[发明专利]一种含碳球团两段跳跃式控温还原冶炼设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶炼设备及方法，具体地，本发明涉及一种含碳球团直接还原法生产海绵铁或金属化球团的冶炼设备及方法，更具体地，本发明涉及一种含碳球团两段跳跃式控温还原冶炼设备及方法。

背景技术

本发明属高温直接还原领域。煤基高温直接还原技术之一是以铁精矿粉、钢铁厂高铁粉尘或高铁含锌粉尘为原料，还原生产海绵铁或预还原金属化球团。该法的主要过程是将含铁粉料配碳造块、干燥后，在800℃以上的高温下直接还原，制成一定金属化率的含铁炉料和富锌二次粉尘，之后，含铁炉料用于钢铁厂的炼铁或炼钢。富锌二次粉尘用作炼锌原料。在这种方法中，提高氧化铁的还原速度和锌氧化物的还原挥发速度，使最终金属化球团的金属化率和球团中锌的去除率提高，是含碳球团直接还原过程控制所追求的主要指标.本项发明通过一种含碳球团两段跳跃式控温还原冶炼设备及方法来提高这一指标.

为了提高含碳球团的还原速度和锌的还原挥发速度，现有技术采用的方法包括：提高还原温度、增加还原时间、配入更多的含碳量、添加催化剂、提高球团周围气氛中的还原气体浓度等来提高球团中氧化铁的还原速度和还原球团中锌的脱除率，但这些方法存在增加过程消耗，提高生产成本等问题。特别当还原球团中的脱锌率要求较高，还原后球团中的残锌量要求较低时(0.2％以下时)，现有技术给出的方法效果不明显。

如专利号“97121947.8”、发明名称为“转底炉生产珠铁及分离方法”的中国专利涉及一种非高炉固体还原生产铁的方法。该方法主要为转底炉生产珠铁，经磁选分离珠铁，而分离余料的脉石和残铁，再配入含炭球团、型煤和石灰，装入竖式熔分炉，熔化分离铁液。通过控制转底炉内的加热段，还原段，尤其是控制还原段温度及气氛提高其还原率。通过磁选的固态分离和竖式熔分炉分离，提高其金属化率≥92％，降低脉石量，珠铁含硫≤0.06％，为电弧炉提供优质原料。

然而，如上举例，现有技术存在这样的问题：首先，这些技术对球团的加热过程是连续的，且高温区一般在1250℃以上，因此，在快速还原过程中，球团的温度连续上升很快，表面很快达到1250℃以上的高温。在这种情况下，球团表面很容易产生液相，阻碍还原生成的气体排出，进而增高球团内部的压力，降低球团内如下化学式所述的氧化物的还原速度和金属锌的挥发速度。

C+CO₂＝2CO

FeO+CO＝Fe+CO₂

CO+ZnO＝Zn+CO₂

另外，为了提高含碳球团的还原速度，前述现有技术采用的方法多包括：提高还原温度、增加还原时间、配入更多的含碳量、添加催化剂、提高球团周围气氛中的还原气体浓度等来提高球团中氧化铁的还原速度和还原球团中锌的脱除率。例如，专利号“97121947.8”、发明名称为“转底炉生产珠铁及分离方法”的中国专利采用三段连续控温，其转底炉内的最高还原温度达到1500℃。但这些方法存在增加过程消耗，提高生产成本等问题，特别当还原球团中的脱锌率要求较高，还原后球团中的残锌量要求较低时(0.2％以下时)，现有技术给出的方法效果不明显。

本发明是鉴于上述问题而作。本发明人发现：在以直接还原法生产海绵铁或金属化球团的冶炼过程中，将含碳球团的还原过程分别控制在两个温度区域内完成，即，首先将含碳球团移入较低温度区还原，当其还原到一定程度，表面抵抗高温液相产生能力提高后，再移入跳跃式升高的高温度区还原，可籍此减少、甚至消除含碳球团还原过程中表面液相的产生，使含碳球团保持较低的内部压力，进而，提高含碳球团的还原挥发速度，提高含碳球团的金属化率和脱锌率。

为此，本发明的一个目的是，提供一种含碳球团两段跳跃式控温还原冶炼设备，所述冶炼设备用于直接还原法生产海绵铁或金属化球团。

本发明的另一目的是，提供一种使用上述冶炼设备，用于直接还原法生产海绵铁或金属化球团的含碳球团两段跳跃式控温还原冶炼方法。

与现有技术的生产海绵铁或液体钢的连续升温还原冶炼方法比较，本发明可得到更高的金属化率和脱锌率。

发明内容

本发明提供一种含碳球团两段跳跃式控温还原冶炼设备。所述冶炼设备用于直接还原法生产海绵铁或金属化球团，所述冶炼设备包括：

一炉内窑体、

一载料装置，及

一挡墙，

该挡墙设置于窑体内，将窑体隔开为分别包括一高温区的第一窑段和第二窑段两段。紧接第一窑段挡墙一侧的是温度较低的第一窑段高温区，紧接挡墙另一侧的是温度较高的第二窑段高温区.第二窑段高温区的温度较第一窑段高温区呈跳跃式升高。本发明的高温区控温精度可在±50℃以内。