用于探究厚渣层铁浴炉内熔渣流动和混合行为的模拟方法

1.本发明涉及冶金反应器技术领域，尤其涉及一种用于探究厚渣层铁浴炉内熔渣流动和混合行为的模拟方法。


背景技术：

2.厚渣层铁浴熔融还原炼铁工艺是近年来提出的一种新型炼铁技术，铁浴反应器是厚渣层熔融还原炼铁工艺中的主要反应容器，该反应器的内腔盛装熔渣的部分为反应熔池，其特点是熔池中的渣层较厚。未经预还原或具有一定预还原度的铁矿石能够在反应熔池的厚渣层中完成最终的还原反应并进行渣铁分离。与此同时，粉煤和氧气通过喷枪喷吹到厚渣层中进行燃烧，产生大量的热和还原气体。为此，厚渣层内通常温度比较高且伴随存在着气-液-固多相化学反应。从冶金宏观动力学的角度分析。反应器内的化学反应总是伴随着物质和热量的传递，而物质和热量的传递又都与流体流动密切相关。也就是说，厚渣层内流体的流动和混合直接关系到化学反应速率的快慢。但对实际反应器来说，因冶炼环境比较复杂，无法直接观察和检测反应器内部的诸多现象和机理。为此，需要通过以相似原理为理论基础的物理模拟来直接观察和检测反应器内部的诸多现象和机理。
3.在熔融还原炼铁工艺的物理模拟实验当中，通常采用透明的有机玻璃按照一定的相似比例来模拟铁浴反应器；采用水来模拟铁液；采用与熔渣运动黏度相近的某种有机油来模拟熔渣。采用刺激-响应实验技术，即向水中加入示踪剂(常使用电解质)，来定量的模拟实际反应器熔池内铁水的流动和混合行为。对于现有的、一般的炼铁技术来说，熔渣层较薄且不是主要的化学反应场所，其次更主要的是有机油几乎不导电，无法采用刺激-响应实验技术进行实验。为此，在实验过程中就会导致忽略熔渣的流动和混合行为。为此，现有的熔融还原炼铁工艺的物理模拟实验不适用于厚渣层。
4.对于具有厚渣层的铁浴法熔融还原工艺来说，厚渣层是化学反应的主要场所，其流动和混合行为的研究尤为重要。为了得到铁浴反应器内厚渣层的流动和混合行为，也有采用具有导电性能的水来模拟厚渣层，但是水的黏度低于熔渣，此方法是忽略了黏度对流体流动的影响，致使实验数据的精确度较低。此外，对于具有厚渣层的铁浴炉来说，侧吹喷枪的枪口距渣液面的轴向插入深度对渣层内的流动混合行为的影响是不可忽略的。现有的铁浴炉物理模型，仅在侧壁上打圆孔用于插入侧吹喷枪。无法在不改变其它操作参数(角度、水平插入深度)的情况下改变侧吹喷枪的枪口距渣表面轴向插入深度，使得实验结果的精确度受到影响。因此，有必要开发出一种改进的厚渣层铁浴炉内熔渣流动和混合行为的物理模拟方法，获得熔渣流动和混合行为的精确描述，为铁浴炉的相关研究提供参考。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种用于探究厚渣层铁浴炉内熔渣流动和混合行为的模拟方法，其解决了现有的熔融还原炼铁工艺的物理模拟实验不适用于
厚渣层以及无法在不改变其它操作参数的情况下改变侧吹喷枪的枪口距渣表面轴向插入深度，使得实验结果的精确度受到影响的技术问题。
7.(二)技术方案
8.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
9.一种用于探究厚渣层铁浴炉内熔渣流动和混合行为的模拟方法，包括如下步骤：
10.s1、配置模拟熔渣：用增稠剂和水配制运动黏度范围在10cst-600cst之间的溶液，作为熔渣模拟液；
11.s2、倒入熔渣模拟液：将步骤s1中的熔渣模拟液倒入模拟铁浴反应器中形成模拟熔池；
12.s3、插入并固定侧吹喷枪：将侧吹喷枪插入步骤s2中的所述模拟熔池中，所述侧吹喷枪能够根据需求调整其枪口相对于所述模拟熔池的位置参数，将所述侧吹喷枪调整并确定好位置后进行固定；
13.s4、打开侧吹喷枪的供气阀门：打开所述侧吹喷枪的供气阀门，以使所述侧吹喷枪朝向所述步骤s2中的模拟铁浴反应器内吹气，吹气过程中通过电极探头测量所述模拟铁浴反应器内的电导率的数值，直到电导率数值变化在
±
5％的范围内即电导率值稳定；
14.s5、加入nacl或kcl溶液：按照所述模拟铁浴反应器内物料体积的0.1％-0.8％，加入饱和的nacl或kcl溶液；
15.s6、分析均混时间：在步骤s5的过程中，不断地记录所述模拟熔池内的电导率的数值变化，待电导率数值变化在
±
5％的范围内即电导率值再次稳定后导出数据并对所述模拟熔池的均混时间进行分析。
16.可选地，在步骤s1中，所述水的温度在40
°‑
50
°
之间；所述增稠剂加入量为水质量的0.1％-1.0％。
17.可选地，
18.步骤s1包括如下步骤：
19.s11、加入所述增稠剂时通过连续搅拌30分钟-60分钟，使得大部分的所述增稠剂溶于水，然后静止4小时-10小时；
20.s12、将步骤s11中静止后的溶液继续搅拌10分钟-30分钟，使得剩余的所述增稠剂完全溶于水。
21.可选地，所述增稠剂为壳聚糖、海藻酸钠或羟乙基纤维素中的任意一种。
22.可选地，
23.所述步骤s1还包括如下步骤：
24.s13、通过所述数字旋转黏度计测定步骤s1中得到的溶液的动力黏度；当动力粘度大于100mpa
·
s时，选用转速为30r/min的转子；当动力黏度小于100mpa
·
s时，选用转速为60r/min的转子；
25.s14、根据步骤s13中所测得的动力黏度计算得出熔渣模拟液的运动黏度。
26.可选地，
27.步骤s3包括，
28.s31、在所述模拟铁浴反应器的外壁上开设有多个竖直细长开槽，所述竖直细长开槽用于插接所述侧吹喷枪；
29.s32、将所述侧吹喷枪插入所述竖直细长开槽后，调整所述侧吹喷枪的位置参数以后通过固定组件进行固定。
30.可选地，在步骤s3中，所述侧吹喷枪相对于所述模拟熔池的位置参数包括：轴向深度、水平深度、切向角和水平角；
31.所述轴向深度为所述侧吹喷枪的出口距所述模拟熔池的渣表面的深度；
32.所述水平深度为所述侧吹喷枪的出口距所述模拟铁浴反应器外壁的径向方向的宽度；
33.所述切向角为所述侧吹喷枪与所述模拟熔池的轴截面所形成的夹角；
34.所述水平角为所述侧吹喷枪与所述模拟熔池的渣表面所形成的夹角。
35.可选地，在所述步骤s31中开设的所述竖直细长开槽个数为4个-10个，且多个所述竖直细长开槽沿所述模拟铁浴反应器的圆周方向均匀分布；所述竖直细长开槽的高度为所述熔渣模拟液所在的熔池高度的1倍-2倍；所述竖直细长开槽的宽度为所述侧吹喷枪直径的1倍-6倍。
36.可选地，所述切向角的夹角范围在0
°‑
72
°
。
37.可选地，所述步骤s3中所述的侧吹喷枪为单层喷枪，侧吹喷枪的出口在所述熔池中距渣表面的轴向深度的调节范围为0.2倍-1.0倍渣层厚度，或；
38.所述步骤s4中所述的侧吹喷枪为双层喷枪，上层的侧吹喷枪的出口相对于所述模拟熔池的轴向深度调节范围为0.2倍-0.5倍渣层厚度；下层的侧吹喷枪的出口相对于所述模拟熔池的轴向深度调节范围为0.6-1.0倍渣层厚度。
39.(三)有益效果
40.本发明的有益效果是：本发明提供一种用于探究厚渣层铁浴反应器内熔渣的流动和混合行为的模拟方法，通过向定量的水中加入一定量的增稠剂，使溶液与熔渣的运动粘度相似，且溶液本身的导电性良好，可以向液体中加入示踪剂(常用电解质)，来定量的描述模拟铁浴反应器的熔池内熔渣的流动和混合行为。本发明解决了现有的熔融还原炼铁工艺的物理模拟实验不适用于厚渣层的技术问题。而且，在模拟铁浴反应器开设有竖直细长开槽，竖直细长开槽为长条形，改进后在不改变其它操作条件如：角度和水平插入深度的情况下，喷枪轴向高度能够灵活调节，使用于厚渣层铁浴反应器内熔渣的流动和混合行为的物理模拟实验能够得到更多精确可靠的分析数据。
附图说明
41.图1为本发明的用于探究厚渣层铁浴炉内熔渣流动和混合行为的模拟方法所用的物理模拟实验装置的结构示意图；
42.图2为本发明的图1中模拟铁浴反应器的结构示意图；
43.图3为本发明的图1中模拟铁浴反应器与侧吹喷枪的结构示意图；
44.图4为图3的俯视结构示意图；
45.图5为本发明实施例1的电导率曲线变化图；
46.图6为本发明实施例2的电导率曲线变化图；
47.图7为本发明对比例1的电导率曲线变化图。
48.【附图标记说明】
49.1：气流稳流器；2：模拟铁浴反应器；21：竖直细长开槽；3：熔渣模拟液；4：侧吹喷枪；5：电极探头；6：电导率仪；7：电脑；8：气体流量计；9：压力表。
具体实施方式
50.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
51.参见图1-图2所示，本发明实施例提出的一种用于探究厚渣层铁浴炉内熔渣流动和混合行为的模拟方法，包括如下步骤：
52.实际上，在做本发明的物理模拟实验之前，需要经过预实验，需要说明的是，在预实验过程中，通过不断增加增稠剂与水之间的比例相应地得到具有不同运动黏度的熔渣模拟液。然后在接下来的物理实验中首先需要确定好要考察的实际熔渣的运动黏度，最后再根据运动黏度的要求和预实验结果确定实验中需要加增稠剂的量的多少。
53.s1、配置模拟熔渣：取定量水。进一步地，在步骤s1中，水的温度在40
°‑
50
°
之间。具体地，将水直接加热到50℃或用常温水与100℃的开水进行混合的方法获得40℃-50℃的水。然后朝向温热的水内添加水质量的0.1％-1.0％加入量的增稠剂，以使增稠剂完全溶于水配制形成运动黏度范围在10cst-600cst之间的溶液，作为熔渣模拟液3。
54.进一步地，步骤s1包括如下步骤：
55.s11、加入增稠剂时通过连续搅拌30分钟-60分钟，使得大部分的增稠剂溶于水，然后静止4小时-10小时。
56.s12、将步骤s11中静止后的溶液继续搅拌10分钟-30分钟，使得剩余的增稠剂完全溶于水。将增稠剂完全溶于水使得配置的溶液的导电性更好而且具有一定的黏度，进而使得溶液的运动黏度与厚渣层更接近，作为良好的模拟熔渣使用在物理模拟实验中。
57.进一步地，增稠剂为壳聚糖、海藻酸钠或羟乙基纤维素中的任意一种。其中，壳聚糖的与水的相溶性更好，便于形成良好的模拟熔渣。
58.进一步地，步骤s1还包括如下步骤，该步骤在s12之后进行，目的是再次确保实验中熔渣模拟液3运动黏度的准确性：
59.s13、通过数字旋转黏度计测定步骤s1中得到的溶液的动力黏度。当动力粘度大于100mpa
·
s时，选用转速为30r/min的转子。当动力黏度小于100mpa
·
s时，选用转速为60r/min的转子。
60.需要说明的是，首先通过数字旋转黏度计测定溶液的动力黏度，在测定动力黏度时，根据溶液的动力黏度相应地采用上述不同转速的转子，使得测得的动力黏度误差最小，相应地在该转速下测得的动力黏度值最稳定。进而使得实验所计算出来的运动黏度值更准确，进而提高了实验的精度，降低误差。
61.s14、根据步骤s21中所测得的动力黏度计算得出熔渣模拟液3的运动黏度。
62.s2、倒入熔渣模拟液3：将步骤s1中的熔渣模拟液3倒入模拟铁浴反应器2中形成模拟熔池。即此时这个在模拟铁浴反应器2的内腔盛装熔渣模拟液3的部分就自然地形成了模拟熔池，模拟熔池的渣层较厚因此为模拟厚渣层。
63.s3、插入并固定侧吹喷枪4：将侧吹喷枪4插入步骤s2中的模拟熔池中，侧吹喷枪4能够根据需求调整其枪口相对于模拟熔池的位置参数，将侧吹喷枪4调整并确定好位置后
进行固定。
64.进一步地，参见图3，在步骤s3中，侧吹喷枪4相对于模拟熔池的位置参数包括：轴向深度、水平深度、切向角和水平角。
65.参见图3，轴向深度为侧吹喷枪4的出口距模拟熔池的渣表面的深度h。
66.水平深度为侧吹喷枪4的出口距模拟铁浴反应器2外壁的宽度l。
67.参见图4，切向角为侧吹喷枪4与模拟熔池的轴截面的中轴线所形成的夹角β。而且，图4中的侧吹喷枪4一个为虚线一个为实线，即侧吹喷枪4的切向角β一定时，侧吹喷枪4能够有两个方向的偏离状态。
68.水平角为侧吹喷枪4与熔池的渣表面所形成的夹角α。
69.需要说明的是，本发明中的侧吹喷枪4不仅轴向插入的轴向深度h可调，水平插入的水平深度l，还有与模拟熔池的轴截面形成的夹角β，轴截面可以为图4中的中轴线b-b纵向截面竖直向下的横截面。即切向角以及与熔池的渣表面所形成的夹角α即水平角均可调，也就是说，本发明中以上4个位置参数都能够单独改变的。以使实验数据更为精准。
70.然后尤其突出的是，本发明对于上述的4个位置参数中，将切向角设置为0
°
，另外水平深度、轴向深度以及水平角这3个参数，可以达到在不改变其它2个参数的情况下，另一个也是可调的。即本发明采用竖直细长开槽21，若仅改变侧吹喷枪4的轴向深度h，其他三个参数不变，对于本发明来说是能够实现的，而现有的模拟实验由于是圆孔，一旦改变喷枪的轴向深度，就必须同时改变现有的水平角α或者水平深度l中的一样，因此现有的无法做到仅改变一个参数，而位置参数对实验室研究非常重要。无法进行单一参数改变的对比实验研究。进而影响实验结果。而且相比较现有的打圆孔本发明还能够改变侧吹喷枪4插入的切向角，以使实验参数更全面，进而得到较为精准的实验数据。
71.现有技术的打圆孔，就是在模拟铁浴反应器2的侧壁上开设一系列的圆孔，用于插入侧吹喷枪4。但是现有技术中侧吹喷枪4的插入位置就不能改变了，很多参数是无法在模拟实验中进行研究。在本实施例中，与现有技术不同的是在模拟铁浴反应器2的高度方向上开一个长条形的槽，使得喷枪在高度方向能够移动到不同的位置。
72.其中，s31、在模拟铁浴反应器2的外壁上开设有多个竖直细长开槽21，竖直细长开槽21用于插接侧吹喷枪4。
73.s32、在侧吹喷枪4插入竖直细长开槽21后，调整好角度、位置以后通过固定组件进行固定。
74.具体地，首先确定好侧吹喷枪4的具体位置，接下来再采用一个软材质的塑料片将竖直细长开槽21封堵上，然后在软材质的塑料片上进行打孔，再插入侧吹喷枪4，确定好侧吹喷枪4角度和位置，再用橡皮泥或胶水类将侧吹喷枪4和塑料片孔之间的缝隙封堵上。侧吹喷枪4插入在模拟铁浴反应器2的角度，这里的角度是指侧吹喷枪4与与模拟熔池的渣表面所形成的夹角α和侧吹喷枪4与轴截面的角度β，这些角度自然可以调节。侧吹喷枪4插入在模拟铁浴反应器2的位置，这里的位置是指侧吹喷枪4枪口在径向方向上的水平插入的水平深度l和枪口在轴向方向的垂直插入的轴向深度h。调节侧吹喷枪4在壁面上的插入高度时，就要换这个软材质的塑料片，并重新进行打孔。
75.需要说明的是，侧吹喷枪4与气流稳流器1相连，气体稳流器1能够将空气导入，并将气体通入侧吹喷枪4，气体稳流器1包括用于测量通入气体量的气体流量计11以及用于检
测气体稳流器1内的压力的压力表12。
76.进一步地，竖直细长开槽21的高度为熔渣模拟液3所在的模拟熔池高度的1倍-2倍，便于侧吹喷枪4在壁面插入位置的灵活调节，则可研究侧吹喷枪4枪口在熔渣层内的不同位置对熔渣流动和混合行为的影响。
77.竖直细长开槽21的宽度为侧吹喷枪4直径的1倍-6倍，便于侧吹喷枪4与模拟铁浴反应器2的位置参数的灵活调整。
78.进一步地，切向角的夹角范围在0
°‑
72
°
。
79.进一步地，步骤s3中的侧吹喷枪4为单层喷枪，侧吹喷枪4的出口在厚渣层中距渣表面的轴向深度的调节范围为0.2倍-1.0倍渣层厚度，目的是研究单层喷枪在渣层内设置对熔渣流动和混合行为的影响规律，或；
80.步骤s3中的侧吹喷枪4为双层喷枪，上层的侧吹喷枪4的出口在厚渣层中距渣表面的轴向高度的调节范围为0.2倍-0.5倍渣层厚度。下层的侧吹喷枪4的喷枪的出口在渣层中距渣表面的轴向高度的调节范围为0.6倍-1.0倍渣层厚度，目的将上层喷枪和下层喷枪的工作区域分开，研究上层喷枪和下层喷枪在各自工作区域内的设置对熔渣流动和混合行为的影响规律。
81.需要说明的是，根据不同铁浴反应器确定是单层的侧吹喷枪4还是是双层的侧吹喷枪4。不同层数喷吹参数不同。
82.s4、打开侧吹喷枪4：打开侧吹喷枪4的供气阀门，以使侧吹喷枪4朝向步骤s2中的模拟铁浴反应器2内吹气，吹气过程中通过电极探头5测量模拟铁浴反应器2内的电导率，直到电导率值稳定。
83.s5、通入nacl或kcl溶液：按照模拟铁浴反应器2内物料体积的0.1％-0.8％，以脉冲注入法，快速加入饱和的nacl或kcl溶液。
84.s6、分析均混时间：在步骤s5的过程中，不断地记录模拟铁浴反应器2内的电导率的数值变化，待电导率再次稳定后取出电极探头5，导出数据，并对模拟厚渣层的均混时间进行分析。
85.需要说明的是，对于液体稳定性的判断不能光凭肉眼，还要通过电导率仪6测量，电导率仪6一端通过数据线与电脑7相连，电导率仪6的另一端与电极探头5相连，电极探头5伸入模拟厚渣层中，能够将模拟铁浴反应器2内的电导率准确地测量出，参见图1。通过电脑7上的数据，电脑7上的电导率变化在
±
5％的范围内，熔渣熔液才是稳定的。
86.本发明提供一种用于探究厚渣层铁浴炉内熔渣流动和混合行为的模拟方法，通过向定量的水中加入一定量的增稠剂，使溶液与熔渣的运动黏度相似，且溶液本身的导电性良好，可以向液体中加入示踪剂(常用电解质)，来定量的描述模拟铁浴反应器2的熔池内熔渣的流动和混合行为。其解决了现有的熔融还原炼铁工艺的物理模拟实验不适用于厚渣层的技术难题。而且，在模拟铁浴反应器2开设有竖直细长开槽21，竖直细长开槽21为长条形，改进后在不改变其它操作条件如：角度和水平插入深度的情况下，喷枪轴向高度能够灵活调节，使用于厚渣层铁浴炉内熔渣流动和混合行为的物理模拟实验能够得到更多精确可靠的分析数据。
87.为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发
明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
88.实施例1：
89.一种用于探究厚渣层铁浴炉内熔渣流动和混合行为的模拟方法，包括如下步骤：
90.s1、根据实验需求取指定量的水，与一定量的开水混合获得34l温度为40℃-50℃的温热的水，然后向温热的水中加入壳聚糖粉末，加入量为水质量的0.24％。连续搅拌30分钟-60分钟后使大部分壳聚糖溶于水中，然后静置4小时-10小时，静置后继续搅拌10-30分钟，使剩余增稠剂完全溶于水。
91.采用数字旋转黏度计，测量得到熔渣模拟液3的运动粘度为42.9cst。
92.s2、倒入熔渣模拟液3：将步骤s1中的熔渣模拟液3倒入模拟铁浴反应器2中形成实验指定高度的模拟熔池。需要说明的是，实际应用中，先是把模拟铁浴反应器2制作完毕，接着是完成步骤s4，再倒入熔渣模拟液3的，便于控制熔渣模拟液3在模拟铁浴反应器2中的量，进而提高模拟实验的精准度。
93.s3、将上层喷枪插入的水平角定在45
°
、切向角定在0
°
，喷枪出口距壁面的水平插入深度为0.6倍模拟铁浴反应器2的半径(0.135m)，喷枪出口距渣层表面的轴向插入深度为0.3倍熔渣模拟液3渣层的厚度(0.072m)。下层喷枪插入的水平角为50
°
、切向角为0
°
，喷枪出口距壁面水平插入深度为0.6倍模拟铁浴反应器2的半径(0.135m)，喷枪出口距渣表面轴向插入深度为0.8倍熔渣模拟液3渣层的厚度(0.16m)。将配置好的液体倒入铁浴炉物理模型中，使液面达到指定高度。
94.s4、打开侧吹喷枪4的气体阀门，将上层侧吹喷枪4的气量调整到3.99nm3/h，下层侧吹喷枪4的气量调整到6.37nm3/h，吹气约十分钟使设备里熔渣模拟液3达到稳定，将电极探头5固定在合适的位置。电极探头5通过电导率仪6与电脑7连接，待电导率仪6读数稳定后，即电导率变化在
±
5％的范围内。
95.s5、加入100ml的饱和nacl溶液。
96.s6、不断记录其数值变化，待读数再次稳定后取出电极探头5，导出数据并对熔渣模拟液3的均混时间进行分析，均混时间确定方法是当电导率达到稳定值的
±
5％的范围内，即可认为模拟熔池内熔渣模拟液3达到均混，结果如图5所示：模拟熔池内熔渣模拟液3在第8s达到均混。
97.实施例2：
98.一种用于探究厚渣层铁浴炉内熔渣流动和混合行为的模拟方法，包括如下步骤：
99.s1、根据实验需求取指定量的水，与一定量的开水混合获得34l温度为40℃-50℃的温热的水，然后向温热的水中加入壳聚糖粉末，加入量为水质量的0.3％。连续搅拌30分钟-60分钟后使大部分壳聚糖溶于水中，然后静置4小时-10小时，静置后继续搅拌10-30分钟，使剩余增稠剂完全溶于水。
100.采用数字旋转黏度计，测量得到熔渣模拟液3的运动粘度为57.3cst。
101.s2、倒入熔渣模拟液3：将步骤s1中的熔渣模拟液3倒入模拟铁浴反应器2中形成模拟厚渣层。将配置好的液体倒入模拟铁浴反应器2中，使液面达到指定高度。需要说明的是，实际应用中，是先完成步骤s4的在倒入熔渣模拟液3的，便于控制熔渣模拟液3与模拟铁浴反应器2中的量，进而提高模拟实验的精准度。
102.s3、将上层喷枪插入的水平角度定在45
°
、切向角定在0
°
，喷枪出口距壁面的水平插入深度为0.6倍模拟铁浴反应器2的半径(0.135m)，喷枪出口距渣层表面的轴向插入深度为0.3倍熔渣模拟液3渣层的厚度(0.072m)。下层喷枪插入的水平角度为50
°
、切向角为0
°
，喷枪出口距壁面水平插入深度为0.6倍模拟铁浴反应器2的半径(0.135m)，喷枪出口距渣表面轴向插入深度为0.8倍熔渣模拟液3渣层的厚度(0.16m)。将配置好的液体倒入铁浴炉物理模型中，使液面达到指定高度。
103.s4、打开侧吹喷枪4的供气阀门，将上层侧吹喷枪4的气量调整到3.99nm3/h，下层侧吹喷枪4的气量调整到6.37nm3/h，吹气约十分钟使设备里熔渣模拟液3达到稳定，将电极探头5固定在合适的位置。电极探头5通过电导率仪6与电脑7连接，待电导率仪6读数稳定后，即电导率变化在
±
5％的范围内。
104.s5、加入100ml的饱和nacl溶液。
105.s6、不断记录其数值变化，待读数再次稳定后取出电极探头5，导出数据并对模拟熔池内熔渣模拟液3的均混时间进行分析，均混时间确定方法是当电导率达到稳定值的
±
5％的范围内，即可认为模拟熔池内熔渣模拟液3达到均混，结果如图6所示：模拟熔池内熔渣模拟液3在第13s达到均混。
106.实施例3：
107.一种用于探究厚渣层铁浴炉内熔渣流动和混合行为的模拟方法，包括如下步骤：
108.s1、根据实验需求取指定量的水，与一定量的开水混合获得34l温度为40℃-50℃的温热的水，然后向温热的水中加入壳聚糖粉末，加入量为水质量的0.5％。连续搅拌30分钟-60分钟后使大部分壳聚糖溶于水中，然后静置4小时-10小时，静置后继续搅拌10-30分钟，使剩余增稠剂完全溶于水。
109.采用数字旋转黏度计，测量得到熔渣模拟液3的运动粘度为129cst。
110.s2、倒入熔渣模拟液3：将步骤s1中的熔渣模拟液3倒入模拟铁浴反应器2中形成模拟厚渣层。将配置好的液体倒入模拟铁浴反应器2中，使液面达到指定高度。需要说明的是，实际应用中，是先完成步骤s4的在倒入熔渣模拟液3的，便于控制熔渣模拟液3与模拟铁浴反应器2中的量，进而提高模拟实验的精准度。
111.s3、将上层喷枪插入的水平角度定在45
°
、切向角定在0
°
，喷枪出口距壁面的水平插入深度为0.6倍模拟铁浴反应器2的半径(0.135m)，喷枪出口距渣层表面的轴向插入深度为0.3倍熔渣模拟液3渣层的厚度(0.072m)。下层喷枪插入的水平角度为50
°
、切向角为0
°
，喷枪出口距壁面水平插入深度为0.6倍模拟铁浴反应器2的半径(0.135m)，喷枪出口距渣表面轴向插入深度为0.8倍熔渣模拟液3渣层的厚度(0.16m)。将配置好的液体倒入铁浴炉物理模型中，使液面达到指定高度。
112.s4、打开侧吹喷枪4的供气阀门，将上层侧吹喷枪4的气量调整到3.99nm3/h，下层侧吹喷枪4的气量调整到6.37nm3/h，吹气约十分钟使设备里熔渣模拟液3达到稳定，将电极探头5固定在合适的位置。电极探头5通过电导率仪6与电脑7连接，待电导率仪6读数稳定后，即电导率变化在
±
5％的范围内。
113.s5、加入100ml的饱和nacl溶液。
114.s6、不断记录其数值变化，待读数再次稳定后取出电极探头5，导出数据并对模拟熔池内熔渣模拟液3的均混时间进行分析，均混时间确定方法是当电导率达到稳定值的
±
5％的范围内，即可认为模拟熔池内熔渣模拟液3达到均混，结果：模拟熔池内溶液在第35s达到均混。
115.实施例4：
116.一种用于探究厚渣层铁浴炉内熔渣流动和混合行为的模拟方法，包括如下步骤：
117.s1、根据实验需求取指定量的水，与一定量的开水混合获得34l温度为40℃-50℃的温热的水，然后向温热的水中加入壳聚糖粉末，加入量为水质量的0.7％。连续搅拌30分钟-60分钟后使大部分壳聚糖溶于水中，然后静置4小时-10小时，静置后继续搅拌10-30分钟，使剩余增稠剂完全溶于水。
118.采用数字旋转黏度计，测量得到熔渣模拟液3的运动粘度为342cst。
119.s2、倒入熔渣模拟液3：将步骤s1中的熔渣模拟液3倒入模拟铁浴反应器2中形成模拟厚渣层。将配置好的液体倒入模拟铁浴反应器2中，使液面达到指定高度。需要说明的是，实际应用中，是先完成步骤s4的在倒入熔渣模拟液3的，便于控制熔渣模拟液3与模拟铁浴反应器2中的量，进而提高模拟实验的精准度。
120.s3、将上层喷枪插入的水平角度定在45
°
、切向角定在0
°
，喷枪出口距壁面的水平插入深度为0.6倍模拟铁浴反应器2的半径(0.135m)，喷枪出口距渣层表面的轴向插入深度为0.3倍熔渣模拟液3渣层的厚度(0.072m)。下层喷枪插入的水平角为50
°
、切向角为0
°
，喷枪出口距壁面水平插入深度为0.6倍模拟铁浴反应器2的半径(0.135m)，喷枪出口距渣表面的轴向插入深度为0.8倍熔渣模拟液3渣层的厚度(0.16m)。将配置好的液体倒入铁浴炉物理模型中，使液面达到指定高度。
121.s4、打开侧吹喷枪4的供气阀门，将上层侧吹喷枪4的气量调整到3.99nm3/h，下层侧吹喷枪4的气量调整到6.37nm3/h，吹气约十分钟使设备里熔渣模拟液3达到稳定，将电极探头5固定在合适的位置。电极探头5通过电导率仪6与电脑7连接，待电导率仪6读数稳定后，即电导率变化在
±
5％的范围内。
122.s5、加入100ml的饱和nacl溶液。
123.s6、不断记录其数值变化，待读数再次稳定后取出电极探头5，导出数据并对模拟熔池内熔渣模拟液3的均混时间进行分析，均混时间确定方法是当电导率达到稳定值的
±
5％的范围内，即可认为模拟熔池内熔渣模拟液3达到均混，结果：模拟熔池内熔渣模拟液3在第113s达到均混。
124.实施例5：
125.一种用于探究厚渣层铁浴炉内熔渣流动和混合行为的模拟方法，包括如下步骤：
126.s1、根据实验需求取指定量的水，与一定量的开水混合获得34l温度为40℃-50℃的温热的水，然后向温热的水中加入壳聚糖粉末，加入量为水质量的1.0％。连续搅拌30分钟-60分钟后使大部分壳聚糖溶于水中，然后静置4小时-10小时，静置后继续搅拌10-30分钟，使剩余增稠剂完全溶于水。
127.采用数字旋转黏度计，测量得到熔渣模拟液3的运动粘度为564cst。
128.s2、倒入熔渣模拟液3：将步骤s1中的熔渣模拟液3倒入模拟铁浴反应器2中形成模拟厚渣层。将配置好的液体倒入模拟铁浴反应器2中，使液面达到指定高度。需要说明的是，实际应用中，是先完成步骤s4的在倒入熔渣模拟液3的，便于控制熔渣模拟液3与模拟铁浴反应器2中的量，进而提高模拟实验的精准度。
129.s3、将上层喷枪插入的水平角度定在45
°
、切向角定在0
°
，喷枪出口距壁面的水平插入深度为0.6倍模拟铁浴反应器2的半径(0.135m)，喷枪出口距渣层表面的轴向插入深度为0.3倍熔渣模拟液3渣层的厚度(0.072m)。下层喷枪插入的水平角度为50
°
、切向角为0
°
，喷枪出口距壁面水平插入深度为0.6倍模拟铁浴反应器2的半径(0.135m)，喷枪出口距渣表面轴向插入深度为0.8倍熔渣模拟液3渣层的厚度(0.16m)。将配置好的液体倒入铁浴炉物理模型中，使液面达到指定高度。
130.s4、打开侧吹喷枪4的气体阀门，将上层侧吹喷枪4的气量调整到3.99nm3/h，下层侧吹喷枪4的气量调整到6.37nm3/h，吹气约十分钟使设备里熔渣模拟液3达到稳定，将电极探头5固定在合适的位置。电极探头5通过电导率仪6与电脑7连接，待电导率仪6读数稳定后，即电导率变化在
±
5％的范围内。
131.s5、加入100ml的饱和nacl溶液。
132.s6、不断记录其数值变化，待读数再次稳定后取出电极探头5，导出数据并对模拟熔池内熔渣模拟液3的均混时间进行分析，均混时间确定方法是当电导率达到稳定值的
±
5％的范围内，即可认为模拟熔池内熔渣模拟液3内的溶液达到均混，结果：模拟熔池内熔渣模拟液3在第190s达到均混。
133.对比例1：
134.步骤一、取34l常温水。
135.步骤二、将上层喷枪插入的水平角度定在45
°
，喷枪出口距壁面的水平插入深度为0.6r(0.135m)，喷枪出口距渣层表面的轴向插入深度为0.3h(0.072m)。下层喷枪插入的水平角为50
°
，喷枪出口距壁面水平插入深度为0.6倍模拟铁浴反应器2的半径(0.135m)，喷枪出口距渣表面的轴向插入深度为0.8倍熔渣模拟液3渣层的厚度(0.16m)。将配置好的液体倒入铁浴炉物理模型中，使液面达到指定高度将上层喷枪插入的水平角度定在45
°
，喷枪出口距壁面的水平插入深度为0.6倍模拟铁浴反应器2的半径(0.135m)，喷枪出口距渣层表面的轴向插入深度为0.3倍熔渣模拟液3渣层的厚度(0.072m)。下层喷枪插入的水平角度为50
°
，喷枪出口距壁面水平插入深度为0.6r(0.135m)，喷枪出口距渣表面的轴向插入深度为0.8h(0.16m)。将配置好的液体倒入铁浴炉物理模型中，使液面达到指定高度。
136.步骤三、打开气体阀门，将上层喷枪气量调整到3.99nm3/h，下层喷枪气量调整到6.37nm3/h，吹气约十分钟使设备里溶液达到稳定，将电极探头5固定在合适的位置。
137.步骤四、电导率仪6与电脑7连接，待电导率仪6读数稳定后，加入100ml的饱和nacl溶液，不断记录其数值变化，待读数再次稳定后取出电极探头5，导出数据并对熔池的均混时间进行分析，均混时间确定方法是当电导率达到稳定值的
±
5％的范围内，即可认为熔池内溶液达到均混。结果如图7所示：模拟铁浴反应器2内溶液在第6s达到均混。
138.由上述的实施例1-5以及对比例1可知，熔渣模拟液3的黏度对熔渣模拟液3的溶液均混时间影响很大。
139.通过实验发现，均混时间随着溶液黏度的升高而增大。若不加增稠剂，只用水，那么在相同实验条件下，均混时间只有6s，而加入增稠剂后，均混时间明显加长。因此，熔渣黏度对均混时间的影响是不可忽略的，进而不能单纯地采用水来模拟熔渣。
140.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。