[發明專利]隔絕空氣加熱鐵精粉的直接還原裝置及其應用

在審

• 申請號: 202110408059.4
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN114381564A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 嚴國安
• 申請（專利權）人: 北京華浦博科技有限公司
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00;C22B5/12
• 代理公司: 北京思元知識產權代理事務所(普通合伙) 11598
• 代理人: 余光軍;霍雪梅

本發明公開了一種隔絕空氣加熱鐵精粉的直接還原裝置及其應用。所述直接還原裝置在爐體的頂部從上到下依次設有料罐、料倉、加料裝置、爐體及出料裝置。爐體的內膛是鋼體內殼，在靠近鋼體內殼的一側設有電加熱裝置，在爐體的爐壁上設有氣體輸入口。本發明使鐵精粉的加熱與還原通過兩個不同的路徑實現，鐵精粉的加熱是隔絕空氣的外加熱—電加熱；通過氣體輸入口除向爐內輸入還原氣外，還可向爐內輸入能轉變成還原氣的甲醇或水蒸汽等原料，自然上升的還原氣與自然下降的鐵精粉作相對移動并相遇，鐵精粉不斷被加熱升溫至830?850℃進行高效的還原反應，所產生的廢氣是易于處理能返回使用的全價值氣體，產品是單質鐵，整個系統沒有廢棄物產生。

技術領域

本發明涉及一種非高爐煉鐵裝置，尤其涉及隔絕空氣加熱鐵精粉的直接還原裝置及其在直接還原鐵中的應用，屬于煉鐵工藝和裝備領域。

背景技術

傳統鐵礦石的加熱與還原是在同一容器中按照下述方式進行：容器中同時裝有鐵礦石與含碳物料，向容器內送風(含O₂)助燃，物料中的碳與助燃空氣中的氧燃燒產生的熱量用來加熱鐵礦石并產生CO₂，碳與氧的反應還產生CO，在830-850℃溫度下，鐵礦石中的鐵發生還原反應，當容器內CO₂比例升高時還原效率會降低。

目前，幾乎所有氧化物的還原反應都是按照上述方式進行，因此，研制提供一種使鐵礦石的加熱與還原通過兩個不同的路徑實現的直接還原裝置，對于提高煉鐵的效率和品質、降低成本等均具有重要意義。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種隔絕空氣加熱鐵精粉的直接還原裝置，以解決現有技術存在的上述問題。

本發明的目的之二是提供一種應用所述的隔絕空氣加熱鐵精粉的直接還原裝置還原鐵精粉的方法。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案包括：

本發明首先提供了一種隔絕空氣加熱鐵精粉的直接還原裝置，包括爐體、料罐、料倉、加料裝置、出料裝置和基座；其中，在爐體的頂部從上到下依次設有料罐、料倉和加料裝置；所述爐體的底端支撐在一基座上，該爐體的底端設有出料裝置；其中，所述的爐體的內膛是鋼體內殼，在所述鋼體內殼的外側(即靠近爐體外殼的部位)設有電加熱裝置；在爐體的爐壁上設有氣體輸入口。

本發明的一種優選的具體實施方式，所述爐體的橫截面可以為矩形或圓形；優選的，在圓形爐體的中間設置實芯鋼體，該實芯鋼體被感應加熱升溫，這樣爐膛就變成了環形爐膛；矩形爐膛和環形爐膛可以提高該裝置的產能；更優選的，在所述實芯鋼體的外周砌一層由導熱耐火材料組成的第一導熱耐火層，該導熱耐火材料具有良好的熱傳導性能，例如該導熱耐火材料可以是鉻剛玉質等材料；所述第一導熱耐火層的厚度優選為30-100mm。

本發明的一種優選的具體實施方式，所述的電加熱裝置可以是由硅碳棒和硅炭棒加熱電源組成的電加熱裝置，通過熱傳導的方式對鋼體內殼進行加熱；其中，硅碳棒緊貼鋼體內殼，硅炭棒加熱電源安放在爐外并通過電源線與硅碳棒相連；在硅碳棒的外側(即靠近爐體外殼的部位)是用絕熱保溫材料砌筑成的第一絕熱保溫層；該第一絕熱保溫層的厚度是30-150mm，所述的絕熱保溫材料可以是硅酸鋁纖維棉或鎂鋁料等材料。

所述的電加熱裝置也可以由感應線圈和感應加熱電源組成，通過電磁感應的方式對鋼體內殼進行加熱，感應加熱電源安放在爐外并通過電源線與感應線圈相連；為了防止感應加熱線圈溫度過高出現損害的情況，也可以在感應加熱線圈和鋼體內殼之間用絕熱保溫材料砌筑成的第二絕熱保溫層；所述的絕熱保溫材料可以是硅酸鋁纖維棉或鎂鋁料等材料，所述第二絕熱保溫層的厚度優選是30-150mm；其中，用感應線圈加熱鋼體內殼，如果需要可以將鋼體加熱到1100℃以上甚至接近鋼體固相線溫度(低碳鋼1495℃)，優選將鋼體內殼的內側(即靠近爐體中心)砌一層由導熱耐火材料組成的第二導熱耐火層，該導熱耐火材料具有良好的熱傳導性能，例如其可以是鉻剛玉質等材料，這樣就可以用更高的溫度來加熱鐵精粉或其它物質；所述第二導熱耐火層的厚度優選為30-100mm。