[发明专利]一种包覆防黏剂抑制铁矿粉黏结失流的流化反应装置及流化反应方法

说明书

技术领域

本发明属于矿粉流化还原技术领域，更具体的说，涉及一种包覆防黏剂抑制铁矿粉黏结失流的流化反应装置及流化反应方法。

背景技术

流化床直接还原工艺是冶金领域的一项重大突破，由于流化床没有透气性的要求，因此可以直接使用高炉、竖炉不能直接使用的铁矿粉；流化床炼铁工艺为炼铁过程节能环保、合理利用国内低品位、复合共生矿和解决铁矿资源供应紧张的问题方面提供了新的冶炼途径；流化床直接还原工艺不但扩大了炼铁原料的来源，而且降低了生产成本，提高了产品的竞争力。直接使用铁矿粉的流化床炼铁技术是未来炼铁工业发展的方向之一，也是目前各国钢铁工业竞相研究开发的重要领域。奥地利、韩国、澳大利亚、日本等国家经过长时间的开发研究，开发了多种流化床炼铁的新工艺和设备，其中较为著名且常见的有FINMET工艺、FINEX工艺、DIOS工艺和HIsmelt工艺。

但是，铁矿粉在高温流态化还原过程中容易出现黏结失流，降低还原效率，阻碍流程连续化操作，这成为流态化炼铁技术工业化应用最主要的障碍。为了维持正常运行，采用650℃以下低温，高气速、低还原率条件操作，将导致还原速度和生产效率不大、气体利用率低，工艺总体能耗增加。急需开发出一种抑制铁矿粉黏结失流的流化反应装置，抑制流态化还原过程中黏结失流的发生，并为铁矿粉流态化还原技术工业应用提供理论基础和技术支撑，进而，推动新型高效炼铁技术。

经检索，发明创造的名称为：一种分段流化床及使用方法(申请号：201010602216.7，申请日：2010.12.13)，其包括上料系统、预热分级系统、还原系统、排料系统；其中上料系统包括储料罐和物料喷枪，预热分级系统包括氧气喷枪和预热分级流化床，预热分级系统中的预热分级流化床和还原系统中的还原流化床采用串联的方式连接，排料系统包括预热分级流化床排料系统和还原流化床排料系统两部分，预热分级流化床排料系统主要将中粒度铁矿粉和大粒度铁矿粉排出预热流化床，还原流化床排料系统将还原后的直接还原铁排出还原流化床；该装置虽然可以直接使用铁矿粉和粒度更小的铁精矿粉；此外，发明创造的名称为：一种过程装料的高温流化床试验装置(申请号：201020570114.7，申请日：2010.10.21)，旋风除尘器设置于流化床炉体上端口；进气管设置于流化床炉体底部；第一、第二级料斗的出口端均设下料阀门，第二级料斗的下料阀门通过一连接管连接于流化床炉体，其通过两级料斗装料仓设计，实现高温流化床还原粉铁矿实验的过程装料，有效防止了粉矿在流化床炉体和煤气加热过程中产生的爆裂和还原，同时使得粉矿原料装料更流畅，防止了流化床反应器内高温煤气的反串和泄漏。上述技术对现有技术进行了改进，但是却难以有效地抑制铁矿粉还原过程中的黏结失流。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明针对现有技术中铁矿粉流化还原过程中已发生黏结失流的不足，提供一种包覆防黏剂抑制铁矿粉黏结失流的流化反应装置及流化反应方法；

其中提供的一种包覆防黏剂抑制铁矿粉黏结失流的流化反应装置，铁矿粉及防黏剂在包裹反应腔内充分混合，防黏剂包覆在铁矿粉的表面，防黏剂在铁矿粉表面形成均匀的石墨或者粘附碳，可以避免铁晶须或铁原子相互勾连团聚，可以抑制铁矿粉发生黏结失流；

其中提供的一种抑制铁矿粉黏结失流的流化反应方法，铁矿粉与防黏剂加入到物料混匀单元进行混匀得到反应混合料，在包裹反应腔内反应混合料发生混合、包裹、预裂解反应，铁矿粉在包覆防黏剂的条件下发生流化还原反应，可以抑制铁矿粉发生黏结失流。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种包覆防黏剂抑制铁矿粉黏结失流的流化反应装置，包括双层管反应单元，该双层管反应单元包括反应内管和外部套管，反应内管套装于外部套管内部，且反应内管底部与外部套管底部相连通，该反应内管内设置有流化床筛板，所述的反应内管靠近流化床筛板的一端设置有反应腔入料口，该反应腔入料口与流化床筛板构成包裹反应腔，铁矿粉和防黏剂在包裹反应腔进行混合、包裹、预裂解反应；以及加热单元，该加热单元用于加热双层管反应单元；以及物料混匀单元，物料混匀单元用于将铁矿粉和防黏剂混匀，混匀后的铁矿粉和防黏剂加入双层管反应单元。

优选地，反应腔入料口靠近包裹反应腔的一侧设置有气流导流段，该气流导流段的横截面积由下至上逐渐减小。

优选地，反应腔入料口远离包裹反应腔的一侧设置有入料口导料段，该入料口导料段的横截面积由上至下逐渐减小。