[發(fā)明專利]一種微波燃料聯(lián)合供熱式煤基直接還原方法及轉(zhuǎn)底爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310740483.4
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN104745757A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀新華;胡兵;王兆才;孫英;儲太山;向錫炎
• 申請（專利權(quán)）人: 中冶長天國際工程有限責(zé)任公司
• 主分類號: C21B13/10
• 分類號: C21B13/10
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所43008
• 代理人: 趙洪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及到煤基直接還原轉(zhuǎn)底爐領(lǐng)域，特指一種采用燃料和微波的微波燃料聯(lián)合供熱式煤基直接還原方法及基于該方法的轉(zhuǎn)底爐。

背景技術(shù)

煤基直接還原轉(zhuǎn)底爐技術(shù)是以煤為還原劑，在非軟熔狀況下將礦石物料中的金屬氧化物還原成金屬的一種方法。該方法不依賴于焦煤資源，相比傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程，可大大減少污染物的排放，其產(chǎn)品可代替廢鋼作為電爐冶煉優(yōu)質(zhì)鋼的原料。因此，該工藝市場前景廣闊，是未來鋼鐵冶煉發(fā)展的主要方向之一。

直接還原生產(chǎn)常用的方法有氣基豎爐法、煤基鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯法、煤基轉(zhuǎn)底爐法。氣基豎爐法以天然氣為還原劑，若用于天然氣資源匱乏和價格昂貴的地區(qū)，直接還原生產(chǎn)成本過高。加之該技術(shù)投資過大，設(shè)備性能要求較高，推廣受到了極大影響。煤基鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯法以煤為還原劑，對煤資源豐富的地區(qū)有很大的吸引力，但該技術(shù)對溫度控制精度要求較高，生產(chǎn)中極易結(jié)窯、作業(yè)率較低，導(dǎo)致經(jīng)常停產(chǎn)，其推廣和應(yīng)用處于停滯狀態(tài)。煤基轉(zhuǎn)底爐直接還原技術(shù)因轉(zhuǎn)底爐設(shè)備構(gòu)造簡單、大型化難度小、不結(jié)窯、設(shè)備維護簡單、投資相對較少等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于冶金和建材等行業(yè)。如鋼鐵廠用來加熱鋼坯的環(huán)形加熱爐，其結(jié)構(gòu)同轉(zhuǎn)底爐相近，只是熱工制度和工作原理有所差異。

基于轉(zhuǎn)底爐的以上優(yōu)勢，近年來國內(nèi)外針對轉(zhuǎn)底爐處理鋼鐵廠含鋅粉塵，分離鐵、鋅、鉛元素；處理黃土鎳礦，提取鎳金屬；處理釩鈦磁鐵礦，提取釩、鈦有價金屬等進行了廣泛的研究，并取得了一些突破性的進展。冶金界一致認(rèn)為轉(zhuǎn)底爐法是現(xiàn)有處理鋼鐵廠含鋅粉塵較好的方法，能有效地分離粉塵中的鐵、鋅、鉛等元素，很好地解決了鋅富集引起高爐結(jié)瘤，縮短高爐壽命的問題，解決了粉塵堆存大量占用土地、污染環(huán)境的問題，解決了粉塵中有價金屬難以回收和再利用的問題。但轉(zhuǎn)底爐工藝實施過程中仍存在諸如產(chǎn)品金屬化率低、產(chǎn)品質(zhì)量不均勻等關(guān)鍵的技術(shù)問題，若能攻克以上問題，其發(fā)展前景將更為廣闊。

如圖1和圖2所示，分別為含冷卻段的現(xiàn)有轉(zhuǎn)底爐俯視圖及展開圖；如圖3和圖4所示，分別為無冷卻段的現(xiàn)有轉(zhuǎn)底爐俯視圖及展開圖。該轉(zhuǎn)底爐技術(shù)是采用燒嘴1燃燒燃料來加熱爐床2上的含碳的物料3。這種常規(guī)直接還原轉(zhuǎn)底爐主要由轉(zhuǎn)動的爐床2和上部爐罩4組成。爐罩4罩在轉(zhuǎn)動的爐床2上，爐罩4與爐床2之間通過液密封或沙封的方式密封，以防止?fàn)t內(nèi)外氣流流竄和熱量流失。爐床2根據(jù)其作業(yè)功能依次劃分為布料段101、干燥預(yù)熱段102、燃料燃燒還原段103、冷卻段105（圖1）、排料段106。在布料段101與干燥預(yù)熱段102之間和排料段106與冷卻段105之間，以及布料段101與排料段106之間均設(shè)有密封墻7。作為供熱裝置的燒嘴1設(shè)在位于燃料燃燒還原段103的爐罩4的內(nèi)、外側(cè)墻上，燒嘴1燃燒燃料產(chǎn)生高溫?zé)煔猓瑵M足直接還原反應(yīng)溫度所需的熱量，爐內(nèi)最低溫度為800℃，最高溫度達(dá)1300℃或更高。爐內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣氣流運動方向與物料3運行方向相反（物料3和爐床2的運行方向如圖1、圖3中實線所示的方向；煙氣氣流運行方向如圖1、圖3中虛線所示的方向），最終從設(shè)置在干燥預(yù)熱段102的爐罩頂部靠近布料段一側(cè)的煙囪6排放。物料3（俗稱生球）由布料機8均勻地鋪設(shè)在轉(zhuǎn)底爐轉(zhuǎn)動的爐床2上，經(jīng)過干燥、預(yù)熱、還原等過程后，物料3中的水分、易揮發(fā)份被脫除，物料3中的固定碳將金屬氧化物還原成金屬。獲得的高溫還原產(chǎn)物由卸料機10排出轉(zhuǎn)底爐（如圖3），或經(jīng)鋪有冷卻水管9的冷卻段105冷卻（如圖1）后，由卸料機10排出轉(zhuǎn)底爐，進入冷卻器11或進入礦熱爐進行加熱熔分。

該常規(guī)直接還原轉(zhuǎn)底爐存在的主要問題有：