[发明专利]一种处理高铁赤泥的底顶复合喷吹熔融还原炉的使用方法

说明书

本发明涉及赤泥综合利用领域，具体涉及一种处理高铁赤泥的底顶复合喷吹熔融还原炉，包括卧式炉体、涡流加料口、底顶喷吹系统，溢流出渣口、虹吸出铁口和烟气出口；涡流加料口对应熔池涡流区；底顶复合喷吹系统包括底部喷枪和顶部喷枪，底部喷枪喷吹天然气或煤气等气体还原剂，强化多相反应过程；顶部喷枪喷吹富氧空气和燃料燃烧补热，并同时燃烧还原过程释放的CO，保持系统的热平衡；虹吸出铁口和溢流出渣口设置于炉体的另一端，实现连续出铁和连续排渣；烟气出口设置在出铁口和排渣口的同一端的上部，并与烟气锅炉连接，回收烟气。本发明的熔融还原炉能够提高熔融还原效率，充分利用系统能量，实现赤泥提铁的连续化生产。

技术领域

本发明涉及赤泥综合利用领域，具体涉及一种处理高铁赤泥的底顶复合喷吹熔融还原炉。

技术背景

中国是氧化铝大国，我国每年氧化铝产量达到7000万吨以上，排放赤泥1亿吨以上。随着中国铝资源的枯竭，我国每年需进口大量的高铁三水铝石矿生产氧化铝，其使用比例高于 50％，高铁赤泥排放量大于6000万吨，其中氧化铁含量多在30％～50％之间。

对于高铁拜耳法赤泥综合利用的装置，国内相关科研人员进行了大量的研究工作，如李士琦等公开的“一种超细磨的高铁赤泥精细还原装置，申请号：201120131689.3”，其装置特征是由气源系统和还原系统两部分组成。其中气源系统包括N₂气瓶、H₂气瓶、CO₂气瓶、 N₂气体流量计、H₂气体流量计、CO气体流量计、煤气重整装置以及气体混合室组成；还原系统包括电阻炉、控制柜以及坩埚。

如黎方正等公开的“一种赤泥高效资源化利用系统及工艺，申请号：CN201910564184.7”，该系统按照工序依次设置为:水洗池,第一压滤机,烘干机,第一破碎机,筛选机,搅拌机,成型机,感应电炉,第二破碎机,磁选机,反应釜,第二压滤机,沉淀池和焙烧炉；该系统可将赤泥,煤粉和废铝屑等原料通过转变为还原铁,水泥原料和氧化铝等可售产品。

上述专利虽然可将赤泥进行还原处理，但设备复杂还原时间较长，且热量利用率较低。

发明内容

为实现高铁赤泥中多组分的综合利用，本发明公开了一种处理高铁赤泥的底顶复合喷吹熔融还原炉。

本发明公开了一种处理高铁赤泥的底顶复合喷吹熔融还原炉，包括卧式炉体、涡流加料口、底顶喷吹系统，溢流出渣口、虹吸出铁口和烟气出口；涡流加料口位于卧式炉体一端(称为前端)上部，对应熔池涡流区，用于固体混合物料的加入；底顶复合喷吹系统包括底部喷枪、顶部喷枪和辅助气体管路；虹吸出铁口和溢流出渣口设置于炉体的另一端(称为后端)，溢流出渣口设置于虹吸出铁口上方，高铁赤泥经还原后下层铁水从虹吸出铁口排出，上层熔炼渣从溢流出渣口排出，能够实现连续出铁和连续排渣；烟气出口设置在虹吸出铁口和溢流出渣口一端的上部，并与烟气锅炉连接，回收烟气热量。

优选的，熔融还原炉还包括机械搅拌系统，所述机械搅拌系统包括搅拌桨、搅拌轴、耐高温连接配件、搅拌电机，搅拌轴上下两端分别连接搅拌电机和搅拌桨，搅拌桨的插入高度和位置能够根据熔池中渣金界面位置的波动而调整，进行熔融还原时机械搅拌系统的搅拌桨位于熔池中渣金界面处为宜。搅拌电机驱动搅拌桨旋转，在熔池中产生稳定涡流区，搅拌转速控制在50rpm～300rpm连续可调。

所述的喷吹系统包括顶部喷枪、底部喷枪以及辅助气体管路。其中，顶部喷枪位于熔融还原炉炉体顶端，用于喷吹富氧空气和燃料，充分燃烧熔融还原产生的CO气体，实现对熔池的补热稳定热平衡。底部喷枪位于熔融还原炉炉体底部，用于喷吹富氧载气携带的煤粉、焦炭、焦煤、阴极炭块、煤气或天然气等还原剂强化多相熔融还原反应。

优选的，底部喷枪沿着熔融还原炉的水平线等距分布在炉体两侧，富氧载气携带的还原剂能够在两侧交替喷吹或以组合方式喷吹。