[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)底爐厚料層還原的方法

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• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN107904345A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王健月;古明遠(yuǎn);王敏;吳佩佩;王福佳;曹志成;吳道洪
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇省冶金設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): C21B13/00
• 分類號(hào): C21B13/00;C22B1/243
• 代理公司: 北京連和連知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11278
• 代理人: 宋薇薇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種用于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)底爐厚料層還原的方法。

背景技術(shù)

轉(zhuǎn)底爐煤基直接還原技術(shù)是一種用來焙燒含碳球團(tuán)的技術(shù)，其工藝特點(diǎn)是：將含金屬氧化物的物料與固體煤粉混合造球，含碳球團(tuán)通過布料機(jī)能夠均勻地布在爐底上，隨著爐底的轉(zhuǎn)動(dòng)在900～1400℃的高溫下敞焰加熱，實(shí)現(xiàn)物料的快速還原以獲得還原產(chǎn)物。含碳球團(tuán)在爐內(nèi)的停留時(shí)間可根據(jù)其還原速率的快慢通過控制爐底轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此轉(zhuǎn)底爐煤基直接還原工藝具有還原溫度高、時(shí)間短、爐料與爐底相對靜止、操作靈活等特點(diǎn)，已經(jīng)在復(fù)雜金屬礦物提取、冶金廢料綜合利用和鐵合金生產(chǎn)等領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用。

在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)，能量主要靠輻射傳熱由上向下傳遞至料層，適合進(jìn)行高溫、薄料層快速還原，球團(tuán)布料厚度一般不超過4層；燃燒系統(tǒng)或氣氛操作不當(dāng)時(shí)，金屬化球團(tuán)在還原后期容易受到爐氣的二次氧化，致使還原率降低，單爐生產(chǎn)規(guī)模受到限制，不利于轉(zhuǎn)底爐煤基直接還原工藝的大規(guī)模應(yīng)用。因此，提高料層厚度是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝規(guī)模擴(kuò)大化的重要途徑。

發(fā)明內(nèi)容

為此本發(fā)明提出一種實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)底爐厚料層還原的方法，將該方法應(yīng)用于轉(zhuǎn)底爐直接還原過程中，可有效提高轉(zhuǎn)底爐處理量。

本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)底爐厚料層還原的方法，其具體包括以下步驟：

S1、將含鐵原料與還原劑、添加劑和粘結(jié)劑混合成型后烘干得干球團(tuán)，

其中添加劑包括：添加劑1、添加劑2、添加劑3，所述添加劑1得到的干球團(tuán)為干球團(tuán)1，所述添加劑2得到的干球團(tuán)為干球團(tuán)2，所述添加劑3得到的干球團(tuán)為干球團(tuán)3；

S2、將所述干球團(tuán)給入轉(zhuǎn)底爐在指定溫度下進(jìn)行直接還原得到金屬化球團(tuán)，

其中，所述添加劑按促進(jìn)還原的能力由大至小依次為添加劑1、添加劑2、添加劑3；且所述干球團(tuán)1布在底部，所述干球團(tuán)2布在中部，所述干球團(tuán)3布在頂部。

進(jìn)一步地，所述的添加劑1為硼砂和/硫酸鈉，添加劑2為碳酸鈉和/酸鉀，添加劑3為石灰石和/白云石。

進(jìn)一步地，所述的含鐵原料為拜耳法赤泥、高磷鮞狀赤鐵礦、紅土鎳礦、鋁土礦、釩鈦磁鐵礦、鎳渣、銅渣等。

進(jìn)一步地，所述的還原劑為蘭炭或焦炭。

進(jìn)一步地，選擇添加劑1時(shí)，以質(zhì)量份計(jì)，所述含鐵原料：還原劑：添加劑1：膨潤土＝70:7.7～10.5:1.4～2.8:2.1，優(yōu)選地為70:8:2:2.1，球團(tuán)尺寸為(26mm～30mm)×(16mm～20mm)×(9mm～12mm)。

進(jìn)一步地，選擇添加劑2時(shí)，以質(zhì)量份計(jì)，所述含鐵原料：還原劑：添加劑2：膨潤土＝70:11.2～14:3.5～4.9:2.1，優(yōu)選地為70:12:4:2.1，球團(tuán)尺寸為(31mm～35mm)×(21mm～25mm)×(13mm～16mm)。

進(jìn)一步地，選擇添加劑3時(shí)，以質(zhì)量份計(jì)，所述含鐵原料：還原劑：添加劑3：膨潤土＝70:14.7～17.5:5.6～7:2.1，優(yōu)選地為70:16:6:2.1，球團(tuán)尺寸為(36mm～40mm)×(26mm～30mm)×(17mm～20mm)。

進(jìn)一步地，所述直接還原溫度為1200℃～1300℃，所述直接還原時(shí)間為30～40min，料層總厚度為68mm～102mm，所得的金屬化球團(tuán)的整體金屬化率為85％～93％。

三種添加劑對還原的促進(jìn)效果為添加劑1>添加劑2>添加劑3，而轉(zhuǎn)底爐內(nèi)為輻射傳熱，料層上部溫度最高，下部溫度較低，因此將使用對還原促進(jìn)效果最強(qiáng)的干球團(tuán)1布在底部，將干球團(tuán)2布在中部，將使用對還原促進(jìn)效果最弱的干球團(tuán)3布在頂部，即可在厚料層的條件下，實(shí)現(xiàn)上下一致還原，有利于金屬化球團(tuán)的后續(xù)處理。若全部采用干球團(tuán)1，即所有球團(tuán)的添加劑均為添加劑1，則一方面會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)成本增加，另一方面會(huì)造成還原反應(yīng)過于劇烈，不利于生產(chǎn)中進(jìn)行控制。

另外，三種添加劑情況下的球團(tuán)的尺寸自上至下逐漸變小，可以促進(jìn)下部球團(tuán)的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)上下一致還原。若全部采用大尺寸球團(tuán)，則會(huì)導(dǎo)致還原效果變差；若全部采用小尺寸球團(tuán)，則會(huì)導(dǎo)致球團(tuán)間空隙較小，不利于還原過程中的氣體流通，從而不利于還原反應(yīng)進(jìn)行。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.工藝較為簡單，易于推廣。

2.可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)底爐厚料層還原，提高轉(zhuǎn)底爐處理量。

3.在厚料層的條件下，實(shí)現(xiàn)上下一致還原，有利于金屬化球團(tuán)的后續(xù)處理。

附圖說明