专利名称：一种直接还原铁的窑炉设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种直接还原铁的窑炉设备。
背景技术：
在中国，现有的直接还原铁生产工艺主要是采用煤基隧道窑罐式法，也有少量的 煤基回转窑法、煤基竖炉法及转底炉法。因为煤基回转窑法、煤基竖炉法及转底炉法存在技 术方面和操作上等存在着很多的问题。比如煤基回转窑法普遍存在回转窑结圈；窑内还 原气氛不充分；产品后期氧化；如果生产金属化球团产品还存在球团粉化等致命的缺陷， 所以近年国内一共上马了十余条煤基回转窑直接还原铁生产线，大都因为这几个问题，至 今无法连续、正常生产。煤基还原竖炉存在着炉温难以掌控，还原窑炉中心温度无法达到 还原工艺要求当炉内外部温度适合工艺温度时，炉中心却出现生料；而当炉内外部温度 超过工艺温度时，炉内外部造成球团(块矿)间粘结、结块，进而使炉内棚料，使物料无法顺 行。另外还原物料的出料温度较高，容易氧化，存在较多重要的问题，致使国内煤基竖炉规 模很小，直径最大不超过an。无法规模化生产。为了解决此问题，近年有人提出采用煤碳造气、脱硫、再加温到1200 左右后增压 输入还原竖炉中进行气基还原。工艺是可行的，因为1200 煤气的温度入炉，在炉内，温度 只能在1200 以下，不会出现球团(块矿)间粘结、结块、棚料等现象，可随着煤碳价格不断 上涨，煤碳转成高温煤气后，再降温除尘、脱硫，再把冷煤气用煤碳或煤气加温到1200 左 右，这样浪费了能源，增加了能源消耗，所以此项目至今没有人敢上马，只是停留在学术研 究上。因此只有走过30年历史的煤基隧道窑罐式法工艺比较稳定、成熟，小项目分布相对 比较普遍。目前中国年产50万吨直接还原铁(海绵铁)，大都是煤基隧道窑罐式法生产的； 但是传统的煤基隧道窑罐式法具有投资大；占地面积广；还得必须采用昂贵的耐火罐(吨 还原铁消耗耐火罐一般在230-280元/吨)，工艺落后造成能耗高、还原时间长，劳动力消耗 高、产品质量差等原因，造成生产成本高、销路不畅等实际问题。使中国尽管是世界上钢产 量第一大国，可直接还原铁的年产量不及印度半个月的产量，造成钢铁公司的直接还原铁 有大量的缺口，不得不化高价大量进口国外的直接还原铁。煤基隧道窑罐式法生产还原铁 的目前工艺，只能采用TFe ^ 66%的铁精矿粉或铁鳞直接还原还原铁。如果采用低品位矿 石直接还原，其生产成本将无法接受。近来来，也有人在推广煤基转底炉法，但因窑炉结构为还原物料是与火焰直接接 触，这就必然使还原铁有氧化现象，所以转底炉法生产的还原铁的还原率最高在68%，根本 无法达到《国家直接还原铁产品(准)标准》，只能与矿热炉或电弧炉等配套熔分用，不能单 独用于生产直接还原铁产品。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种直接还原铁的窑炉设备，节 省设备成本的同时，提高了物料的还原效率。
本发明的直接还原铁的窑炉设备包括窑顶，助燃风管道，燃气管道，烧嘴，料池， 曲封，窑车，该窑炉设备还包括隔板，窑顶下与隔板上的空间为上燃烧室，隔板下与料池上 的空间为还原室，料池下与曲封上的空间为下燃烧室，该窑炉设备的烧嘴分为上烧嘴和下 烧嘴，分别设置于上燃烧室和下燃烧室的炉壁上，燃气管道连接上烧嘴和下烧嘴，助燃风管 道接入上燃烧室和下燃烧室，窑车支撑着料池。与现有技术相比，本发明的特点及其有益效果是
1.隔板隔绝给窑炉加热的明火，使窑车的料盘在还原室内完成还原和渣铁分离，此刻 还原室内会形成300 1100 的高浓度还原气体，使两头的空气无法进入，不但有效防 止了从氧化和二次氧化，而且还原剂消耗量很低，是隧道窑法1/3的消耗量；
2.料池下面有曲封，即起到下隔板的作用，防止火热上窜和杜绝料池的还原气体下行， 又起到料池的地板的作用；
3.料池的上下各有一个燃烧室，燃烧室的温度可以达到1350 以上，使料池内的温 度稳定，上下温差小，并使废气外排畅通，避免了还原室内局部温度过高造成的物料过还原 与还原温度过低导致还原物料还原不充分的矛盾；
4本发明使物料在预热和还原时不氧化并且在冷却时也不会二次氧化，可以获得98% 以上的还原率；
5本发明无需昂贵的耐火罐，大大节省了设备的成本；
6本发明无需考虑球团成球的水份含量；粉矿率；常温和高温强度；转鼓指数等苛刻条 件，只要球团能装入料池内即可；
7本发明废气的余热用于再加温煤气或助燃风或余热发电，使其尽可能做到热能充分 利用，达到既能环保的目的；
8本发明适用于各种高、低品位矿，尤其适合难选矿、复合矿和工业含铁废渣，可生产出 砾铁和直接还原铁产品。
本发明的直接还原铁的窑炉设备的结构示意图，其中1窑顶，2助燃风管道，3燃气 管道，4上烧嘴，5隔板，6料池，7下烧嘴，8曲封，9窑车，10上燃烧室，11还原室，12下燃烧室。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作详细说明，但本发明的保护范围不仅限于下述的实施 例
采用本发明建造的一条中试直接还原窑炉设备，长22. 5米，高2. 5米，宽1. 8米。包括 窑顶1，助燃风管道2，燃气管道3，烧嘴，料池6，曲封8，窑车9，该窑炉设备还包括隔板5， 窑顶下与隔板上的空间为上燃烧室10，隔板下与料池上的空间为还原室11，料池下与曲封 上的空间为下燃烧室12，该窑炉设备的烧嘴分为上烧嘴4和下烧嘴7，分别设置于上燃烧室 10和下燃烧室12的炉壁上，燃气管道3连接上烧嘴4和下烧嘴7，助燃风管道2接入上燃 烧室10和下燃烧室12，窑车9支撑着料池6。先将液化气通入燃气管道3，同时打开助燃风管道2及燃气管道3并点燃液化气，加热8小时，使上下燃烧室的温度达到1300°C时，将 θ=40. 46%的被还原物料临江羚羊石 铁块粉球团和还原剂混合后，装入窑车9，进车还原时间为3. 5小时，高温段为4个车位，窑 车9运行间隔为50分钟，采用导热系数很高的碳化硅材质上隔板5隔绝了上燃烧室10中 的明火，使窑车9的料池6在还原室11内完成还原并实现渣铁分离，料池的上下各有一个 燃烧室，燃烧室的温度可以达到1350 以上，使料池内的温度稳定，上下温差小，并使废气 外排畅通。此刻还原室内会形成3001 11001 的高浓度还原气体，使两头的空气无法 进入，不但有效防止了从氧化和二次氧化，而且还原剂消耗量很低，是隧道窑法1/3的消耗 量。整个料池均在一个马弗状态中运行，还原气氛稳定、充分，铁物料的还原效果彻 底、充分。被还原物料的主要指标为
羚羊石球团被还原处理后的砾铁产品的全铁重量百分比占97. 32%，金属化率为 99. 77% ；砾铁率为95. 68%，砾铁密度7. 47t/m3，尾矿含铁量为0. 89%，铁的回收率为 98. 97%。其各项指标为目前任何还原装备达不到的水平。
权利要求
1.一种直接还原铁的窑炉设备，包括窑顶，助燃风管道，燃气管道，烧嘴，料池，曲封， 窑车，其特征在于该窑炉设备还包括隔板，窑顶下与隔板上的空间为上燃烧室，隔板下与料 池上的空间为还原室，料池下与曲封上的空间为下燃烧室，该窑炉设备的烧嘴分为上烧嘴 和下烧嘴，分别设置于上燃烧室和下燃烧室的炉壁上，燃气管道连接上烧嘴和下烧嘴，助燃 风管道接入上燃烧室和下燃烧室，窑车支撑着料池。
2.根据权利要求1所述的一种直接还原铁的窑炉设备，其特征在于适用于高、低品位 铁矿，尤其适合各种难选矿、复合矿和工业含铁废渣，可直接还原分离出优质的砾铁和直接 还原铁产品。
全文摘要
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种直接还原铁的窑炉设备。本发明建造的直接还原窑炉设备，包括窑顶1，助燃风管道2,燃气管道3,烧嘴,料池6，曲封8，窑车9，该窑炉设备还包括隔板5，窑顶下与隔板上的空间为上燃烧室10，隔板下与料池上的空间为还原室11，料池下与曲封上的空间为下燃烧室12，该窑炉设备的烧嘴分为上烧嘴4和下烧嘴7，分别设置于上燃烧室10和下燃烧室12的炉壁上，燃气管道3连接上烧嘴4和下烧嘴7，助燃风管道2接入上燃烧室10和下燃烧室12，窑车9支撑着料池6。本发明的直接还原铁的窑炉设备，节省设备成本的同时，提高了物料的还原效率。
文档编号C21B13/00GK102071275SQ20111003162
公开日2011年5月25日 申请日期2011年1月29日 优先权日2011年1月29日
发明者唐竹胜, 徐钦森, 陶立群 申请人:沈阳博联特熔融还原科技有限公司