海绵铁的制备工艺及设备制造技术

本发明专利技术涉及一种海绵铁的制备工艺及设备，属于冶金工业炼钢原料。将含铁原料与还原剂、熔剂、催化添加剂混合，制备成超细粉，钝化、混合造成球团物料；将所制好的球团物料送入到还原炉内，烘干、焙烧，经还原反应后，得到海绵铁；该还原设备在炉底座的上方连接有上炉体，在炉底座的下方连接有下炉体，在上炉体的上端连接有上炉罩，烘干床炉箅子位于上炉体内上端，净化装置通过管道与上炉体和下炉体连接，余热循环装置与下炉体连接。优点：１．降低了还原温度，提高了还原速度，减少了能源消耗，降低生产成本，提高生产效率，确保了质量的均匀性。２．机械化程度高，工序简单，产量大，能够规模化生产。３．降低原料浪费，减少环境污染。４．废弃资源循环利用，节约了资源消耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冶金工业炼钢原料，具体涉及一种海绵铁的制备工艺及设备。
技术介绍
海绵铁是在铁的熔点温度以下，采用非高炉工艺，通过还原固态氧化铁粉(通常是赤铁矿) 或其他含铁氧化物，经还原或脱氧获得的金属化的产品，通常叫做直接还原铁(DRI)。铁矿 石还原过程中，由于失氧在内部形成大量孔洞，保留了铁矿石的外形和矿石屮的脉石，其重 量比铁矿石减少30%,比重约为4.4g/cm3。海绵铁是废钢和生铁的替代品，其特点是碳含量较低(<2%)，全铁在90%以上，不仅磷、 硫含量低，与废钢相比不含铜、锌等杂质，成份稳定，是电炉炼钢较为理想的炉料，为炼钢 用废钢的一种补充，特别有利于电炉冶炼优质特钢。目前国内外生产海绵铁的工艺主要有气基还原法和煤基还原法二种。气基法一般采用天然气进行还原，而天然气以CH4等碳氢化物为主，在还原时，需将天 然气通过裂解转化成以CO和H2为主的还原性气氛，完成对铁矿石或人造块矿的还原而生成 还原铁。该气基法具有还原速度块，产品质量好等优点，但气基法生产海绵铁工艺的主导条 件要有丰富的天然气，在大然气匮乏的地区不能采用，且本身的价格和转化成本较高，而我闺的天然气储备量还比较少,因此，该工艺M前尚不适合我国海绵铁的生产。煤基法是用煤为还原剂直接对氧化铁进行还原，目前煤基法比较成熟的直接还原工艺主 要有回转窑法、隧道窑法、转底炉法和竖炉法。回转窑法，该法机械化程度高，建没周期短，产量高，适合大型化生产。但由于炉型较 大，内外设施较多， 一次性投资较大，维护费用高，对原料的要求苛刻，还容易发生结圈事 故须停炉处理，固体炉料和气体各行其道，热效率低，还原铁出窑的温度较高，所生产的海 绵铁易被氧化而影响金属化率，月.操作控制困难，不适合中小型企业。隧道窑法也称为罐装外热还原法(Hoganas)，它是将矿粉和还原剂按照一定的比例和装料 方法一起装入还原罐中，然后把罐装在罐车上，推入隧道窑中，料罐经加热后在1150X: 120(TC加热焙烧数十小时，使精矿粉还原，经冷却后得到海绵铁。此方法可以生产出满足电 炉炼钢需要的海绵铁，隧道窑可以就地砌筑，投资比回转窑法节省.操作也比较简单方便，但是单位产量低，占地面积大，a由于隧道窑需要大量的耐火材料的反应罐，这些反应罐需要反复的加热和冷却，既大量的浪费了能源，也延长了反应时间，降低了反应罐的寿命，增 加了消耗，并需专门设置装罐和出罐的地方，导致占地面积大，劳动强度大，成本高，机械化程度低，热效率低，影响r经济效益，制约了海绵铁的发展。转底炉法，它是将含铁粉料、还原剂和脱硫剂混合均匀后造球，然后经烘千并预热后加 入转底炉中,随着炉底的旋转，炉料依次经过预热区，还原区，中性IK反应完毕后卸入有耐火材料的热运输罐内或快速冷却。该工艺中普遍存在产品的含硫量高不能满足电炉炼钢的要 求，且同时存在海绵铁的再氧化问题，降低了产品的金属化率。竖炉法，它是以对流的方式工作，矿石从炉顶加入，固态炉料自上向下移动，还原气自 还原带下部加入并向上移动，并与炉料形成对流，炉料铁矿石与还原气体都是逆向运动和移 动的反应过程，其反应过程与高炉上部间接还原带相似，是一个不出现熔化现象的还原冶炼 过程。入炉料与还原气分布均匀，竖炉内固体炉料向下运动时与上升的还原气体间的传质(还 原)与热交换，是个接近理想状态的气-固逆流反应过程，还原完毕的海绵铁从炉底排除。目 前国内外的竖炉均采用外部加热还原，由于料层高，阻力大，炉料中心和边缘气流不均匀， 温差大，造成能耗高，产量和质量均不稳定。同时，由于采用外部加热，使炉体结构和风量 配置不够理想，使得球团中心氧化亚铁未得到充分氧化而形成低熔点混合物，造成炉膛结瘤 和大块造致使停炉，影响生产的进行。在上述各种海绵铁的生产工艺中，釆用原料均为精矿粉，受原料的制约和由于设备投资 大及其T-艺的复杂性，目前在我国仍难以取得迅速发展。铁磷和铁红是轧钢厂和锻造厂在轧制和锻造过程中，钢材经高温加热后在空气冷却过程 中与氧接触，在钢材的表面产生的含铁氧化物。是钢铁厂固体废弃物的重要来源，它占所处 理钢材总量的3% 5%之间，任意排放将造成环境公害。铁磷和铁红的W(Fe)含量高达80% 90%，其它杂质含量较少，较之用矿石所生产的海绵铁不含脉石杂质。是生产海绵铁的优质 原料，可作为直接还原生产炼钢用的海绵铁的二次冶金资源。赤泥是氧化铝厂生产过程中所产生的一种固体废弃物，我国每生产1吨氧化铝约产出 1.0 1.7吨赤泥，由f赤泥中含有较高的碱，所以每年大量的赤泥堆积在地上会使上地碱化， 而且逐渐污染地下水及浪费资源，赤泥中含有23% 35%以.匕的Fe20i及其他金属，是又一 冶金资源。硫酸渣是用黄铁矿或磁黄铁矿生产硫酸过程中产生的含铁废渣。硫酸渣中主要成分为铁 氧化物(Fe203、 Fe304)， Fe含量-一般为30% 55%;另外含有Si02，残留硫分(一般为0.5% 2%)、金属(如Cu、 Pb、 Zn)的硫酸盐和氧化物等。硫酸渣属人造矿渣，其物化特性及结构 构造与同名自然矿物相异；由于硫酸渣铁含量较低，且其屮含有不适合冶炼的化学成分,必须 经过选别后才可以做造球原料。针对硫酸渣的特性，选用适宜的设备和工艺对硫酸渣进行分 选提纯，使其成为制造海绵铁的含铁原料，既可以增加含铁原料来源乂可以解决资源的浪费 和环境的污染。高炉尘、转炉尘、平炉尘、平炉渣均是是钢铁厂同体废弃物的重要來源。它含铁量高， 粒度细(—325目大于90%)，利用其可做烧结原料，配加部分轧钢铁磷经磨混后，加水润湿 造球，可获得性能良好的生球可以回收资源，丼可以代替部分石灰，从而减少资源浪费，减 轻环境污染。对上述各种冶金废弃物资源进行综合利用，即可以节约矿石资源，又可以能解决资源的 浪费和环境的污染。目前国内用铁磷和铁红生产海绵铁的工艺和设备主要是采用隧道窑——还原罐法和反射 窑(倒焰窑)——还原罐法。所用原料均为200目以上的铁磷(或加入部分高纯度铁精矿粉)， 采用木炭、焦粉或煤粉作还原剂，CaO作脱硫剂，将其分别装在同一还原罐内。经过在隧道 窑或反射窑内进行加热、还原、冷却后制成海绵铁。这二种方法制造海绵铁，生产周期长达40 小时以上同。由于采用还原罐，需进行预先装罐，还原后的海绵铁需从罐内倒出，因而劳动 强度大，操作现场粉尘大，污染环境。中国专利申请号87101175.1号中公开了一种铁磷在竖炉中用焦粉还原生产洁净海绵铁的 工艺，该工艺中的还原炉的中心受料部分由受料漏斗l、中心部下料管2、周边受料斗3、反 应管4、竖炉炉体5、冷却套6、旋转刮刀7、焦盘8等部分组成。其工艺方法为将铁磷或 其他含铁粉料从中心部受料漏斗1加入到中心部下料管2，焦粉及适量的石灰石从周边受料 斗3加入到反应管4，反应管4安装在竖炉炉体5中，靠燃烧煤气或煤粉供热。铁磷或其他 含铁粉料在下降过程中与焦粉相遇，在高温作用下发生结晶还原、固结，铁磷或其它含铁粉 料及还原出的海绵铁下降到冷却套6内冷却后，靠自身的重力和对辊力的拉拔下脱出竖炉。 该工艺与隧道窑和反射窑相比，由于铁磷和含铁粉料与焦粉和石灰石是从不同的下料管中加 入到竖炉内，易使炉料和还原剂的分布不均匀，所还原出的产品质量均匀性差，且易出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海绵铁的制备工艺，其特征是：将含铁原料与还原剂、熔剂、催化添加剂混合，经混合后粉碎到２００目以下，制成混合料；然后将混合料加入到球磨机内进行球磨，制备成超细粉，对超细粉进行钝化；在催化添加剂中加水溶化，得到水溶液，将超细粉、水溶液和粘结剂共同混合，混合均匀后造成球团物料；点燃竖式还原炉中的内外加热器中的燃料，将所制好的球团物料经过螺旋送料器送入到还原炉内，均匀松散地排布到烘干床炉箅子上，对球团物料进行烘干，球团物料经过干燥后进行焙烧，在焙烧区内与燃气中的ＣＯ、Ｈ↓［２］和挥发分中的碳氢化合物反应，球团物料在５００℃－１１００℃的还原温度下和催化剂的共同作用下，经１５－１８０分钟的还原反应后，得到金属化率达到９０－９５％的海绵铁球团，海绵铁球团进入冷却过渡段；余热回收装置将反应后上升的热气作为助燃风与冷却风混合后一同对海绵铁球团进行冷却，吹入的冷却风吸收海绵铁球团的热量，在到达焙烧区时形成含氧的高温气体，对还原炉内的燃气进行助燃，如此依次循环，剩余的废气经除尘后由烟囱排入大气，冷却后的海绵铁球团通过螺旋出料机排出冷却筒，经破碎、振动筛分后进行磁选与残煤和脉石分离后经压力机压制成海绵铁团、块。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁刚，丁家伟，
申请(专利权)人：丁家伟，丁刚，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]