制备硅铁的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了制备硅铁的系统，包括：硅石细磨装置，具有硅石入口和硅石细粉出口；还原煤细磨装置，具有还原煤入口和还原煤细粉出口；氧化铁料细磨装置，具有氧化铁料入口和氧化铁料细粉出口；混合造块装置，具有硅石细粉入口、还原煤细粉入口、氧化铁料细粉入口、粘结剂入口、水入口和混合湿块料出口，硅石细粉入口和硅石细粉出口相连，还原煤细粉入口和还原煤细粉出口相连，氧化铁料细粉入口和氧化铁料细粉出口相连；干燥装置，具有混合湿块料入口和混合干块料出口，混合湿块料入口与混合湿块料出口相连；熔分装置，具有混合干块料入口、硅铁出口和硅铁渣出口，混合干块料入口与混合干块料出口相连。该系统明显降低硅铁产品的原料成本。
【专利说明】
制备硅铁的系统
技术领域
[0001]本实用新型属于冶金技术领域，具体而言，本实用新型涉及一种制备硅铁的系统。
【背景技术】
[0002]硅铁主要是由铁和硅组成的铁合金，由于硅和氧很容易结合成二氧化硅，所以硅铁常用于炼钢时作脱氧剂，氧化反应本身又是放热反应，脱氧的同时又能提高钢水温度。同时，硅铁还可以作为合金元素添加剂，广泛应用于低合金结构钢、弹簧钢、轴承钢及电工硅钢中，硅铁在铁合金生产及化学工业中，常用作还原剂。
[0003]硅铁的生产是以天然硅石为原料，利用冶金焦作还原剂并配加一定量的含铁料在矿热电炉中冶炼，采用该工艺生产硅铁时为了保证矿热炉料面的透气性，硅石及焦粒的粒度都比较大，硅石粒度一般60?120mm，焦粒的粒度一般为5?22mm，二氧化硅在铁存在的条件上被碳还原的反应开始理论还原温度为1623°C，实际硅铁冶炼温度均在1700°C以上。电力在硅铁冶炼中能耗最大，约占总成本的60%?70%。每生产一吨硅铁大约耗电8000度以上。以75#硅铁进行估算，每吨生产成本大约在6000元以上，而市场上硅铁的价格仅有5200元/吨，目前多数硅铁生产企业都处于亏损停产状态，急需找到一种降低成本的生产硅铁的亲if工艺。
[0004]因此，现有的硅铁冶炼技术需要进一步挖掘其节能减排的潜力。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种制备硅铁的系统，该系统可以明显降低硅铁产品的原料成本，从而符合当下节能减排的要求。
[0006]在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种制备硅铁的系统。根据本实用新型的实施例，该系统包括:
[0007]硅石细磨装置，所述硅石细磨装置具有硅石入口和硅石细粉出口 ；
[0008]还原煤细磨装置，所述还原煤细磨装置具有还原煤入口和还原煤细粉出口；
[0009]氧化铁料细磨装置，所述氧化铁料细磨装置具有氧化铁料入口和氧化铁料细粉出P；
[0010]混合造块装置，所述混合造块装置具有硅石细粉入口、还原煤细粉入口、氧化铁料细粉入口、粘结剂入口、水入口和混合湿块料出口，所述硅石细粉入口和所述硅石细粉出口相连，所述还原煤细粉入口和所述还原煤细粉出口相连，所述氧化铁料细粉入口和所述氧化铁料细粉出口相连；
[0011]干燥装置，所述干燥装置具有混合湿块料入口和混合干块料出口，所述混合湿块料入口与所述混合湿块料出口相连；
[0012]熔分装置，所述熔分装置具有混合干块料入口、硅铁出口和硅铁渣出口，所述混合干块料入口与所述混合干块料出口相连。
[0013]由此，根据本实用新型实施例的制备硅铁的系统采用细磨装置分别对硅石、还原煤和氧化铁料进行细磨处理，可以显著提高原料之间的接触面积，从而降低后续熔分温度，并将所得到的氧化铁料细粉和还原煤细粉搭配硅石细粉经造块、干燥工序和熔分即可冶炼得到合格的硅铁产品，与现有技术中采用兰炭和钢肩相比，本申请中采用还原煤和氧化铁料可以明显降低原料成本，从而符合当下节能减排的要求。
[0014]任选的，所述熔分装置为燃气熔分炉或矿热炉。
[0015]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0016]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0017]图1是根据本实用新型一个实施例的制备硅铁的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0019]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0020]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0021]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0022]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0023]在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种制备硅铁的系统。根据本实用新型的实施例，该系统包括:硅石细磨装置100、还原煤细磨装置200、氧化铁料细磨装置300、混合造块装置400、干燥装置500和熔分装置600。
[0024]根据本实用新型的实施例，硅石细磨装置100具有硅石入口 101和硅石细粉出口102，且适于对硅石进行细磨处理，从而可以得到硅石细粉。发明人发现，通过对硅石进行细磨处理，可以显著提高其与其他原料的接触面积，从而一方面可以显著降低硅铁冶炼反应的温度，另一方面可以提高硅铁反应的速率，缩短反应时间，能够起到节能减排的效果。
[0025]根据本实用新型的一个实施例，硅石细粉的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，硅石细粉粒径可以不高于
0.15毫米。由此，可以显著提高节能减排的效果。
[0026]根据本实用新型的再一个实施例，硅石中二氧化硅的具体含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，硅石粉中二氧化娃的含量不低于90wt%。
[0027]根据本实用新型的实施例，还原煤细磨装置200具有还原煤入口201和还原煤细粉出口 202，且适于对还原煤进行细磨处理，从而可以得到还原煤细粉。由此，通过采用还原煤替代兰炭，可以显著降低原料成本，并且通过将还原煤进行细磨处理，可以显著提高其与其他原料的接触面积，从而不仅可以显著降低硅铁冶炼反应的温度，而且可以提高硅铁反应的速率，缩短反应时间，进一步起到节能减排的效果。
[0028]根据本实用新型的一个实施例，还原煤细粉的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，还原煤细粉粒径可以不尚于0.15晕米。由此，可以进一步提尚节能减排的效果。
[0029]根据本实用新型的实施例，氧化铁料细磨装置300具有氧化铁料入口301和氧化铁料细粉出口 302，且适于将氧化铁料进行细磨处理，从而可以得到氧化铁料细粉。由此，通过采用氧化铁料替代钢肩，可以显著降低原料成本，并且通过将氧化铁料进行细磨处理，可以显著提高其与其他原料的接触面积，从而不仅可以显著降低硅铁冶炼反应的温度，而且可以提高娃铁反应的速率，缩短反应时间，进一步起到节能减排的效果。
[0030]发明人发现，现有制备工艺中为了提高电流效率，通常需要采用比电阻大的焦炭、兰炭以及钢肩，导致原料生产成本较高，不易采购，而本申请中对原料要求门槛较低，采用成本低的还原煤代替焦炭或兰炭，采用氧化铁料代替钢肩，虽然氧化铁铁料中全铁的品位较低，但是采用本申请的系统仍可以制备得到合格的硅铁产品，从而在拓宽原料来源的同时降低娃铁产品的生产成本。
[0031]根据本实用新型的再一个实施例，氧化铁料细粉的粒度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，氧化铁料细粉的粒度不高于0.15毫米。发明人通过大量实验发现，本申请粒径范围的硅石细粉、还原煤细粉和氧化铁料细粉粉活性较高，且在硅铁合成过程中物料相互之间接触面积较大，从而可以显著提高硅铁的合成效率，并且该粒径范围的的细粉原料成型效果好。
[0032]根据本实用新型的实施例，混合造块装置400具有硅石细粉入口401、还原煤细粉入口 402、氧化铁料细粉入口 403、粘结剂入口 404、水入口 405和混合湿块料出口 406，硅石细粉入口 401和硅石细粉出口 102相连，还原煤细粉入口 402和还原煤细粉出口 202相连，氧化铁料细粉入口 403和氧化铁料细粉出口 302相连，且适于将硅石细粉、还原煤细粉、氧化铁料细粉、粘结剂和水进行混合造块，从而可以得到混合湿块料。
[0033]根据本实用新型的一个实施例，硅石细粉、还原煤细粉、氧化铁料细粉、粘结剂和水的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产条件和产品质量要求进行选择，根据本实用新型的具体实施例，硅石粉、还原煤粉、氧化铁料粉、水、粘结剂按质量比100:50?60:20?25:10?20:3?10进行混料。发明人通过大量实验发现，按照此配比进行混料，原料利用率高，物料成型性好，硅铁产品的杂质少。根据本实用新型的具体实施例，粘结剂可以选择淀粉溶液、工业水玻璃、纸浆废液的至少一种。
[0034]根据本实用新型的再一个实施例，造块处理的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，可以选择圆盘造球处理，也可以选择机械对辊压球处理。
[0035]根据本实用新型的实施例，干燥装置500具有混合湿块料入口501和混合干块料出口 502，混合湿块料入口 501与混合湿块料出口 406相连，且适于对上述得到的混合湿块料进行干燥处理，从而可以得到混合干块料。由此，可以显著提高硅铁产品的生产效率。
[0036]根据本实用新型的一个实施例，干燥手段和所得混合干块料中水分并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，可以选择烘干机干燥或自然干燥，并且所得混合干块料中的水分低于2wt %。由此，通过干燥处理可以降低块料中的水分含量，防止块料在还原熔分设备中粉化而影响正常冶炼，从而提高还原熔分装置的反应效率，因此使块料中的水分越低越好，具体的，发明人发现将块料干燥至水分含量低于2 %以下时即能满足强度要求又能满足反应要求。
[0037]根据本实用新型的实施例，熔分装置600具有混合干块料入口601、硅铁出口 602和硅铁渣出口 603，混合干块料入口 601与混合干块料出口 502相连，且适于对上述得到的混合干块料进行还原熔分处理，从而可以得到硅铁产品和硅铁渣。
[0038]根据本实用新型的一个实施例，熔分装置的选择并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，可以选择以天燃气或煤制气为主要燃料的熔分炉冶炼，或采用矿热炉进行熔分处理，混合干块料在熔分装置中首先进行还原反应，其中包括铁精粉中的氧化铁被还原煤还原成单质铁，硅石粉中的二氧化硅被还原煤还原成单质硅，最后脉石成分以硅铁渣的形式与硅铁产品分离。
[0039]根据本实用新型的再一个实施例，熔分处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，熔分处理可以在1650°C?1850°C下进行0.5?1.5h。发明人在大量实验中发现，该范围的熔分条件即可以节能降耗又能满足硅铁生产要求，与现行工艺相比，硅铁生产温度降低至少100°C，由于采用了磨细物料和混料造块工艺，改善了物料间的接触条件，从而降低了硅铁的生产温度，起到了节能降耗的效果。
[0040]由此，根据本实用新型实施例的制备硅铁的系统采用细磨装置分别对硅石、还原煤和氧化铁料进行细磨处理，可以显著提高原料之间的接触面积，从而降低后续熔分温度，并将所得到的氧化铁料细粉和还原煤细粉搭配硅石细粉经造块、干燥工序和熔分即可冶炼得到合格的硅铁产品，与现有技术中采用兰炭和钢肩相比，本申请中采用还原煤和氧化铁料可以明显降低原料成本，从而符合当下节能减排的要求。
[0041]如上所述，根据本实用新型实施例的制备硅铁的系统可具有选自下列的优点至少之一:
[0042]根据本实用新型实施例的制备硅铁的系统原料采用可以含铁物料、煤等粉料，扩大硅铁的生产来源，与现行工艺的兰炭和钢肩相比，原料成本大幅降低，所以能够降低硅铁生产成本。
[0043]根据本实用新型实施例的制备硅铁的系统与现行工艺相比，硅铁生产温度降低至少100°C，由于采用了磨细物料和混料造块工艺，改善了物料间的接触条件，从而降低了硅铁的生产温度，起到了节能降耗的效果。
[0044]根据本实用新型实施例的制备硅铁的系统能耗更低，该硅铁冶炼系统尤其适宜于电力紧张及缺电地区使用。
[0045]下面参考具体实施例，对本实用新型进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本实用新型。
[0046]实施例1
[0047]将冶炼原料硅石含Si0290.5%,烟煤含固定碳75.3%,铁精粉含铁65.4 %磨细至小于0.15毫米，得到的硅石细粉、无烟煤细粉、铁精粉再与5%淀粉溶液，水按重量配比为100:55:20:5:10在混合造块料进行圆盘造球，得到尺寸8?12_的混合湿块料，混合湿块料干燥后得到混合干块料，然后将所得到的混合干块料供给至燃气熔分炉进行还原熔分，还原熔分温度为1650°C，时间为1.5h，得到硅铁产品Si 76.2%,Al 1.39% ,C 0.12%,Mn
0.45% ,P 0.035% ,S 0.02% ,Ca 0.32%，符合硅铁牌号FeSi75All.5-B的标准。
[0048]实施例2
[0049]将冶炼原料硅石含Si0293.3%,无烟煤含固定碳82.3%,铁精粉含铁67.2 %磨细至小于0.15毫米，得到的硅石细粉、无烟煤细粉、铁精粉再与工业水玻璃溶液，水按重量配比为100:50:20:7:8进行混料，混合料在高压对辊机上压球成型，得到尺寸3?4cm的混合湿块料，混合湿块料干燥后得到混合干块料，然后将所得到的混合干块料供给至矿热炉进行还原熔分，还原熔分温度为1750 0C，时间为1.0h，得到硅铁产品Si 74.6%,Al 1.21%,Ca
0.62% ,Mn 0.43% ,P 0.035% ,S 0.016% ,C 0.18%，符合硅铁牌号 FeSi75All.0-B 的标准。
[0050]实施例3
[0051 ]将冶炼原料硅石含Si0297.3%,无烟煤含固定碳80.5%,铁精粉含铁68.7 %磨细至小于0.15毫米，得到的硅石细粉、无烟煤细粉、铁精粉再与纸浆溶液，水按重量配比为100:60:25:9:11进行混料，混合料在高压对辊机上压球成型，得到尺寸3?4cm的混合湿块料，混合湿块料干燥后得到混合干块料，然后将所得到的混合干块料供给至燃气熔分炉进行还原熔分，还原熔分温度为1850 °C，时间为0.5h，得到硅铁产品Si 74.6%,Al 0.98%,Ca
0.72% ,Mn 0.37% ,P 0.034% ,S 0.018% ,C 0.08%，符合硅铁牌号 FeSi75All.0-A 的标准。
[0052]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0053]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种制备硅铁的系统，其特征在于，包括: 硅石细磨装置，所述硅石细磨装置具有硅石入口和硅石细粉出口 ； 还原煤细磨装置，所述还原煤细磨装置具有还原煤入口和还原煤细粉出口 ；氧化铁料细磨装置，所述氧化铁料细磨装置具有氧化铁料入口和氧化铁料细粉出口 ；混合造块装置，所述混合造块装置具有硅石细粉入口、还原煤细粉入口、氧化铁料细粉入口、粘结剂入口、水入口和混合湿块料出口，所述硅石细粉入口和所述硅石细粉出口相连，所述还原煤细粉入口和所述还原煤细粉出口相连，所述氧化铁料细粉入口和所述氧化铁料细粉出口相连； 干燥装置，所述干燥装置具有混合湿块料入口和混合干块料出口，所述混合湿块料入口与所述混合湿块料出口相连； 熔分装置，所述熔分装置具有混合干块料入口、硅铁出口和硅铁渣出口，所述混合干块料入口与所述混合干块料出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述熔分装置为燃气熔分炉或矿热炉。
【文档编号】C22B4/08GK205710874SQ201620562707
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】宋文臣, 王静静, 李红科, 曹志成, 薛逊, 吴道洪
【申请人】江苏省冶金设计院有限公司