一种煤基竖炉直接还原工艺制造技术

技术编号:15516899 阅读:158 留言:0更新日期:2017-06-04 07:43
本发明专利技术涉及一种生产海绵铁的煤基竖炉直接还原工艺,所述的生产海绵铁的煤基竖炉直接还原工艺包括以下步骤:铁精粉和粘结剂经过混匀、压块和烘干后与还原剂和脱硫剂混合,通过炉顶布料装置将混合料装入煤基竖炉的还原室中,混合料在煤基竖炉的还原室中经过预热段、还原段和冷却段后,通过排料装置排出炉外,然后通过热筛或冷筛后,可以直接装入熔炼装置,或者压块后再装入熔炼装置;上述筛下物经过磁选后全部回收利用。本发明专利技术具有工艺流程简单可靠、能够实现规模化生产、原燃料适应性强、能源利用充分、成本低、产品质量好、产品应用广、投资低等显著优点。

【技术实现步骤摘要】
一种煤基竖炉直接还原工艺
本专利技术涉及金属火法冶炼的
,具体涉及一种煤基竖炉直接还原工艺,主要用于生产高金属化率的的海绵铁。
技术介绍
目前国内外生产海绵铁的直接还原技术,根据还原剂种类,有气基和煤基两大类,气基主要有MIDREX(米德雷克斯法)、HYL(希尔法)等;煤基主要有回转窑法、转底炉法、隧道窑等。以上技术均存在各自的不足,气基还原技术需要优质的还原气、还原气的制备和重整工艺和装置非常复杂、还原过程难以控制、对原料要求高、投资大、运行费用高等缺点;现有的煤基直接还原技术均存在原料要求高、能耗大、产量小、还原过程难以控制、作业率低、设备难以大型化、不能实现大规模生产等缺点,正是基于以上种种原因,目前世界范围内直接还原的推广受到限制,总产量不大。目前的煤基直接还原主要有转底炉、回转窑、隧道窑等,这些直接还原技术各自的具体缺点如下:(1)转底炉存在炉床一直在作圆周运动,炉床不断地处于升温、降温的循环过程,带来床体耐材易损坏、降低其寿命、床体结构件易变形、还原性气氛难以控制、产品金属化率低、能耗高、产量受到技术限制、很难实现年产量40万吨以上的规模化生产等缺点;(2)回转窑存在原燃料要求高、窑内易结圈、还原区温度难以控制、操作困难、能耗高、产品质量不稳定、不能实现年产量20万吨以上的规模化生产等缺点;(3)隧道窑的机械化装斜罐不稳定、人工装卸罐劳动强度很大、环保差、反应罐处于反复升温降温过程导致罐体寿命低、能耗高、不能实现年产量20万吨以上的规模化生产等缺点。近几年新出现了一种煤基竖炉工艺技术,专利号为CN200610018495.6,这是一种小规模的煤基直接还原竖炉,该技术存在以下问题:(1)该工艺将含铁氧化物的铁矿粉与粘接剂混合造球,铁球外层粘上一层碳粉再经高温烟气氧化成双层氧化球团,不仅必要性差,而且工艺复杂。(2)该工艺还原后海绵铁和其它粉料的分离采用真空负压吸送系统,能耗高,难以适应大规模生产的需要。(3)该工艺还原室的耐材采用SiC材质,抗氧化能力很差,而且导热系数不高,寿命有限,造成能耗高、成本大。(4)炉顶布料系统不合理,产量受到严重制约,不能实现20万吨以上的规模化生产。(5)该工艺只考虑了热出料方案,没有冷处理方案,产品的适应性差。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于,提供了一种煤基竖炉直接还原炉工艺,该工艺具有工艺流程简单可靠、能够实现规模化生产、原燃料适应性强、能源利用充分、成本低、产品质量好、产品应用广、投资低等显著优点。本专利技术所采用的技术方案使用了如图2所示的煤基竖炉,所示煤基竖炉由还原室和燃烧室模块化组合而成,多个还原室1布置在一个很大的燃烧室2中,所述还原室中的混合料通过隔墙与燃烧室隔离。还原室1从上到下分为预热段4、还原段5和冷却段7,每个还原室1和燃烧室2之间设有传热隔墙6,还原室和燃烧室之间的隔墙采用金属陶瓷产品,所述隔墙的导热系数高于22W/m.k。通过燃烧室2中的燃烧器3燃烧煤气产生还原室1所需要的热量,各还原室1内温度基本一致,混合料从顶部加入后经过预热段4、还原段5和冷却段7后,在排料装置8的控制下按照合理流量排出。本专利技术所采用的技术方案如下:一种生产海绵铁的煤基竖炉直接还原工艺,具体包括以下步骤:(1)铁精粉和粘结剂经过混匀、压块和烘干后与还原剂和脱硫剂混合后形成混合料;(2)将混合料通过煤基竖炉的运输和布料装置装入煤基竖炉的还原室中,混合料在还原室中向下运行,先经过预热段预热6~10h,预热段的温度在300-800℃,再经过还原段还原10~16h,还原温度控制在900-1250℃;(3)还原完成后,混合料经过冷却段冷却至热出料温度500-850℃或冷出料温度50-150℃后,通过煤基竖炉的排料装置排出炉外;(4)上述冷却至500-850℃的混合料经过热筛或上述冷却至50-150℃的混合料经过冷筛后,装入熔炼装置,或者压块后再装入熔炼装置;(5)热筛的筛下物先进行冷却,然后经过磁选,冷筛的筛下物直接进行磁选,磁选后的含铁颗粒和残煤全部回收利用。步骤一中,如果原料是块矿,就不需要混匀和压块两个环节。优选地,步骤一中铁精粉与还原剂的质量比为1:0.35~0.50。优选地,步骤一中还原剂为粉状的无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭、兰炭或木炭的一种或多种。优选地,步骤二中所述煤基竖炉的运输和布料装置采用皮带组合式装备。步骤二中所述还原室内的预热和还原所需的热量,来源于还原室隔墙外燃烧室燃料燃烧产生的热量,热量通过隔墙传给还原室中的混合料。所述燃烧室燃烧产生的高温烟气排出燃烧室后,通过换热器来预热燃烧室燃烧用助燃气体和/或烘干混合料。所述煤基竖炉直接还原工艺生产的海绵铁主要用作电炉的原料或转炉的冷料或作为制造高纯铁、羰基铁粉及铁水等产品的原料,还可以用作钒钛磁铁矿的综合利用以实现钒与铁或钛与铁的有效分离。实施本专利技术的煤基竖炉直接还原工艺,具有以下有益效果:1)该工艺将铁矿粉与粘接剂混合造球后,铁球表面不需要再粘上一层碳粉,更不需要再经高温烟气氧化成双层氧化球团,这样简化了工艺流程,提高了造球效率,降低了生产成本;2)该工艺根据需要可以在造球时添加一定比例的煤粉,形成内配碳球团,以提高还原效率,缩短还原时间,从而提高产量;3)该工艺采用皮带组合式布料设备,具有优化和完善的炉顶布料工艺,运输和布料能力大,每年的运输和布料能力达到200万吨以上,确保了海绵铁的规模化生产;4)该工艺还原后的海绵铁和其它粉料的分离不是采用能耗高及难以适应大规模生产的真空负压吸送系统,该工艺采用了筛分和磁选组合工艺来实现混合料中的海绵铁与其它粉料的有效分离,不仅分离效果好,而且很好地满足了大规模生产的需要;5)该工艺可以实现100万吨以上规模化生产的高产量,原因在于:还原室和燃烧室可以根据产量需要进行模块化组合,另外煤基竖炉前后先进、合理和完善的工艺为规模化生产创造了条件;6)该工艺还原过程中采用缓慢向下的连续运动,能够很好地避免还原室中物料的粘接,不至于造成排料困难和中断生产,还原完毕,海绵铁在冷却段能够冷却到需要的温度;7)该工艺还原室和燃烧室各自独立,各自的还原气氛和氧化气氛互不干涉,能够实现温度场均匀,同时该工艺根据原料的差异能够有效控制和调整还原温度和还原时间,从而得到高金属化率的产品;8)该工艺还原室和燃烧室之间的隔墙采用金属陶瓷产品,其导热系数达到22W/m.k以上,具有高导热、低气孔、耐高温、耐磨损等性能,比其它材料还原效率更高、使用寿命更长;9)该工艺的压块料和还原剂在还原室中处于分散、均匀分布的疏松状态,能够充分消除还原过程中压块料的膨胀作用,对还原室的寿命有利;10)该工艺燃烧室最终排出的高温烟气采用高温热交换器进行热量回收,用来预热燃烧室用的助燃空气和压块料,降低了能耗,提高了能源利用效率;11)该工艺还原室预热段排出的还原性气体返回至燃烧室再利用,可节约能源、降低能源消耗;12)该工艺排出的海绵铁的温度可以达到500-850℃,这样可以直接热装进入电炉,大大降低了能源的消耗;该工艺排出的海绵铁的温度也可以达到50-150℃,经过压块后满足长时间储存和长距离运输的需要。13)该工艺可通过调节燃烧室温度来控制还原室温度,因此,该还原技术可实现多种不同金属原料的直接还本文档来自技高网
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一种煤基竖炉直接还原工艺

【技术保护点】
一种生产海绵铁的煤基竖炉直接还原工艺,其特征在于具体包括以下步骤:(1)铁精粉和粘结剂经过混匀、压块和烘干后与还原剂和脱硫剂混合后形成混合料;(2)将混合料通过煤基竖炉的运输和布料装置装入煤基竖炉的还原室中,混合料在还原室中向下运行,先经过预热段预热6~10h,预热段的温度在300‑800℃,再经过还原段还原10~16h,还原温度控制在900‑1250℃;(3)还原完成后,混合料经过冷却段冷却至热出料温度500‑850℃或冷出料温度50‑150℃后,通过煤基竖炉的排料装置排出炉外;(4)上述冷却至500‑850℃的混合料经过热筛或上述冷却至50‑150℃的混合料经过冷筛后,装入熔炼装置,或者压块后再装入熔炼装置;(5)热筛的筛下物先进行冷却,然后经过磁选,冷筛的筛下物直接进行磁选,磁选后的含铁颗粒和残煤全部回收利用。

【技术特征摘要】
1.一种生产海绵铁的煤基竖炉直接还原工艺,其特征在于具体包括以下步骤:(1)铁精粉和粘结剂经过混匀、压块和烘干后与还原剂和脱硫剂混合后形成混合料;(2)将混合料通过煤基竖炉的运输和布料装置装入煤基竖炉的还原室中,混合料在还原室中向下运行,先经过预热段预热6~10h,预热段的温度在300-800℃,再经过还原段还原10~16h,还原温度控制在900-1250℃;(3)还原完成后,混合料经过冷却段冷却至热出料温度500-850℃或冷出料温度50-150℃后,通过煤基竖炉的排料装置排出炉外;(4)上述冷却至500-850℃的混合料经过热筛或上述冷却至50-150℃的混合料经过冷筛后,装入熔炼装置,或者压块后再装入熔炼装置;(5)热筛的筛下物先进行冷却,然后经过磁选,冷筛的筛下物直接进行磁选,磁选后的含铁颗粒和残煤全部回收利用。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:李建涛
申请(专利权)人:武汉科思瑞迪科技有限公司
类型:发明
国别省市:湖北,42

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