一种流化床及提高还原过程中流化抑制黏结的方法技术

本发明专利技术公开了一种流化床及提高还原过程中流化抑制黏结的方法，属于铁矿粉流化还原技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种流化床及提高还原过程中流化抑制黏结的方法


[0001]本专利技术属于铁矿粉流化还原
，更具体地说，涉及一种流化床及提高还原过程中流化抑制黏结的方法
。

技术介绍

[0002]为了摆脱高炉炼铁对环境污染日益加重
、
焦煤资源日趋匮乏
、
铁矿资源品质下降对钢铁工业发展的羁绊，冶金工作者正努力探索降低高炉炼铁焦比新技术和非高炉炼铁新工艺，流化床炼铁工艺正是为了满足这一发展趋势而被开发出来的
。
流化床具有直接处理粉矿
、
不依赖焦煤的特点，一直受到各方关注，其可以与铁浴炉
、
电炉
、
造气炉等熔融还原炉组合，利用其良好的气固反应相充分接触进行矿粉预还原，在整个还原工艺中的直接还原步骤中广泛应用
。
[0003]流态化直接还原炼铁工艺是在流化床中用气体还原铁矿粉的一种炼铁工艺，流态化直接还原炼铁工艺具有气固相际接触面积大，温度
、
浓度均匀，传热传质条件好，运行效率高等优点，该工艺是气基法中最合理的工艺方法
。
但铁矿石里除了铁的氧化物外，还含有难熔化的脉石，包括
SiO2、Al2O3、CaO、MgO
等以及各种金属氧化物跟
SiO2结合成的硅酸盐，脉石被还原所需的温度一般都很高，在流态化还原炼铁温度为
600
‑
1000℃
的条件下，脉石不能被完全还原，且铁矿粉在还原过程中始终呈现固态，导致脉石与铁矿粉难以分离
。
因此，若流态化还原产物中脉石成分含量高，则会影响铁矿粉低温流态化还原产物的纯净度
。
[0004]其中，黏结
/
失流问题是流态化直接还原工艺最核心的问题，一种解决方式是在铁矿粉表面包裹碳粉进行流化还原反应，如专利
CN107130076A
，包覆的碳粉抑制细小铁晶粒生长的活性点，颗粒表面析出的金属铁以多孔海绵铁的形式存在，延长流化时间，改善流化效果，抑制黏结失流发生，但在铁矿粉表面包裹碳粉进行流化还原会导致还原产物中碳含量过高，不符合电炉的入炉标准，长时间冶炼会影响电炉的使用寿命
。
为解决碳粉包裹带来的问题，可以通过改善流化床内部结构，从而降低黏结比
。
[0005]经检索，专利
CN114410872A
公开了一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的方法，将铁矿粉添加到双层管反应单元中进行流化还原反应，反应过程中在反应单元外部施加超声波场，超声波发生单元包括沿双层管反应单元的外周逆时针
、
均匀间隔分布的第一超声波发生器
、
第二超声波发生器和第三超声波发生器
。
该专利技术通过在加压流态化还原过程中外加超声波场，但超声波场会赋予反应颗粒声波力，使得颗粒的受力更加复杂
。
[0006]专利
CN103438669A
公开了一种防物料黏结的流化床干燥器，包括沸腾室，位于沸腾室内部的分布板，位于沸腾室上部的进料口，位于沸腾室顶部的空气出口，以及位于沸腾室下方的空气入口和出料口，空气入口连接风机，所述的空气入口处设有过滤网和加热器，并通过空气导流通道与分布板相接，所述分布板上设有分散柱，分散柱的作用可有效防止物料因自重黏结成大块，结合导流的风力，更有利于防止物料的黏结
。
专利
CN204285951U
公开了一种物料不易黏结的流化床干燥器
。
它包括沸腾室，沸腾室的顶部连接有出气室，出气室的顶部有出气口，出气口通过管道与一旋风分离器的进气口相连
。
沸腾室的内腔中有成
水平布置的进风板，进风板上均布有通孔
。
专利
CN216432259U
公开了一种流化床干燥装置，包括壳体
、
布风板，壳体的一侧壁上设置有进料口，与进料口相对的壳体的另一侧壁上设置有出料口，布风板水平设置于壳体内腔中，布风板的四周与壳体内腔呈密封连接，干燥室内进料口处设有锥形料斗，锥形料斗的大口径一端与进料口的底端固定连接，锥形料斗的小口径一端朝向布风板，锥形料斗的下方还设有倾斜的挡板，挡板设置有多个，多个挡板由上至下依次间隔交叉布置，相邻两挡板之间形成物料经过的间隙，挡板均固定于壳体侧壁之上
。
以上专利均在竖直方向设置了用于分离颗粒的阻隔装置，其主要目的为对流化床颗粒进行干燥处理，但铁矿粉在不同高度难以混合均匀
。

技术实现思路

[0007]1.
要解决的问题
[0008]针对现有铁矿粉在不同高度难以混合均匀的问题，本专利技术提供一种流化床及提高还原过程中流化抑制黏结的方法，利用该流化床可以有效提高铁矿粉在竖直方向上的混合程度，进而提高流化程度，抑制黏结
。
[0009]2.
技术方案
[0010]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0011]铁矿粉颗粒流态化还原过程中，流态化程度是影响最终金属化率和黏结比的一个重要因素
。
铁矿粉在高温条件下经还原气体吹起形成流化状态，流化状态与气体线速度
、
颗粒粒径等有关
。
铁矿粉在吹起的过程中，由于重力作用，造成铁矿粉在不同高度的分布状态不同，接触还原气体的面积不同，导致位置相对较高的铁矿粉流化状态较好，位置相对较低的铁矿粉流态化状态较差，流化状态差则还原过程中黏结比高，颗粒黏结严重，影响还原状态，还原状态差，则表明铁矿粉还原成单质的数量少，即金属化率低
。
由于位置相对较低的铁矿粉比重大，因此严重影响了铁矿粉的还原状态
。
虽然可以通过提高气体线速度
、
降低颗粒粒径等方法提高流化状态，但二者均有限制，实际操作过程中，为提高流化状态而提高气体线速度或降低颗粒粒径，铁矿粉更易被吹出反应容器
。
[0012]本专利技术公开了一种流化床还原过程提高流化抑制黏结的工艺方法
。
在流化床反应容器内部添加搅拌杆来辅助实验，当气体吹动挡板上的铁矿粉时，同时会吹动搅拌杆旋转，使气体与固体混合均匀，搅拌能够产生剪切力和湍流，将不同的组分混合在一起
。
具体来说，搅拌时所施加的力一方面会使气体与固体发生变形，从而产生剪切力，剪切力使气体与固体内部的组分发生相对滑动，从而达到混合的效果，同时这一部分剪切力作用于流化过程中黏结的颗粒，使得黏结颗粒破碎，继续充分流化
。
另一方面，搅拌可以产生湍流，使流体的速度和方向发生变化，从而增加流体的混合程度，使不同组分更加均匀地混合在一起
。
此外，使用搅拌杆还可以打破部分以气泡方式存在的气体，释放氢气等反应气体，与铁矿粉继续反应，增大反应接触面积，提高反应速率
。
[0013]还原过程中提高流化抑制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种流化床，包括反应容器
(1)
，所述反应容器
(1)
底部设有挡板
(6)
，其特征在于，所述反应容器
(1)
中设有搅拌杆
(2)
，所述搅拌杆
(2)
位于挡板
(6)
上方，搅拌杆
(2)
两端分别与反应容器
(1)
内壁连接，所述搅拌杆
(2)
包括一根架设在底托
(3)
上的轴
(21)
和
N
个套设在轴上的环
(22)
，所述环
(22)
之间相互独立
。2.
根据权利要求1所述的流化床，其特征在于，所述环
(22)
上设有穿过中心的纵杆
(221)
，所述纵杆
(221)
两端与环
(22)
固定连接
。3.
根据权利要求2所述的流化床，其特征在于，所述搅拌杆
(2)
的放置高度为其中，
M
：固体颗粒的总质量；
ρ
s
：颗粒的密度
g/mm3；
A
：流化床横截面面积
mm2；
l0：环的周长
mm
；
N
：环的数量；
r1：环
(22)
切面半径
mm
；
r2：轴
(21)
半径
mm
；
l
：轴
(21)
长度
mm
；
Ar
：阿基米德准数；
Re
：雷诺数
。4.
根据权利要求3所述的流化床，其特征在于，所述环
(2)
为椭圆环，所述搅拌杆
(2)
的放置高度为：其中，
a
：椭圆环长半轴
mm
；
b
：椭圆环短半轴
mm。5.
根据权利要求3所述的流化床，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱国民，胡明伟，丁敬，窦安南，黄金玉，徐其言，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：