专利名称：步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法
技术领域：
本发明涉及一种直接还原铁的生产方法，尤其涉及一种步进式单体串联焙烧炉生 产直接还原铁的方法，属于钢铁冶金技术领域。
背景技术：
金属化球团是直接还原铁的一种，是重要的冶金原料，可用于炼铁或炼钢。直接 还原铁生产工艺的原理，是将铁矿粉或含铁原料在低于铁的熔化温度的条件下进行还原反 应，将铁矿中的氧夺走而形成金属铁。传统金属化球团的制造工艺中，通常将以煤做还原剂来进行还原反应的方法，称 为煤基直接还原法，其主要有回转窑法、隧道窑法和转底炉法，然而，上述传统方法均存在 生产效率低、金属化率低等缺点。中国专利CN101148686A公开了一种隧道车底式快速还 原炉直接还原铁的工艺，与传统隧道窑法相比，具有球团反应速度快、反应时间缩短、直接 还原铁质量提升及产量提高的优点，然而，仍然存在如下缺点工序能耗高，单位能耗高达 900kcal/kg以上；生产效率低，炉内焙烧时间高达130分钟以上，严重制约产量提高；设备 维护难度大，因设备损坏后，隧道窑内降温过程长，延长了维修时间。中国专利CN1191377C公告了一种用含碳铁矿球团生产直接还原铁的方法，该方 法用类似烧结球团的生产方法生产金属化球团，使含碳铁矿球团料层连续顺流还原焙烧， 还原反应生成的CO在球团周围烧烧放热以加热球团，缩短传热距离，提高了生产率；但 是，这种方法仍然存在以下缺点，由于料层厚度薄，生产效率低，单位炉底面积生产率仅为 200kg/(m2 -h)；金属化率不稳定，这是因为在该工艺中球团料层的底部比上部焙烧时间短， 底部球团因还原时间过短而造成还原率低；若要保证底部球团的还原率，就需要延长焙烧 还原时间，然而在底部料层进行充分还原时，含氧量高的气流就会穿过底部料层上升到料 层上部，将已还原的金属再氧化，从而无法保证金属化率。
发明内容
本发明的目的是提供一种步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法，该工艺 具有生产率高、金属化率高并且稳定的特点。为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案本发明提供的步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法，包括如下工序造球将铁矿粉、煤粉和粘结剂混合压制成球团并经烘干，制取自还原球团；装料向单体焙烧炉内依次装入下层燃料、自还原球团、上层燃料，形成厚度为 400—900mm 的料层；焙烧在单体焙烧炉内，点燃所述上层燃料、加热焙烧自还原球团并引燃自还原球 团上表面，形成还原焙烧层，并从上向下鼓入助燃风，同时从下部引风，使还原焙烧层从上 向下扩展；在上部料层完成还原后，改变鼓风和引风方向，即从下向上鼓入助燃风，从上部 引风，使下部料层完成还原，制得金属化球团。
进一步，所述料层中还包括垫底料，铺设在所述下层燃料与所述单体焙烧炉炉底 之间，厚度为25—50mm。其中，所述工艺，还包括如下工序单体串联将若干个单体焙烧炉串联成焙烧炉组，该焙烧炉组以步进方式移动，每 次移动一个单体焙烧炉工作位，每个工作位的上部和下部分别设有风箱；每个单体焙烧炉 移动到一个工作位时，与该工作位的风箱密封对接。所述造球工序中，铁矿粉、煤粉和粘结剂按重量份配比为铁矿粉68-74份，煤粉 22-26份，粘结剂3-5份。所述装料工序中，上层燃料、自还原球团和下层燃料的厚度分别为50-100mm、 300—700mm、50—100mm。所述助燃风为冷空气、热风、富氧冷风或富氧热风。所述单体焙烧炉，包括筒形炉体，该炉体的上端面开口，下端面设有箅条，所述炉 体壁的上、下两端设有密封装置，向上、向下分别与风箱密封连接；所述炉体壁外下端部相 对设有轮对。本发明提供的步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法，采用单体焙烧炉来 制取金属化球团，并在自还原球团料层的上下两面分别铺装燃料；在焙烧过程中，首先点燃 上层燃料、引燃自还原球团上表面，形成还原焙烧层，并从上向下鼓入助燃风，同时从下部 引风，使还原焙烧层从上向下扩展；在上部料层完成还原后，改变鼓风和引风方向，即从下 向上鼓入助燃风，从上部引风，使下部料层完成还原，制得金属化球团。在焙烧过程中，无论是从上向下鼓风、从下部引风，即上吹下引，还是从下向上鼓 风、从上部引风，即下吹上引，均能通过调节风压和风量，使整个料层的球团焙烧温度稳步 上升并保持在1000-1350°C，并能控制炉内气体的气氛，保障充分的还原温度及时间，使整 个料层上下部球团均得到充分还原。在焙烧过程中，由于上层或下层燃料，在燃烧后首先与助燃风中的氧反应，因此穿 过料层的烟气中含氧量非常低，不会使已还原的金属铁再被氧化，从而保证了金属化率的 稳定性。同时，由于采用了上吹下引和下吹上引的技术措施，增强了助燃风穿透料层的能 力，使单体焙烧炉内料层的铺装厚度能达到900mm，从而有效地提高了金属化球团的生产效率。
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作 简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通 技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明提供的步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法的单体焙烧 炉的结构示意图；图2为本发明提供的步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法的流程图；图3为本发明提供的步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法的一实施方 式的示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显 然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实 施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属 于本发明保护的范围。如图1所示，本发明提供的步进式单体串联焙烧炉生产直接还原 铁的方法的专用 单体焙烧炉，所述单体焙烧炉10，包括筒形炉体11，该炉体11的上端面开口，下端面设有箅 条12，所述炉体11壁上、下两端设有密封装置13、14，向上、向下分别与风箱20、30密封连 接；所述炉体11壁外下端部相对设有轮对15，该轮对15放置在固定于地面上的轨道16上， 方便单体焙烧炉10的行进。如图2所示，本发明提供的步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法，包括 如下工序S201造球将铁矿粉、煤粉和粘结剂混合压制成球团并经烘干，制取自还原球团；在该工序中，铁矿粉、煤粉和粘结剂按重量份配比为铁矿粉68-76份，煤粉22_26 份，粘结剂3-5份。S202装料向单体焙烧炉内依次装入下层燃料60、自还原球团50、上层燃料40形 成厚度为400-900mm的料层，如图1所示；其中，上层燃料、自还原球团和下层燃料的厚度分别为50--100mm、300--700mm、 50—100mm。进一步，在所述下层燃料与所述单体焙烧炉炉底之间，还铺装厚度为25-50mm的 垫底料70，使料层形成四层布料结构。所述垫底料为耐火材料起着保护炉箅条的作用。S203焙烧在单体焙烧炉内，点燃所述上层燃料，以加热焙烧自还原球团，并引燃自 还原球团上表面，形成还原焙烧层，并从上向下鼓入助燃风，同时从下部引风，即上吹下引， 使还原焙烧层从上向下扩展，上部料层完成还原；此后，改变吹风方向，即从下向上鼓入助 燃风，从上部引风，即下吹上引，使下部料层完成还原，制得金属化球团。所述助燃风可以为冷空气或热风；也可以为富氧冷风或热风。在本工序中，也可以先点燃下层燃料、引燃自还原球团下表面，并先下吹上引，后 上吹下引，进行还原焙烧。本发明提供的步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法，在焙烧过程中， 无论是从上向下鼓风、从下部引风，即上吹下弓丨，还是从下向上鼓风、从上部引风，即 下吹上弓丨，均能通过调节风压和风量，使整个料层的球团焙烧温度稳步上升并保持在 1000-1350°C，并能控制炉内气体的气氛，保障充分的还原温度及时间，使整个料层上下部 球团均得到充分还原。另外，在焙烧过程中，由于上层或下层燃料，在燃烧后首先与助燃风中的氧反应， 因此穿过料层的烟气中含氧量非常低，不会使已还原的金属铁再被氧化，从而保证了金属 化率的稳定性。同时，由于采用了上吹下引和下吹上引的技术措施，增强了助燃风穿透料层 的能力，使单体焙烧炉内料层的铺装厚度能达到900mm，从而有效地提高了金属化球团的生
产效率。在本工艺中，一个单体焙烧炉在固定焙烧位进行焙烧还原，完成上吹下引及下吹上引的全部工序后，制得金属化球团；本实施例的特点是一个单体焙烧炉在一个固定工作 位完成还原反应，在焙烧过程中，通过不断调节风箱的风向、风压和风量来保证还原反应的 顺利进行。实施例1按重量份计，将72份含铁65 %的铁矿粉、24份煤粉和4份粘结剂，混合压制成 自还原球团，并烘干；将燃料、自还原球团及垫底料分层装入单体焙烧炉内，料层厚度为 500mm，其中，上层燃料、下层燃料及垫底料的厚度分别 为55mm、55mm、25mm ；经23分钟的焙 烧还原后，经过冷却获得金属化率80 %，全铁为77 %的金属化球团。实施例2按重量份计，将70份含铁65%的铁矿粉、22份煤粉和3份粘结剂，混合压制成还 原球团，并烘干；将燃料、还原球团及垫底料分层装入单体焙烧炉内，料层厚度为700mm，其 中，上层燃料、下层燃料及垫底料的厚度分别为75mm、75mm、35mm ；经30分钟的焙烧还原后， 经过冷却获得金属化率82%，全铁为79%的金属化球团。实施例3按重量份计，将76份含铁65%的铁矿粉、26份煤粉和5份粘结剂，混合压制成还 原球团，并烘干；将燃料、还原球团及垫底料分层装入单体焙烧炉内，料层厚度为900mm，其 中，上层燃料、下层燃料及垫底料的厚度分别为95mm、95mm、45mm;经37分钟的焙烧还原后， 经过冷却获得金属化率81 %，全铁为78%的金属化球团。如图3所示，为提高生产效率，方便组织生产，本工艺中采取按如下实施方式组织 生产单体串联将若干个，如10个单体焙烧炉串联成焙烧炉组，该焙烧炉组以步进方 式移动，每次移动一个单体焙烧炉工作位，每个工作位的上部和下部分别设有风箱；每个单 体焙烧炉移动到一个工作位时，与该工作位的风箱密封对接。在本实施例中，一组焙烧炉在焙烧过程中，以步进方式移动，每个单体焙烧炉移动 到一个工作位时，与该工作位的风箱连接；通过设置每一个工作位风箱的风向、风压和风 量，控制炉内气体的气氛，保持充分的还原温度及时间，使整个料层的球团得到充分还原。 在运行中，可以先点燃上部燃料，前部采用上吹下引，后部下吹上引的方法进行还原焙烧； 也可以先点燃下部燃料，前部采用下吹上引，后部上吹下引的方法进行还原焙烧。本实施例的特点是一个单体焙烧炉步进式经过多个工作位、与多个风箱连接，每 个工作位风箱给出所需的风向、风压和风量，单体焙烧炉经过多个工作位后，完成焙烧还原 反应。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
权利要求
一种步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法，其特征在于，包括如下工序造球将铁矿粉、煤粉和粘结剂混合压制成球团并经烘干，制取自还原球团；装料向单体焙烧炉内依次装入下层燃料、自还原球团、上层燃料，形成厚度为400--900mm的料层；焙烧在单体焙烧炉内，点燃所述上层燃料、加热焙烧自还原球团并引燃自还原球团上表面，形成还原焙烧层，并从上向下鼓入助燃风，同时从下部引风，使还原焙烧层从上向下扩展；在上部料层完成还原后，改变鼓风和引风方向，即从下向上鼓入助燃风，从上部引风，使下部料层完成还原，制得金属化球团。
2.根据权利要求1所述的步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法，其特征在 于，所述料层中还包括垫底料，铺设在所述下层燃料与所述单体焙烧炉炉底之间，厚度为 25—50mmo
3.根据权利要求1所述的步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法，其特征在 于，还包括如下工序单体串联将若干个单体焙烧炉串联成焙烧炉组，该焙烧炉组以步进方式移动，每次移 动一个单体焙烧炉工作位，每个工作位的上部和下部分别设有风箱；每个单体焙烧炉移动 到一个工作位时，与该工作位的风箱密封对接。
4.根据权利要求1所述的步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法，其特征在 于，所述造球工序中，铁矿粉、煤粉和粘结剂按重量份配比为铁矿粉68-76份，煤粉22-26 份，粘结剂3-5份。
5.根据权利要求1所述的步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法，其特 征在于，所述装料工序中，下层燃料、自还原球团和上层燃料的厚度分别为50-100mm、 300—700mm、50—100mm。
6.根据权利要求1所述的步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法，其特征在 于，所述助燃风为冷空气、热风、富氧冷风或富氧热风。
7.根据权利要求1或3所述的步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法，其特征 在于，所述单体焙烧炉，包括筒形炉体，该炉体的上端面开口，下端面设有箅条，所述炉体壁 的上、下两端设有密封装置，向上、向下分别与风箱密封连接；所述炉体壁外下端部相对设 有轮对。
全文摘要
本发明公开一种步进式单体串联焙烧炉生产直接还原铁的方法，用以解决现有技术存在的生产效率低、无法保证金属化率的问题；其包括如下工序造球，将铁矿粉、煤粉和粘结剂混合压制成球团并经烘干；装料，向单体焙烧炉内依次装入下层燃料、自还原球团、上层燃料，形成厚度为400--900mm的料层；焙烧，在单体焙烧炉内，点燃所述上层燃料、加热焙烧自还原球团并引燃自还原球团上表面，形成还原焙烧层，并从上向下鼓入助燃风，同时从下部引风，使还原焙烧层从上向下扩展；在上部料层完成还原后，改变鼓风和引风方向，即从下向上鼓入助燃风，同时从上部引风，使下部料层完成还原。本发明工艺能够高生产效率，高金属化率地生产金属化球团。
文档编号C21B13/00GK101818225SQ20101017161
公开日2010年9月1日 申请日期2010年5月6日 优先权日2010年5月6日
发明者万宇, 刘国林, 黄永志 申请人:刘国林;万宇;黄永志