一种细粒铁矿石直接还原法

文档序号:9661571阅读:360来源:国知局
一种细粒铁矿石直接还原法
【技术领域】
[0001]本发明属于非高炉炼铁领域,涉及一种细粒铁矿石直接还原法。
【背景技术】
[0002]非高炉炼铁中,直接还原是铁矿石在金属铁非熔融环境下进行的还原,包括二步法熔融还原中第一步的预还原,与熔融还原相比,直接还原温度低,还原时间较长,为非高炉炼铁的重要部分,一直在不断地研究改进。到目前为止,铁矿石直接还原法按还原物质分为煤基和气基两大类,煤基还原法采用的还原物质为煤、焦炭等含碳高的固体还原物质;气基还原法采用的还原物质为h2、CO等气体还原物质。对细粒铁矿石而言,除去增加造块工序的竖炉法、转底炉法以外,气基的流化床法、煤基的回转窑法均可实现细粒铁矿石直接还原。竖炉法、转底炉法不仅增加造块工序,且加长了还原产物从块内排出的通道,减小了迷宫系数,扩散系数也降低,影响到还原速率,对气基还原而言,同样加长了还原气体进入块内通道,更不利于直接还原;流化床法依靠大流量气流增加还原气体的浓度,回转窑法的细粒铁矿石与还原物质在大空间的炉窑内翻滚而接触还原,二者的还原装置内炉料总量均较少,细粒铁矿石与还原物质混匀、接触的可控性差,具有一定的随机性,沟流、炉料粘结、结圈也时有发生,生产效率较低。竖炉法、转底炉法、流化床法、回转窑法等虽应用多年,因产量较低、成本较高而未广泛应用。

【发明内容】

[0003]本着简单、直接和低成本还原细粒铁矿石的目的,本发明是采用搅拌杆搅动细粒铁矿石、还原物质组成的炉料使之混匀而还原,还原的产物(H20、C02)通过排气伴空搅拌杆(伴空搅拌杆是有伴随空间的搅拌杆,伴随空间由搅拌杆与固体炉料包围,排气伴空搅拌杆与排除还原产物的排气孔相通,进气伴空搅拌杆与进气孔相通)的伴随空间从炉料中引出;煤基还原的还原物质(焦炭、煤)与细粒铁矿石按还原配比装入还原炉内,还原物质(焦炭、煤)与细粒铁矿石为固体炉料,还原产物通过排气伴空搅拌杆的伴随空间进入排气孔,从排气孔排出还原炉;气基还原的细粒铁矿石直接装入还原炉内,细粒铁矿石为固体炉料,还原气体(h2、CO)从外部经进气孔进入进气伴空搅拌杆的伴随空间后,与伴随空间炉料侧的铁矿石接触,在搅动过程中还原铁矿石,其中对颗粒稍大、透气的铁矿石,进气伴空搅拌杆与排气伴空搅拌杆间隔布置,还原气体从进气孔进入进气伴空搅拌杆的伴随空间,在伴随空间炉料侧接触铁矿石,进行还原反应,还原产物与部分未发生还原反应的还原气体穿过铁矿石进入相邻的排气伴空搅拌杆的伴随空间,在穿过铁矿石的过程中,还原气体与铁矿石进行还原反应,进入排气伴空搅拌杆伴随空间中的有还原产物和未还原铁矿石的残余还原气体,还原产物和残余还原气体最后一并进入排气孔排出炉外;对颗粒稍小、不透气的铁矿石,除进气伴空搅拌杆与排气伴空搅拌杆间隔布置、还原气体与生成的还原产物在搅动过程中被铁矿石吸附、裹挟抵达相邻的排气伴空搅拌杆排出外,还可以在炉内布置一端连通进气孔、另一端连通排气孔的伴空搅拌杆,使得还原气体进入该伴空搅拌杆的伴随空间后,与该伴随空间炉料侧的铁矿石进行还原反应,反应生成的还原产物与未还原铁矿石的残余还原气体一并通过该伴随空间进入排气孔排出炉外;炉料包括高温还原气体进炉前的预热不满足炉内还原所需热量时,通过专用加热搅拌杆搅动传递给炉料,专用加热搅拌杆的热量来自于电、电磁感应或其他高温物体;采用高温还原气体加热炉料时,高温还原气体通过伴空搅拌杆的伴随空间、搅拌杆将热量传递给炉料;还原反应产生的热量通过搅动传递给未反应部分的炉料;从排气孔排出的还原产物含未还原铁矿石的残余还原气体及部分灰分进入炉外分离器分离,其中残余还原气体加压后送入进气孔重新利用;连续进行还原生产时,除通过伴空搅拌杆、专用加热搅拌杆驱动炉料外,亦采用专用驱动搅拌杆推动炉料移动;通过调整搅拌杆的种类和数量、搅动速度、炉料温度、压力,加快细粒铁矿石的还原,提高生产率。
[0004]本发明的各类搅拌杆可以固定在搅拌轴上,也可以固定在还原炉上,可以有多种具体的实施方式。
[0005]与目前细粒铁矿石的直接还原法相比,本发明还原炉内炉料总量较多,采用搅拌杆搅动细粒铁矿石与还原物质使之混匀、接触而还原,便于控制,有利于提高生产效率,降低生产成本,除用于直接还原外,还可用于二步法熔融还原中第一步的预还原。
【附图说明】
[0006]图1?图3是本发明实施例1的示意图,其中图1是图2沿1-1的剖视图,图2是图1沿I1-1I的剖视图,图3是图2沿II1-1II的剖视图。
[0007]图4?图6是本发明实施例2的示意图,其中图4是图5沿1-1的剖视图,图5是图4沿I1-1I的剖视图,图6是图4沿II1-1II的剖视图。
[0008]图7、图8是本发明实施例3的示意图,其中图7是图8沿1-1的剖视图,图8是图7沿I1-1I的剖视图。
[0009]图9、图10是本发明实施例4的示意图,其中图9是图10沿1-1的剖视图,图10是图9沿I1-1I的剖视图。
[0010]图11?图19是本发明搅拌杆横断面结构示意图,其中图11?图17是伴空搅拌杆横断面结构示意图,图18是专用加热搅拌杆横断面结构示意图,图19是专用驱动搅拌杆横断面结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]实施例1
参见图1?图3、图11?图19,采用搅拌杆20搅动细粒铁矿石、还原物质组成的炉料10使之混匀而还原,还原的产物41通过伴空搅拌杆20的伴随空间30从炉料10中引出;煤基还原的还原物质(焦炭、煤)与细粒铁矿石按还原配比装入还原炉50内,还原物质(焦炭、煤)与细粒铁矿石为固体炉料10,还原产物41通过排气伴空搅拌杆20的伴随空间30进入排气孔56,从排气孔56排出还原炉;气基还原的细粒铁矿石直接装入还原炉50内,细粒铁矿石为固体炉料10,还原气体40从外部经进气孔55进入进气伴空搅拌杆20的伴随空间30后,与伴随空间30炉料侧的铁矿石接触,在搅动过程中还原铁矿石,其中对颗粒稍大、透气的铁矿石,进气伴空搅拌杆20与排气伴空搅拌杆20间隔布置,还原气体40从进气伴空搅拌杆20进
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