专利名称：电加热直接还原海绵铁设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种还原海绵铁的设备，尤其是涉及一种电加热直接还原 海绵铁的设备。
技术背景海绵铁是利用精铁矿粉和还原剂反应，在低于铁熔点的温度下直接还原而 成的单质铁，其形状似海绵，因此叫海绵铁。海绵铁在炼钢工业中具有重要作 用，是冶炼精钢、特种钢所必须的原材料，但我国的产量很少，我国冶炼精钢 用的海绵铁主要是通过进口获得。在国际上，从上世纪八十年代开始海绵铁进入规模化生产，目前生产方法按还原剂的类型分为气基法和煤基法；世界上用 气基法生产的占93%，用煤基法生产的占7%。煤基法生产所用的设备大部分是 坩埚式的周期生产设备。它是将煤粉和精铁矿粉按一定比例混合后放入坩埚中， 然后将坩埚先放入低温回转窑或者其它周期式的炉窑中，在这个温度下加热一 端时间后，再转入另外一个中温的炉窑中加热，然后再转入另外一个高温炉窑； 各个炉窑的温度不同，坩埚中的混合物按低、中、高三个不同的温度被分段加热升温，在不同的温度阶段，煤受热分解产生CO、 H等还原介质，与Fe力3发生还原反应，将Fe203还原成单质铁。这种设备和方法是传统的工艺，其缺点是设 备庞大，笨重，占用很大面积的土地；劳动强度很大，对环境的污染严重。中国专利CN1080961还公开了一种竖炉煤基还原海绵铁的方法及设备，这 种设备包括加料装置、竖置的炉体、蓖板和出料装置四部分。其整个炉体分为 预热、还原和冷却三个阶段，在上部加料，在下部出料，其物料用的是煤和精铁矿粉的团球，还原过程是通过煤的燃烧释放出CO和H,将Fe304还原成单质铁。 这种设备所用物料是煤和精铁矿粉的团球，球团粒度不能太大，也不能太小，制造原料需要一定的成本；精铁矿粉被还原时需要的热量来自于煤的燃烧，而 煤的燃烧温度很难控制，对海绵铁的质量造成一定的影响。实用新型内容本实用新型需要解决的技术问题是提供一种能够精确控制反应温度的、生 产效率高的还原海绵铁的设备。为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是电加热直接还原海绵铁的设备，包括内部设置有耐热保温层的炉体、位于 炉体上端的加料斗以及与加料斗连通的上料机构、炉体下部的出料装置，炉体 内设置一根细长的耐热管，作为炉罐，炉罐外面设置有电热元件及控温元件， 它们分段设置，炉体下部的炉罐的外面设置有冷却水套。本实用新型的进一步具体结构为炉罐外面的电热元件及控温元件分段设 置，其自上向下分为低温区、中温区和高温区三段；炉体的上部设置有气体回 收室，气体回收室与炉罐连通，气体回收室顶部设置有排气口；加料斗设置在 炉体的最上端，加料斗与炉罐之间通过常温续料区连通，常温续料区穿置于气 体回收室内；在炉罐底部的出料装置上面的炉罐壁上设置有循环气进口，在循 环气进口和气体回收室的排气口之间通过管道连接有气体处理装置。在炉罐内 产生的、没有反应完的CO气体聚集到气体回收室内，然后通过排气口、经管道 和气体处理装置使CO变为C02，再进入炉罐的冷却区内，对进入冷却区的物料 进行冷却，同时防止进入冷却区的物料由于反应温度降低不能产生还原性气体 而使海绵铁发生氧化。上述技术方案的气体处理装置的具体设备的设置是它包括C0气体洗涤塔、 煤焦油吸油泵、循环气加热泵；其具体的连接方式是，C0气体洗涤塔与气体回 收室的连通，在此CO气体洗涤塔的底部与排气口之间设置有煤焦油吸油泵，在 CO气体洗涤塔的出气端设置一 CO气体压缩机，以将多余的CO进行回收以便再 利用；在CO气体洗涤塔出气端的通向炉罐底部的循环气进口的管道上再依次设 置一台煤焦油吸油泵、 一台循环气加热装置和一台C02气体洗涤塔，循环气加热 装置将C0转变为C02,然后通过管道输送到循环气进口；在C02气体洗涤塔的出 气端还设置一C02排放口。本实用新型的进一 步改进在于在冷却水套和炉罐之间设置有螺旋挡板， 冷却水套的进水口设置在下部，出水口设置在上部。本实用新型的上料机构的进一步具体结构为它包括混料仓和输送装置， 混料仓包括精铁矿粉仓、还原煤仓和返煤仓；经过第一次在炉内还原使用后的 煤和物料，经过设置于出料装置的出料口处的破碎机破碎，经磁选机选择将海 绵铁选出后，再经震动筛将能用的煤粉分离后再次送回到返煤仓，与精铁矿粉 和还原煤混合，参与再一次的使用；返煤仓与筛分煤粉的震动筛之间设置有煤 粉输送装置。本实用新型的出料装置的具体结构为 一 台步进式螺旋卸料机。 采用上述技术方案所产生的有益效果在于本实用新型可以利用煤粉和精铁矿粉直接混合后的原料直接入炉还原，而 产生海绵铁。本实用新型采用电热元件加热，因此可以精确控制煤与精铁矿粉 的反应温度；由于本实用新型的炉罐很细，又采用分段加热控制，能很容易的 将煤与精铁矿粉的混合物料完全热透，使煤能够在不同的温度阶段及时产生不 同的还原气体，将精铁矿粉及时而充分的还原，得到最多的海绵铁。分段式的 加热结构合理设置不同的长度后，步进式螺旋卸料机可以使物料在各加热区间 之间的移动加快，不但能保证将精铁矿粉充分还原成海绵铁，而且可以提高还 原效率，提高产量。本实用新型的气体回收室及气体洗涤塔等装置的设置，可以将还原反应中 多余CO气体进行回收再利用，另 一方面也减少了排放CO气体对环境的污染；CO 气体经过煤焦油吸油泵后经循环气加热装置将其转变为C02气体，0)2经0)2气体 洗涤塔之后，进入炉罐的底部，不仅能对进入炉罐冷却区的物料进行冷却，而 且可以对冷却区内的海绵铁起到保护作用，防止其与空气接触而再次发生氧化。炉体底部设置的冷却水套，主要对炉罐内的物料进行冷却，使物料能够被
迅速冷却的较低的温度，而不再发生氧化；其冷却水在冷却水套的上部会被高 温的炉罐加热成蒸汽，这些蒸汽也可以再利用。水套内的螺旋挡板的设置使水 能够充分与炉罐接触，增加了冷却性能。由于本实用新型是利用煤粉和精铁矿粉之间反应而生成单质海绵铁，因此不需要将物料制成球团，经过一次使用的煤经过磁选、筛分，将煤和海绵铁分 离后，还可以再次回到混料仓直接使用，因此节约了成本，减少了原材料的浪费。
图1是本实用新型的结构示意图；其中1、加料斗，2、气体回收室，3、炉体，4、低温区，5、电热元件， 6、中温区，7、高温区，8、冷却水套，9、进水口， 10、上料管道，11、混料 仓，12、震动筛，13、排气口， 14、常温续料区，15、 C0气体洗涤塔，16、煤 焦油吸油泵，17、气体压缩机，18、循环气加热装置，19、 0)2排放口， 20、炉 罐，21、出水口， 22、冷却区，23、循环气进口， 24、步进螺旋卸料机，25、 破碎机，26、磁选机，27、螺旋挡板，28、 C02气体洗涤塔。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述本实用新型包括炉体3、位于炉体3上端的加料斗1以及与加料斗1连通的 上料机构、炉体3下部的出料装置，出料装置是一步进螺旋卸料机24，炉体3 的里面设置有保温层和耐热层，炉体的耐热层里面设置一根细长的耐热管，此 耐热管即作为供还原海绵铁的炉罐20,炉罐20外面分段设置有电热元件5及控 温元件，炉体3下部的炉罐20的外面设置有冷却水套8。炉罐20外面的电热元件5及控温元件分段设置，其自上向下分为低温区4、 中温区6和高温区7三段，冷却水套8处所形成的冷却区22位于高温区7的下 面；炉体3的上部设置有气体回收室2，气体回收室2与炉罐20连通，气体回 收室2顶部设置有排气口 13;加料斗1设置在炉体3的上端，加料斗1与炉罐
20之间通过常温续津+区14连通，常温续冲+区14穿置于气体回收室2内；在炉罐20底部、步进螺旋卸料机24的上面的炉罐壁上设置有循环气进口 23,在气 体回收室2的排气口 13通过管道与一 CO气体洗涤塔15连通，在此CO气体洗 涤塔15的底部设置有煤焦油吸油泵16,此煤焦油吸油泵连接在气体回收室2的 排气口 13和CO气体洗涤塔15的底部之间；在上述CO气体洗涤塔15的出气端 设置一气体压缩机17，气体压缩机17将多余的CO进行回收以便再利用；在上 述CO气体洗涤塔15出气端的三通的管道上再依次设置一煤焦油吸油泵16、 一 循环气加热装置18和一 C02气体洗涤塔28，循环气加热装置18将CO转变为C02, 然后通过管道输送到炉罐20底部循环气进口 23处，使C02进入炉罐的冷却区， 多余的C02从C02气体洗涤塔28的出气端的C02排放口 19排出或者回收利用。在炉罐内产生的没有反应完的CO气聚集到气体回收室内，然后通过排气口 进入CO气体洗涤塔15和煤焦油吸油泵16，处理干净后一部分由气体压缩机17 排出，以回收再利用； 一部分CO再经煤焦油吸油泵16、循环气加热装置18和 C02气体洗涤塔28变为C02并处理干净，C02气体的一部分经管道进入炉罐内，对 进入冷却区的物料进行冷却，同时防止进入冷却区的物料由于反应温度降低不 能产生还原性气体而被氧化，另一多余的部分则可经C02排放口 19排出。在冷却水套8和炉罐之间设置有螺旋挡板27,冷却水套8的进水口 9设置 在冷却水套8的下部，出水口 21设置在冷却水套8上部。在步进螺旋卸料机24下面、炉罐的出料口处设置一破碎机25,破碎机25 的出料口下面设置有磁选机26,磁选机26将海绵铁和用过的煤粉分离，煤粉进 入震动筛12,经震动筛12筛选过的煤;盼经输送装置送到混料仓11内，混料仓 11包括精铁矿粉仓、还原煤仓和返煤仓，返煤仓用来存放上述使用过的煤。经 过第一次在炉内还原使用后的煤与精铁矿粉和还原煤按比例直接混合，经混合 后的物料再由上料管道10送到加料斗1内。物料自上向下运动，从加料斗l依 次向下经过常温续料区14、低温区4、中温区6、高温区7、冷却区22，形成一 个逐步加热、发生还原反应、冷却的循环过程，使精铁矿粉还原成海绵铁。
权利要求1、电加热直接还原海绵铁设备，包括内部设置有耐热保温层的炉体、位于炉体上端的加料斗以及与加料斗连通的上料机构、炉体下部的出料装置，其特征在于炉体内设置一根耐热材料制成的细长的炉罐，炉罐外面分段设置有电热元件及控温元件，炉体的下部、炉罐的外面设置有冷却水套。
2、 才艮据权利要求1所述的电加热直接还原海绵铁设备，其特征在于所述炉 罐外面的电热元件分段设置的结构自上向下分为低温区、中温区和高温区三段； 炉体的上部设置有与炉罐连通的气体回收室，气体回收室顶部设置有排气口； 加料斗设置在炉体的上部，加料斗与炉罐之间通过穿置于气体回收室内的常温 续料区连通；在炉罐底部的出料装置上部的炉罐壁上设置有循环气进口，在循 环气进口和气体回收室的排气口之间通过管道连接有将C0转变C02的气体处理 装置。
3、 根据权利要求2所述的电加热直接还原海绵铁设备，其特征在于所述气 体处理装置包括CO气体洗涤塔、煤焦油吸油泵、循环气加热泵，其具体的连接 方式是，C0气体洗涤塔与气体回收室的排气口连通，在此CO气体洗涤塔的底部 和气体回收室顶部的排气口之间设置有煤焦油吸油泵，在CO气体洗涤塔的出气 端通向循环气进口的管道上再依次设置一煤焦油吸油泵、将CO转变成0)2的循 环气加热装置以及C02气体洗涤塔；在CO气体洗涤塔的出气端还设置有将多余 CO进行回收再利用的CO气体压缩机。
4、 根据权利要求l所述的电加热直接还原海绵铁设备，其特征在于所述冷 却水套内壁和炉罐之间设置有螺旋挡板。
5、 冲艮据权利要求1所述的电加热直接还原海绵铁设备，其特征在于所述上 料机构包括混料仓和输送装置，混料仓包括精铁矿粉仓、还原煤仓和存放重复 再利用的煤粉的返煤仓。
专利摘要本实用新型公开了一种海绵铁的还原设备，具体是指一种电加热直接还原海绵铁设备。它包括内部设置耐热保温层的炉体、位于炉体上端的加料斗以及与加料斗连通的上料机构、炉体下部的出料装置；炉体内设置一根耐热材料制成的细长的炉罐，炉罐外面分段设置有电热元件及控温元件，炉体的下部、炉罐的外面设置有冷却水套；炉体的上部设置有气体回收室，在炉罐底部的出料装置上面的炉罐壁上设置有循环气进口，在循环气进口和气体回收室的排气口之间通过管道连接有将CO转变CO<sub>2</sub>的气体处理装置。本实用新型可以利用煤粉和精铁矿粉直接混合后的原料直接入炉还原而产生海绵铁，能够精确控温，可以提高还原效率，提高产量。
文档编号C21B13/12GK201043182SQ20072010154
公开日2008年4月2日 申请日期2007年6月6日 优先权日2007年6月6日
发明者王东海 申请人:王东海