[發明專利]一種鐵礦石直接還原回轉窯結圈高溫清理方法

有效

• 申請號: 202210445096.7
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114717372B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 權芳民;王明華;雷鵬飛;張志剛;盧紅山;吳振中;胡建國;蔡斌;張紅軍;王建平;寇明月;余煌鳴;張小兵;鄭小龍
• 申請（專利權）人: 酒泉鋼鐵（集團）有限責任公司
• 主分類號: C21B13/08
• 分類號: C21B13/08;F27B7/20
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 趙立權

本發明公開了一種鐵礦石直接還原回轉窯結圈高溫清理方法，通過在傳統鐵礦石回轉窯出料端的窯頭罩上設置粒煤噴槍、空氣噴入口、煤氣噴入口，在回轉窯的窯背上沿長度方向設置5?6臺鼓風機，并將原有窯頭燒嘴替換成窯頭加熱燒嘴，可使回轉窯內窯體中段和窯體前段的低溫區域溫度在燒圈時提高到1100℃以上。由于窯內結圈物料的焙燒溫度高于其軟熔溫度，可使結圈物料軟熔后從回轉窯的窯壁上脫落，達到鐵礦石直接還原回轉窯在不熄火的情況下高溫快速清除窯內結圈的目的。本方法降低了回轉窯窯內結圈物料的清理費用和人工清理結圈物料的勞動強度，大大提高了回轉窯設備的生產利用率。

技術領域

本發明屬于回轉窯結圈清理領域，具體涉及一種鐵礦石直接還原回轉窯結圈高溫清理方法。

背景技術

回轉窯作為鐵礦石直接還原的主導工藝，其設備組成主要有：回轉窯窯體和耐火材料、出料端窯頭燒嘴、焙燒物料出口、入料端鐵礦石給料裝置、煙氣排出口。其中鐵礦石給料裝置由鐵礦石給料斗和螺旋給料器組成，回轉窯窯體由筒體和耐火材料組成，窯體內裝有焙燒物料，圖1為傳統鐵礦石直接還原回轉窯的結構圖。鐵礦石回轉窯直接還原工藝具有大型化、連續化、封閉式的特點，且對原料適應性強、產品質量穩定，但其普遍存在著回轉窯的結圈問題，影響回轉窯的連續生產。

目前，鐵礦石回轉窯直接還原工藝為：鐵礦石與還原煤經配料和混合后從窯尾回轉窯鐵礦石給料斗加入到窯內，鐵礦石在回轉窯內旋轉過程中不斷從入料端往出料端方向流動，鐵礦石在流動過程中與逆流而來的高溫煙氣進行熱交換并使其溫度升高，鐵礦石加熱的主要熱源是從窯頭燒嘴供入的煤氣經與空氣充分混合后燃燒產生的，煤氣在窯內燃燒放出熱量的同時會產生一個溫度較高的局部高溫區。鐵礦石在窯內加熱升溫過程中首先進行干燥、脫除結晶水，并隨溫度的升高菱鐵礦進行分解，當鐵礦石溫度達到950-1000℃時進入到回轉窯的高溫焙燒區，還原煤對鐵礦石進行直接還原，當鐵礦石達到回轉窯出料端時，可得到還原率較高的金屬化物料。

當鐵礦石在回轉窯內進行氧化焙燒時，窯體的供熱負荷全部從出料端的窯頭燒嘴供入，生產中為延長窯內高溫段的長度，窯頭燒嘴的燃料燃燒采用較長的火焰，容易在燒嘴火焰的根部區域出現一個低溫區域，在距離出料端10-15m的火焰前端出現高溫區域，鐵礦石氧化焙燒過程中在高溫區域容易產生液相，液相在往出料端方向移動并通過低溫區域時，液相產生冷凝就會粘附在窯壁上而出現結圈現象。由于氧化焙燒過程中物料內部屬于氧化性氣氛，物料的熔點較高，產生液相的溫度也較高，物料在溫度950-1000℃范圍內焙燒時液相比例較低，窯內結圈厚度達到500mm左右需要較長的時間。但在還原性氣氛回轉窯內，鐵礦石采用煤基進行還原時，從料層內部會逸出大量CO含量為85-90%的冶金煤氣，冶金煤氣在窯內高溫空間與窯背風機鼓入的常溫空氣混合后燃燒并放出熱量，向回轉窯內的鐵礦石進行供熱。由于鐵礦石在回轉窯的中段和前段較長區域內都進行還原反應，還原反應產出的冶金煤氣在窯內與助燃空氣在一邊混合過程中一邊進行燃燒，燃燒放出的熱量可滿足鐵礦石回轉窯還原的需要。同時在鐵礦石還原過程中，當把Fe₂O₃或Fe₃O₄還原成FeO時，FeO容易與礦石中Si0₂在高溫下形成低熔點的鐵橄欖石2FeO.SiO₂，當鐵礦石在直接還原回轉窯內高溫區域溫度控制在950-1200℃時，鐵礦石內部容易產生液相而粘附在窯壁上，圖2為現有鐵礦石直接還原回轉窯的窯內結圈示意圖。因此，在鐵礦石直接還原過程中，與氧化性氣氛的鐵礦石回轉窯相比，鐵礦石還原性氣氛回轉窯更容易在窯內產生結圈。