一种直接还原的设备与方法技术

本发明专利技术提出了一种直接还原设备，该设备的内腔包括由上至下依次排列的集气室、含碳球团仓、碳质原料仓、反应仓和出料槽；集气室顶部设置有排气管；所述含碳球团仓的壁上设置有一圈含碳球团布料管，其仓底设置了具有排料阀以及通气孔的第一阀门板；所述碳质原料仓的壁上设置有一圈碳质原料布料管，其仓底设置了具有排料阀以及通气孔的第二阀门板；所述反应仓的底部具有热气进口，其仓底还设置了具有排料阀以及通气孔的第三阀门板。该设备可以在一个设备里面完成球团的烘干和还原，从而减少了球团的转运过程，缩短整个直接还原工艺流程，降低了球团的落下强度要求。

A direct reduction device and method

The invention provides a direct reduction device. The inner cavity of the device includes a gas collecting chamber arranged from top to bottom, a carbon containing Pelc, a carbon material bin, a reaction bin and a discharging tank, and an exhaust pipe at the top of the gas collecting chamber; the wall of the carbon containing pellet is provided with a carbon pellet cloth tube on the wall. The discharge valve and the first valve plate of the air vent are arranged on the wall of the carbon material warehouse with a ring of carbon material cloth tube, and the bottom of the chamber is provided with a discharge valve and a second valve plate with a vent hole; the bottom of the reaction chamber has a hot air inlet, and a third valve plate with a discharge valve and a vent hole is set at the bottom of the reaction chamber. . The equipment can dry and restore the pellets in one device, thus reducing the transport process of the pellets, shortening the whole process of the direct reduction process and reducing the demand for the falling strength of the pellets.

【技术实现步骤摘要】
一种直接还原的设备与方法
本专利技术涉及能源与冶金领域，具体为一种直接还原的设备与方法。
技术介绍
我国是一个贫铁矿资源丰富的国家，低贫矿占铁矿资源97％以上，但每年还需要从国外进口6亿吨的铁矿石。另外，我国每年还有上亿吨的硫酸渣、铜渣、除尘灰等含铁废料产生。现在，我国是一个非焦煤储量丰富的国家，焦煤资源缺乏日益频发，因此国家出台相关政策，鼓励发展直接还原铁和非焦炼铁工艺技术开发与应用。提高还原铁的产量和质量。我国直接还原铁有煤基和气基两种。煤基直接还原有隧道窑、回转窑、转底炉等方法。隧道窑罐式必须采用昂贵的耐火罐，工艺落后、能耗高、还原时间长；回转窑法设备体积庞大、设备复杂、且容易结圈，导致生产不顺行；转底炉法对球团的落下强度要求较高，且要对球团进行烘干。比如：现有技术公开了一种直接还原铁的还原窑炉设备和方法。该设备包括窑顶、助燃风管道、燃气管道、烧嘴、料盘，支撑座、曲封、窑车、燃烧室、料池和蓄热辐射室，其中窑顶与料池之间为燃烧室，燃烧室侧壁设有烧嘴，助燃风管道、燃气管道与烧嘴相连，窑车之间的空间为蓄热辐射室，窑车通过曲封与炉窑相连；具体方法为预热上述窑炉设备，将被还原物料还原剂按混合料装入窑车的料盘中，通过布料机将覆盖剂平铺到混合物料上，将窑车推入窑炉使还原得到还原铁产品。但是该设备还原的方法使用球团与还原剂混合，反应时间长达4～10h。
技术实现思路
面临上述技术问题，本专利技术旨在提出可以在一个设备里面完成球团的烘干和直接还原的技术，实现减少球团的转运过程，缩短整个直接还原工艺流程，降低球团的落下强度要求的目的。为实现上述目的，本专利技术提出了一种直接还原设备，其特征在于，该设备的内腔包括由上至下依次排列的集气室、含碳球团仓、碳质原料仓、反应仓和出料槽；其中，所述集气室顶部设置有排气管；所述含碳球团仓的壁上设置有一圈与含碳球团仓连通的含碳球团布料管，其仓底设置了第一排料阀，第一排料阀包括具有通气孔的第一阀门板，所述第一阀门板隔开所述含碳球团仓和所述碳质原料仓；所述碳质原料仓的壁上设置有一圈与碳质原料仓连通的碳质原料布料管，其仓底设置了第二排料阀，第二排料阀包括具有通气孔的第二阀门板，所述第二阀门板隔开所述碳质原料仓和所述反应仓；所述反应仓的底部具有热气进口，其仓底还设置了第三排料阀，第三排料阀包括第三阀门板，所述第三阀门板隔开所述反应仓和所述出料槽。进一步地，所述含碳球团布料管均匀分布在所述含碳球团仓的四周。所述碳质原料布料管均匀分布在所述碳质原料仓的四周。所述含碳球团布料管和所述碳质原料布料管的数量优选为4-6个。进一步地，所述通气孔均匀分布于所述第一阀门板以及所述第二阀门板。所述通气孔的孔径优选为3-50mm，数量优选为10-500个。具体地，所述通气孔的形状选自圆、正方形、长方形、菱形或五角形中的一种。优选地，所述热气进口围绕所述反应仓的底部均匀分布。进一步地，该设备还包括脱水装置，所述脱水装置连接所述热气进口以及所述排气管。本专利技术还提出一种利用上述设备直接还原的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：A.原料干燥：分别向含碳球团仓和碳质原料仓加入含有铁资源的含碳球团和一定粒度的碳质原料，然后沿反应仓底部的热气进口通入加热后的热气体，该气体上行向集气室的排气管流动并对所述含碳球团和所述碳质原料进行干燥；B.还原反应：待干燥结束后，打开所述碳球团仓和所述碳质原料仓底部的排料阀，所述含碳球团和所述碳质原料进入反应仓，在所述热气体的加热下进行反应实现还原含碳球团的还原；C.卸料：还原反应完成后打开所述反应仓底部的排料阀卸料。具体地，所述含碳球团由含铁原料、碳质还原剂、添加剂、粘结剂进行混合，然后将混合料进行成型处理后制得。所述碳质原料可以是破碎/造球后的碳质原料颗粒或者球团。进一步地，所述方法还包括，将炉顶集气室顶部排气管排出的气体，经脱水装置去除水蒸气，再输送至所述反应仓对物料进行干燥。具体地，所述步骤A中，所述热气体为惰性气体或者氮气。气体的温度优选为1000℃～1400℃，更优选为1050℃～1350℃。进一步地，所述步骤B中，所述反应仓内反应温度为1100℃～1300℃，反应时间为30min～90min。本专利技术提供的技术方案的主要优势在于：可以在一个设备里面完成球团的烘干和直接还原；利用加热的热气将湿球烘干，降低能耗；能够减少球团的转运过程；对球团的落下强度要求降低；可以减少配料过程中粘结剂的加入量；缩短整个直接还原工艺流程，设备简单，反应时间短。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1为本专利技术的直接还原设备简图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本专利技术的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。本专利技术提出了一种直接还原设备，如图1，其特征在于，该设备的内腔包括由上至下依次排列的集气室1、含碳球团仓2、碳质原料仓3、反应仓4和出料槽5；其中，所述集气室1顶部设置有排气管11；所述含碳球团仓2的壁上设置有一圈与含碳球团仓连通的含碳球团布料管21，其仓底设置了第一排料阀，第一排料阀包括具有通气孔的第一阀门板22，所述第一阀门板22隔开所述含碳球团仓2和所述碳质原料仓3；所述碳质原料仓3的壁上设置有一圈与碳质原料仓连通的碳质原料布料管31，其仓底设置了第二排料阀，第二排料阀包括具有通气孔的第二阀门板32，所述第二阀门板32隔开所述碳质原料仓3和所述反应仓4；所述反应仓4的底部具有热气进口41，其仓底还设置了第三排料阀，第三排料阀包括第三阀门板42，所述第三阀门板42隔开所述反应仓4和所述出料槽5，热气进口在阀门板上方，热惰性气不通过第三阀门板。出料槽5外对应着接料器6。排料阀门也不做特别限制，能正常快速下料即可。进一步地，所述含碳球团布料21均匀分布在所述含碳球团仓2的四周。所述碳质原料布料管31均匀分布在所述碳质原料仓3的四周。所述含碳球团布料管21和所述碳质原料布料管31的数量优选为4-6个。进一步地，所述通气孔(图未示出)均匀分布于所述第一阀门板22以及所述第二阀门板32。所述通气孔的孔径优选为3-50mm，数量优选为10-500个。具体地，所述通气孔的形状选自圆、正方形、长方形、菱形或五角形中的一种，该通气孔也可以选自其它形状，保证热气能顺利通过、球团不漏下即可。优选地，所述热气进口41围绕所述反应仓4的底部均匀分布，从而保证仓内的物料均匀烘干。进一步地，该设备还包括脱水装置(图未示出)，所述脱水装置连接所述热气进口41以及所述排气管11。本专利技术还提出一种利用上述设备直接还原的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：A.原料干燥：分别向含碳球团仓和碳质原料仓加入含有铁资源的含碳球团和一定粒度的碳质原料，然后沿反应仓底部的热气进口通入加热的热气体，该气体在反应仓加热反应的含碳球团和碳质原料后向集气室的排气管方向流动并对所述含碳球团和所述碳质原料进行干燥；B.还原反应：待干燥结束后，打开所述含碳球团仓和所述碳质原料仓底部的排料阀，所述含碳球团和所述碳质原料进入反应仓，在通入的加热气体的加热下进行反应；碳质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接还原设备，其特征在于，该设备的内腔包括由上至下依次排列连接的集气室、含碳球团仓、碳质原料仓、反应仓和出料槽；其中，所述集气室顶部设置有排气管；所述含碳球团仓的壁上设置有一圈与含碳球团仓连通的含碳球团布料管，其仓底设置了第一排料阀，第一排料阀包括具有通气孔的第一阀门板，所述第一阀门板隔开所述含碳球团仓和所述碳质原料仓；所述碳质原料仓的壁上设置有一圈与碳质原料仓连通的碳质原料布料管，其仓底设置了第二排料阀，第二排料阀包括具有通气孔的第二阀门板，所述第二阀门板隔开所述碳质原料仓和所述反应仓；所述反应仓的底部具有热气进口，其仓底还设置了具有第三排料阀，第三排料阀包括第三阀门板，所述第三阀门板隔开所述反应仓和所述出料槽。

【技术特征摘要】
1.一种直接还原设备，其特征在于，该设备的内腔包括由上至下依次排列连接的集气室、含碳球团仓、碳质原料仓、反应仓和出料槽；其中，所述集气室顶部设置有排气管；所述含碳球团仓的壁上设置有一圈与含碳球团仓连通的含碳球团布料管，其仓底设置了第一排料阀，第一排料阀包括具有通气孔的第一阀门板，所述第一阀门板隔开所述含碳球团仓和所述碳质原料仓；所述碳质原料仓的壁上设置有一圈与碳质原料仓连通的碳质原料布料管，其仓底设置了第二排料阀，第二排料阀包括具有通气孔的第二阀门板，所述第二阀门板隔开所述碳质原料仓和所述反应仓；所述反应仓的底部具有热气进口，其仓底还设置了具有第三排料阀，第三排料阀包括第三阀门板，所述第三阀门板隔开所述反应仓和所述出料槽。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述含碳球团布料管均匀分布在所述含碳球团仓的四周，所述碳质原料布料管均匀分布在所述碳质原料仓的四周，所述含碳球团布料管和所述碳质原料布料管的数量均为4-6个。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述通气孔均匀分布于所述第一阀门板、所述第二阀门板，所述通气孔的孔径为3-50mm，数量10-500个。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述通气孔的形状选自圆、正方形、长方形、菱形或五角形中的一种。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，古明远，吴佩佩，王健月，王福佳，曹志成，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