【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋼鐵行業二氧化碳大幅減排技術以及高級鋼材生產原料領域，具體涉及一種采用低碳活度還原氣體連續生產fe3c的裝置、方法及產物。
技術介紹
1、使用傳統高爐-轉爐法煉鋼流程存在二氧化碳過量排放以及礦物資源利用枯竭等問題。在中國，每年產生的廢鋼量持續增加，而采用目前的高爐-轉爐法的生產鋼鐵會產生大量的co2。為了解決這些問題，鋼鐵企業開始考慮向電爐煉鋼轉型。電爐廢鋼熔煉法被廣泛認為是目前二氧化碳排放量最低的鋼鐵制造方法，并已成為美國和歐盟鋼鐵制造的主流方法。然而，使用高爐-轉爐法制造的高等級鋼材，例如汽車用鋼板，不能使用以廢鋼為主要原料的電爐煉鋼方法來制造。當廢鋼作為電爐煉鋼原料時，鋼制品中cu等雜質的積累成為一大問題，因此需要采用不含還原鐵等雜質的鐵源來減少雜質濃度。因此，為了在電爐中制造這些高等級鋼材，需要一種新的鐵源來代替廢鋼。
2、fe3c(滲碳體)通常以粒狀、片狀或網狀形式存在，在常溫下化學性質穩定，不易自燃，因此可以安全運輸和儲存。在高溫鋼水中，雖受鋼水溫度和成分影響，滲碳體能夠快速溶解，在實際生產中，可通過控制加入速度和溫度，使其在鋼水中均勻溶解。鋼浴具有均衡內部溫度，促進脫氮反應等多種優良性能，是廢鋼替代材料的理想選擇。然而，由于fe3c熱力學不穩定，迄今為止尚未實現其穩定工業化生產。迄今為止，fe3c生產均適用碳活度1000以上的co-co2混合氣體，無法抑制碳析出，這也是無法穩定生產的主要原因。
技術實現思路
1、針對現有fe3c生產工藝存在的
2、為了解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案：
3、根據本專利技術技術方案的第一方面，提供一種采用低碳活度還原氣體連續生產fe3c的裝置，其中，所述裝置包括：反應爐體、爐體蓋、載物臺以及氣體通入管道，
4、其中，所述反應爐體為圓柱形管狀結構，頂端設置有所述爐體蓋，下端設置有所述載物臺；
5、所述爐體蓋的中心開孔插入進料管道，所述進料管道旁邊開孔放置熱電偶；
6、所述載物臺均勻分布多個微孔，使得能夠通過所述載物臺下部連通的所述氣體通入管道向所述反應爐體內部通入co-co2混合氣體。
7、這里，所述熱電偶用于在實驗過程中對反應爐體內部的爐料溫度進行測定。
8、進一步地，實驗過程中，所述進料管道的管口使用硅膠栓密閉。
9、進一步地，所述反應爐體為石英管，所述石英管的直徑為30mm，高度600mm。
10、進一步地，所述爐體蓋為硅膠材質蓋子。
11、進一步地，所述反應爐體的主體靠近頂端部分設置所述出氣口，底端設置所述出料口。
12、進一步地，所述載物臺直徑與反應爐體直徑相同，為30mm；厚度為5mm,表面均勻分布多個30-50微米的孔。
13、現有技術中，多通過直接通入氣體來實現還原反應，但由于氣體不均勻性，使得反應時間較長，且反應效率不高。為此，為了解決氣體不均勻性對反應時長和效率的不利影響，經理論分析并結合實驗驗證，申請人將以上厚度與孔徑進行結合，提出具有多個均勻分布孔的載物臺的以上裝置，使得該裝置一方面能夠確保氣體平穩均一地流向爐體的同時，另一方面避免固相反應物的滲透以及掉落，從而保證反應效率最高。
14、進一步地，所述出氣口的靠近所述爐體蓋的位置高度為500-800mm，優選為500mm。這里，該高度的設置可以保證尾氣的順利排出。
15、進一步地，所述熱電偶的下端緊鄰爐料表面。
16、進一步地，所述出料口緊鄰所述反應爐體的內部底面。這里，出料口緊鄰所述反應爐體的內部底面能夠保證反應后物料的順利排出。
17、進一步地，所述進料管道的下端距離所述反應爐體的內部底面的高度為550-1000mm，優選為600mm。
18、進一步地，所述出氣口連通有氣體分析儀。
19、實驗過程中，通過連接氣體分析儀對所述出氣口的成分測定從而調節氣體濃度、流量和流速。所述連接氣體分析儀測定成分后，根據成分監測并驗證初始設置的氣體濃度、流量和流速是否合理，并視反應過程中所檢測到的氣體成分濃度變化進行分析并調節。
20、根據本專利技術技術方案的第二方面，提供一種采用低碳活度還原氣體連續生產fe3c的方法，所述方法通過根據以上任一方面所述的裝置進行生產，所述方法包括如下步驟：
21、步驟1：通過進料管道從上部將粉末氧化鐵置于裝置底部，由所述載物臺承載；
22、步驟2：通過所述氣體通入管道向所述反應爐體內部通入co-co2混合氣體，并控制混合氣體的碳活度在1.5～5；
23、步驟3：控制所述反應爐體的溫度700～750℃，并保溫60分鐘；在此過程中穩定控制氣體流量和流速；
24、步驟4：待所述反應爐體的溫度降至室溫后，停止通入co-co2混合氣體，將還原產物fe3c從出料口放出。
25、進一步地，所述步驟2中，混合氣體的碳活度為1.5和5。
26、進一步地，所述步驟3中，混合氣體的流量為500ml/min。
27、進一步地，所述步驟3中，溫度為700℃和750℃。
28、根據本專利技術技術方案的第三方面，提供一種fe3c，所述fe3c采用根據以上任一方面所述的方法制備獲得。
29、本專利技術的有益效果如下：
30、通過本專利技術技術方案中的裝置汲方法，實現對氣體中碳濃度可以控制的同時，實現平穩氣流接觸實驗樣品進行實驗，同時控制反應過程中的氣體碳濃度，并在此條件下實現使用低碳活度氣體制備fe3c的目的，能夠實現穩定并連續的制備fe3c用于工業生產。
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1.一種采用低碳活度還原氣體連續生產Fe3C的裝置，其特征在于，所述裝置包括：反應爐體、爐體蓋、載物臺以及氣體通入管道，
2.根據權利要求1的采用低碳活度還原氣體連續生產Fe3C的裝置，其特征在于，所述熱電偶用于在實驗過程中對反應爐體內部的料樣溫度進行測定。
3.根據權利要求1的采用低碳活度還原氣體連續生產Fe3C的裝置，其特征在于，實驗過程中，所述進料管道的管口使用硅膠栓密閉。
4.根據權利要求1的采用低碳活度還原氣體連續生產Fe3C的裝置，其特征在于，所述反應爐體為石英管，所述石英管的直徑為30mm，高度600mm；所述爐體蓋為硅膠材質蓋子；
5.根據權利要求1的采用低碳活度還原氣體連續生產Fe3C的裝置，其特征在于，所述反應爐體的主體靠近頂端部分設置所述出氣口，底端設置所述出料口。
6.根據權利要求1的采用低碳活度還原氣體連續生產Fe3C的裝置，其特征在于，所述出氣口連通有氣體分析儀，通過所述氣體分析儀對出氣口的成分測定從而調節氣體濃度、流量和流速。
7.一種采用低碳活度還原氣體連續生產Fe3C的方法，
8.根據權利要求7的采用低碳活度還原氣體連續生產Fe3C的方法，其特征在于，所述步驟2中，混合氣體的碳活度為1.5和5。
9.根據權利要求7的采用低碳活度還原氣體連續生產Fe3C的方法，所述步驟3中，混合氣體的流量為500mL/min；溫度為700℃和750℃。
10.一種Fe3C，其特征在于，所述Fe3C采用根據權利要求7至9中任一項所述的方法制備獲得。
...【技術特征摘要】
1.一種采用低碳活度還原氣體連續生產fe3c的裝置，其特征在于，所述裝置包括：反應爐體、爐體蓋、載物臺以及氣體通入管道，
2.根據權利要求1的采用低碳活度還原氣體連續生產fe3c的裝置，其特征在于，所述熱電偶用于在實驗過程中對反應爐體內部的料樣溫度進行測定。
3.根據權利要求1的采用低碳活度還原氣體連續生產fe3c的裝置，其特征在于，實驗過程中，所述進料管道的管口使用硅膠栓密閉。
4.根據權利要求1的采用低碳活度還原氣體連續生產fe3c的裝置，其特征在于，所述反應爐體為石英管，所述石英管的直徑為30mm，高度600mm；所述爐體蓋為硅膠材質蓋子；
5.根據權利要求1的采用低碳活度還原氣體連續生產fe3c的裝置，其特征在于，所述反應爐體的主體靠近頂端部分設置所述出氣口，底端設置所述出料口...
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