一种气固双还原剂耦合生产直接还原铁的方法技术

本发明专利技术属于非高炉炼铁领域，尤其涉及一种气固双还原剂耦合生产直接还原铁的方法，本发明专利技术首次提出了一种碳基固体还原剂和富氢气体还原剂耦合生产直接还原铁的工艺方法，提高了产品反应速率，提高了产能，降低了能耗。由于气体还原反应的加入，可通过对气体喷吹流量的控制快速调整窑内温度，工艺调整灵活度高。本发明专利技术铁矿在固态物相下与气、固双还原剂反应，反应温度低，铁矿中仅氧化铁被选择性还原，其他金属元素或有害杂质极少进入金属铁，铁纯度高，可获得优质直接还原铁产品。可获得优质直接还原铁产品。可获得优质直接还原铁产品。

【技术实现步骤摘要】
一种气固双还原剂耦合生产直接还原铁的方法


[0001]本专利技术属于非高炉炼铁领域，具体是一种气固双还原剂耦合生产直接还原铁的方法。

技术介绍

[0002]目前中国钢铁产能过剩，国家积极倡导改变钢铁产业结构，倡导发展短流程钢铁生产工艺，废钢尤其是含杂质较低的废钢的需求越来越大。短流程炼钢的主要原料是废钢，废钢中有害杂质Sn、As、Cu等几乎100％残留钢中，单纯使用废钢提高炼钢质量将是非常困难的。直接还原铁具有杂质元素少等优点，对冶炼优质钢和特种钢，如不锈钢、石油套管、汽车用钢、核电站用钢、军用钢等配用直接还原铁是非常重要的，也可以说生产特种钢和优质钢就必须配用直接还原铁。
[0003]2021年世界直接还原铁产量达到约1亿吨，其中约72％采用气基竖炉工艺生产，约24％采用煤基回转窑工艺生产。气基直接还原工艺，还原气采用天然气、石油气、焦炉煤气和煤制气经重整转化为的CO和H2，在竖炉中将铁精矿还原成直接还原铁；煤基回转窑工艺是利用煤中的碳为还原剂，在回转窑中将氧化球团或冷固球团还原成直接还原铁；直接还原铁的其他生产设备还有隧道窑、转底炉等。我国天然气等资源匮乏，发展以焦炉煤气等为还原气的气基还原工艺或煤基还原工艺具有较大的发展潜力。
[0004]传统回转窑直接还原的典型的煤基直接还原工艺。回转窑直接还原具有项目投资成本低，产品质量好等特点。但是，传统回转窑全部采用煤作为还原剂，存在窑内温度控制精度差，出料端温度高，易结圈，进料端预热区升温速率慢，能耗高，产能低等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种利用回转窑的气固双还原剂耦合生产直接还原铁的工艺，解决了现有回转窑窑内温度控制精度差，出料端温度高，易结圈，进料端预热区升温速率慢，能耗高，产能低等问题。
[0006]提供一种气固双还原剂耦合生产直接还原铁的方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1、将原料仓内的含铁原料经配料皮带配料，送入回转窑进料口；
[0008]步骤2、将辅料仓内粒径16
‑
30mm的大颗粒固体还原剂，经配料皮带配料，与含铁原料同步送入回转窑进料口；
[0009]步骤3、将辅料仓内粒径小于16mm的小颗粒固体还原剂，以空气作为载体，在回转窑出料端高速喷入窑内；
[0010]步骤4、将气体还原剂，在回转窑出料端喷入窑内；
[0011]步骤5、通过布置在窑体的鼓风机，向窑内送入二次风，通过风量控制调节窑内温度；
[0012]步骤6、在回转窑内，含铁原料在900
‑
1300℃温度下，经固体还原剂和气体还原剂耦合还原后，在窑体出料端出料；
[0013]步骤7、出料端排出料通过热振筛进行筛分，块状料经热压后即为成品直接还原铁热压块，含碳粉状料回收再利用。
[0014]进一步的，所述步骤1中，含铁原料为铁氧化球团、块状铁矿石、含铁固废、钒钛磁铁矿、红土镍矿、铜渣、赤泥中的一种。
[0015]进一步的，所述步骤2和步骤3中，固体还原剂为煤、焦末、半焦、兰炭的一种；步骤2中所述含铁原料与所述大颗粒固体还原剂重量比例为10:3；步骤3所述含铁原料与所述小颗粒固体还原剂重量比例为10:1。
[0016]进一步的，所述步骤4中，气体还原气包括天然气、焦炉煤气、石油气、高炉煤气、转炉煤气、煤制气的一种；气体还原气剂焦炉煤气加入量为300Nm3/t含铁原料。
[0017]进一步的，所述步骤6中，耦合还原时间100min。
[0018]进一步的，所述步骤7可替换为：出料端排出料通过水冷却筒保护冷却，筛分，块状料为海绵铁，粉料进行磁选，磁选粉状料经冷压后为直接还原铁冷压块产品，余料主要为含碳粉状料，返回再利用。
[0019]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果：
[0020](1)本专利技术提出了一种回转窑中采用气固双还原剂耦合对铁矿进行还原的方法。固体还原剂可采用煤、焦末、半焦、兰炭中的一种低附加值能源中的固定碳，减少了煤资源的消耗；气体还原剂可采用天然气、焦炉煤气、石油气、高炉煤气、转炉煤气、煤制气中的一种，充分利用气体反应效率高的特点，提高了能源利用率，减少能耗；
[0021](2)本专利技术常温气体还原气在出料端喷入，冷却了出料端物料，可避免回转窑在出料端因碳还原反应放热造成的局部物料过热而引起的结圈，有利于提高窑体的使用寿命；
[0022](3)本专利技术气体还原剂，喷入窑体后，在700℃以上分解为碳和氢，碳和氢可直接参与铁矿的还原反应，特别是氢还原的加入，缩短了还原反应时间，并且有利于提高铁矿直接还原金属化率；
[0023](4)本专利技术出料端喷入的气体还原剂，在高温还原段参与还原反应后，过量的碳和氢流向入料端，与窑体二次风机喷入的助燃风混合燃烧放热，提高了回转窑预热段、加热段温度，有利于增加回转窑产能。
[0024](5)本专利技术气体还原剂自出料端向入料的流动，带动窑体二次风机喷入的助燃风在窑体内均匀分布，避免因局部通入助燃风多导致的局部温度过高，造成回转窑结圈，从而提高了回转窑内温度分布均匀性，有利于提高回转窑寿命。
[0025](6)本专利技术铁矿在固态物相下与气固双还原剂反应，反应温度900
‑
1300℃，反应温度低，能耗低，并且由于气体还原反应的加入，可通过对气体喷吹流量的控制快速调整窑内温度，工艺调整灵活度高；
[0026](7)本专利技术铁矿在固态物相下与气固双还原剂反应，铁矿中仅氧化铁被选择性还原，其他金属元素或有害杂质极少进入金属铁，铁纯度高。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图简单地介绍。
[0028]图1为本专利技术一种气固双还原剂耦合生产直接还原铁的方法的流程图；
[0029]图2为本专利技术一种气固双还原剂耦合生产直接还原铁并且经筛分
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热压工序的工艺流程图；
[0030]图3为本专利技术一种气固双还原剂耦合生产直接还原铁并且经水冷却筒保护冷却
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磁选
‑
冷压工序的工艺流程图；
具体实施方式
[0031]现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
[0032]此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气固双还原剂耦合生产直接还原铁的方法，其特征在于：步骤1、将原料仓内的含铁原料经配料皮带配料，送入回转窑进料口；步骤2、将辅料仓内大颗粒固体还原剂经配料皮带配料，与含铁原料同步送入回转窑进料口；步骤3、将辅料仓内小颗粒固体还原剂，以空气作为载体，在回转窑出料端喷入窑内；步骤4、将气体还原剂，在回转窑出料端喷入窑内；步骤5、通过布置在窑体的鼓风机，向窑内送入二次风，通过风量控制调节窑内温度；步骤6、在回转窑内，含铁原料在900
‑
1300℃温度下，经固体还原剂和气体还原剂耦合还原后，在窑体出料端出料；步骤7、出料端排出料通过热振筛进行筛分，块状料经热压后即为成品直接还原铁热压块，含碳粉状料回收再利用。2.根据权利要求1所述的一种气固双还原剂耦合生产直接还原铁的方法，其特征在于：步骤2所述大颗粒固体还原剂粒径为16
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30mm，所述含铁原料与所述大颗粒固体还原剂重量比例为10:3；步骤3所述小颗粒固体还原剂粒径小于16mm，所述含铁原料与所述小颗粒固体还原剂重量比例为10:1。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立军，徐忠东，
申请(专利权)人：内蒙古中盛工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：