直接还原含铁原料的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了直接还原含铁原料的方法和系統，其中，直接还原含铁原料的方法包括：将含铁原料与还原煤、蛭石、水进行混合成型处理，以便得到含水物料球团；将含水物料球团在转底炉内的进料区进行布料，并使含水物料球团依次经过爆裂区、烘干区、还原区和出料区，其中，含水物料球团在爆裂区发生爆裂，并得到物料碎块；物料碎块在烘干区内经过干燥处理，并得到干燥物料碎块；干燥物料碎块在还原区内发生还原反应，并获得含有金属铁的产物。由此采用该方法降低了粘结剂的用量，保证了湿球团强度，还可以加速含铁球团的爆裂，进而缩短了烘干时间，提高了含铁原料还原的效率，经济效益显著。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于能源与冶金领域，具体涉及一种直接还原含铁原料的方法和系统。
技术介绍
随着社会和经济的发展，金属产量和消费量也在日益增加，并伴随着金属产品的冶炼过程，大量的冶炼渣和尾矿也被排放出来。对于冶金渣多仅采用简单的堆积处理，给环境带来污染，不利于行业的可持续发展。随着生产原料中优质资源的减少，寻求经济的技术途径，对难选矿的高效处理及冶金渣中的有价金属提取再利用，实现冶金渣的二次再利用成为研究重点。现有火法处理技术主要有回转窑工艺、隧道窑工艺、转底炉工艺法等。但回转窑工艺对原料要求较高，物料易结圈，且生产能力低，设备投资较大；隧道窑工艺的热效率低、能耗高、生产周期长、污染严重、产品质量不稳定，单机生产能力难以扩大；其中，由于转底炉还原工艺具有设备简单、操作容易、生产周期短、反应速度快、环境友好等优点，所以转底炉还原工艺已经引起了广泛的关注。但直接还原处理处理含碳球团的过程中，需要对原料先进行成型处理，在成型过程中要加入水或者液体粘结剂进行成型，得到的含碳球团经过烘干后才能进入转底炉内还原，流程长，且对球团的强度有更高的要求。因此，可以对转底炉直接还原处理含碳球团工艺进行改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种工艺简单、快速的直接还原含铁原料的方法和系统。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了直接还原含铁原料的方法，包括：将含铁原料与还原煤、蛭石、水进行混合成型处理，以便得到含水物料球团；将所述含水物料球团在转底炉内的进料区进行布料，并使所述含水物料球团依次经过爆裂区、烘干区、还原区和出料区，其中，所述含水物料球团在所述爆裂区发生爆裂，并得到物料碎块；所述物料碎块在烘干区内经过干燥处理，并得到干燥物料碎块；所述干燥物料碎块在还原区内发生还原反应，并获得含有金属铁的产物。由此本专利技术通过在转底炉设备中增加一个区便于含铁球团的烘干，同时可以大量减少原料配料粘结剂用量；并通过在原料配料中加入蛭石不仅起到了粘结剂的作用，保证球团湿球强度，同时蛭石的加入，还可以在爆裂区加速含铁湿球团的爆裂，使大块的球团爆裂成小块，进而缩短烘干时间，提高了含铁原料还原的效率。另外，根据本专利技术上述实施例的直接还原含铁原料的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述含铁原料为含铁难选矿、含铁钢铁厂冶金固废和含铁有色冶金固废中的至少一种。由此有利于充分利用含铁难选矿、含铁钢铁厂冶金固废和含铁有色冶金固废等，实现资源充分利用。在本专利技术的一些实施例中，所述蛭石的添加量为所述含铁原料的0.5-5重量％。在本专利技术的一些实施例中，所述含水物料球团中水含量为8-15重量％。由此有利于保证球团的强度，便于后续烘干处理。在本专利技术的一些实施例中，所述含水物料球团的平均粒径为20-40mm。由此有利于保证球团的强度，便于后续爆裂处理。在本专利技术的一些实施例中，所述物料碎块的平均粒径为5-8mm。由此有利于保证球团的干、湿球的强度，便于进一步地烘干和还原。在本专利技术的一些实施例中，所述爆裂区内的温度为800-1000℃。由此采用爆裂区内的温度为800-1000℃有利于得到所述物料碎块的平均粒径为5-8mm，便于后续进一步烘干和还原处理。专利技术人发现爆裂区温度过高有可能使得物料碎块爆裂成粉末，不利于后续加工处理，而温度过低则不利于形成平均粒径分布较窄的物料碎块，进而增加后续烘干难度、降低还原效率。在本专利技术的一些实施例中，所述烘干区内的温度为600-1000℃。由此有利于将物料碎块水分降至2％以下，进而提高还原效率。在本专利技术的一些实施例中，上述实施例的直接还原含铁原料的方法进一步包括：利用所述爆裂和所述还原反应产生的烟气对所述物料碎块进行干燥处理。由此有利于充分利用工艺过程中剩余热量，实现能源二次利用。根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提出一种用于直接还原含铁原料的系统，该系统用于实施前面实施例的直接还原含铁原料的方法，该系统包括：混合成型设备，所述混合成型设备具有含铁原料入口、还原煤入口、蛭石入口、水入口和含水物料球团出口；转底炉，所述转底炉内按照原料运动方向依次为进料区、爆裂区、烘干区、还原区和出料区，所述进料区具有含水物料球团入口，所述出料区具有还原产物出口，所述含水物料球团入口与所述含水物料球团出口相连。由此该直接还原含铁原料的系統可以解决混料过程中需要加入大量粘结剂来保证球团的干、湿球强度，同时还需要对球团进行烘干，前期球团处理流程长、需要增加烘干设备等问题。通过在转底炉设备中增加一个区达到球团烘干的目的，同时可以减少原料配料阶段粘结剂量的加入，进而实现了含铁难选矿、含铁钢铁厂冶金固废和含铁有色冶金固废等有效回收利用，降低生产成本，还原效率高，具有显著的经济效益。另外，根据本专利技术上述实施例的处理含铜铁粉的系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述爆裂区与所述进料区之间和所述爆裂区所述烘干区之间均设置有隔墙。由此有利于生产安全，避免燃烧爆裂过程中物料給生产带来的危险。在本专利技术的一些实施例中，所述爆裂区内设置有燃烧器。在本专利技术的一些实施例中，上述实施例的用于直接还原含铁原料的系统，进一步包括：引风机，所述引风机分别与所述爆裂区的烟气出口、所述还原区的烟气出口和所述烘干区的烟气入口相连。由此有利于将还原区和爆裂区的热烟气用于烘干碎块，实现资源二次利用。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的直接还原含铁原料的方法的流程图。图2是根据本专利技术一个实施例的直接还原含铁原料的系统的结构示意图。图3是根据本专利技术一个实施例的直接还原含铁原料的系统中转底炉的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种直接还原含铁原料的方法。根据本专利技术具体实施例的直接还原含铁原料的方法，包括：将含铁原料与还原煤、蛭石、水进行混合成型处理，以便得到含水物料球团；将含水物料球团在转底炉内的进料区进行布料，并使含水物料球团依次经过爆裂区、烘干区、还原区和出料区，其中，含水物料球团在爆裂区发生爆裂，并得到物料碎块；物料碎块在烘干区内经过干燥处理，并得到干燥物料碎块；干燥物料碎块在还原区内发生还原反应，并获得含有金属铁的产物。传统的在转底炉内直接还原处理含碳球团的过程中，需要在混料过程中需要加入大量粘结剂来保证球团的干、湿球强度，同时还需要对球团进行烘干，因而造成了前期球团处理流程长、需要增加烘干设备的问题。而采用本专利技术实施例的直接还原含铁原料的方法，通过在转底炉内增加爆裂区和烘干区，并将含铁原料与还原煤、蛭石和水混合成型，得到含水物料球团，利用含水物料球团易爆裂的特点，使其在爆裂的同时实现碎块的预烘干，同时该方法还可以大量减少原料配料粘结剂用量。由此本专利技术通过在原料配料中加入蛭石不仅起到了粘结剂的作用，保证球团湿球强度，同时蛭石的加入，还可以在爆裂区加速含铁湿球团的爆裂，使大块的球团爆裂成小块，进而缩短烘干时间，提高了含铁原料还原的效率，得到的还原球团金属化率在9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接还原含铁原料的方法，其特征在于，包括：将含铁原料与还原煤、蛭石、水进行混合成型处理，以便得到含水物料球团；将所述含水物料球团在转底炉内的进料区进行布料，并使所述含水物料球团依次经过爆裂区、烘干区、还原区和出料区，其中，所述含水物料球团在所述爆裂区发生爆裂，并得到物料碎块；所述物料碎块在烘干区内经过干燥处理，并得到干燥物料碎块；所述干燥物料碎块在还原区内发生还原反应，并获得含有金属铁的产物。

【技术特征摘要】
1.一种直接还原含铁原料的方法，其特征在于，包括：将含铁原料与还原煤、蛭石、水进行混合成型处理，以便得到含水物料球团；将所述含水物料球团在转底炉内的进料区进行布料，并使所述含水物料球团依次经过爆裂区、烘干区、还原区和出料区，其中，所述含水物料球团在所述爆裂区发生爆裂，并得到物料碎块；所述物料碎块在烘干区内经过干燥处理，并得到干燥物料碎块；所述干燥物料碎块在还原区内发生还原反应，并获得含有金属铁的产物。2.根据权利要求1所述的直接还原含铁原料的方法，其特征在于，所述含铁原料为含铁难选矿、含铁钢铁厂冶金固废和含铁有色冶金固废中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的直接还原含铁原料的方法，其特征在于，所述蛭石的添加量为所述含铁原料的0.5-5重量％。4.根据权利要求1-3任一项所述的直接还原含铁原料的方法，其特征在于，所述含水物料球团中水含量为8-15重量％。5.根据权利要求1-4任一项所述的直接还原含铁原料的方法，其特征在于，所述含水物料球团的平均粒径为20-40mm，任选地，所述物料碎块的平均粒径为5-8mm。6.根据权利要求1-5任一项所述的直接还原含铁原料的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，王健月，吴佩佩，曹志成，薛逊，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32