专利名称：：隧道车底式快速还原炉直接还原铁的工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种直接还原铁(也称海绵铁、金属化球团)快速还原工艺，特别是以无罐隧道车底式快速还原炉取代传统的外热反应罐隧道窑对铁系氧化物(如四氧化三铁类磁铁矿和铁鳞、三氧化二铁类赤铁矿、碱式碳酸铁类菱铁矿和硫酸烧渣、高炉炉灰、炼钢尘泥和轧钢含油污泥等)进行快速还原的生产工艺。技术背景-传统生产直接还原铁的工艺流程见附图1，是将焦碳末或无烟煤加工成的还原剂(碳C)与脱硫剂(石灰Ca)混合，然后将铁系氧化物分层装入粘土耐火质或sic质反应罐中，然后进入到隧道窑内，在3040小时的时间内加热到1100120(TC的温度进行还原反应，经冷却后而成直接还原铁制品。这种方式因还原剂(碳C)与铁系氧化物只有很小的接触面，更重要的是还原剂(碳C)与铁系氧化物都装在反应罐中，造成反应时间长，还原不彻底、不均匀、过氧化等后果，影响直接还原铁的产量和质量；增加了反应罐本身的消耗和导热慢带来的能耗过高的成本。
发明内容本发明目的是提供一种隧道车底式快速还原炉直接还原铁的工艺，使反应速度加快，反应时间縮短，海绵铁质量和产量得到提高，投资大幅度减少、成本大幅度降低，解决
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存在的上述问题。本发明目的是通过下面的技术方案实现的隧道车底式快速还原炉直接还原铁的工艺隧道车底式快速还原炉直接还原铁工艺包括如下工艺过程配料工序、混料工序、压球工序、烘干工序、布料工序、还原工序、冷却成品工序，将铁系氧化物、还原剂一碳C、脱硫磷剂和粘结剂进行配料、混料、压球(或造球)、干燥、布料、进入到隧道车底式快速还原炉，加热进行还原反应，冷却后生产出直接还原铁制品，其特别之处是不用反应罐而是将压(或滚)制后干燥的球团均匀平铺在隧道车底式还原炉的台车上面进行加热还原反应。球团平铺在台车上，依次进入隧道炉内经过预热、高温还原、冷却三个阶段。隧道车底式快速还原炉的加热还原反应参数铺料厚度为20200mm，还原时间为在20120分钟，加热温度950135(TC，炉内气氛为弱还原气氛。炉内压力为微正压。本发明的有益效果是由于一方面去掉了反应罐，反应罐本身的不良导热性和高蓄热性不复存在，燃料燃烧后的还原气氛气体直接作用于球团反应的同时，另一方面铁系氧化物球团与内配或外配的还原剂(碳C)接触面积增大，使球团反应速度加快、反应时间縮短、直接还原铁质量提升，产量得到人幅度的提高。本发明理论上可提高十倍反应速度，亦即在同样规格的还原炉上(以长150米隧道窑为例)，传统隧道窑还原工艺年产量仅2万吨，而隧道车底式快速还原工艺可达年产量20万吨，提高了10倍产量。另外，由于大幅度縮短了反应还原时间，单位能耗大大地降低了，也就大幅度降低了生产成本。本发明的有益效果还在于余热利用及节能降耗技术效果显著。快速还原炉的热废烟气主要由还原产出的气体产物与炉膛中煤气燃烧物混合燃烧后的产物(主要为C02)组成，它与台车运行方向相反，一方面起到了对生球团进行预热的目的。另一方面排出炉外的热废烟气(约30(TC)再送到烘干机对生球团进行干燥，干燥后的废烟气(约10(TC)再由烟囱排出厂房外。在隧道车底式还原炉的冷却带，采取惰性气体(如N2)保护及冷却方案，即用惰性气体对金属化球团进行抗氧化保护的同时对产品直接循环冷却，惰性气体带出的热量经换热器置换成热空气(约30(TC)送助燃风机作助燃空气用，该助燃空气与煤气混合进行燃烧，此举即节省了燃料又提高了燃烧温度。以上措施的综合利用，单位能耗可降低至600900Kcal/kg。附图l是
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工艺图。附图2是本发明工艺图。具体实施例方式以下结合附图，通过实施例进一步说明本发明。参照附图2，按照本发明的工艺流程图实施本发明，包括①配料工序。包括四个部分铁矿粉、煤粉、脱硫剂和粘结剂。铁矿粉是配料的主要部分，约占75—85%，它是金属铁的来源。煤粉是还原剂，在配料中占15-25%。还原产生的CO既可将金属铁还原出来，还可作为燃料，为化学反应供应热能。粘结剂帮助成球，使生球的强度能够满足生产工艺的要求，在配料中只占0.5-2%。脱硫剂的配加量根据铁矿粉和煤粉的碱度和Mg0需求而定。配比采用皮带称进行自动配料，配料应保持料流稳定，数量准确。②混料工序。包括混合和加水，其目的是使铁矿粉、还原剂、脱硫剂和粘结剂充分混匀，并添加适当的水。混合料的水分含量适度，是保证产品质量的关键。混合不匀，直接关系产品的金属化率；加水是否合适，影响压球机的正常作业和生球的强度，所以混料工作十分重要。在一般情况下，混合料的水分以7-8。％为宜，进厂的铁矿粉初水分一般在8%左右，经过破碎的煤粉含水量大约为2-3%，脱硫剂的水分约为1%，如果铁矿粉含水率较高，可以不加水。③压球(造球)工序本工艺采用压球法工艺。对辊压球机由两个成型辊构成，一对压球辊通过齿轮、减速机由电动机驱动。压球辊的孔型易被磨损，为了延长其使用寿命，采用表面淬火，提高其硬度；或用耐磨材料铸成带孔型的模块，镶在压球辊上，以便于更换。混合料堆比重一般在1.2-1.6g/cn]3之间，颗粒之间有较多的空隙。在压力的作用下，颗粒发生滑动、位移、变形乃至破裂，颗粒彼此接触紧密，空隙减少，密度增加。使颗粒间的毛细水的张力、粘结剂的粘结力、微细颗粒间的分子力发挥作用，压成的球团矿因而具有一定的强度。为了提高成球率，在混合料压球成型之前应采取预压措施。压球操作中最常遇到的问题是"粘模"，合理的孔型设计与光洁的表面是防止粘模的重要措施。混合料的水分也很重要，过高的水分容易导致粘模。由于水在颗粒之间起着粘结和润滑作用，故混合料的水分控制十分重要，过高会导致粘模，过低会导致压球机的负荷增加，成品率降低。采用造球工艺时则采用圆盘造球机进行造球。④烘干工序将生球进行烘干的目的有三个(丄)提高隧道车底式快速还原炉的生产率。如果将湿球直接装入隧道炉，可能导致生球爆裂，并且占用了隧道炉的装载面积。(2)可提高生球的强度，试验证明生球经过烘干抗压和落下的强度可提高数倍。(3)充分利用隧道车底式还原炉的废热，提高热能的利用率。烘千设备采用网带式烘干机(或立式烘干机)，将生球均匀地布在网带上，料层厚度由工艺确定。从隧道炉抽来的25(TC的热废气从料层上下穿过，将生球中水分带走。烘干机操作要控制布料，务求生球在烘干网带上分布均匀。还要控制烘干废气的温度和流量以及烘干机的转速，以求达到烘千的要求。⑤布料工序烘干后的千球，经皮带输送机运送至料仓经辊式布料机均匀铺在隧道车底式快速还原炉的台车上，铺料厚度为2060mm。还原工序——隧道车底式快速还原炉球团入炉后经预热、高温(950-135(TC)还原、冷却三个阶段，完成还原过程。还原带时间为20120min(可调)。⑦冷却成品工序冷却(约20(TC)出窑后用无动力出料机将金属化球团送至料仓，由链板机或带式磁选机送成品库。在实施例中，压球配料各组份按如下比例铁矿粉重量百分比为00%计，还原剂1525%、水610%、粘结剂O.52%。将铁系氧化物四氧化三铁之铁矿粉100%、还原剂(C)1525%、水610%和粘结剂(添加剂)0.52%进行充分混合后压球并进行干燥后入炉快速升温还原，结果见升温记录。升温记录<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>加工工艺过程及结果焦末加工成的还原剂(碳C)，采用破碎的方式进行，破碎后的粒度为50-100目，铁系氧化物为铁矿粉(Fe=65%)。将铁系氧化物为铁矿粉、还原剂、水、粘结剂按比例(铁矿粉1:还原剂0.150.25:粘结剂0.52.0:水610)充分混合后经干燥进入还原设备——还原炉内升温80分钟至IOI(TC保温50分钟降温冷却后出炉，金属化球团产品经化验TFe达到85%以上，化验报告见下表化验报告<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本发明实施例与
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相比，还原时间、还原温度见下表
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工艺与本发明工艺比较<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从上表即可看出，同一原料在同等温度条件下还原，本发明工艺的还原时间大大縮短。权利要求1、一种隧道车底式快速还原炉直接还原铁的工艺，包括如下工艺过程配料工序、混料工序、压球(或造球)工序、烘干工序、布料工序、还原工序、冷却成品工序，将铁系氧化物、还原剂一碳C、脱硫磷剂和粘结剂进行配料、混料、压球(或造球)、干燥、布料、进入到隧道车底式快速还原炉，加热进行还原反应，冷却后生产出直接还原铁制品，其特征在于不用反应罐而是将压制后干燥的球团均匀平铺在隧道车底式还原炉的台车上面进行加热还原反应。2、根据权利要求1所述之隧道车底式快速还原炉直接还原铁的工艺，其特征在于所说的球团平铺在台车上，依次进入隧道炉内经过预热、高温还原、冷却三个阶段。3、根据权利要求1或2所述之隧道车底式快速还原炉直接还原铁的工艺，其特征在于隧道车底式快速还原炉的加热还原反应参数铺料厚度为20200mm，还原时间为在20120分钟，加热温度9501350°C，炉内气氛为弱还原气氛。4、根据权利要求1或2所述之隧道车底式快速还原炉直接还原铁的工艺，其特征在于炉内压力为微正压。5、根据权利要求1或2所述之隧道车底式快速还原炉直接还原铁的工艺，其特征在于压球配料各组份按如下比例铁矿粉重量百分比为100%计，还原剂1525%、水610%、粘结剂O.52%。6、根据权利要求1或2所述之隧道车底式快速还原炉直接还原铁的工艺，其特征在于在隧道车底式还原炉的冷却带，采取惰性气体保护及冷却，即用惰性气体对金属化球团进行抗氧化保护的同时对产品直接循环冷却，惰性气体带出的热量经换热器置换成热空气作助燃空气用。全文摘要本发明涉及一种直接还原铁(也称海绵铁、金属化球团)快速还原工艺，特别是以无罐隧道车底式快速还原炉取代传统的外热反应罐隧道窑对铁系氧化物进行快速还原的生产工艺。技术方案的特别之处是不用反应罐而是将压制后干燥的球团均匀平铺在隧道车底式还原炉的台车上面进行加热还原反应。本发明的有益效果是反应罐本身的不良导热性和高蓄热性不复存在，燃料燃烧后的还原气氛气体直接作用于球团反应的同时，铁系氧化物球团与内配或外配的还原剂(碳C)接触面积增大，使球团反应速度加快、反应时间缩短、直接还原铁质量提升，产量得到大幅度的提高。本发明理论上可提高十倍反应速度，由于大幅度缩短了反应还原时间，单位能耗大大地降低了，也就大幅度降低了生产成本。文档编号C21B13/00GK101148686SQ20071016621公开日2008年3月26日申请日期2007年11月8日优先权日2007年11月8日发明者汪寿平,汪翔宇申请人:唐山奥特斯窑炉有限公司