CN117388111A - 一种模拟高炉环境的焦炭处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模拟高炉环境的焦炭处理装置及方法，包括炉体、刚玉管、装料坩埚、支撑管、进气区，刚玉管设置在炉体内部，装料坩埚在刚玉管内并通过支撑管支撑；还包括存料装置、进料装置、进料管、下进料管，下进料管插入装料坩埚内，进料管与下进料管连接并能够拆卸，进料装置与进料管连接并能够拆卸，存料装置与进料装置连接，存料装置中的物料排入进料装置，进料装置的上部与气路相通并通过喷吹将物料送入进料管和下进料管。通过本装置可以模拟焦炭气化反应、铁矿石的间接还原、焦炭与铁矿石的直接还原和渗碳、铁水及渣相对焦炭的冲刷、煤粉对焦炭与铁矿石的特性影响以及碱金属对焦炭综合特性的影响，全面模拟高炉固液气三相运行。
Description
技术领域
本发明涉及炼铁的技术领域，具体涉及一种模拟高炉环境的焦炭处理装置及方法。
背景技术
焦炭在高炉内有提供热源、还原剂、渗碳剂和起料柱骨架等作用。焦炭中不足1％的碳随高炉煤气逸出，其余全部消耗在高炉中，其大致比例为：风口燃烧占55％～65％，料线与风口间碳溶反应占25％～35％，生铁渗碳占7％～10％，其他元素还原反应及损失占2％～3％。随着高炉冶炼焦比的降低、风口辅助燃料喷吹量的加大，焦炭中的碳在风口燃烧的比例相对减少，而消耗于碳溶反应的比例增加。
在高炉冶炼过程中，随着焦炭逐渐降至高炉的下部，其性质发生了明显的变化。焦炭粒度下降30％，反应性明显增加。这些变化既取决于高炉冶炼，也取决于焦炭质量。随着焦比下降，焦炭与矿石体积比下降，致使料柱中焦炭层厚度和软熔带焦炭层厚度减小。因此，焦炭将承受更长时间的机械、热、化学的破坏，导致焦炭劣化加重，从而产生更多的焦粉。过多的焦粉降低了料柱透气性，也阻碍了熔融金属和渣的有效滴落。在高炉上部造成焦炭劣化的因素主要是机械冲击和磨损，这与焦炭的冷态机械强度密切相关，而冷态机械强度受焦炭的物理性质(如孔隙性质和气孔率)影响。在软熔带或蓄热带，焦炭的气化导致焦炭劣化并产生焦粉。在气化过程中，溶损反应导致焦炭的碳损耗和表面物质的剥离。随着焦炭温度的升高，由于内应力作用，焦炭中产生裂纹。碱金属的循环也会引起焦粉的产生，源于在焦炭内部形成的催化相和在焦炭中生成的层间化合物的体积膨胀应力。在高炉下部，高温反应(包括焦炭的石墨化以及焦炭与气体、液态渣和铁的反应)产生焦粉，同时也消耗焦粉。尽管焦粉的产生方式有多种，但其大部分方式都受到焦炭中的碳结构和矿物质的影响。有些焦粉产生的机理是相互关联的(由热作用引起的碳结构变化会影响焦炭中矿物质的行为，反之亦然)，二者是促进还是抑制焦粉的产生，取决于其对焦炭机械强度和反应性的净作用。
目前对焦炭的无论生产现场还是实验室的评价，均是基于焦炭的气化反应后反应后的质量以及反应后的强度，但是实际高炉内部为高温高压的气(CO2、CO、H2O、N2和H2)、液(熔融铁水、液态熔渣)和固相(铁矿石、焦炭和煤粉)复杂多相反应环境。通过本装置可以模拟焦炭气化反应、铁矿石的间接还原、焦炭与铁矿石的直接还原和渗碳、铁水及渣相对焦炭的冲刷、煤粉和焦粉对焦炭与铁矿石的特性影响以及碱金属对焦炭综合特性的影响，可以从以上所有角度对高炉内部的实际情况进行模拟。
发明内容
本发明提供了一种模拟高炉环境的焦炭处理装置及方法，其主要目的是模拟矿石和焦炭在高炉冶炼过程中的全过程，包括高炉内部炉料下降、气流上升，固液气三相物质在运动中进行复杂的变化。现有技术一般只针对高炉冶炼中的某个过程，但还没有见到全面模拟高炉固液气三相运行的实验装置和方法。通过本装置可以模拟焦炭气化反应、铁矿石的间接还原、焦炭与铁矿石的直接还原和渗碳、铁水及渣相对焦炭的冲刷、煤粉和焦粉对焦炭与铁矿石的特性影响以及碱金属对焦炭综合特性的影响，全面模拟高炉固液气三相运行。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种模拟高炉环境的焦炭处理装置，包括炉体、刚玉管、装料坩埚、支撑管、进气区，刚玉管固定在炉体内部，所述装料坩埚在刚玉管内并通过支撑管支撑，进气区设置在刚玉管的底部并密封连接；还包括存料装置、进料装置、进料管、下进料管，所述下进料管插入装料坩埚内，所述进料管与下进料管连接并能够拆卸，所述进料装置与进料管连接并能够拆卸，所述存料装置与进料装置连接，所述存料装置中的物料排入进料装置，进料装置的上部与气路相通并通过喷吹将物料送入进料管和下进料管。
还包括压力机构、上压杆、下压杆、压头、密封装置，所述密封装置通过上部法兰组与刚玉管的上端连接，所述密封装置侧面设有出气口，所述上压杆从密封装置的上端穿入，所述下压杆在上压杆的底部，所述压头连接在下压杆的底部，所述压头与装料坩埚内侧壁滑动连接，所述上压杆通过压力机构驱动向下产生压力。
还包括内部热电偶、上部压力传感器，所述内部热电偶从上压杆和下压杆内部穿入并与压头接触，所述上部压力传感器设置出气口处。
所述进气区包括进气缓存区、水蒸气发射器、水蒸气进气管、铁水承接坩埚、称量装置、下部压力传感器，所述刚玉管通过下部法兰组与进气缓存区密封连接，所述支撑管也坐落在进气缓存区的上端，所述水蒸气发射器通过水蒸气进气管将水蒸气通过进气缓存区送入支撑管内、装料坩埚的下方，所述进气缓存区还另外设有进气口，所述铁水承接坩埚在进气缓存区内并在装料坩埚正下方，所述铁水承接坩埚底部还设有称量装置，进气缓存区底部设有下部压力传感器。
所述炉体坐落在炉体升降装置上，炉体设有加热元件和侧壁热电偶。
一种模拟高炉环境的焦炭处理装置的焦炭处理方法，包括如下方法步骤：
1)装料：将铁矿石和焦炭放入装料坩埚内，焦炭在下层铁矿石在上层，并记录焦炭和铁矿石的重量分别为m1和m2，铁矿石上部铺满一层焦炭同时记录重量为m3，按照自身实验要求可加入包括不限于CaO、焦丁的物料，参考高炉实际条件设计试验制度。
参考高炉实际条件设计试验制度为：
压力系统按照不同需要施加相应的压力，压力范围在0-10kg/cm2，精度不低于±0.01kg/cm2；
温度制度见表1，气体总流量为2L-15L/min；
表1耦合反应坩埚区域温度制度以及气氛制度
2)当装置内部温度达到设定温度1100-1200℃时，通过存料装置加入碱金属碳酸盐或碱金属氧化物，加入量为铁矿石质量的加入量≤铁矿石质量的5％；其中碳酸盐或者碱金属(钾或者钠)氧化物的粒度小于200目；
3)进料装置的气路管道通入氮气，利用氮气将来自存料装置的金属盐喷吹进装料坩埚内部，直至加料结束；
4)装置继续升温，当内部温度达到1400-1700℃时，通过存料装置分4次定量加入焦炭总质量0-16％的煤粉，煤粉的粒度小于200目；
5)进料装置的气路管道通入空气，利用通入的空气将喷吹的煤粉吹进装料坩埚内部，直至加料结束，空气流量不大于总气体流量的10％；
6)冷却后取出焦炭称重为m4，并计算焦炭反应性为100*m4/m1，利用I型转鼓测出焦炭的反应后强度。
上述步骤1)中，焦炭和铁矿石经过破碎、筛分预处理，使焦炭的粒度为10-60mm，铁矿石的粒度为10-60mm。
上述步骤6)测试焦炭反应后强度的条件为：反应后的焦炭全部装入I型转鼓内，以每分钟20转的转速共转30min，总转速600转，然后取出焦炭用大于10mm的筛子进行筛分，筛上物称重，并记录为焦炭反应后强度。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
一种模拟高炉环境的焦炭处理装置及方法，模拟矿石和焦炭在高炉冶炼过程中的全过程，包括高炉内部炉料下降、气流上升，固液气三相物质在运动中进行复杂的变化。通过本装置可以模拟焦炭气化反应、铁矿石的间接还原、焦炭与铁矿石的直接还原和渗碳、铁水及渣相对焦炭的冲刷、煤粉和焦粉对焦炭与铁矿石的特性影响以及碱金属对焦炭综合特性的影响，全面模拟高炉固液气三相运行。
附图说明
图1为本发明装置的示意图。
图2为本发明实施例1对应的温度制度和气氛。
图3为本发明实施例2对应的温度制度和气氛。
图4为本发明实施例3对应的温度制度和气氛。
图中：1.进气口、2.炉体升降装置、3.加热元件、4.侧壁热电偶、5.炉体、6.上部法兰组、7.出气口、8.上部压力传感器、9.密封装置、10.上压杆、11.压杆外壳、12.内部热电偶、13.压力机构、14.存料装置、15.进料装置、16.进料管、17.下压杆、18.下进料管、19.压头、20.装料坩埚、21.石墨垫片A、22.支撑管、23.刚玉管、24.水蒸气进气管、25.下部法兰组、26.水蒸气发射器、27.垫圈、28.下部压力传感器、29.石墨垫片、30.铁水承接坩埚、31.称量传感器、32.称量装置、33.进气缓存区、34.底座。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是作为例示，并非用于限制本发明。
一种模拟高炉环境的焦炭处理装置，包括炉体5、刚玉管23、装料坩埚20、支撑管22、进气区，刚玉管23固定在炉体5内部，所述装料坩埚20在刚玉管23内并通过支撑管22支撑，进气区设置在刚玉管23的底部并密封连接；还包括存料装置14、进料装置15、进料管16、下进料管18，所述下进料管18插入装料坩埚20内，所述进料管16与下进料管18连接并能够拆卸，所述进料装置15与进料管16连接并能够拆卸，所述存料装置14与进料装置15连接，所述存料装置14中的物料排入进料装置15，进料装置15的上部与气路相通并通过喷吹将物料送入进料管16和下进料管18。
炉体5用于隔离内部组件与外壳，本身包含大量耐火材料；存料装置14用于定量供给(减算计量式、加算计量式和容积式)需喷吹进炉体的物料(煤粉或者碱金属粉末)，需喷吹进炉体的物料从存料装置14出后进入进料装置15；进料装置15用于从存料装置14落下的物料喷吹进炉体5内部，进料装置15上部与气路相连接。当存料装置14与进料装置15连接处打开后，气体将物料吹进进料管16；进料管16与进料装置15相互连接并可拆卸，用于传输喷吹的物料，整体材质需选用等静压高纯石墨元件；下进料管18与进料管16相互连接并可拆卸，下进料管18直接插入装料坩埚的物料内。由于下进料管18直接与装料坩埚的物料直接接触，整体材质需选用等静压高纯石墨元件，同时其为消耗品。
装料坩埚20为高纯等静压石墨坩埚，用于装入反应物料(焦炭、焦丁和铁矿石)，石墨坩埚下部为多孔结构(物料融化后既可以流下)并且为向中心倾斜；在装料坩埚20与支撑管22之间设有石墨垫片A21用于防止气体在装料坩埚20和支撑管22中间泄漏；支撑管22用于支撑装料坩埚20，整体材质需选用等静压高纯石墨元件；刚玉管23用于隔绝内部石墨组件及外部加热元件。
还包括压力机构13、上压杆10、下压杆17、压头19、密封装置9，所述密封装置9通过上部法兰组6与刚玉管23的上端连接，所述密封装置9侧面设有出气口7，所述上压杆10从密封装置9的上端穿入，所述下压杆17连接在上压杆10的底部，所述压头19在下压杆17的底部，所述压头19与装料坩埚20内侧壁滑动连接，压头19上端设有石墨密封垫，所述上压杆11通过压力机构13驱动向下产生压力。
上压杆10外部固定有压杆外壳11；压力机构13用于给压杆外壳11施加压力，通过压杆和压头19等物质最后将压力传递至反应物料上,同时配备相应的位移记录仪，可以本身的位移进行实时记录，其位移也代表装料坩埚20内物料的位移曲线；下压杆17用于将相关压力传递给压头19，与上压杆10相互连接并直接与压头19相互接触；压头19与装料坩埚20的物料直接接触，将相关压力传递给装料坩埚20内的物料，并且上部位凹槽状，下压杆直接压入压头19的凹槽内，并与下压杆通过石墨垫片压在压头上防止气体泄漏。压力机构13安装在炉体5上，可以随炉体5一同升降；上部法兰组6用于固定刚玉管23与密封装置9。
还包括内部热电偶12、上部压力传感器8，所述内部热电偶12从上压杆10和下压杆17内部穿入并与压头19接触，所述上部压力传感器8设置出气口7处。
密封装置9用于密封上部空间，防止气体从出气口7以外的地方(热电偶或上压杆等)排气；上压杆10用于与下压杆17相连接，用于将压杆外壳11的力传递至下压杆17；压杆外壳11用于将压力机构13的压力传递至上压杆10；内部热电偶12与压头19相互接触，用于直接测量内部物料的温度；出气口7用于装置的所有气体的流出口；
所述进气区包括进气缓存区33、水蒸气发射器26、水蒸气进气管24、铁水承接坩埚30、称量装置32、下部压力传感器28，所述刚玉管23通过下部法兰组25与进气缓存区33密封连接，所述支撑管22也坐落在进气缓存区33的上端，所述水蒸气发射器26通过水蒸气进气管24将水蒸气通过进气缓存区33送入支撑管22内、装料坩埚20的下方，所述进气缓存区33还另外设有进气口1，所述铁水承接坩埚30在进气缓存区33内并在装料坩埚20正下方，所述铁水承接坩埚30底部还设有称量装置32，进气缓存区33底部设有下部压力传感器28。
进气口1为装置内部进气，主要为除水蒸气以外其他气体的进气口；水蒸气进气管24用于喷吹高温水蒸气，水蒸气进气管24直接进入支撑管22内部，并接近加热元件3的区域，保证水蒸气不会冷凝，也不会温度过高导致进气管软化；下部法兰组25用于固定刚玉管23与进气缓存区33，相互连接起到密封作用；水蒸气发射器26用于将定量提供的水蒸气，水蒸气出口温度高于400摄氏度，并且液态的水流量范围在0-100ml/min，精度在0.01ml以上；垫圈27放在气体缓存区33的上部，用于保证炉体5本身的气密性，炉体5下降到底时压在垫圈27上保证炉体5与气体缓存区33的气密性；支撑管22和气体缓存区33之间设置石墨垫片B29，用于保证支撑管22和气体缓存区33之间的气密性，支撑管22与气体缓存区33之间通过石墨垫片B29相连，支撑管22压在石墨垫片B29上通过重力保证气体不会再连接处泄漏；铁水承接坩埚30用于接住高温物料熔化后滴落的物质；称量传感器31用于对铁水承接坩埚30以及滴落的物体进行实时称重，其处于进气缓存区33；称量装置32与称量传感器31相互连接，实时传输称量传感器31的重量数据，为了保证仪器的寿命，称量装置32放于底座34内部；进气缓存区33坐落在底座上端，用于放置称量铁水承接坩埚30和称量传感器31等物件，并且预热进气口的气体。
所述炉体5坐落在炉体升降装置2上，炉体5设有加热元件3和侧壁热电偶4。
炉体升降装置2用于控制整个炉体5的升降，炉体5升上后可以对刚玉管23内部和气体缓存区33的组件进行更换；加热元件3为炉体5提供加热功能；侧壁热电偶4用于测量炉体侧壁(刚玉管23外)的温度。
上部压力传感器8用于测量气体经过装料坩埚22后的压力，下部压力传感器28用于测量气体未经过装料坩埚22后的压力，上部压力传感器8减去下部压力传感器28的即为物料反应过程的压差；底座34用于支撑整个炉体5，并与炉体升降装置2相互连接。
一种模拟高炉环境的焦炭处理装置的焦炭处理方法，包括如下方法步骤：
1)装料：将铁矿石和焦炭放入装料坩埚内，焦炭在下层铁矿石在上层，并记录焦炭和铁矿石的重量分别为m1和m2，铁矿石上铺满一层焦炭同时记录重量为m3，按照自身实验要求可加入包括不限于CaO、焦丁的物料，参考高炉实际条件设计试验制度。
参考高炉实际条件设计试验制度为：
压力系统按照不同需要施加相应的压力，压力范围在0-10kg/cm2，精度不低于±0.01kg/cm2；
实施例温度制度见表2，气体总流量为2L-15L/min；
2)当装置内部温度达到设定温度1100-1200℃时，通过存料装置加入碱金属碳酸盐或碱金属氧化物，加入量为铁矿石质量的加入量≤铁矿石质量的5％；其中碳酸盐或者碱金属(钾或者钠)氧化物的粒度小于200目；
3)进料装置的气路管道通入氮气，利用氮气将来自存料装置的金属盐喷吹进装料坩埚内部，直至加料结束；
4)装置继续升温，当内部温度达到1400-1700℃时，通过存料装置分4次定量加入焦炭总质量0-16％的煤粉，煤粉的粒度小于200目；
5)进料装置的气路管道通入空气，利用通入的空气将喷吹的煤粉吹进装料坩埚内部，直至加料结束，空气流量不大于总气体流量的10％；
6)冷却后取出焦炭称重为m4，并计算焦炭反应性为100*m4/m1，利用I型转鼓测出焦炭的反应后强度。
上述步骤1)中，焦炭和铁矿石经过破碎、筛分预处理，使焦炭的粒度为10-60mm，铁矿石的粒度为10-60mm。
上述步骤6)测试焦炭反应后强度的条件为：反应后的焦炭全部装入I型转鼓内，以每分钟20转的转速共转30min，总转速600转，然后取出焦炭用大于10mm的筛子进行筛分，筛上物称重，并记录为焦炭反应后强度。
实施例1：
1)装料：将按照铁矿石和焦炭质量比3比1将放入装料坩埚22内，焦炭在下层铁矿石在上层，此外其中焦炭和铁矿石经过破碎、筛分等预处理使其粒度在于分别在10-60mm和10-60mm之间，并记录焦炭和铁矿石的重量分别为300.1g和100.2g，铁矿石上部铺满一层焦炭(上层)，并记录焦炭(上层)的质量为33.1g。参考高炉实际条件设计试验制度，其中装置的温度试验制度示例如图2所示，气氛给出相应的参考，压力系统按照不同需要施加相应的压力，压力为1kg/cm2，气体总流量为8L/min。
2)升温后自动记录位移、温度、压差等相关数据。
3)当装置内部温度达到1100℃时，通过存料装置定量加入小于200目3g碳酸钠。
4)在通过存料装置14定量加入的同时将装置总进气口1的氮气切换至进料装置15的管道进气口，利用进料装置15的管道进气口的氮气将喷吹的物质吹进装料坩埚22内部，加料结束后将进料装置15的管道进气口的氮气切换装置总进气口1。
5)当装置内部温度达到1500℃，通过存料装置分4次定量加入总质量为12g的粒度小于200目煤粉。
6)在通过存料装置14定量加入的同时从进料装置15的管道进气口向装料坩埚22内通入空气，空气流量为0.5L/min。利用进料装置15管道进气口的空气将喷吹的物质吹进装料坩埚22内部，加料结束后关闭进料装置15的管道进气口的空气。
7)冷却后取出焦炭称重53.2g，并计算焦炭反应性为60.09，反应强度为32.36。
实施例2：
1)装料：将按照铁矿石和焦炭质量比3比1将放入装料坩埚22内，焦炭在下层铁矿石在上层，此外其中焦炭和铁矿石经过破碎、筛分等预处理使其粒度在于分别在10-60mm和10-60mm之间，并记录焦炭和铁矿石的重量分别为300.4g和100.3g，铁矿石上部铺满一层焦炭(上层)，并记录焦炭(上层)的质量为35.1g。参考高炉实际条件设计试验制度，其中装置的温度试验制度示例如图3所示，气氛给出相应的参考，压力系统按照不同需要施加相应的压力，压力为1kg/cm2，气体总流量为8L/min。
2)升温后自动记录位移、温度、压差等相关数据。
3)当装置内部温度达到1200℃时，通过存料装置14定量加入小于200目3.5g碳酸钾。
4)在通过存料装置14定量加入的同时将装置总进气口1的氮气切换至进料装置15的管道进气口，利用进料装置15的管道进气口的氮气将喷吹的物质吹进装料坩埚22内部，加料结束后将进料装置15的管道进气口的氮气切换装置总进气口1。
5)当装置内部温度达到1550℃，通过存料装置14分4次定量加入总质量为11.7g的粒度小于200目煤粉。
6)在通过存料装置14定量加入的同时从进料装置15的管道进气口向装料坩埚22内通入空气，空气流量为0.5L/min。利用进料装置15管道进气口的空气将喷吹的物质吹进装料坩埚22内部，加料结束后关闭进料装置15的管道进气口的空气。
7)冷却后取出焦炭称重62.2g，并计算焦炭反应性为54.06，反应强度为35.33。
实施例3：
1)装料：将按照铁矿石和焦炭质量比3比1将放入装料坩埚内，焦炭在下层铁矿石在上层，此外其中焦炭和铁矿石经过破碎、筛分等预处理使其粒度在于分别在10-60mm和10-60mm之间，并记录焦炭和铁矿石的重量分别为300.6g和100.4g，铁矿石上部铺满一层焦炭(上层)，并记录焦炭(上层)的质量为35.6g。参考高炉实际条件设计试验制度，其中装置的温度试验制度示例如图4所示，气氛给出相应的参考，压力系统按照不同需要施加相应的压力，压力为1kg/cm2，气体总流量为8L/min。
2)升温后自动记录位移、温度、压差等相关数据。
3)当装置内部温度达到1200℃时，通过存料装置14定量加入小于200目4.5g氧化钠。
4)在通过存料装置14定量加入的同时将装置总进气口1的氮气切换至进料装置15的管道进气口，利用进料装置15的管道进气口的氮气将喷吹的物质吹进装料坩埚22内部，加料结束后将进料装置15的管道进气口的氮气切换装置总进气口1。
5)当装置内部温度达到1575℃，通过存料装置14分4次定量加入总质量为13.7g的粒度小于200目煤粉。
6)在通过存料装置14定量加入的同时从进料装置15的管道进气口向装料坩埚22内通入空气，空气流量为0.5L/min。利用进料装置15管道进气口的空气将喷吹的物质吹进装料坩埚22内部，加料结束后关闭进料装置15的管道进气口的空气。
7)冷却后取出焦炭称重33.2g，并计算焦炭反应性为76.32，反应强度为19.28。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种模拟高炉环境的焦炭处理装置，包括炉体、刚玉管、装料坩埚、支撑管、进气区，刚玉管固定在炉体内部，所述装料坩埚在刚玉管内并通过支撑管支撑，进气区设置在刚玉管的底部并密封连接；其特征在于，还包括存料装置、进料装置、进料管、下进料管，所述下进料管插入装料坩埚内，所述进料管与下进料管连接并能够拆卸，所述进料装置与进料管连接并能够拆卸，所述存料装置与进料装置连接，所述存料装置中的物料排入进料装置，进料装置的上部与气路相通并通过喷吹将物料送入进料管和下进料管。
2.根据权利要求1所述的一种模拟高炉环境的焦炭处理装置，其特征在于，还包括压力机构、上压杆、下压杆、压头、密封装置，所述密封装置与刚玉管的上端连接，所述密封装置侧面设有出气口，所述上压杆从密封装置的上端穿入，所述下压杆连接在上压杆的底部，所述压头在下压杆的底部，所述压头与装料坩埚内侧壁滑动连接，所述上压杆通过压力机构驱动向下产生压力。
3.根据权利要求2所述的一种模拟高炉环境的焦炭处理装置，其特征在于，还包括内部热电偶、上部压力传感器，所述内部热电偶从上压杆和下压杆内部穿入并与压头接触，所述上部压力传感器设置出气口处。
4.根据权利要求1-3其中任意一项所述的一种模拟高炉环境的焦炭处理装置，其特征在于，所述进气区包括进气缓存区、水蒸气发射器、水蒸气进气管、铁水承接坩埚、称量装置、下部压力传感器，所述刚玉管与进气缓存区密封连接，所述支撑管也坐落在进气缓存区的上端，所述水蒸气发射器通过水蒸气进气管将水蒸气通过进气缓存区送入支撑管内、装料坩埚的下方，所述进气缓存区还另外设有进气口，所述铁水承接坩埚在进气缓存区内并在装料坩埚正下方，所述铁水承接坩埚底部还设有称量装置，进气缓存区底部设有下部压力传感器。
5.根据权利要求1所述的一种模拟高炉环境的焦炭处理装置，其特征在于，所述炉体坐落在炉体升降装置上，炉体设有加热元件和侧壁热电偶。
6.一种如权利要求1-5其中任意一项所述的模拟高炉环境的焦炭处理装置的焦炭处理方法，其特征在于，包括如下方法步骤：
1)装料：将铁矿石和焦炭放入装料坩埚内，焦炭在下层铁矿石在上层，并记录焦炭和铁矿石的重量分别为m1和m2，铁矿石上部铺满一层焦炭同时记录重量为m3，参考高炉实际条件设计试验制度；
2)当装置内部温度达到设定温度1100-1200℃时，通过存料装置加入碱金属碳酸盐或碱金属氧化物，加入量为铁矿石质量的加入量≤铁矿石质量的5％；其中碳酸盐或者碱金属氧化物的粒度小于200目；
3)进料装置的气路管道通入氮气，利用氮气将来自存料装置的金属盐喷吹进装料坩埚内部，直至加料结束；
4)装置继续升温，当内部温度达到1400-1700℃时，通过存料装置加入焦炭总质量0-16％煤粉，煤粉的粒度小于200目；
5)进料装置的气路管道通入空气，利用通入的空气将喷吹的煤粉吹进装料坩埚内部，直至加料结束；
6)冷却后取出焦炭称重为m4，并计算焦炭反应性为100*m4/m1，利用I型转鼓测出焦炭的反应后强度。
7.根据权利要求6所述的一种模拟高炉环境的焦炭处理装置的焦炭处理方法，其特征在于，上述步骤1)中，焦炭和铁矿石经过破碎、筛分预处理，使焦炭的粒度为10-60mm，铁矿石的粒度为10-60mm。
8.根据权利要求6所述的一种模拟高炉环境的焦炭处理装置的焦炭处理方法，其特征在于，所述的参考高炉实际条件设计试验制度为：
压力范围在0-10kg/cm2；
温度气氛制度如下：
20℃升温至200℃，升温速率为0.5-10℃/min，气氛按体积比为100％N2，气体流量为2L-15L/min；
200℃升温至500℃，升温速率为5-20℃/min，气氛按体积比为100％N2，气体流量为2L-15L/min；
500℃升温至1600℃，升温速率为5-20℃/min，气氛按体积比为40-60％N2、10-30％CO2、20-40％CO、0-10％H2O，气体总流量为2L-15L/min；
1200℃升温至1600℃，升温速率为0.5-10℃/min，气氛按体积比为55-65％N2、0-15％CO2、30-45％CO、0-10％H2O，气体总流量为2L-15L/min；
1600℃保温，保温时间为0.5h～2h，气氛按体积比为55-65％N2、0-15％CO2、30-45％CO、0-10％H2O，气体总流量为2L-15L/min；
1600℃升温至20℃，升温速率5-20℃/min，气氛按体积比为100％N2，气体流量为2L-15L/min。
9.根据权利要求6所述的一种模拟高炉环境的焦炭处理装置的焦炭处理方法，其特征在于，上述步骤6)利用I型转鼓测出焦炭反应后强度的条件为：反应后的焦炭全部装入I型转鼓内，以每分钟10-60转的转速共转5-60min，总转速50-3600转，然后取出焦炭用大于10mm的筛子进行筛分，筛上物称重，并记录为焦炭反应后强度。
10.根据权利要求6所述的一种模拟高炉环境的焦炭处理装置的焦炭处理方法，其特征在于，上述步骤5)中的空气流量不大于总气体流量的10％。
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