底部加热式固定炉床还原炼铁工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种底部加热式固定炉床还原炼铁工艺。炉床下方设置有炉膛，炉床上方设置有密封料层的炉盖；所述炉膛内通过燃料燃烧产生热量，热量经传导扩散到炉床上的料层，料层发生氧化还原反应，生成海绵铁。料层的布置方式为：采用型煤先直接布置于炉床上，然后将铁精粉球团布于型煤上。铁精粉球团直径为10～30mm，型煤的平均尺寸为铁精粉球团的1.1-1.5倍。铁精粉球团碳氧摩尔比1.0～1.5。该工艺将直接还原区与燃烧区分开，使得还原炉内气氛可控，防止还原后的海绵铁二次氧化，生产高质量海绵铁。反应动力学条件优越，反应速度快，还原铁质量好，同时克服了自还原球团在高温下易于炉床粘结的问题。
【专利说明】底部加热式固定炉床还原炼铁工艺
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金工业领域，涉及一种直接还原铁生产方法，特别是一种底部加热 式固定炉床还原炼铁工艺。
【背景技术】
[0002] 直接还原铁（DRI)又叫海绵铁，以天然气或非焦煤作为还原剂还原铁矿石、铁精 粉或含铁原料后形成。还原剂不同，所生产的DRI的化学成分也不同。随着冶炼钢种对残 余元素要求越来越严，特别是核电、加氢、电站等产品钢，使用普通返回废钢和外购废钢冶 炼时，已满足不了产品对残余元素的要求。直接还原铁因其杂质元素含量非常低，在炼钢中 常用来代替部分废钢来解决炼钢过程中的残余元素问题，生产高品质纯净钢或特殊钢。
[0003] 近年来全球直接还原铁产量持续增加，据统计，2010年世界直接还原铁（DRI/ HBI)的产量已达7037万t，约为我国高炉生铁产量（9.52亿t)的6. 7%，受资源的制约，我 国直接还原铁生产的发展缓慢，产量不到全球直接还原铁（DRI)产量的1.0%。
[0004] 按还原剂的不同直接还原分为气基还原和煤基还原。MIDREX和HYL是两种主要的 气基坚炉还原工艺，其产量占全球直接还原铁产量的70%以上，在直接还原铁生产中占主 导地位。气基坚炉还原装置不需要配套建设大型的烧结、炼焦设备，也不需要焦炭和焦煤， 因此在天然气丰富的发展中国家得到了快速的发展。气基还原规模大，单炉产能可达190 万V年。
[0005] 煤基直接还原工艺大部分规模较小，能耗也较高。常见的煤基直接还原工艺包括 转底炉、隧道窑和回转窑等。隧道窑是欧洲开发的专门用于生产高附加值的粉末冶金铁粉 的主要工艺手段。由于正规设计的直接还原隧道窑长达160 - 270米，产能小（单窑最大 年产6万吨）热损失大、能耗很高（耗煤约lt/t，其中还原用煤450?650kg/t，加热用煤 450?550kg/t)，生产周期长（48?76小时）；污染严重（还原煤灰、废还原罐等固体废弃 物多，粉尘多），产品质量不稳定等问题国外已不用隧道窑生产炼钢用DRI。回转窑是目前 国内较常用的直接还原铁生产方法。因对原燃料要求苛刻，单位产能投资和运行费用偏高， 稳定运行难度偏大，生产规模偏小（最大15万t/年座），难以成为我国直接还原铁发展的 主体工艺。
[0006] 转底炉已在处理钢铁厂含Fe、Zn、Cr、Ni粉尘方面实现了工业化生产，其不足之处 在于海绵铁（DRI)脉石和硫含量高，导致电炉炼钢渣量增加，电极消耗，难以直接用于生产 炼钢用直接还原铁。其次转底炉采用敞焰加热方式加热炉料，由于燃料燃烧为氧化性气氛， 而铁氧化物的还原需要还原性气氛，因此敞焰加热方式通常存在炉内气氛难以控制，还原 产物易被二次氧化的问题，影响海绵铁最终质量。
【发明内容】
[0007] 本发明目的在于提供一种还原炼铁工艺，该工艺将直接还原区与燃烧区分开，使 得还原炉内气氛可控，防止还原后的海绵铁二次氧化，生产高质量海绵铁。
[0008] -种固定炉床还原炼铁工艺，所述炉床下方设置有炉膛，炉床上方设置有密封料 层的炉盖；所述炉膛内通过燃料燃烧产生热量，热量经传导扩散到炉床上的料层，料层发生 氧化还原反应，生成海绵铁。
[0009] 按上述方案，所述料层的布置方式为：采用型煤先直接布置于炉床上，然后将铁精 粉球团布于型煤上。
[0010] 按上述方案，所述铁精粉球团直径为1〇?30mm，型煤的平均尺寸为铁精粉球团的 1. 1-1. 5 倍。
[0011] 按上述方案，所述铁精粉球团碳氧摩尔比1. 〇?1. 5。
[0012] 一种固定炉床还原炼铁装置，所述炉床下方设置有炉膛，炉床上方设置有密封料 层的炉盖。
[0013] 按上述方案，所述炉膛下底面为炉箅子，炉膛下沿设置有炉墙。
[0014] 块煤球团还原技术：型煤在高温作用下发生不完全燃烧反应生成还原性气体 CO (2C+02 = 2C0)，C0与铁精粉球团发生还原反应生成C02 (Fe203+C0 = 2Fe+C02和Fe0+C0 = Fe+C02)，生成的C02遇到型煤后发生碳素溶损反应（C02+C = 2C0)，就地转化为C0,继续与 铁精粉发生还原反应。②以辐射传热的方式为炉料提供还原所需热量，还原炉内还原气氛 可控，同时便于控制炉内温度。
[0015] 本发明的有益效果：
[0016] 创新的炉型及生产方式：该工艺将直接还原区与燃烧区分开，使得还原炉内气氛 可控，防止还原后的海绵铁二次氧化，生产高质量海绵铁。
[0017] 采用固定式炉床，取消了大多数直接还原炉窑庞大复杂的传动装置，节省能源，便 于扩大生产规模。根据我国资源特点，使用廉价煤作为加热热源，采用廉价块煤作为还原 剂。
[0018] 采用块煤球团还原技术，反应动力学条件优越，反应速度快，还原铁质量好，同时 克服了自还原球团在高温下易于炉床粘结的问题。
[0019] 采用了大量廉价的煤资源，生产成本较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1 :本发明炉型结构图；
[0021] 1-炉盖，2-料层，3-炉墙，4-炉算，5 -炉腔，6-炉床。
【具体实施方式】
[0022] 以下【具体实施方式】进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的 限制。
[0023] 参照附图1所示，本发明固定炉床还原炼铁工艺：炉床6下方设置有炉膛5,炉床 6上方设置有密封料层的炉盖1 ;所述炉膛内通过燃料燃烧产生热量，热量经传导扩散到炉 床上的料层2,料层发生氧化还原反应，生成海绵铁。
[0024] 采用铁精粉球团及型煤作为原料，布料时型煤直接布于料床上，铁精粉球团布于 型煤上，防止排料时炉料粘结炉床。可以采用燃煤作为燃料，燃煤在炉膛内燃烧，热量经辐 射传热至炉床上的料层，料层发生氧化还原反应，生成海绵铁。
[0025] 参照图1所示，本发明固定炉床还原炼铁装置，所述炉床6下方设置有炉膛5,炉床 6上方设置有密封料层的炉盖1。
[0026] 所述炉膛下底面为炉箅子4,炉膛下沿设置有炉墙3。
[0027] 本发明固定炉床还原炼铁工艺具体步骤如下：
[0028] ①原料制备：铁精粉混勻后在圆盘造球机上造球，球团直径为10?30mm，最佳为 20_。还原剂使用块煤，较大的块煤需要经过破碎后使用，块煤粒度为球团粒度的1. 1? 1.5倍，最佳为1.2倍。
[0029] ②布料：先将块煤均匀布于路床上，布好块煤后再降球团均匀布于块煤上。块煤料 层厚度与球团料层厚度根据碳氧摩尔比（C/0)确定，碳氧摩尔比（C/0)为1. 0?1. 5,优选 1. 3。
[0030] ③直接还原：在布好料的料层上面放置好可移动炉盖，炉膛内的燃煤点火燃烧，并 鼓入助燃空气，炉床上的炉料被逐渐加热并发生氧化还原反应生成海绵铁（若厂内煤气资 源丰富，也可将下部炉膛调整为燃气炉，即本发明也可采用燃气作为燃料）。与此同时，另一 个炉床进行布料操作。
[0031] ④排料：还原完成后，将可移动炉盖移动至另一已布好料的炉床上，对完成还原反 应炉床上的炉料进行排料操作，之后继续布料。如此往复进行下去。排出的海绵铁金属化 率达85%。
[0032] 实施例1
[0033] 原料准备：将铁精粉混匀后在造球机上造球，球团直径为20mm。块煤经破碎成直 接约24mm的小块块煤。
[0034] 布料：采用台车或布料皮带台布料，首先将块煤均匀地布于炉床上，然后将球团布 于块煤上；
[0035] 还原区设置：炉床设置为6mX6m。炉床数量可按年产量要求设置；
[0036] 燃烧区设置：采用燃煤作为燃料，燃料经炉门加入炉膛内，点火燃烧，炉膛下部设 有炉箅子便于排灰；
[0037] 原料还原：炉料还原后期炉温控制为1100?1300°C，最优为1200°C ;
[0038] 排料：采用刮板排料。排出的海绵铁金属化率达90%。本发明成功得到高品质的 海绵铁。产品金属化率达85%以上。
【权利要求】
1. 一种固定炉床还原炼铁工艺，其特征在于所述炉床下方设置有炉膛，炉床上方设置 有密封料层的炉盖；所述炉膛内通过燃料燃烧产生热量，热量经传导扩散到炉床上的料层， 料层发生氧化还原反应，生成海绵铁。
2. 如权利要求1所述的固定炉床还原炼铁工艺，其特征在于所述料层的布置方式为： 采用型煤先直接布置于炉床上，然后将铁精粉球团布于型煤上。
3. 如权利要求1所述的固定炉床还原炼铁工艺，其特征在于所述铁精粉球团直径为 10?30_，型煤的平均尺寸为铁精粉球团的1. 1-1. 5倍。
4. 如权利要求1所述的固定炉床还原炼铁工艺，其特征在于所述铁精粉球团碳氧摩尔 比 1. 0 ?1. 5。
5. 实现权利要求1所述固定炉床还原炼铁工艺的还原炼铁装置，其特征在于所述炉床 下方设置有炉膛，炉床上方设置有密封料层的炉盖。
6. 如权利要求5所述的还原炼铁装置，其特征在于所述炉膛下底面为炉箅子，炉膛下 沿设置有炉墙。
【文档编号】C21B13/00GK104099438SQ201410331174
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】李菊艳, 唐恩, 范小刚, 周强, 喻道明, 秦涔, 王小伟 申请人:中冶南方工程技术有限公司