用于由钛铁矿来生产钛渣的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于由铁铁矿来生产铁渣的方法，还设及相应设备。
【背景技术】
[0002] 包含二氧化铁和氧化铁的铁铁矿是用于收回金属铁和铁化合物（例如用于生产 颜料的二氧化铁）的一种最重要的起始材料。铁与煤的分离（用于还原铁铁矿）通常通 过在冶金炉中对铁铁矿进行电烙化来执行，氧化铁还原成金属铁，该金属铁从包含二氧化 铁的渣中沉淀。运种方法的主要缺点是对电能有非常高的要求，该电能为每吨铁渣大约 2200kWh，是生产成本的较大部分。
[0003] 直到现在，铁渣设备只是在具有较低电成本的国家中在经济上可行，优选是在可 利用水电的国家中，例如加拿大或挪威，或者在由低成本的煤来发电的国家中，例如南非。 增加的电成本和对于电密集工厂的供电限制将导致对矿渣生产商的经济情况的不利影响。 当前，世界上的铁渣生产的大约一半使用由煤产生的电，而另一半使用水电。各种设计的炉 用于操作，例如矩形或圆形形状、预赔或自赔电极、空屯、或实屯、电极、通过空屯、电极或通过 炉顶部来供给材料、AC或DC烙化电力等。根据普通烙化技术，大部分设备通过将冷的新鲜 铁铁矿供给烙炉来操作。
[0004] 已经提出基于预还原的铁铁矿来生产铁渣，其中，将铁铁矿和固体还原剂（例如 煤或木炭）引入用作还原反应器的回转害中。回转害的热废气被引入后燃烧室内，包含在 废气中的一氧化碳和氨气进行燃烧，然后，具有900至iooor的溫度的废气传送给废热锅 炉，W便产生蒸汽。由于在后燃烧室中产生的高溫，需要注射水，W避免在后燃烧室的壁上 形成堆积。设备的成本相当高，且能量效率并不令人满意。 阳0化]本申请人在文献W02006/048283中提出了一种用于由铁铁矿来生产铁渣的方法， 其中，粒状铁铁矿首先在还原反应器中通过还原剂而部分还原，然后，具有500至900°C的 进口溫度的热材料传送至电炉中，并在运里在有还原剂的情况下烙化，W便形成液体生铁 和铁渣。还原反应器包括循环流化床，矿石在经过多个预热级和碳化反应器之后被引入该 循环流化床内。从流化床还原反应器将部分还原的铁铁矿和木炭的混合物在大约l〇〇〇°C的 溫度取回，并在它装料至磁分离器之前冷却至大约700°C，在该磁分离器中，富含二氧化铁 和金属铁的部分作为磁性产品而与非磁性部分分离。磁性部分装料至电烙化炉中，该烙化 炉在大约170(TC操作，并产生铁渣（具有75至90wt%的二氧化铁）和液体生铁（具有超 过94wt %的金属铁）。来自电炉的废气包含超过90vol %的一氧化碳，且在除尘后在后燃烧 室中燃烧。将热烟气供给气体加热器，用于加热要引入还原反应器的流化气体。尽管在文 献W02006/048283中公开的系统已经大大减少了在铁渣生产中的能量消耗，但是还有进一 步改进的可能。
【发明内容】
[0006] 因此，本发明的目的是进一步降低在铁渣生产中的能量消耗。另外，（?的排放将 减少。
[0007] 根据本发明，提供了一种包括权利要求I的特征的方法。为了由铁铁矿来生产铁 渣，在至少900°C的溫度（特别是在1000-1150°c)在还原反应器中通过还原剂来部分还原 粒状铁铁矿。部分还原的热铁铁矿再传送给电炉，它在该电炉中在有还原剂的情况下烙化， W便形成液体生铁和铁渣，将铁渣从电炉中取回。在本申请中，术语电炉、电还原炉和烙炉 同义地用于介绍相同元件。根据本发明，将还原反应器的废气引入废热锅炉内。优选是，在 废热锅炉和还原反应器之间有直接连接。
[0008]与现有技术的方法相反，还原反应器的废气并不供给后燃烧室，在后燃烧室中，包 含在废气中的一氧化碳和氨气进行燃烧，然后，具有900至1100°C的溫度的废气传送给废 热锅炉W便产生蒸汽。相反，本发明提出了放弃后燃烧室，并使得废热锅炉与还原反应器连 接。因此，设备成本能够大大降低。而且，在后燃烧室中所需的水注射能够省略，因为不需 要相应的冷却效果。
[0009] 在本发明的优选实施例中，还原反应器是回转害，特别是，煤和/或木炭作为固体 还原剂而添加给该回转害。在可选实施例中，还原反应器可W包括如在W02006/048283A1 中所述的循环流化床，其中，包含碳或氨气的气体用作还原剂。
[0010] 为了甚至进一步提高方法的能量效率，将电炉的废气也引入废热锅炉中。
[0011] 优选是，电炉的废气在引入废热锅炉之前进行冷却和/或清洁。
[0012] 特别是，当煤和/或木炭用作还原剂时，已经显示有利于在将材料装料至电炉内 之前使得部分还原的铁铁矿进行磁分离，W便使得包含二氧化铁和氧化铁的磁性部分与基 本包含灰和剩余木炭（当用作还原剂时）的非磁性部分分离。只有通过磁分离而获得的磁 性部分将传送至电炉内。在运种情况下，在磁分离过程中使用的部分还原的材料的溫度优 选是大约70(TC。根据本发明，磁性部分随后传送至电烙炉内，而并不冷却或加热。另一方 面，用于将供给电炉的材料加热至在炉中的工作溫度所需的能量减小，且在引入电炉内之 前基本没有部分还原后的材料的重新氧化。
[0013] 当来自还原反应器的剩余固体燃料（木炭）和/或包含通过磁分离来分离的废料 粉的碳被引入至废热锅炉内并在其中燃烧时，所述方法的能量效率甚至进一步增加。因而， 运些材料的热值也能够用于所述方法中。
[0014] 根据本发明的设备（该设备适合执行上述方法）包括权利要求7的特征。特别是， 所述设备包括：还原反应器，用于部分还原粒状铁铁矿；磁分离器，用于通过磁分离而使得 还原的铁铁矿与非磁性部分分离；W及电炉，用于在有还原剂的情况下烙化铁铁矿，W便产 生铁渣和生铁。废热锅炉与还原反应器连接。
[0015] 优选是，废热锅炉包括福射部分和对流部分，其中，福射部分与还原反应器连接。
[0016] 在特别优选的实施例中，附加燃烧器设置于废热锅炉的侧壁中，W便使引入废热 锅炉内的包含固体碳的残余物燃烧。
[0017]优选是，还原反应器是回转害。在可选实施例中，还原反应器包括循环流化床。
[0018] 冷却器可W设置于还原反应器的下游。优选是，冷却器是旋转冷却器，通过与水的 换热而在该旋转冷却器处进行间接的冷却，W便使得在大约l〇〇〇°C的溫度下离开还原反应 器的固体材料在装料至磁分离器之前冷却至大约70(TC的溫度。
[0019] 在废热锅炉中产生蒸汽，如本领域中公知。优选是，满轮发电机设置在废热锅炉的 下游，用于发电。
[0020] 在本发明中提供了用于将来自电炉的废气传送至废热锅炉内的返回导管，因此该 废气的热量也能够在所述方法中使用。
[0021] 下面将根据优选实施例和附图来更详细地介绍本发明。所述和/或所示的全部特 征将自身或W任意组合地形成本发明的主题，而不管它们是包含在权利要求中还是包含在 它们的【背景技术】中。
【附图说明】
[0022] 图1是根据本发明的设备的流程图；
[0023]图2是比较根据现有技术的设备和包含本发明特征的设备的生产能力、C〇2排放和 电消耗的视图；W及
[0024]图3表示了当本发明包含在现有铁渣烙炉中时每年能够节省的电成本。
【具体实施方式】
[00对如图1中所示，在用于由铁铁矿来生产铁渣的方法中，铁铁矿和煤和/或木炭的混 合物从料箱1、2、3供给至漉供给器4或等效供给装置上，并供给气密双摆阀5,且从运里供 给到还原反应器6(特别是回转害）的进口部分。回转害优选是倾斜1至3%，W便帮助固 体材料运动通过该反应器。处理空气通过外壳空气风扇7而被引入回转害内。用于溫度控 制的附加煤和/或硫（需要时用于局部儘去除）W及空气通过喷枪8而逆流注入。在还原 反应器6中，通过在1000至115(TC的溫度（特别是大约IlO(TC)的还原剂（特别是通过 煤和木炭）而将铁铁矿部分还原至金属化程度大约为70% (根据它的铁含量）。
[00%]部分还原的铁铁矿和剩余的木炭的混合物（具有大约Iiocrc的溫度）从还原反应 器6通过斜槽9而连续被收回至旋转冷却器10中，在该旋转冷却器10中，它通过水而间接 地冷却至大约700°C的溫度。与回转害类似，旋转冷却器10稍微倾斜，W便帮助材料流的运 动。在旋转冷却器10的出口端处，较大的矿石团块例如通过筛而被除去，并进行粉碎和分 别处理，W便回收铁和铁。
[0027] 剩余材料在大约700°C的溫度加载至磁分离器11，在该磁分离器11中，磁性材料 (二氧化铁和金属铁）通过热磁分离而与非磁性部分分离。非磁性部分特别包括灰和剩余 木炭（没有用于还原反应器6中的还原）。
[0028]然后，将磁性部分（还原的铁铁矿）装料至电还原炉12(烙炉）中，该电还原炉12在大约1700°C操作，W便产生具有75至90wt%二氧化铁的铁渣W及包括超过94wt%金属 铁的液体生铁。
[0029] 还原反应器6的废气被引入具有福射部分21和对流部分22的废热锅炉20中。还 原反应器6与废热锅炉的福射部分21直接连接。附加的固体燃料（特别是由磁分离器11 回收的剩余木炭）和空气也被引入废热锅炉20内，W便促进燃烧。来自电还原炉12的废 气包含大量（通常超过90vol% )的一氧化碳，且在除尘后优选是通过返回导管23而回收 至废热锅炉20。
[0030] 附加燃