[发明专利]多级螺旋直接还原炉

说明书

本发明涉及冶金领域，公开了一种多级螺旋直接还原炉。该多级螺旋直接还原炉包括炉体，炉体上设置有进料口、出料口、供热机构以及烟气出口，炉体内由上至下设置有至少二层螺旋通道，上一级螺旋通道的出口与相邻的下一级螺旋通道的入口相连通，位于最上部的螺旋通道的入口与进料口相连通，位于最下部的螺旋通道的出口与出料口相连通，所述螺旋通道内设置有输送螺旋，所述输送螺旋连接有驱动机构，所述供热机构设置于炉体下部，所述烟气出口设置于炉体顶部。该多级直接还原炉生产还原铁粉生产效率高、热效率大幅度提高，还原剂使用量减少30％‑40％以上，还原时间短，成本低，最重要的是利用钒钛铁精矿直接还原时，可以同时将钒钛铁精矿中的钛得到利用。

技术领域

本发明涉及冶金领域，尤其是一种直接还原炉。

背景技术

钢铁产能过剩，供需矛盾突出，大量钢铁企业面对亏损、严重亏损、停产和倒闭的严峻局面，而且这种状况仍在持续恶化。

随着国民经济的发展，生产向供给侧转移是趋势所在。钢铁产能一定会大幅度压缩，但是随着3D打印技术的迅速发展，未来铁粉的需求量一定会在短时间内大幅度提高，尤其是高品质天然微合金铁粉更是市场上不可多得的紧俏商品。而攀枝花钒钛矿中含有的大量微合金成分恰恰是生产天然微合金铁粉和富钛料的优质原料。现状是没有能够有效利用钒钛矿资源的工艺技术和装备。

铁精矿还原一般需要四个最基本的条件：1.具有一定数量的还原剂；2.提供铁精矿还原过程中所需要的特定温度；3.需要一定的还原时间；4铁精矿还原时的粒径大小(粒径越大还原时间越长)。

传统的普通铁精矿还原炉种类很多，我们常见的有高炉、转窑、竖窑、电炉、隧道窑、转底炉、带式炉和流化床等，这些还原炉都具备铁精矿还原所必须的基本条件，可以对铁精矿实现有效还原。但是这些还原炉也存在不同的缺点，其共性的最大缺点是1)能源利用率低(大量铁粉还原后的物理热没有得到充分利用)；2)设备投资数量大；3)工人劳动强度高；4)环境污染比较严重；5)安全作业条件差；6产生大量二氧化碳气体等等。

以传统的隧道窑为例，除上述缺点外，还存在占地面积大、产量低、劳动强度大、劳动生产率低、各种物料消耗大(包括罐体)、还原时间长、还原剂数量使用量大等问题，目前一条隧道窑的年产量一般在1.5-3万吨左右，与高炉的还原效率无法相比。

目前高炉是作为铁精矿或铁矿石还原冶炼生产效率最高的设备，但是高炉只能生产铁水用来炼钢，而不能生产铁粉。生产铁粉目前主要还是依靠转窑、竖窑、隧道窑、转底炉、带式炉、流化床等设备。上述设备虽然可以生产铁粉，但是在生产铁粉的过程中都存在着铁粉还原后的物理热没有得到利用、还原过程中铁精矿必须烧结造球(否则还原气体无法流动，带式炉和流化床除外)。由于还原物铁精矿必须是块状或球状，还原气体在还原物料过程中就需要有相当数量的渗透时间，否则金属化率就会受到很大的影响。

从铁精矿还原的基本原理来看，铁精矿还原速度的快慢,主要取决于还原气体流的温度、压力、流速、成分等和铁精矿的粒度、气孔度和矿物组成等。

1.还原气体中碳或氢元素的浓度，对铁精矿还原十分重要。碳或氢元素的浓度高，既可以提高还原过程中的内外扩散速度,又可以提高化学反应速度,同时也增大了与平衡浓度的差值,从而可以加快铁精矿的还原速度；

2.还原气体的温度，会使表面化学反应速度和扩散速度皆随温度的升高而加快。因此高温对加速铁精矿的还原有利,尤其是扩大800-1000℃的间接还原区,对加速还原炉内的还原过程起到关键作用；