一种循环加热的还原铁窑炉及还原铁的方法
【专利摘要】本发明是一种还原铁的还原窑炉装备和方法，还原窑炉为环型结构，还原窑炉的烧嘴是均匀分布在窑炉两侧，燃烧加温时，可根据还原物料的还原时间，逐对点燃烧嘴，还原窑炉上方，装有行车，在料盘下，有多条还原窑炉内支烟道和支撑座，使燃烧室的高温烟气从料盘下通过，流量由窑炉调整阀门控制，烟气最后汇总到支烟道，由烟囱排入大气中。将被还原物料与还原剂按比例混合，通过布料机布入窑车的料池中，同时也将覆盖剂平铺到被还原物料上方，将窑车推入窑炉还原，从而得到还原铁产品，经简单的湿式磨选，获得高品位、高回收率的金属铁产品。
【专利说明】一种循环加热的还原铁窑炉及还原铁的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及直接还原铁【技术领域】，具体涉及一种循环加热的还原铁窑炉及还原铁的方法。
【背景技术】
[0002]我国是一个钢铁大国，非焦煤储量又丰富的国家，还原铁产品每年虽然有2000万吨的缺口，但还原铁产量占世界产量不足1%，因此国家出台相关政策，鼓励发展直接还原铁和非焦炼铁工艺技术开发与应用。所以，提高还原铁的产量和质量以及开发我国大量的低贫呆矿及含铁废料使其资源是一件化迫在眉睫的事业。
[0003]我国还原铁工艺主要有，煤基隧道窑罐式法和煤基回转窑法，传统的煤基隧道窑罐式法生产直接还原铁(海绵铁)，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)，而且只能采用TFe≥66%的高品位铁矿粉，无法利用低品位矿石及含铁废料直接还原分离出高品位的还原铁产品，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，造成生产运行成本高、销路不畅等实际问题。
[0004]回转窑法工艺技术逐渐成熟、运行成本较低，正在逐渐推广，但对还原煤有着严格的要求。
[0005] 上述的二种还原铁方法，每条生产线投资均在几千万到几个亿的投资，限制了投资者进军还原铁行业的发展。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对现有还原窑炉还原技术和产能的不足，及被还原的铁原料品位较低，提供一种循环加热的还原铁窑炉及还原铁的方法。采用了一种单条还原窑炉年可还原处理0.5~30万吨原矿，产能弹性大、投资相对较低的圆型、循环加热、宽端面还原铁窑炉装备和还原方法。
[0007]本发明的还原铁的窑炉装备，窑体包括烟囱(1)、支烟道(2)、煤气供应主管道
(3)、烧嘴(4)、支烟道阀门(5)、还原物料布料区(6)、行车(7)、道轨(8)、还原后物料卸料区
(9)、覆盖物(10)、窑顶活动盖板(11)、燃烧室(12)、料池中的还原物料(13)、料盘(14)、支撑座(15)、窑墙(16)、窑炉地基(17)、盖板挂环(18)、助燃风总管(19)、还原窑炉内支烟道
(20)、窑炉调整阀门(21)。
[0008]所述的覆盖物(10)可为煤粉、黄土或者其它粉状材料；料盘(14)采用含量85%的碳化娃材料。
[0009]本发明的直接还原铁的方法，按如下步骤进行:
1.原料加工:
将铁矿粉打磨成160~200目的细度，配加0.5~1.0%的粘结剂，喷洒8~10%水后进行混碾，米用造球盘，造成直径为Φ6~20mm球团或压制成18X20X23mm的球团与还原剂按质量比为(4:1~5:1)均匀混合，并将混合物料装入窑车的料盘(14)中。[0010]所述的还原剂为O~8mm煤粉，其化学成分按质量百分比为固定碳为62~68%、灰份为12~20%、挥发份5~15%、水份为3~8%、S为0.3~1.0%，余量为杂质；
所述的粘结剂为市场购买的普通腐植酸钠或淀粉等有机粘结剂。
[0011]2.料盘(14)下平铺5~IOmm的还原剂煤粉，再布上120~160mm的球团与还原剂混合物，上面布有一层8~15mm后的废煤粉,物料是通过布料机布入的。
[0012]3.料盘(14)的还原物料上部布有一层8~15mm后的废煤粉，称为覆盖剂。
[0013]所述覆盖剂其化学成分按质量百分比为:固定碳35~45%，挥发份2.5~6.5%，灰分50~55%，水份3.0~5.0%,碱度R为0.18~0.22，粒度为O~3mm ;
4.还原窑炉的烧嘴(4)是均匀分布在窑炉两侧，燃烧加温时，可根据还原物料的还原时间，逐对点燃烧嘴(4)，并打开或关闭支烟道阀门(5)，这样还原窑炉的高温区就会逐渐沿着环形方向运动。
[0014]5.还原物料布料区(6)和还原后物料卸料区(9)自然也随着做环形方向运动。因此，还原窑炉上方，装有行车(7)，可将窑顶活动盖板(11)，逐个由料卸料区(9)采用钢丝绳吊挂盖板挂环(18)，吊运至布好料的布料区(6)，并采用覆盖物(10)进行封闭缝隙，形成封闭较严的覆盖层。
[0015]6.燃烧室(12)在1100°C~1450°C下，会使覆盖剂呈熔融状态，起到将热量传导和辐射到料池中还原物料中，使其达到快速还原的目的，同时也使料池中还原物料(及使料池呈正压状态，起到隔绝燃烧室的氧气进入料池，防止还原物料二次氧化。
[0016]7.为了料盘(14)中物料受热快、受热温度高，在料盘(14)下，设计成多条还原窑炉内支烟道(20)和支撑座(15)，使燃烧室(12)的高温烟气从料盘(14)下通过，流量由窑炉调整阀门(21)控制，烟气最后汇总到支烟道(2)，由烟囱(I)排入大气中。
[0017]如此设计，不但可以使宽端面还原的窑炉，料盘(14)上面温度达到1100~1450 V ；而且下面受热温度达到1050°C~1100°C以上，使料池中的还原物料还原均匀、彻底并大大加快了还原速度，同时，使高温烟气的余热得到回收再利于。
[0018]8.料盘(14)中被还原物料在覆盖剂形成的密封液态盖的保护下，在1100°C~1450°C还原温度、充分的还原气氛、经过3~10小时的还原时间，完成了还原铁还原过程，物料在冷却时，由于使料盘(14)中仍然有CO挥发，形成正压，加上料盘(14)上面有硬盖保护，防止了空气进入料盘中，使产品不容易再氧化。
[0019]9.由于本还原窑炉为环型结构，窑炉其直径可大可小，窑炉断面也可大可小，从而使产能弹性较大。
[0020]窑炉料盘为固定，只是调运窑顶的盖板，所以装备投资相对较低。
[0021]由于还原容器为一个整体的料盘，所以，本窑炉可以还原球团、压砖、也可以还原海绵铁板等多种形状的产品。
[0022]本发明的优点是:它除了能将高品位铁矿粉还原成高品位还原铁外，还能对低品位的难选矿、复合矿、含铁废料等一切含铁物料，还原冶选出高品位的还原铁产品的一种投资低、循环加热、规模弹性大的还原窑炉装备和还原铁的方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明的还原铁窑炉装备的整体结构俯视示意图。[0024]图2为本发明的还原铁窑炉装备A-B断面剖面示意图。
[0025]图3为本发明的还原铁窑炉装备料盘下俯视示意图。
[0026]图中包括:烟囱(I)、支烟道(2)、煤气供应主管道(3)、烧嘴(4)、支烟道阀门(5)、还原物料布料区(6)，行车(7)、道轨(8)、还原后物料卸料区(9)、覆盖物(10)、窑顶活动盖板(11)、燃烧室(12)、料池中的还原物料(13)、料盘(14)、支撑座(15)、窑墙(16)、窑炉地基(17)，盖板挂环(18)、助燃风总管(19)、还原窑炉内支烟道(20)、窑炉调整阀门(21)。
【具体实施方式】
[0027]实施例1
采用上述直接还原铁窑炉装备直接还原铁，按如下步骤进行:
(I)将TFe=42.4%的湖南石门县鮞状赤铁矿，采用渣铁分离还原冶选工艺配方(专利技术)进行配料，造球粒度0 816mm，湿球表面棍覆O~20目无烟煤粉10%，无烟煤粉其化学成分按质量百分比为固定碳为67.42%、灰份为19.98%、挥发份8.69%、水份为5.0%、S为
0.47%ο
[0028](2)用不锈钢板做成200 X 120 X 60mm的匣钵，匣钵下面平铺厚度为8~IOmm无烟煤粉，装入上述覆过煤粉的球团，覆盖8mm的废粉煤，放置马弗炉还原。
[0029](3)马弗炉经过2笑啥，温度升至1230°C，恒温3小时，断电，当温度降低到650°C，取出被还原物，将金属化球团采用湿式磁选后，获得金属铁粉TFe:91.80%, η Fe:95.42% ；铁回收率96.21%。
[0030]实施例2
(1)采用22.5米中试还原铁的还原窑炉装备，端面宽1.2米，其燃烧室温度达到1260±5°C，料盘下部温度为1055°C~1135°C ；
(2)将TFe:27.18%,TN1:1.56%的红土镍矿按渣铁分离还原冶选工艺配方，制成直径为Φ8~16mm球团后，湿球团直接利用造球盘覆上10%的还原煤，装入窑车的料盘中，还原剂采用印尼煤，其化学成分按质量百分比为固定碳为33.68%、灰份为1.12%、挥发份63.41%，水份为 4.0%、S:0.55%。
(3)料盘中还原物料下面铺IOmm还原煤，还原物料上，覆盖剂平铺到混合物料上方，平铺厚度为8~15mm，将窑车推入窑炉，所述覆盖剂其化学成分按质量百分比为:固定碳37.1%，挥发份5.7%,灰分56.3wt%,碱度R为0.19，粒度为0.0~3mm ;
(4)使被还原物料在还原气体气氛下还原得到还原铁产品，还原温度为1280°C，还原时间为6小时。
[0031]红土镍矿球团被还原、磨选处理后的碌铁和金属镍铁的主要指标为:TFe84.56%、Ni5.3%、砾铁率 92.4%ο
[0032]实施例3
(1)采用186米工业还原窑炉装备，端面宽3.7米，其燃烧室温度达到1220~1295°C，料池下部温度为1010°C~1095°C ；
(2)将TFe=25.16%的印尼的高铁低镍矿，采用渣铁分离还原冶选工艺配方，制成直径为Φ3~20mm球团,湿球再在另一个造球按球团重量的10%配加盘,覆一层还原煤,煤粉化学成分按质量百分比为固定碳为65.25%、灰份为22.60%、挥发份8.37%，、S为0.59%。[0033](3)通过机械布料机布料，料盘下铺IOmm还原煤粉，将覆煤球团布入料盘，厚度160_，将覆盖剂平铺到混合物料上方，平铺厚度为8~15_，将窑车推入窑炉，所述覆盖剂其化学成分按质量百分比为:固定碳37.77%，挥发份6.19%，灰分56.13%，水份5.0wt%，碱度R为0.20，粒度为0.0~3mm ;
(4)还原温度为1220°C~1290°C，还原时间为6小时。
[0034]还原后金属化球团，经过湿式磁选处理后的碌铁产品的TFe:87.32%、N1: 1.56%、金属化率为92.79% ;砾铁率为88.96%，铁回收率94.31%、镍回收率96.54%。
[0035]采用本窑炉也可以将羚羊石矿、鮞状赤矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、红土镍矿、锰铁矿、铬铁矿、硼铁矿、钒钛磁铁矿、富钛渣、金矿粉、氧化铜矿粉及含铁的硫酸渣、铅锌渣、铜渣、除尘灰或除尘污泥等一切难选矿、复合矿及含铁废料的进行渣铁分离还原冶选分离出TFe≥90%、η Fe≥93%、回收率≥93%的还原铁产品，甚至是砾铁产品。
【权利要求】
1.一种循环加热的还原铁窑炉，包括烟囱(I)、支烟道(2)、煤气供应主管道(3)、烧嘴(4)、支烟道阀门(5)、还原物料布料区(6)，行车(7)、道轨(8)、还原后物料卸料区(9)、覆盖物(10)、窑顶活动盖板(11)、燃烧室(12)、料池中的还原物料(13)、料盘(14)、支撑座(15)、窑墙(16)、窑炉地基(17)，盖板挂环(18)、助燃风总管(19)、还原窑炉内支烟道(20)、窑炉调整阀门(21)，其特征在于:还原窑炉为环型结构，还原窑炉的烧嘴(4)是均匀分布在窑炉两侧，燃烧加温时，可根据还原物料的还原时间，逐对点燃烧嘴(4)，并打开或关闭支烟道阀门(5)，这样还原窑炉的高温区就会逐渐沿着环形方向运动，还原窑炉上方，装有行车(7)，可将窑顶窑顶活动盖板(11)，逐个由料卸料区(9)采用钢丝绳吊挂盖板挂环(18)，吊运至布好料的布料区(6)，并采用覆盖物(10)进行封闭缝隙，形成封闭较严的覆盖层，在料盘(14)下，有多条还原窑炉内支烟道(20)和支撑座(15)，使燃烧室(12)的高温烟气从料盘(14)下通过，流量由窑炉调整阀门(21)控制，烟气最后汇总到支烟道(2)，由烟囱(I)排入大气中。
2.根据权利要求1所述的一种循环加热的还原铁窑炉，其特征在于:料盘(14)采用含量85%的碳化硅材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种循环加热的还原铁窑炉，其特征在于:窑炉料盘为固定的，上面有可以调运的硬盖板。
4.如权利要求1 所述的循环加热的还原铁窑炉还原铁的方法，其特征在于:按如下步骤进行: 1)原料加工: 将铁矿粉打磨成160~200目的细度，配加0.5~1.0%的粘结剂，喷洒8~10%水后进行混碾，米用造球盘，造成直径为Φ6~20mm球团或压制成18X20X23mm的球团与还原剂按质量比为4:1~5:1均匀混合，并将混合物料装入窑车的料盘(14)中； 2)料盘(14)下平铺5~10_的煤粉，再铺上120~160_的球团与还原剂混合物，上面铺有一层8~15mm后的废煤粉，物料是通过布料机布入的； 3)料盘(14)的还原物料上部布有一层8~15mm后的覆盖剂； 4)还原物料布料区(6)和还原后物料卸料区(9)随着做环形方向运动； 5)还原窑炉上方，装有行车(7)，可将窑顶窑顶活动盖板(11)，逐个由料卸料区(9)采用钢丝绳吊挂盖板挂环(18)，吊运至布好料的布料区(6)，并采用覆盖物(10)进行封闭缝隙，形成封闭较严的覆盖层； 6)燃烧室(12)在1100°C~1450°C下，会使覆盖剂呈熔融状态，起到将热量传导和辐射到料池中还原物料中，使其达到快速还原的目的，同时也使料池中还原物料及料池呈正压状态，起到隔绝燃烧室的氧气进入料池，防止还原物料二次氧化； 7)如料盘(14)上面温度达到1100~1450°C;而且下面受热温度达到1050°C~1100°C以上，使料池中的还原物料还原均匀、彻底并大大加快了还原速度，同时，使高温烟气的余热得到回收再利于； 8)料盘(14)中被还原物料在覆盖剂形成的密封液态盖的保护下，在1100°C~1450°C还原温度、充分的还原气氛、经过3~10小时的还原时间，完成了还原铁还原过程，物料在冷却时，由于使料盘(14)中仍然有CO挥发，形成正压，加上料盘(14)上面有硬盖保护，防止了空气进入料盘中，使产品不容易再氧化。
5.如权利要求4所述的循环加热的还原铁窑炉还原铁的方法，其特征在于:所述的还原剂为O~8mm煤粉，其化学成分按质量百分比为固定碳为62~68%、灰份为12~20%、挥发份5~15%、水份为3~8%、S为0.3~1.0%，余量为杂质。
6.如权利要求4所述的循环加热的还原铁窑炉还原铁的方法，其特征在于:所述的粘结剂为普通腐植酸钠或淀粉有机粘结剂。
7.如权利要求4所述的循环加热的还原铁窑炉还原铁的方法，其特征在于:所述的覆盖物(10)可为煤粉、黄土或者其它粉状材料。
8.如权利要求4或8所述的循环加热的还原铁窑炉还原铁的方法，其特征在于:所述覆盖剂其化学成分按质量百分比为:固定碳35~45%，挥发份2.5~6.5%，灰分50~55%，水份3.0~5.0%,碱度R为0.18~0.22，粒度为O~3mm。
【文档编号】C21B13/00GK103834759SQ201310701191
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】陶立群, 唐竹胜 申请人:辽宁博联特冶金科技有限公司