[發(fā)明專利]一種球團(tuán)焙燒還原一體化生產(chǎn)金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110996810.7
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113881842B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左海濱;韋潤培;陳衍彪
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C22B1/20
• 分類號: C22B1/20;C22B1/216
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 岳野

本發(fā)明涉及球團(tuán)礦處理技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種球團(tuán)焙燒還原一體化生產(chǎn)金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括鏈篦機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、還原區(qū)和成品輸送機(jī)；回轉(zhuǎn)窯和還原區(qū)連接處設(shè)置擋板；回轉(zhuǎn)窯內(nèi)設(shè)置第一煤氣噴槍；擋板下方設(shè)置第二煤氣噴槍、第一氮?dú)鈬姌尲暗谝粴錃鈬姌?；還原區(qū)底部設(shè)置臺車，還原區(qū)沿臺車方向設(shè)置有若干第二氫氣噴槍；還原區(qū)后段的臺車下方設(shè)置有第一抽風(fēng)機(jī)；第一抽風(fēng)機(jī)后設(shè)置第二氮?dú)鈬姌?。本發(fā)明在球團(tuán)焙燒完成后直接利用其熱量進(jìn)行還原，實(shí)現(xiàn)一體化生產(chǎn)；本發(fā)明方法可生產(chǎn)出滿足電爐入爐要求的高金屬化率球團(tuán)；富氫還原不僅獲得了金屬化球團(tuán)，還原過程只排放水蒸氣，降低成本；利用工藝過程產(chǎn)生的煙氣合成氨，實(shí)現(xiàn)了煙氣的高值化利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及球團(tuán)礦處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種球團(tuán)焙燒還原一體化生產(chǎn)金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在“碳中和，碳達(dá)峰”的背景下，對各個工業(yè)部門提出了更嚴(yán)格的減排要求，尤其是排放較高的鋼鐵工業(yè)。利用清潔能源進(jìn)行生產(chǎn)成為了鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排的重要途經(jīng)。在世界各地眾多冶金工作者的實(shí)踐探索下，氫冶金成為解決鋼鐵冶煉過程降低CO₂排放的重要方式。尋求氫冶金與球團(tuán)工藝的結(jié)合是球團(tuán)工藝發(fā)展的重要方向。

球團(tuán)工藝自19世紀(jì)20年代被提出以來，歷經(jīng)一百多年的實(shí)踐探索，發(fā)展出了利用豎爐、鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯和帶式焙燒機(jī)生產(chǎn)的三種主要方式。其中，盡管鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯法出現(xiàn)較晚，但其生產(chǎn)出的球團(tuán)礦有著質(zhì)量均勻、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的發(fā)展前景，進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)過程以提高球團(tuán)礦質(zhì)量，同時做到節(jié)能減排和能量高效利用是鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)未來發(fā)展需要重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域。

傳統(tǒng)的鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)包括鏈篦機(jī)、回轉(zhuǎn)窯和環(huán)冷機(jī)三個主體。篩分好的生球通過布料系統(tǒng)送至鏈篦機(jī)，在鏈篦機(jī)內(nèi)經(jīng)過干燥和預(yù)熱后送至回轉(zhuǎn)窯。在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)完成球團(tuán)的焙燒過程，焙燒溫度控制在1250℃到1300℃，獲得溫度在1200℃左右的熱球團(tuán)礦。隨后，熾熱的球團(tuán)礦通過溜槽卸至環(huán)冷機(jī)受料斗內(nèi)，通過布料裝置布在臺車上。隨著臺車的運(yùn)行，球團(tuán)礦內(nèi)的熱量與空氣進(jìn)行熱交換，在球團(tuán)礦逐漸冷卻的同時，空氣也逐漸加熱。在環(huán)冷機(jī)尾，球團(tuán)礦被冷卻到150℃以下，通過卸料斗卸至成品膠帶機(jī)，最后被送至成品倉。熱煙氣通過煙道返送至鏈篦機(jī)和回轉(zhuǎn)窯，用于干燥、預(yù)熱球團(tuán)和提高回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度。此外，溫度較低的煙氣則經(jīng)過處理后直接排放。球團(tuán)在高爐內(nèi)經(jīng)過加熱、軟熔和還原的過程最后生產(chǎn)出鐵水。在上述過程中，球團(tuán)先降溫又再一次升溫，若能在這個過程中做出改變，則有可能降低冶煉過程的能耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是至少克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之一，提供了一種球團(tuán)焙燒還原一體化生產(chǎn)金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)及方法，能克服現(xiàn)有技術(shù)能耗較高、生產(chǎn)線較長等不足，用以解決球團(tuán)冷卻過程中能量的低利用率以及現(xiàn)有高爐冶煉時較高的能耗，從而實(shí)現(xiàn)低碳煉鐵。同時，還高效利用過程產(chǎn)生的煙氣，進(jìn)一步節(jié)能減排。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一方面，一種球團(tuán)焙燒還原一體化生產(chǎn)金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)，包括鏈篦機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、還原區(qū)和成品輸送機(jī)；

所述回轉(zhuǎn)窯和所述還原區(qū)連接處設(shè)置擋板，用于保證球團(tuán)礦順利落到所述還原區(qū)及控制所述回轉(zhuǎn)窯氣體進(jìn)入所述還原區(qū)的流入量；所述回轉(zhuǎn)窯內(nèi)設(shè)置有第一煤氣噴槍，用以提供氧化焙燒所需的熱量；所述擋板下方設(shè)置第二煤氣噴槍(消耗過剩的氧氣，防止氧氣從回轉(zhuǎn)窯泄露到還原區(qū))、第一氮?dú)鈬姌?平衡氣壓)及第一氫氣噴槍；

所述還原區(qū)底部設(shè)置臺車，所述還原區(qū)沿臺車方向設(shè)置有若干用于提供還原氫氣的第二氫氣噴槍；所述還原區(qū)后段的臺車下方設(shè)置有第一抽風(fēng)機(jī)；第一抽風(fēng)機(jī)后設(shè)置第二氮?dú)鈬姌?用于球團(tuán)礦冷卻及防止球團(tuán)礦再氧化)；

球團(tuán)礦在所述鏈篦機(jī)上干燥和預(yù)熱，在所述回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氧化、脫硫和分解，然后在所述還原區(qū)的臺車上進(jìn)行氫氣還原，經(jīng)過氫氣還原處理的球團(tuán)礦通過成品輸送機(jī)輸出。

如上所述的任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述還原區(qū)出口處的第二抽風(fēng)機(jī)，所述第二抽風(fēng)機(jī)通過煙道和所述回轉(zhuǎn)窯連接。