一种处理高铁赤泥的侧顶复合喷吹熔炼还原炉

本发明涉及赤泥综合利用技术领域，具体涉及一种处理高铁赤泥的侧顶复合喷吹熔炼还原炉。

技术背景

高铁赤中氧化铁含量多在30～50％之间；对于高铁拜耳法赤泥综合利用的装置，相关科研人员进行了大量的研究工作，如李士琦等公开的“一种超细磨的高铁赤泥精细还原装置，申请号：201120131689.3”，其装置由气源系统和还原系统两部分组成；其中气源系统包括n2气瓶、h2气瓶、co2气瓶、n2气体流量计、h2气体流量计、co气体流量计、煤气重整装置以及气体混合室组成；还原系统包括电阻炉、控制柜以及坩埚。

黎方正等公开的“一种赤泥高效资源化利用系统及工艺，申请号：cn201910564184.7”，该系统按照工序依次设置为：水洗池，第一压滤机,烘干机，第一破碎机，筛选机，搅拌机，成型机，感应电炉，第二破碎机,磁选机，反应釜，第二压滤机，沉淀池和焙烧炉；该系统可将赤泥，煤粉和废铝屑等原料通过转变为还原铁，水泥原料和氧化铝等可售产品。

上述方法虽然可将赤泥进行还原处理，但设备复杂还原时间较长，且热量利用率较低。

技术实现要素：

为实现高铁赤泥中多组分的综合利用，本发明提供一种处理高铁赤泥的侧顶复合喷吹熔炼还原炉。

本发明的处理高铁赤泥的侧顶复合喷吹炼熔还原炉包括卧式炉体、加料口、排气口、排渣口、排铁口、若干个顶吹喷枪和若干个侧吹喷枪；卧式炉体由水平放置的筒体及其两端的封头组成；加料口位于卧式炉体一侧的顶部，排气口位于卧式炉体另一侧的顶部；排渣口和排铁口位于排气口所在一侧的封头上，其中排铁口位于该封头底部，排渣口位于排铁口上方；卧式炉体内加料口下方的空间作为涡流区；卧式炉体顶部设有若干顶吹喷枪；卧式炉体的侧部设有若干侧吹喷枪；涡流区与顶吹喷枪和侧吹喷枪在水平方向有间距。

上述的还原炉中，各顶吹喷枪沿水平放置的筒体的母线方向排列，各侧吹喷枪沿水平放置的筒体的母线方向排列。

上述的还原炉中，各侧吹喷枪位于卧式炉体垂直方向的中部。

上述的还原炉中，排铁口为虹吸式排铁口。

本发明的处理高铁赤泥的侧顶复合喷吹熔炼还原炉的使用方法为：

1、在卧式炉体内进行熔炼还原时，卧式炉体内形成熔池，熔池上部为渣层，下部为铁水层；熔池液面位于卧式炉体的中部；

2、通过侧部喷枪向熔池内喷吹造渣剂，喷吹时的载气为空气或氮气；在侧部喷枪喷吹的作用下，熔池在涡流区形成涡流；

3、通过顶吹喷枪向卧式炉体内部喷吹燃气和富氧空气，燃气和富氧空气在卧式炉体内发生氧化反应放热，对熔池进行加热控温；

4、通过加料口向卧式炉体内连续通入混合物料；所述的混合物料由高铁赤泥和还原剂混合均匀制成；混合物料在涡流区进入熔池中，进行涡流熔炼还原反应，反应生成的铁水和熔渣分别进入铁水层和渣层，反应生成的co被燃气和富氧空气燃烧；卧式炉体内生成的烟气从排气口排出；

5、当熔池液面达到排渣口时，通过溢流排渣将熔渣连续排出；通过排铁口将铁水排出。

上述的混合物料中按质量百分比含还原剂8～15％，其余为高铁赤泥。

上述的高铁赤泥按质量百分比含fe2o330～70％，al2o311～18％，sio25～11％，tio23～9％，na2o3～7％，cao1.2～1.8％。

上述的还原剂为焦煤、焦炭或阴极炭块，还原剂中固定碳的质量含量≥50％。

上述的造渣剂按质量百分比含石灰86～93％，萤石7～14％，造渣剂的用量按渣层中cao/(sio2+al2o3)的质量比为0.8～1.5。

上述的步骤3中，对熔池进行加热控温至温度1350～1650℃。

上述方法中，混合物料在卧式炉体内的平均停留时间为20～120min。

上述方法中，排气口通过管道与烟气锅炉连通，用于回收烟气热量。

上述方法中，铁的还原率≥95％。

本发明的装置及方法通过气体搅拌形成涡流区，快速将原料卷入熔池，顶吹喷枪喷入燃气和富氧空气，燃烧熔融还原产生的co，对熔池进行补热维持系统热平衡，同时实现连续出铁和连续排渣；本发明实现了熔融还原过程的连续操作，极大降低了劳动强度；充分燃烧熔融还原产生的co，实现对熔池的补热，稳定系统热平衡，充分利用了系统能量；连续加料和连续出铁和出渣，实现赤泥提铁的连续化生产。

附图说明

图1为本发明的处理高铁赤泥的侧顶复合喷吹熔炼还原炉结构示意图；

图中，1、加料口，2、涡流区，3、第一顶吹喷枪，4、第二顶吹喷枪，5、第三顶吹喷枪，6、第四顶吹喷枪，7、第五顶吹喷枪，8、排气口，9、排渣口，10、排铁口，11、第五侧吹喷枪，12、第四侧吹喷枪，13、第三侧吹喷枪，14、第二侧吹喷枪，15、第一侧吹喷枪。

具体的实施方式

本发明实施例中的高铁赤泥按质量百分比含fe2o341.63％，al2o317.25％，sio210.20％，tio28.50％，na2o6.50％，cao1.61％。

本发明实施例中焦煤按质量百分比含固定碳69.17％，灰分11.13％，挥发分19.42％。

本发明实施例中焦炭按质量百分比含固定碳84.5％，灰分12.1％，挥发分2.3％。

本发明实施例中阴极炭块按质量百分比含固定碳52.1％，灰分37.2％，挥发分9.1％。

本发明实施例中的石灰中有效cao含量为80％。

本发明实施例中萤石按质量百分比含caf286％。

本发明实施例中高铁赤泥、还原剂、石灰、萤石和造渣剂的粒径≤3mm。

本发明实施例中，喷吹时的载气为空气或氮气。

本发明实施例中卧式炉体内进行熔炼还原是将高铁赤泥和还原剂混合后进行熔炼形成熔池。

实施例1

处理高铁赤泥的侧顶复合喷吹炼熔还原炉结构如图1所示，包括卧式炉体、加料口1、排气口8、排渣口9、排铁口10、第一顶吹喷枪3、第二顶吹喷枪4、第三顶吹喷枪5、第四顶吹喷枪6、第五顶吹喷枪7、第一侧吹喷枪15、第二侧吹喷枪14、第三侧吹喷枪13、第四侧吹喷枪12和第五侧吹喷枪11；

卧式炉体由水平放置的筒体及其两端的封头组成；

加料口1位于卧式炉体一侧的顶部，排气口8位于卧式炉体另一侧的顶部；

排渣口9和排铁口10位于排气口8所在一侧的封头上，排铁口10位于该封头底部，排渣口9位于排铁口上方；

卧式炉体内加料口1下方的空间作为涡流区；

卧式炉体顶部设有第一顶吹喷枪3、第二顶吹喷枪4、第三顶吹喷枪5、第四顶吹喷枪6和第五顶吹喷枪7；各顶吹喷枪沿水平放置的筒体的母线方向排列；

卧式炉体的侧部设有第一侧吹喷枪15、第二侧吹喷枪14、第三侧吹喷枪13、第四侧吹喷枪12和第五侧吹喷枪11；各侧吹喷枪沿水平放置的筒体的母线方向排列；

涡流区与顶吹喷枪和侧吹喷枪在水平方向有间距；

各侧吹喷枪位于卧式炉体垂直方向的中部；

排铁口为虹吸式排铁口；

排气口通过管道与烟气锅炉连通，用于回收烟气热量；

方法为：

在卧式炉体内进行熔炼还原时，卧式炉体内形成熔池，熔池上部为渣层，下部为铁水层；熔池液面位于卧式炉体的中部；

通过侧部喷枪向熔池内喷吹造渣剂；在侧部喷枪喷吹的作用下，熔池在涡流区形成涡流；

通过顶吹喷枪向卧式炉体内部喷吹燃气和富氧空气，燃气和富氧空气在卧式炉体内发生氧化反应放热，对熔池进行加热控温至温度1350；℃

通过加料口向卧式炉体内连续通入混合物料；所述的混合物料由高铁赤泥和还原剂混合均匀制成，混合物料中按质量百分比含还原剂8％，其余为高铁赤泥，还原剂为焦煤、焦炭或阴极炭块；混合物料在涡流区进入熔池中，进行涡流熔炼还原反应，反应生成的铁水和熔渣分别进入铁水层和渣层，反应生成的co被燃气和富氧空气燃烧；卧式炉体内生成的烟气从排气口排出；

造渣剂按质量百分比含石灰86％，萤石14％，造渣剂的用量按渣层中cao/(sio2+al2o3)的质量比为0.8；

混合物料在卧式炉体内的平均停留时间为120min；

当熔池液面达到排渣口时，通过溢流排渣将熔渣连续排出；通过排铁口将铁水排出；

铁的还原率96％。

实施例2

处理高铁赤泥的侧顶复合喷吹炼熔还原炉结构同实施例1；

方法同实施例1，不同点在于：

(1)对熔池进行加热控温至温度1650℃；

(2)混合物料中按质量百分比含还原剂10％；

(3)造渣剂按质量百分比含石灰93％，萤石7％，造渣剂的用量按渣层中cao/(sio2+al2o3)的质量比为1.0；

(4)混合物料在卧式炉体内的平均停留时间为20min；

铁的还原率96.5％。

实施例3

处理高铁赤泥的侧顶复合喷吹炼熔还原炉结构同实施例1；

方法同实施例1，不同点在于：

(1)对熔池进行加热控温至温度1500℃；

(2)混合物料中按质量百分比含还原剂15％；

(3)造渣剂按质量百分比含石灰90％，萤石10％，造渣剂的用量按渣层中cao/(sio2+al2o3)的质量比为1.5；

(4)混合物料在卧式炉体内的平均停留时间为80min；

铁的还原率95％。