专利名称：转移热态的直接还原金属化产品的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用直接还原法冶炼金属的领域，更具体地讲，涉及转移热态的直接还 原金属化产品的设备和方法。
背景技术：
直接还原法是以气体燃料、液体燃料或非焦煤为能源，在金属矿石或含金属团块 (例如铁矿石或含铁团块)软化温度以下进行还原得到金属的方法。其产品呈多孔低密度 海绵状结构，被称为直接还原金属或海绵态金属，例如，直接还原铁(DRI)或海绵铁。直接 还原实现了无焦炼铁，比高炉炼铁碳耗低、CO2排放少，有利于节省能源、保护环境。海绵铁 杂质成分低，是冶炼优质钢的原料，也可作为高炉炼铁、转炉炼钢、铸铁、铁合金、粉末冶金 的原料，有色冶金的置换剂、水处理的脱氧剂等。
转底炉煤基直接还原是采用环形转底炉生产直接还原铁的一种方法，代表工艺为 Fastmet工艺。在该工艺中，例如，煤粉与铁精粉按比例混勻制成球团，干燥后以1 3层球 铺放在转底炉床面，随着炉底的旋转，炉料依次经过预热区、还原区和冷却区，还原区内球 团被加热到1250 1350°C，由于煤粉与铁氧化物紧密接触，氧化铁被碳迅速还原成DRI，成 品在800 1000°C左右连续从转底炉卸出，即金属化产品。在整个过程中，原料在炉底停 留8 30min，这取决于原料特性、料层厚度及其他因素。该金属化产品可冷却或生产热压 块(HBI)。该金属化产品也可以趁热转入电炉进行熔分，使得渣铁分离，获得的铁水热装入 电炉炼钢或铸块。
在将转底炉卸出的金属化产品转移到用于熔分的电炉的过程中，该金属化产品由 于温度高而非常容易再氧化。此外，用于熔分的电炉的加料位置高，因此在将转底炉与电炉 连接的工艺和设备方面存在困难。发明内容
本发明的一个目的在于提供一种减少或防止热态的直接还原金属化产品再氧化 的转移热态的直接还原金属化产品的设备和方法。
本发明的另一目的在于提供一种克服了因加料位置高而造成的困难的转移热态 的直接还原金属化产品的设备和方法。
根据本发明的转移热态的直接还原金属化产品的设备包括分料装置，用于从直 接还原装置接收热态的直接还原金属化产品并排出该直接还原金属化产品；保温料罐，用 于容纳分料装置排出的热态的直接还原金属化产品，在保温料罐容纳热态的直接还原金属 化产品的同时保温料罐内部充有保护气体；垂直运输装置，用于垂直地运输容纳有热态的 直接还原金属化产品的保温料罐。
分料装置可包括连接到直接还原装置的出料口的进料口以及排放热态的直接还 原金属化产品的至少一个出料口，在分料装置接收和排出直接还原金属化产品的同时分料 装置内部可充有保护气体。
分料装置可包括多个出料口和顺序地或交替地打开多个出料口的切换装置。
在保温料罐容纳热态的直接还原金属化产品的同时，保温料罐可处于密封状态。
该设备可用于将热态的直接还原金属化产品转移至加热装置，垂直运输装置可用 于将保温料罐垂直地运输至适于向所述加热装置排放热态的直接还原金属化产品的预定尚度。
该设备还可包括用于水平地运输保温料罐的水平运输装置。
该设备可用于将热态的直接还原金属化产品转移至加热装置，该设备还可包括料 仓，料仓可用于接收处于预定位置的保温料罐排放的热态的直接还原金属化产品并向加热 装置排放该直接还原金属化产品。
在热态的直接还原金属化产品处于所述料仓的同时，料仓内部可充有保护气体。
根据本发明的转移热态的直接还原金属化产品的方法包括采用分料装置从直接 还原装置接收热态的直接还原金属化产品并排出该直接还原金属化产品；采用保温料罐容 纳分料装置排出的热态的直接还原金属化产品，在保温料罐容纳热态的直接还原金属化产 品的同时保温料罐内部充有保护气体；采用垂直运输装置垂直地运输容纳有热态的直接还 原金属化产品的保温料罐。
分料装置可包括连接到直接还原装置的出料口的进料口以及排放热态的直接还 原金属化产品的至少一个出料口，在分料装置接收和排出直接还原金属化产品的同时可向 分料装置内部提供保护气体。
分料装置可包括多个出料口和顺序地或交替地打开多个出料口的切换装置。
在保温料罐容纳热态的直接还原金属化产品的同时，保温料罐可处于密封状态。
该方法可用于最终将热态的直接还原金属化产品转移至加热装置，其中，可采用 垂直运输装置将保温料罐垂直地运输至适于向所述加热装置排放热态的直接还原金属化 产品的预定高度。
该方法还可包括在垂直地运输容纳有热态的直接还原金属化产品的保温料罐之 前，采用水平运输装置水平地运输保温料罐。
该方法可用于最终将热态的直接还原金属化产品转移至加热装置，在采用垂直运 输装置垂直地运输容纳有热态的直接还原金属化产品的保温料罐之后，采用料仓接收处于 预定位置的保温料罐排放的热态的直接还原金属化产品并向加热装置排放该直接还原金 属化产品。
在热态的直接还原金属化产品处于所述料仓的同时，可向所述料仓内部充入保护 气体。
保护气体可以是惰性气体和氮气中的至少一种。
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清 楚，其中
图1是根据本发明一个实施例的转移热态的直接还原金属化产品的设备和方法 的示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明根据本发明一个实施例的转移热态的直接还原金属化产 品的设备和方法。
图1是根据本发明一个实施例的转移热态的直接还原金属化产品的设备和方法 的示意图。根据本发明一个实施例的转移热态的直接还原金属化产品的设备100用于将转 底炉200制造的直接还原金属化产品热装入电炉300，电炉300用于对装入的直接还原金属 化产品进行熔分。
转底炉200是炉底能够转动而侧壁、炉顶固定不动的还原炉，炉床与内外侧壁之 间可以有水封，使炉内形成一个密闭整体。在转底炉200中，随着炉底的旋转，使还原剂(例 如碳质还原剂)与金属矿粉的混合料依次经过预热区、还原区和冷却区，得到直接还原金 属化产品。转底炉200可用于将铁矿石(例如钒钛磁铁矿)中的铁氧化物直接还原成金 属态的铁，但是转底炉200不限于此，例如可以将包含铜氧化物的原料、包含镍氧化物的原 料、包含钛氧化物的原料和/或包含钒氧化物的原料等制造成包含相应金属的直接还原金 属化产品。
参照图1，根据本发明一个实施例的转移热态的直接还原金属化产品的设备100 包括分料装置110、保温料罐120、水平运输装置130、垂直运输装置140和高位料仓150。
分料装置110连接到转底炉200的出料口，用于接收和排出从转底炉200卸出的 直接还原金属化产品。参照图1，分料装置110包括连接到转底炉200出料口(未示出)的 进料口 111、第一出料口 112、第二出料口 113和分料挡板114。分料挡板114设置在第一出 料口 112和第二出料口 113之间，并用于选择性地打开第一出料口 112和第二出料口 113。 当分料挡板114关闭第一出料口 112时，经进料口 111进入分料装置110的直接还原金属 化产品经第二出料口 113排出。当分料挡板114关闭第二出料口 113时，经进料口 111进 入分料装置110的直接还原金属化产品经第一出料口 112排出。在一个实施例中，分料装 置110是三通分料阀。在上述实施例中，分料装置110包括两个出料口，但是不发明不限于 此，例如可以包括一个出料口或多于两个的出料口。在分料装置110包括多个出料口的情 况下，可以实现连续出料。
优选地，分料装置110还设置有保护气体输入口(未示出)，诸如氮气或惰性气体 的保护气体经由保护气体输入口进入分料装置110内部。在分料装置110接料和排料的过 程中，经由保护气体输入口向分料装置110内部供应保护气体。保护气体可以减少或防止 直接还原金属化产品的再氧化。然而，本发明不限于此，例如分料装置110可以不设置有保 护气体输入口，即在接料和排料的过程中不向分料装置110供应保护气体。
分料装置110能够耐受从转底炉200卸出的直接还原金属化产品的温度。例如， 分料装置110可以整体由耐高温的材料制成，或者分料装置110的直接接触直接还原金属 化产品的部分由耐高温的材料制成。如果从转底炉200卸出的直接还原金属化产品的温度 为800 1000°C，则分料装置110可以整体由耐受800 1000°C的材料制成，或者分料装 置110的直接接触直接还原金属化产品的部分由耐受800 1000°C材料制成。
保温料罐120用于容纳从分料装置110排出的直接还原金属化产品。如图1所示， 保温料罐120设置在分料装置110下方，并包括入料口 121、出料装置122和吊环123。
入料口 121设置在保温料罐120的上部，用于接收从分料装置110的第一出料口112或第二出料口 113排出的直接还原金属化产品。虽然如图1所示，入料口 121直接设置 在第一出料口 112或第二出料口 113的正下方，但是本发明不限于此，例如入料口 121可以 经另外的输送装置(例如管道)与分料装置110的出料口连通，只要使保温料罐120容纳 从分料装置110排出的直接还原金属化产品即可。
出料装置122设置在保温料罐120的下部，用于排出直接还原金属化产品。在一 个实施例中，出料装置122是钟阀；但本发明不限于此，出料装置122可以是适于排放热态 直接还原金属化产品的任何截断阀，例如闸阀、截止阀、球阀、旋塞阀、碟阀、柱塞阀、球塞阀寸。
吊环123设置在保温料罐120的顶部，用于与垂直运输装置140的吊钩141接合， 从而在垂直方向上运输保温料罐120，如后文所述。
保温料罐120能够耐受从分料装置110排出的直接还原金属化产品的温度并保 温。例如，保温料罐120可以整体由耐高温的保温材料制成，或者保温料罐120的直接接触 直接还原金属化产品的部分由耐高温的保温材料制成。如果从分料装置110排出的直接还 原金属化产品的温度为800 1000°C，则保温料罐120整体可以由耐受800 1000°C并且 保温的材料制成，或者保温料罐120的直接接触直接还原金属化产品的部分由耐受800 1000°C并且保温的材料制成。
保温料罐120还设置有保护气体输入口(未示出)，诸如氮气或惰性气体的保护气 体经由保护气体输入口进入保温料罐120内部。在从分料装置110接收完直接还原金属化 产品并且经保护气体输入口充入保护气体之后，关闭入料口 121和保护气体输入口，使得 保温料罐120处于密封状态。充入保温料罐120内部的保护气体可以减少或防止直接还原 金属化产品的再氧化。
水平运输装置130用于支撑保温料罐120 (例如保温料罐120放置在水平运输装 置130上)，从而沿水平方向运输保温料罐120。在一个实施例中，水平运输装置130是适 于运输保温料罐120的电动平车；但水平运输装置130不限于此，其可以是适于水平地运输 保温料罐120的任何设备，例如轨道平车、内燃机车、搬运车等地面运输车。
垂直运输装置140用于至少沿垂直方向运输保温料罐120。在一个实施例中，如图 1所示，垂直运输装置140包括吊钩141。吊钩141能够结合到保温料罐120的吊环123，从 而沿垂直方向或沿垂直方向和水平方向将保温料罐120运输到预定的位置。在一个实施例 中，垂直运输装置140是包括吊钩的吊车；但本发明不限于此。例如，垂直运输装置140是 不包括吊钩、但能够至少垂直地吊运保温料罐120的电磁或永磁吊运装置；在这种情况下， 保温料罐适于磁力吊运，因此可以不包括吊环123。
根据本发明一个实施例的转移热态的直接还原金属化产品的设备100还可包括 设置在电炉300上方的高位料仓150，高位料仓150接收从处于预定位置的保温料罐120排 出的直接还原金属化产品并向电炉300输送该直接还原金属化产品。在一个实施例中，高 位料仓150的进料口与保温料罐120的出料装置122接合，出料装置122开启，从而向高位 料仓150排放直接还原金属化产品。在一个实施例中，高位料仓150的出料口与电炉300 的进料口流体连通，从而向电炉300输送直接还原金属化产品。可以通过阀门(例如气动 密封阀)打开高位料仓150的出料口。
优选地，为了减少或防止排出保温料罐120的直接还原金属化产品的再氧化，可以向高位料仓150的内部提供保护气体，例如氮气和惰性气体中的至少一种。更加优选地， 高位料仓150与保温料罐120的出料装置122密封接合，并且向高位料仓150内部提供保 护气体，从而更有效地减少或防止直接还原金属化产品的再氧化。此外，高位料仓150还可 设置有称量装置，从而可以定量地排放直接还原金属化产品。
高位料仓150能够耐受从保温料罐120排出的直接还原金属化产品的温度。例如， 高位料仓150可以整体由耐高温的材料制成，或者高位料仓150的直接接触直接还原金属 化产品的部分由耐高温的材料制成。如果从保温料罐120排出的直接还原金属化产品的温 度为800 1000°C，则高位料仓150整体可以由耐受800 1000°C的材料制成，或者高位 料仓150的直接接触直接还原金属化产品的部分由耐受800 1000°C的材料制成。
在根据本发明的转移热态的直接还原金属化产品的设备100的另一实施例中，可 以省略水平运输装置130和高位料仓150中的至少一者。具体地说，在省略水平运输装置 130的实施例中，可以使用能够至少沿垂直方向(即，沿垂直方向或沿垂直方向和水平方 向)运输保温料罐120的垂直运输装置140将保温料罐120运输至预定的位置。在省略高 位料仓150的实施例中，可以使处于预定位置的保温料罐120的出料装置122直接与电炉 300的进料口流体连通，从而向电炉300排放直接还原金属化产品。
根据本发明的转移热态的直接还原金属化产品的设备100的保温料罐120内部充 有保护气体，更加优选地还向分料装置110内部和/或高位料仓150内部提供保护气体，从 而减少或防止热态的直接还原金属化产品的再氧化。此外，垂直运输装置140可以将装有 直接还原金属化产品的保温料罐120运输至预定位置(例如预定高度)，从而克服了因电炉 加料位置高造成的困难。
下面结合图1详细说明根据本发明一个实施例的转移热态的直接还原金属化产 品的方法。
首先，使用分料装置110接收从转底炉200卸出的直接还原金属化产品并排放该 直接还原金属化产品。在一个实施例中，通过使用分料挡板114选择性地打开第一出料口 112和第二出料口 113。当分料挡板114关闭第二出料口 113时，经进料口 111进入分料装 置110的直接还原金属化产品经第一出料口 112排出，从而进入一个保温料罐120并装满 该保温料罐120。当分料挡板114关闭第一出料口 112时，经进料口 111进入分料装置110 的直接还原金属化产品经第二出料口 113排出，从而进入另一个保温料罐120并装满该保 温料罐120。因此，第一出料口 112和第二出料口 113交替地打开，从而实现了连续出料。 优选地，在分料装置110接料和排料的过程中，经由保护气体输入口向分料装置110内部供 应保护气体，从而减少或防止直接还原金属化产品的再氧化。
在向保温料罐120装料的过程中，同时向该保温料罐120内部充入保护气体。装 料完毕后，可以继续充入保护气体一段时间。之后，关闭入料口 121和保护气体输入口，使 得保温料罐120处于密封状态。
然后，使用水平运输装置130将装有直接还原金属化产品的保温料罐120运输至 预定位置，例如垂直运输装置140的下方。
之后，垂直运输装置140的吊钩141与保温料罐120的吊环123接合，使保温料罐 120脱离水平运输装置130，并沿垂直方向(向上)和水平方向运输保温料罐120。因此， 保温料罐120被运输至预定的位置，例如能够使保温料罐120的出料装置122与高位料仓150的进料口接合的位置。
接下来，保温料罐120的出料装置122打开，直接还原金属化产品从保温料罐120 排出并进入高位料仓150。此时，高位料仓150的出料口可以随直接还原金属化产品的输入 同时打开或者滞后地打开，从而将热态的直接还原金属化产品装入电炉300。此外，可以向 高位料仓150内部提供保护气体，以减少或防止热态的直接还原金属化产品的再氧化。此 外，高位料仓150与保温料罐120的出料装置122密封接合，并且向高位料仓150内部提供 保护气体，从而更有效地减少或防止直接还原金属化产品的再氧化。
排料完毕的保温料罐120可以返回分料装置110下方的初始位置，从而再次接收 从分料装置110排放的直接还原金属化产品。
在根据本发明的将直接还原金属化产品热装入电炉的方法中，使热态的直接还原 金属化产品处于保护气体的气氛下，从而减少或防止热态的直接还原金属化产品的再氧 化。此外，采用垂直运输装置可以将装有直接还原金属化产品的保温料罐运输至预定位置 (例如预定高度)，从而克服了因电炉加料位置高造成的困难。
虽然以上结合转底炉描述了根据本发明的转移热态的直接还原金属化产品的设 备和方法，但是本发明不限于此。例如，将要转移的热态的直接还原金属化产品可以是竖 炉、罐式炉、流化床、回转窑、隧道窑等直接还原装置排出的热态的直接还原金属化产品。
虽然以上结合电炉描述了根据本发明的转移热态的直接还原金属化产品的设备 和方法，但是本发明不限于此。例如，热态的直接还原金属化产品所要转移到的设备可以是 火焰炉等加热装置。
权利要求
1.一种转移热态的直接还原金属化产品的设备，所述设备包括分料装置，用于从直接还原装置接收热态的直接还原金属化产品并排出该直接还原金 属化产品；保温料罐，用于容纳分料装置排出的热态的直接还原金属化产品，在保温料罐容纳热 态的直接还原金属化产品的同时保温料罐内部充有保护气体；垂直运输装置，用于垂直地运输容纳有热态的直接还原金属化产品的保温料罐。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，分料装置包括连接到直接还原装置的出 料口的进料口以及排放热态的直接还原金属化产品的至少一个出料口，在分料装置接收和 排出直接还原金属化产品的同时分料装置内部充有保护气体。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，分料装置包括多个所述出料口和顺序地 或交替地打开多个出料口的切换装置。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在保温料罐容纳热态的直接还原金属化 产品的同时，保温料罐处于密封状态。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备用于将热态的直接还原金属化 产品转移至加热装置，所述垂直运输装置用于将保温料罐垂直地运输至适于向所述加热装 置排放热态的直接还原金属化产品的预定高度。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括用于水平地运输保温料 罐的水平运输装置。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备用于将热态的直接还原金属化 产品转移至加热装置，所述设备还包括料仓，所述料仓用于接收处于预定位置的保温料罐 排放的热态的直接还原金属化产品并向加热装置排放该直接还原金属化产品。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，在热态的直接还原金属化产品处于所述 料仓的同时，所述料仓内部充有保护气体。
9.根据权利要求1、2或8所述的设备，其特征在于，保护气体是惰性气体和氮气中的至 少一种。
10.一种转移热态的直接还原金属化产品的方法，所述方法包括采用分料装置从直接还原装置接收热态的直接还原金属化产品并排出该直接还原金 属化产品；采用保温料罐容纳分料装置排出的热态的直接还原金属化产品，在保温料罐容纳热态 的直接还原金属化产品的同时保温料罐内部充有保护气体；采用垂直运输装置垂直地运输容纳有热态的直接还原金属化产品的保温料罐。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，分料装置包括连接到直接还原装置的 出料口的进料口以及排放热态的直接还原金属化产品的至少一个出料口，在分料装置接收 和排出直接还原金属化产品的同时向分料装置内部提供保护气体。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，分料装置包括多个所述出料口和顺序 地或交替地打开多个出料口的切换装置。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在保温料罐容纳热态的直接还原金属 化产品的同时，保温料罐处于密封状态。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法用于最终将热态的直接还原金属化产品转移至加热装置，其中，采用垂直运输装置将保温料罐垂直地运输至适于向所 述加热装置排放热态的直接还原金属化产品的预定高度。
15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在垂直地运输容纳有 热态的直接还原金属化产品的保温料罐之前，采用水平运输装置水平地运输保温料罐。
16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法用于最终将热态的直接还原 金属化产品转移至加热装置，在采用垂直运输装置垂直地运输容纳有热态的直接还原金属 化产品的保温料罐之后，采用料仓接收处于预定位置的保温料罐排放的热态的直接还原金 属化产品并向加热装置排放该直接还原金属化产品。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在热态的直接还原金属化产品处于所 述料仓的同时，向所述料仓内部充入保护气体。
18.根据权利要求10、11或17所述的方法，其特征在于，保护气体是惰性气体和氮气中 的至少一种。
全文摘要
本发明公开了一种转移热态的直接还原金属化产品的设备和方法，该设备包括分料装置，用于从直接还原装置接收热态的直接还原金属化产品并排出该直接还原金属化产品；保温料罐，用于容纳分料装置排出的热态的直接还原金属化产品，在保温料罐容纳直接还原金属化产品的同时保温料罐内部充有保护气体；垂直运输装置，用于垂直地运输容纳有热态的直接还原金属化产品的保温料罐。
文档编号C22B5/02GK102041339SQ201010614599
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者吴秋廷, 周旭, 徐雪艳, 查笑乐, 蒋波, 蒋钧, 薛逊, 郑步清 申请人:攀枝花攀钢集团设计研究院有限公司, 攀钢集团冶金工程技术有限公司, 攀钢集团研究院有限公司, 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司