[发明专利]一种转底炉煤基直接还原工艺的含碳矿料球团布料方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体指一种转底炉煤基直接还原工艺的含碳矿料球团布料方法。

背景技术

转底炉煤基直接还原技术是一种用来焙烧含碳矿料球团的煤基直接还原技术，其工艺特点是：将含金属氧化物物料与固体煤粉混合造球，使之以薄料层的形态均匀布于转底炉环形料床上（在钢铁冶金领该域薄料层的厚度一般为20mm～40mm），然后在1200～1400℃的高温下敞焰加热，实现物料的快速还原以获得还原产物。

目前，采用含碳矿料球团为炉料的煤基直接还原用转底炉，其入炉炉料均采用单一尺寸含碳矿料球团，含碳矿料球团经过布料装置在转底炉料床上形成料层，料层一般为1～2层。在转底炉内，含碳矿料球团还原过程所需的热量主要靠转底炉炉内辐射传热提供，这就决定了炉料入炉后，料层表层含碳矿料球团最先受热开始还原。下层含碳矿料球团由于上层含碳矿料球团的遮挡，受炉内直接热辐射面积小，使其温度比表层含碳矿料球团低且升温速率慢，从而反应速率慢。所以，随着反应的进行，当表层含碳矿料球团已经接近还原结束时，下层含碳矿料球团还未充分还原。为了得到高金属化率，需保证含碳矿料球团在炉内高温区足够长的时间以使下层含碳矿料球团得以充分还原，但是，由于不同层含碳矿料球团加热不同步导致了还原速率的不同步，为提高下层含碳矿料球团的还原率，使含碳矿料球团在炉内高温区处较长时间，这就容易引起上层含碳矿料球团的二次氧化。CO逐级还原铁氧化物的气相平衡值与温度的关系如图2所示。目前，转底炉内高温还原段的气氛一般为CO%/CO₂%=2.0，即CO%≈66%。在此气氛下，当温度大于900℃时，金属铁被CO₂氧化为FeO的反应就开始发生。因此，在高温还原段，新生金属铁极易发生二次氧化，并且在高温段暴露的时间越长，二次氧化现象越严重，因此限制了含碳矿料球团还原率的提高。含碳矿料球团还原率受到限制，其金属化率也会受到限制，降低了生产效率。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明解决的技术问题是：尽可能地使位于转底炉料床上的多个含碳矿料球团料层各层的加热同步，提高含碳矿料球团的还原率，提高生产效率。

解决该技术问题，本发明是这样实现的：一种转底炉煤基直接还原工艺的含碳矿料球团布料方法，在转底炉料床上重叠铺设多个料层，每一个料层由粒径相同的含碳矿料球团均匀铺设构成，所述多个料层含碳矿料球团的粒径按料层由下至上的顺序依次增大，且相邻两料层中，靠上一个料层含碳矿料球团的粒径比靠下一个料层含碳矿料球团的粒径大15%~25%；所述多个料层的总厚度为40mm~70mm。

进一步地，所述重叠铺设的多个料层为三层，上层料层含碳矿料球团粒径为30mm，中层料层含碳矿料球团粒径为25mm，下层含碳矿料球团粒径为20mm。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：本发明中作为炉料的含碳矿料球团入炉时的尺寸不同，含碳矿料球团粒径最小的位于料层的底层，含碳矿料球团粒径最大的位于料层的表层，各个料层含碳矿料球团的粒径从下往上依次增大，入炉后表层料层含碳矿料球团最先受到炉内辐射传热开始还原，但由于表层含碳矿料球团粒径较大，整个含碳矿料球团受热温度达到平衡进而还原所需的时间较长，而下层的含碳矿料球团虽然受上一层球团的遮挡，受热辐射面积小升温慢，但由于其尺寸较小，整个含碳矿料球团受热温度达到平衡比上一层含碳矿料球团有所缩短，且由于其质量较上一层球团的质量小，达到充分还原所需的时间也相应缩短，因此，各个料层中所有含碳矿料球团还原时间基本可以达到一致，这就减少了下层含碳矿料球团还在还原时上一层含碳矿料球团已经开始二次氧化的问题，提高了球团还原率。

附图说明

图1-不同尺寸球团分层布料示意图。

图2-CO还原铁氧化物气相平衡图。

图3-常规布料方式下金属化率与还原时间的关系。

图4-本发明布料方式下金属化率与还原时间的关系。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细说明。

本发明一种转底炉煤基直接还原工艺的含碳矿料球团布料方法，其特征在于，在转底炉料床上重叠铺设多个料层，每一个料层由粒径相同的含碳矿料球团均匀铺设构成，所述多个料层含碳矿料球团的粒径按料层由下至上的顺序依次增大，且相邻两料层中，靠上一个料层含碳矿料球团的粒径比靠下一个料层含碳矿料球团的粒径大15%~25%；所述多个料层的总厚度为40mm~70mm。