[发明专利]一种生产直接还原铁的装置及方法

说明书

技术领域：

本发明涉及冶金炼铁技术领域，特别是涉及一种生产直接还原铁的装置及方法。

背景技术：

直接还原铁又称海绵铁或金属化球团，是一种重要的冶金原料，它是将铁矿石或含铁原料，在低于铁的熔化温度条件下进行还原所得到的产品。直接还原铁可用于炼钢或炼铁。目前直接还原铁在世界范围内快速发展，产量逐年提高。现有的生产直接还原铁的装置及方法按还原剂分为气基法和煤基法。气基直接还原以竖炉法为主，它需要用天然气为原料制备还原气，该方法广泛用于天然气资源丰富的国家和地区，是目前主要的直接还原铁生产方法；煤基直接还原主要有回转窑法、隧道窑法和转底炉法。回转窑法的典型代表是SL/RN法，它的特点是铁矿块或非内配碳球团与固体还原剂一起，在回转窑内滚动的过程中进行还原焙烧，由于炉料不断滚动，要求矿块具有较高的强度，该方法的特点是：加热时间长，生产率低，而且容易产生“结圈”事故；隧道窑法的典型代表是Hoganas法，它是将矿粉和还原剂一起装入罐中，间接加热进行还原。此方法虽能防氧化，但加热时间很长；转底炉直接还原法是非高炉炼铁的一种新工艺、新设备，与传统的高炉炼铁相比，具有能源消耗少、生产成本低、工艺流程短和对环境污染轻等优点。转底炉法的典型代表是美国的Fastmet法和Inmetco法。两种方法都使用薄的内配碳球团料层并用高温敞焰加热，还原速度快，焙烧时间短。但是转底炉法的缺点是：设备庞大、进出料设备复杂、出料设备长期处于高温和高磨损状态，使得设备易损坏，金属化率和全铁含量偏低。焙烧过程高温产品的再氧化问题严重。

发明内容：

本发明的目的是提供一种能提高金属化率和设备利用率、进出料设备简单且克服焙烧过程高温产品再氧化问题的生产直接还原铁的装置及方法。

本发明的技术解决方案是这样实现的，提供一种生产直接还原铁的方法，先将混有定量碳、铁矿粉和含铁废料的原料混合制成尺寸为20～40mm的含碳球团，再将含碳球团用150～250℃的烟气干燥、预热到80～120℃，其特征是：将干燥预热后的含碳球团均匀布料于炉体内的履带上，通过布置在炉壁和炉顶的烧嘴利用外部燃料加热含碳球团到1300～1400℃，并在履带上进行高温快速还原，还原后的成品随履带连续运动出炉，落入专用保温罐中，在落入保温罐之前经网筛将耐火沙筛出后循环利用，温度由出料时的1000℃降至700℃后的含碳球团在保温罐中继续缓慢还原，还原后的含碳球团被热装入熔分炉中进行熔炼后得到直接还原铁，并通过烟气除尘回收装置回收还原过程中挥发出来的重金属氧化物；其特征还在于：所述的熔分炉为转炉和电炉；所述的含碳球团的成分配比是：固定碳与矿粉中的氧的原子比为0.9～1.2；还原炉内连续输送履带上的料块料层厚度为20～50mm；含碳球团在还原炉内停留时间为10～30分钟，在保温罐内停留时间2～4小时，产品金属化率为80～95％。提供一种生产直接还原铁的装置，主要由炉体、烟囱、保温罐、换热器组成，特征是：炉体是由一个基体和一个上盖组成的半封闭的空间，在炉体的炉壁和炉顶上固定安装有烧嘴，在炉体内安装一个由驱动装置驱动的履带式传动机构，该传动机构由履带、前后链轮、链板、销轴相互连接组成，布料器安置在履带一侧的上方，在履带另一侧的下方设置一个网筛，在网筛的下方安置一个物料转运机构。其特征还在于：链板由耐火材料工作层、耐火材料隔热层、耐热钢链板组成；链板上方铺有一层耐火沙，厚度5～10mm，粒度在5mm以下。

本发明的有益效果是：由于采用了在履带上还原，在保温罐中继续还原的方法和装置，克服了转底炉方法中进、出料设备影响生产的问题，设备简单可靠，采用本发明的方法生产直接还原铁的金属化率可达到90％以上，并克服了高温产品的再氧化问题，能充分利用料块的显热提高能源利用率，使燃料消耗降低，达到节能的目的。

附图说明：

图1为本发明实施例一种生产直接还原铁的装置及方法示意图

图2为本发明实施例的履带链板结构和料层布置图

附图中：1.炉体；2.烟囱；3.烧嘴；4.网筛；5.保温罐；6.转运机构；7.销轴；8.履带；9.前后链轮；10.链板；11.布料器；12.换热器；13.驱动装置；14.含碳球团；15.耐火沙；16.耐火材料工作层；17.耐火材料隔热层；18.耐热钢链板；

具体实施方式：

下面结合附图对本发明实施例作进一步详细描述：图1为本发明实施例一种生产直接还原铁的装置及方法示意图，在图1所示的装置中，预热完成后的含碳球团，进入履带式还原炉的炉体1内，炉体1上布置有烟囱2和烧嘴3用以提供含碳球团还原所需的热量和环境，进入炉体1的含碳球团经布料器11被均匀分布在履带8的链板10上进行1300～1400℃高温还原，链板10通过销轴7连接起来形成履带8，通过前后链轮9牵引，带动履带和其上的含碳球团向前运动，在含碳球团14布料前，在耐火材料工作层16上均匀铺一层耐火沙15，其厚度5～10mm，粒度在5mm以下，加耐火沙15可防止含碳球团在高温下和耐火材料工作层粘连，含碳球团14在履带8上随履带运动，在炉内停留10～30分钟，在1300℃～1400℃高温下完成还原反应过程后靠自身重力落入保温罐5中继续还原，在落入保温罐5之前经网筛4筛出的耐火沙15由转运机构6运至耐火沙料场循环利用，还原后的含碳球团进入熔分炉熔炼。图2为履带链板10和料层布置图，链板10上铺有耐火沙15用于隔离含碳球团14和耐火材料工作层16；链板10由耐火材料工作层16、耐火材料隔热层17、耐热钢链板18组成。含碳球团内配有煤粉，配比是：煤粉中的固定碳与矿粉中的氧的原子比为0.9～1.2。料层厚度20～50mm，还原炉内停留时间为10～30分钟，在保温罐内停留时间2～4小时，使用本发明的直接还原方法需要的配套设备有压块系统和烘干系统，压块系统包括：还原剂粉碎、配料、混合、压块、筛分等，烘干系统包括：烘干炉和环境净化设备。