[發(fā)明專利]外熱式豎爐煤基直接還原鐵生產(chǎn)工藝與裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310212534.6
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103305649A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設計）人: 張勇;周斌
• 申請（專利權(quán)）人: 張勇;周斌
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 代理公司: 北京中恒高博知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 姜萬林

技術領域

本發(fā)明涉及冶金技術領域，具體地涉及一種外熱式豎爐煤基直接還原鐵的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)裝置。

背景技術

在外熱式豎爐煤基直接還原鐵生產(chǎn)工藝技術方面，關鍵技術除了豎爐本體結(jié)構(gòu)之外，還在于外熱式豎爐的形式以及使用的原料的加工工藝和豎爐產(chǎn)品的后加工技術。最早的外熱式豎爐煤基直接還原鐵生產(chǎn)工藝技術出現(xiàn)在1971年，即KINGLOR?METOR流程簡稱?KM流程，國內(nèi)也有部分研究者受該技術的影響在關鍵裝置——外熱式豎爐方面發(fā)表了相應的研究成果，如公開號?CN101832706A《外燃管式直接還原豎爐》、公開號CN201166513的發(fā)明專利《煤基直接還原鐵外熱式豎爐》等。

KM流程，是采用鐵礦石和還原煤組成的混合料自爐頂還原室開口加入，經(jīng)過豎爐預熱、還原、冷卻到接近常溫時出爐，混合產(chǎn)物的后加工是通過磁選來進行簡單的分離，磁性物為海綿鐵，非磁性物為殘煤，殘煤經(jīng)篩分，粗粒重新入爐使用。KM流程所使用的豎爐，由鋼板外殼和耐火磚襯構(gòu)成一個容器，其內(nèi)布置一組豎立于容器內(nèi)的還原室，一組一般為6個還原室，每個還原室之間相隔一定距離排列，每個還原室均穿過容器上部和下部，上部與供料斗相連，下部與水冷設備和出料斗相連，每個還原室橫截面為寬300~600mm、長1600mm的矩形，置于容器內(nèi)的還原室上部用耐熱鋼制成，中下部用粘土—碳化硅磚砌成。容器內(nèi)的其它空間為燃燒室，內(nèi)設多層煤氣燃燒器。使用天然氣或煤氣等其它燃料，預熱空氣助燃，燃燒產(chǎn)生的熱量通過還原室壁傳給還原室內(nèi)的物料。預熱段溫度和還原段溫度分別控制在850和1050℃左右。

《外燃管式直接還原豎爐》，這種外燃管式直接還原豎爐包括內(nèi)設有還原室和燃燒室的爐體，所述爐體內(nèi)設置有至少一根兩端開口的還原反應管，所述還原反應管的管內(nèi)為還原室，周邊為燃燒室。

《煤基直接還原鐵外熱式豎爐》發(fā)明，包括豎爐、冷卻水圈和爐體支座。爐體支座，由承重鋼梁和多個鋼支柱裝配成，冷卻水圈固定在承重鋼梁上,豎爐坐設在冷卻水圈上。豎爐包括爐體和設置在爐體內(nèi)的多個截面為矩形豎式設置的還原反應室，爐體由外殼體和依次砌設在外殼體內(nèi)的纖維氈層、硅藻土磚層、粘土磚層構(gòu)成。每一個還原反應室的兩側(cè)有多層煤氣燃燒式火道,每個還原反應室的上端設有料倉，其下端穿過冷卻水圈內(nèi)的高鋁磚墻上的還原反應室通孔后與對應的上冷卻水套連接，上冷卻水套與下冷卻水道連接。在多層煤氣燃燒式火道內(nèi)裝設多個煤氣噴嘴和測溫熱電偶。在爐體上部設有煙囪。

上述已公開的技術，具有還原反應室類似管狀并豎立于爐內(nèi)的相同特征，為克服物料熱膨脹和高溫出現(xiàn)液相的問題，KM流程采用鐵礦石和還原煤混合料入爐，還原溫度控制在1050℃左右，其它方法在無其它技術配套的情況下，還原溫度也難以提高，還原時間較長。由于還原產(chǎn)品僅采用簡單破碎和磁選，為保證產(chǎn)品全鐵品位，對原料含鐵品位的要求較高，使用普通含鐵63%左右的鐵精粉，其產(chǎn)品品質(zhì)較低，難以達到全鐵含量大于90%。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種外熱式豎爐煤基直接還原鐵的生產(chǎn)工藝，工藝完善、還原豎爐可模塊化擴能、生產(chǎn)成本較低；及相關的生產(chǎn)裝置。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術方案：一種外熱式豎爐煤基直接還原鐵的生產(chǎn)工藝，包括以下過程：采用鐵精粉和煤粉為原料混勻，制得C/O比為0.95～1.1的混合料；該混合料制成粒徑為6～20mm的球體，干燥至水分含量≤2wt%；該混合料送入還原爐中發(fā)生還原制鐵反應。

進一步地，還包括對還原爐產(chǎn)物進行球磨和選別，得磁性成分。

進一步地，該磁性成分中鐵含量大于90%。

進一步地，該還原爐為外熱式豎爐。

一種外熱式豎爐煤基直接還原鐵的生產(chǎn)裝置，該生產(chǎn)裝置為爐體，該爐體內(nèi)設有相互隔離的燃燒室和還原室；該燃燒室底端設有煤氣燒嘴；該還原室的頂端設有物料入口，底端設有水冷下料斗。

進一步地，該還原室設有N個，該物料入口由料倉和料流分配器構(gòu)成，料倉經(jīng)料流分配器與還原室連通。

進一步地，該燃燒室設有N+1個，N個還原室間隔地設在該N+1個燃燒室之間。

進一步地，燃燒室與還原室之間采用碳化硅磚分隔開。

進一步地，還原室的高度與爐體高度相同。

進一步地，該燃燒室沿豎直方向用高鋁磚隔成煙氣通道，該高鋁磚上設有上下貫通的孔。