专利名称：一种从钢渣中回收铁的设备及方法
技术领域：
本发明属于钢渣综合利用领域。
背景技术：
我国是钢铁生产大国，2009年全国粗钢生产量达5. 678亿吨，约占世界粗钢总产量的一半。炼钢过程必然产出大量熔渣，炼钢的产渣率为13 % 24% ，产渣率以15 %计，生产5. 678亿吨粗钢，相应要产生0. 85亿吨钢渣。这么大数量的钢渣如果不加以利用，不仅占用大量土地堆存，造成环境污染，而且也造成资源的浪费。 不同的原料、不同的炼钢方法、不同的生产阶段、不同的钢种生产以及不同的炉次等，所排出的钢渣的组成和产量都不相同。但无论何种钢渣其化学组成中都含有大量的FeO和FeA，甚至还含有金属铁，换算成总Fe，钢渣中含总FelOX 27X，以15%计，0. 85亿吨钢渣中含铁1275万吨，在铁矿资源紧缺需要大量进口今天，极具回收再利用价值。
专利号为20051009023. 8的专利《从钢渣中回收铁的方法》、专利号为20051009026. 1的专利《节能钢渣矿粉生产线》和专利号为20051009027. 6的专利《一种从钢渣矿粉中回收铁的方法》，三項专利均采用破碎、逐级磨细和逐级磁选的方法将铁从钢渣中分离出来而回收。实施这三項专利，无疑可以回收钢渣中的铁，还得到作为建材原料的钢渣微粉。但是，钢渣中含有大量的铁，属于难磨物料，将这含有大量铁的钢渣磨细为微粉耗能巨大，而且Fe的回收率不高。如果预先将钢渣中的铁分离，再去破碎、磨细分离铁后的钢渣，不仅同样可以回收铁和得到钢渣微粉，而且因分离铁后的钢渣属于易磨物料，可以节省大量能耗，Fe的回收率有所提高。
发明内容
本发明提出一种回收率高的从钢渣中回收铁的设备以及一种使用其从钢渣中回收铁的方法。 本发明的方案是 本发明从钢渣中回收铁的设备是一种贫化炉。贫化炉为由耐火砖砌成的炉体。炉体上部空间为燃烧室；炉体下部空间分成三个区域进料区、还原区和分离区。炉体靠进料区一端设有进料口，炉体靠分离区一端设有铁水出口和分离铁后的钢渣(贫化渣)出口 ；在还原区两侧设有揷入熔体的煤粉喷枪。 回收方法为钢渣熔体回收铁应用的是煤粉还原方法，在贫化炉中进行。将刚从炼钢炉排出的钢渣熔体用煤粉或焦粉还原其中的FeO、 Fe203而生成Fe，依靠铁和钢渣的比重差别将它们分离，使钢渣中Fe含量降低，即贫化。分离出的铁作炼铁原料返回烧结工序与铁矿一起烧结成烧结块用于炼铁，或直接加入炼钢炉炼钢；分离铁后的钢渣贫化渣再去破碎、磨细得钢渣微粉，作为原料用于建材生产。 本发明比现有技术的工艺方法和设备都得以简化，钢渣中铁的回收率高，耗能低，设备寿命延长，节约成本并提高了产量。
图1为贫化炉正视剖面图，
图2为贫化炉左視剖面图，
图3为贫化炉俯视剖面图。 图中1炉体，2贫化渣出口 ， 3铁水出口 ， 4下部，5上部，6分离区，7第二道隔墙，8第二通道，9还原区内钢渣熔体，10煤粉喷枪，11还原区，12第一道隔墙，13第一通道，14进料区，15进料区内钢渣熔体，16进料口 ， 17烟气出口 ， 18燃烧室，19补充空气口 。
具体实施例方式
如图1、图2和图3所示，贫化炉为由耐火砖砌成的长方形炉体1。炉体1下部空间由两道隔墙7、12分隔成三个区域进料区14、还原区11和分离区6 ;两道隔墙7和12下部分别留有通道8、13，进料区内钢渣熔体15可以顺畅地从进料区14流向还原区ll，再从还原区11流向分离区6 ;炉体1靠进料区14 一端设有进料口 16，待处理钢渣由此加入进料区14 ;炉体1靠分离区6 —端设有铁水出口 3和分离铁后的钢渣(即贫化渣)出口 2 ;在还原区11两侧设有2 10揷入还原区内钢渣熔体9的煤粉喷枪10 ;炉体1上部空间为燃烧
室18 ;炉体1顶部的炉顶中央设有补充空气进口 19，炉体1顶部的两端各设有一个烟气出
□ 17。 本发明从钢渣中回收铁的方法为
1、进料 用渣罐将刚出炉的钢渣熔体，从贫化炉加料口 16加到炉内进料区14内，进料区14内温度保持在1500°C 1700°C。如果有条件将贫化炉建在炼钢炉旁，则可使钢渣熔体通过溜槽直接从加料口 16流入进料区14。
2、煤粉还原； 加到进料区14的进料区内钢渣熔体15自动从第一道隔墙12下部第一通道13流入还原区11，煤粉在压縮空气的带动下，通过煤粉喷枪10将煤粉和空气喷入还原区11内的还原区内钢渣熔体9中，煤粉中的碳还原钢渣中的氧化亚铁和三氧化二铁生成铁，碳则氧
化成一氧化碳和二氧化碳，多余的煤粉则燃烧。其反应式如下 C+Fe0 = C0+Fe ........................1 C+2Fe0 = C02+2Fe ........................2 C0+Fe0 = C02+Fe ........................3 3C+Fe203 = 3C0+2Fe .....................4 3C+2Fe203 = 3C02+4Fe .....................5 3C0+Fe203 = 3C02+2Fe.....................6 C0+l/202 = C02..............................7 煤粉的加入量根据钢渣中Fe0、Fe203的含量确定，为按反应式1和4还原全部FeO、Fe203理论重量的1. 2 2倍；煤粉与压縮空气量的固气比为20 50kg/m3(依炉温变化而调整)；压縮空气压力500 800kPa ;还原区11内温度仍需保持在1500°C 1700°C。
还原产生的含C0、 C02的气体从还原区11上升至贫化炉上部空间燃烧室18，与由
4补充空气口 19补充的空气混合燃烧，最终烟气从两个烟气出口 17排出。补充空气的量取决于烟气中CO的含量和过剩煤粉的量，根据火焰颜色和烟气温度来调节补充空气量，火焰发红表示空气不足，需要增加补充空气量，火焰发蓝则表示空气已满足CO燃烧需要，烟气温度如低于1500°C ，表示补充空气量过大，需减少补充空气量。 3、Fe0、Fe203被C还原后的钢渣熔体，通过第二道隔墙7的下部第二通道8自动流入分离区6，依靠比重差别还原生成的铁与还原后的贫化渣沉淀分离，还原铁较重沉入分离区6下部4，贫化渣较轻浮于分离区6上部5。沉入分离区下部4的还原铁由铁水出口 3排出，浮于分离区6上部5的贫化渣由贫化渣出口 2排出。 在整个工艺过程中必须保证钢渣熔体在贫化炉内保持熔融状态，有较好的流动性，因此贫化炉温度必须保持在1500°C 1700°C 。 C还原FeO、Fe203反应是吸热反应，会使钢渣熔体温度降低；喷入钢渣的煤粉和压縮空气温度较低，也会使钢渣熔体温度降低。但煤粉是由压縮空气带入钢渣熔体中的，煤粉中的碳会燃烧放出热量，可以抵消因还原吸热和喷入低温煤粉、空气引起钢渣熔体温度的降低。 为了确保贫化炉炉内温度保持在1500°C 170(TC，在贫化炉炉顶设置补充空气
进口 19引入空气，使还原过程产生的C0在作为燃烧室的贫化炉上部空间内燃烧。补充空
气进口 19也可兼作煤气(或重油)燃烧器的揷入孔，贫化炉如是新建炉体或停炉后重开炉
时，需要燃烧煤气或重油来提高炉内温度，煤气(或重油)燃烧器是必备器具。 分离出的铁作炼铁原料返回烧结工序与铁矿一起烧结成烧结块用于炼铁，或直接
加入炼钢炉炼钢；分离铁后的钢渣(贫化渣)再去破碎、磨细得钢渣微粉，作为原料用于建
材生产。 至此，熔融钢渣煤粉还原回收铁的工艺过程全部完成，该过程为连续过程，连续加入钢渣熔体、连续还原、连续排出铁水和贫化渣。
权利要求
一种从钢渣中回收铁的设备，为一贫化炉，所述贫化炉为由耐火砖砌成的炉体；炉体上部空间为燃烧室；炉体下部空间分成三个区域进料区、还原区和分离区；炉体靠进料区一端设有进料口，炉体靠分离区一端设有铁水出口和分离铁后的贫化渣出口；在还原区两侧设有揷入熔体的煤粉喷枪。
2. 根据权利要求l所述的设备，其特征在于炉体下部空间的进料区、还原区和分离区是由两道隔墙分隔而成。
3. 根据权利要求1、2所述的设备，其特征在于两道隔墙下部分别留有通道。
4. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于在还原区两侧设有2 10揷入还原区内钢渣熔体的煤粉喷枪。
5. 根据权利要求l所述的设备，其特征在于炉体顶部的炉顶中央设有补充空气进口，炉体顶部的两端各设有一个烟气出口 。
6. —种钢渣中铁的回收利用方法，其特征在于，钢渣熔体回收铁应用的是煤粉还原方法，在贫化炉中进行将刚从炼钢炉排出的钢渣熔体用煤粉或焦粉还原其中的FeO、Fe203而生成Fe，依靠铁和钢渣的比重差别将它们分离，使钢渣中Fe含量降低，即贫化。钢渣熔体煤粉还原过程在贫化炉中进行。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法具体分为三个步骤步骤1、进料用渣罐将刚出炉的钢渣熔体从贫化炉加料口加到炉内进料区内，进料区内温度保持在1500°C 1700°C ;步骤2、煤粉还原加到进料区的进料区内钢渣熔体自动从第一道隔墙下部的第一通道流入还原区，煤粉在压縮空气的带动下，通过煤粉喷枪将煤粉和空气喷入还原区内的还原区内钢渣熔体中，煤粉中的碳还原钢渣中的氧化亚铁和三氧化二铁生成铁，碳则氧化成一氧化碳和二氧化碳；还原产生的含C0、 C02的气体从还原区上升至贫化炉上部空间燃烧室，与由补充空气口补充的空气混合燃烧，最终烟气从两个烟气出口排出；步骤3、 Fe0、 Fe203被C还原后的钢渣熔体，通过第二道隔墙的下部通道自动流入分离区，依靠比重差别还原生成的铁与还原后的贫化渣沉淀分离，还原铁较重沉入分离区下部，贫化渣较轻浮于分离区上部。沉入分离区下部的还原铁由铁水出口排出，浮于分离区上部的贫化渣由贫化渣出口排出。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述的步骤2中，煤粉的加入量根据钢渣中FeO、Fe203的含量确定，为按反应式1和4还原全部FeO、Fe203理论重量的1. 2 2倍；煤粉与压縮空气量的固气比为20 50kg/m3(依炉温变化而调整)；压縮空气压力500 800kPa。
9. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述的步骤2中，补充空气的量取决于烟气中C0的含量和过剩煤粉的量，根据火焰颜色和烟气温度来调节补充空气量，火焰发红表示空气不足，需要增加补充空气量，火焰发蓝则表示空气已满足C0燃烧需要；烟气温度如低于1500°C ，表示补充空气量过大，需减少补充空气量。
全文摘要
本发明提供了一种将刚从炼钢炉排出的钢渣熔体，用煤粉或焦粉还原其中的FeO、Fe2O3而生成Fe，依靠铁和钢渣的比重差别将其分离，使钢渣中Fe含量降低，即贫化的方法。分离出的铁作炼铁原料返回烧结工序与铁矿一起烧结成烧结块用于炼铁，或作为原料直接加入炼钢炉炼钢；分离铁后的钢渣(贫化渣)再去破碎、磨细得钢渣微粉，作为原料用于建材生产。本发明钢渣中铁的回收率高，耗能低，设备寿命延长，节约成本并提高了产量。
文档编号C21B3/04GK101775456SQ20101013921
公开日2010年7月14日 申请日期2010年4月6日 优先权日2010年4月6日
发明者史汉祥 申请人:史汉祥