[发明专利]一种含硼铁精矿悬浮还原-熔炼分离硼铁的装置及方法

权利要求书

1.一种含硼铁精矿悬浮还原-熔炼分离硼铁的装置，其特征在于包括料仓、螺旋给料机、一级旋风分离器、悬浮加热炉、二级旋风分离器、还原反应器和电弧炉；料仓的出料口与螺旋给料机的进口连通，螺旋给料机的出口与一级旋风分离器的进料口管道连通，一级旋风分离器的出料口与悬浮加热炉的下部连通，悬浮加热炉的上部通过输送管道与二级旋风分离器的进料口连通，二级旋风分离器的出料口与还原反应器的进料口连通，还原反应器的出料口通过管道与电弧炉内部连通；其中，二级旋风分离器的出气口与一级旋风分离器通过进料口管道连通，一级旋风分离器的出气口与除尘器的进料口连通，除尘器的出气口与引风机连通；电弧炉的出气口与悬浮加热炉的底部连通。

2.根据权利要求1所述的含硼铁精矿悬浮还原-熔炼分离硼铁的装置，其特征在于所述的还原反应器内部设有挡板和布风板，顶部设有进料口，侧壁上部设有出料口，底部设有进气口用于通入还原性气体；布风板将还原反应器分为上部腔体和下部腔体，进气口与下部腔体连通；挡板位于上部腔体内，挡板的两个侧边固定在还原反应器的内壁上，挡板的顶边固定在还原反应器的顶板上，挡板的底边与布风板之间的间隙为物料通道，挡板将还原反应器的上部腔体分隔为进料室和出料室，进料口和出料口分别与进料室和出料室连通。

3.根据权利要求1所述的含硼铁精矿悬浮还原-熔炼分离硼铁的装置，其特征在于所述的电弧炉包括炉体和电极，电极从炉体顶部插入炉体内；炉体上方设有进料口与还原反应器的出料口连通，炉体内部从上到下分为上部空间、渣层空间和铁水层空间，上部空间的侧壁上设有出气口，渣层空间的侧壁上设有排渣口，铁水层空间的侧壁上设有铁水出口；电极的底端位于渣层空间内。

4.一种含硼铁精矿悬浮还原-熔炼分离硼铁的方法，其特征在于按以下步骤进行：

(1)将粒度≤1mm的含硼铁精矿粉置于料仓内，经螺旋给料机输送到一级旋风分离器的进料口管道中；

(2)启动引风机，使除尘器、一级旋风分离器、悬浮加热炉和二级旋风分离器内形成负压；在负压作用下，含硼铁精矿粉通过进料口管道进入一级旋风分离器进行气固分离，形成的一级固体物料进入悬浮加热炉底部；

(3)在电弧炉进行电弧熔炼的情况下，电弧熔炼产生的高温烟气通入悬浮加热炉底部，高温烟气将一级固体物料加热并处于悬浮状态；一级固体物料被加热后从输送管道进入二级旋风分离器进行二次气固分离，形成的二级固体物料在重力作用下进入还原反应器；

(4)在还原反应器通入还原性气体的情况下，二级固体物料被还原性气体还原，生成还原物料在还原性气体的输送作用下，从还原反应器的出料口排出，进入电弧炉中；

(5)还原物料在电弧炉内经电弧产生的高温加热后熔化，形成液态铁水和熔渣，在重力作用下，熔渣与铁水自动分层，并分别进入电弧炉的铁水层空间和渣层空间，再分别从排渣口和铁水出口排出，获得铁水和富硼渣。

5.根据权利要求4所述的一种含硼铁精矿悬浮还原-熔炼分离硼铁的方法，其特征在于步骤(4)中，通过控制还原反应器内固气比，使二级固体物料处于流态化移动状态，并完成金属化还原反应，氧化铁被还原生成铁粉。

6.根据权利要求4所述的一种含硼铁精矿悬浮还原-熔炼分离硼铁的方法，其特征在于所述的含硼铁精矿的铁品位TFe 53～57％，按质量百分比含B₂O₃ 4～6％。

7.根据权利要求4所述的一种含硼铁精矿悬浮还原-熔炼分离硼铁的方法，其特征在于步骤(3)中，电弧熔炼产生的高温烟气的温度为950～1200℃，一级固体物料被加热后的温度为700～950℃；进入悬浮加热炉内的高温烟气的体积流量与一级固体物料的质量流量的比例为0.5～3.3m³/kg。

8.根据权利要求4所述的一种含硼铁精矿悬浮还原-熔炼分离硼铁的方法，其特征在于所述的还原气体为氢气和/或一氧化碳，或者为氢气和/或一氧化碳与氮气组成的混合气体，混合气体中氮气的体积百分比≤30％。