【具体实施方式】。
[0049]如图1所示，本发明提供了一种QDF直接还原工艺，用于生产高金属化率的产品，其主要生产步骤包括:
[0050]I)将含金属原料、粘结剂等配料充分混均后制粒，粒度大小约1mm?40mm，经干燥工序处理，直接运至料仓；所述含金属原料为铁矿粉、镍矿粉、含铁粉料、钒钛粉料等的至少一种。在本步骤中，也可以将还原剂和含金属原料一起制粒，可缩短还原时间，提高还原效率。加入到还原室中的含金属原料也可以不制粒，即直接选用粉料或粒度大小为1mm?40mm块料。
[0051]2)将还原剂粉料和上述粒状原料等配料，充分混均后由布料器从还原室2顶部或侧部进料，除还原室2料面上方留有少量空间供还原气汇集外，其余空间由被还原物料填充，物料呈分散、均匀分布状态，还原室2中物料的填充率约90%，装料完毕后，还原室2各进料口完成自动封闭；还原剂为无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭、木炭等的至少一种。
[0052]3)燃烧室I位于还原室2两侧，还原过程所需热量完全由燃烧室I提供。燃烧室I内设置若干个烧嘴，实现不同燃料和助燃气体的燃烧，点燃燃料和助燃气体会产生1000?1450°C的高温烟气，正常生产时为连续不间断燃烧，高温烟气热量整体均匀加热还原室2内被还原物料；燃料为高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、煤制煤气、天然气等的至少一种。
[0053]4)粒状原料与还原剂粉料在还原室2内进行充分的还原反应；根据不同的金属原料，还原室2内的温度可调、可控，还原反应时间可调、可控。
[0054]5)燃烧室I排出的烟气温度较高，约700?1200°C，排出后的高温烟气通过热交换器进行热量回收，预热进入燃烧室I的燃料和助燃气体，燃料可预热至500?1000°C，助燃气体可预热至500?1000°C，热交换结束后的烟气温度降低至200?300°C，还可用于干燥原料等，烟气除尘后通过烟囱外排。
[0055]6)各个还原室2内部被还原物料在反应过程中，产生的还原性气体，如CO、H2等，在还原室2顶部空间富集后，由顶部导管导出，总管汇集后返回至各燃烧室I作为补充燃料。
[0056]7)待还原室2物料化学反应完毕后，从还原室2的一侧或底部出料，就单个还原室2而言，采取一次整体出料方式。出料端的热态高金属化率还原产品呈独立、均匀、不粘结、无粉化的状态，由排料设备装入罐内，还原产品的金属化率高达90%以上。
[0057]本发明工艺还具有以下特点:
[0058]I)该工艺流程中涉及到的还原室2，及还原室2内填装的固态粒状金属原料、还原剂粉料，在整个还原过程中，均为静止状态，即从装料完毕到开始出料的中间过程，以上还原室2及物料均为静止状态。
[0059]2)该工艺流程中涉及到的还原室2，为一段式反应器，省去了物料预热区和冷却区，过程单一，温度场均匀。
[0060]3)还原室2内固态还原剂粉料和固态粒状金属原料处于分散、均匀分布。
[0061]4)设置有多个还原室2和燃烧室1，燃烧室I向还原室2提供热量，燃烧室I与还原室2平行，各个单元之间均由普通的、简易的耐火材料砌筑的大墙隔开，耐火材料可选高销质、粘土质、娃质等的至少一种。
[0062]可以有以下两种实施方式:
[0063]如图2a所示，多个还原室2和燃烧室I间隔排列，相邻的还原室2和燃烧室I之间设有传热隔墙3，各还原室2内温度基本一致，适合于处理一种含金属原料；
[0064]如图2b所示，一个还原室2与分设在其两侧的两个燃烧室I成组排列，每组之间采用隔热大墙4隔开，各还原室2温度可独立控制，彼此不受影响，可同时处理多种不同的含金属原料。
[0065]5)各还原室2和燃烧室I的水平方向截面为梯形或矩形，垂直方向截面为矩形，还原室2具体尺寸可根据具体原料、产品质量要求、反应温度、反应时间等确定。
[0066]6)高温热交换器可选择带有格子砖或耐火球的蓄热炉，或耐高温金属换热器。
[0067]7)还原室2为窄长空间，单个还原室2的容积较大，被还原物料填充率高，容积率可达90%以上，还原室2与燃烧室I为模块化组合，还原室2的数量可根据产量需要调整。
[0068]8)单个还原室2采取周期性上料及出料，整个QDF还原工艺为连续上料及出料。
[0069]本发明QDF直接还原工艺的具体实施例如下，包括以下步骤:
[0070]STl:将含铁品位50 %以上的铁矿粉、粘结剂充分混均后制粒，粒度大小约30mm，干燥处理后运至储料仓；
[0071]ST2:将以上得到的粒状原料和无烟煤还原剂等配料，粒状原料和还原剂质量比例约为1:0.3，充分混均后由布料器从还原室顶部下料，被还原物料处于松散、均匀分布，堆密度为2t/m3，还原室中物料的填充率约90%，装料完毕后，还原室各进料口完成自动封闭；
[0072]ST3:还原室为窄长形，其宽度为300?550mm，长度为5?18m，高度3?8m ;
[0073]ST4:通过管道向燃烧室供应的预热煤气为900°C和预热助燃空气为900°C ；
[0074]ST5:燃烧室内煤气和助燃空气燃烧产生1450°C的高温烟气，粒状含铁原料与还原剂在还原室内进行还原反应；还原室内的温度控制在1100°C，还原反应时间控制在16h ；
[0075]ST6:燃烧室出来的烟气温度约1100°C，排出后的高温烟气通过热交换器进行热量回收，将进入燃烧室的煤气和助燃空气预热至900°C，热交换结束后的烟气温度降低至200?300°C，进一步作为原料干燥气，最后通过烟囱外排；
[0076]ST7:各还原室含铁原料反应完毕后，直接还原铁及剩余碳粉由侧部或底部排出，得到金属化率达90%的粒状直接还原铁，无粘结及粉化现象，热料装入料罐内；
[0077]ST8:该还原工艺作业率高，每天直接还原铁产量为约5600吨，年产量可达200万吨，远超过目前已存在的煤基直接还原炉、转底炉等直接还原工艺。
[0078]上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
【主权项】
1.一种QDF直接还原工艺，其特征在于，采用燃烧室加热还原室生产高金属化率产品，包括以下工艺步骤: STl:含金属原料与还原剂粉料混匀，装入各还原室，在还原室中物料处于分散、均匀分布的状态，装料完毕后密封，在整个还原过程中，还原室和被还原物料均保持静止状态； ST2:点燃所述燃烧室内持续供应的燃料和助燃气体，产生的热量均匀加热还原室内的物料，使含金属原料和还原剂在还原室内进行还原反应；所述还原室为窄长的一段式反应器，整个炉膛温度均匀一致，还原性气氛均匀一致； ST3:待还原室物料反应完毕后，从还原室出料。
2.根据权利要求1中所述的QDF直接还原工艺，其特征在于，所述步骤STl中的含金属原料为块料、粉料或者将粉料与粘结剂混匀后制粒得到的粒状原料。
3.根据权利要求1中所述的QDF直接还原工艺，其特征在于，还原室和燃烧室都设置有多个，还原室和燃烧室间隔排列，或者一个还原室与分设在其两侧的两个燃烧室成组排列。
4.根据权利要求1或3中所述的QDF直接还原工艺，其特征在于，所述还原室与燃烧室为模块化组合。
5.根据权利要求1中所述的QDF直接还原工艺，其特征在于，还原室和燃烧室的水平方向截面均为梯形或矩形，垂直方向截面为矩形。
6.根据权利要求1中所述的QDF直接还原工艺，其特征在于，所述燃烧室内排出的高温烟气，通过高温热交换器来预热燃料和助燃气体，高温热交换器为蓄热炉或耐高温金属换热器。
7.根据权利要求1中所述的QDF直接还原工艺，其特征在于，所述含金属原料为铁矿粉、镍矿粉、含铁粉料或钒钛粉料中的至少一种。
8.根据权利要求1中所述的QDF直接还原工艺，其特征在于，所述燃料为高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、煤制煤气或天然气中的至少一种。
9.根据权利要求1中所述的QDF直接还原工艺，其特征在于，所述还原剂为无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭或木炭中的至少一种。
【专利摘要】本发明涉及一种QDF直接还原工艺，包括以下步骤：将含金属原料与还原剂粉料混匀，装入各还原室，还原过程中，还原室和被还原物料均保持静止状态；燃烧室内燃料和助燃气体燃烧产生的热量均匀加热还原室内的物料，使含金属原料和还原剂进行还原反应；还原室为窄长的一段式反应器。本发明还原室和被还原物料均为静止状态，对粒状原料的强度要求降低，提高了制粒工序生产效率，本发明还原时间可以延长，提高还原产品的金属化率。本发明的还原室无预热区及冷却区，温度均匀、气氛均匀一致，提高还原产品的整体质量。该直接还原工艺具有原料适应范围广、温度场均匀、还原过程易控制、产品金属化率高、产量高等显著优点。
【IPC分类】C21B13-00
【公开号】CN104630404
【申请号】CN201510104003
【发明人】夏锋, 周强, 秦涔
【申请人】中冶南方工程技术有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年3月10日