处理氧化球团的系统和方法与流程

本发明涉及冶金技术领域，具体而言，本发明涉及处理氧化球团的系统和方法。

背景技术：

采用MIDREX气基竖炉处理氧化球团时，炉内热量主要来源于还原气物理热。炉内还原气入口温度达850℃，炉料在竖炉还原段内停留约5～6h，在此过程中需消耗大量的物理热。还原气在气基竖炉预热段迅速降温，离开竖炉时只有400℃左右，还原气在竖炉内的热利用率并不理想。

因此，现有的处理氧化球团的手段仍有待改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出处理氧化球团的系统和方法。该系统通过外加氮气对还原气进行保温，可以显著降低还原气进入气基竖炉前热量的散失，同时可以利用氮气的余热对氧化球团进行预热，从而显著提高热量的综合利用率。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种处理氧化球团的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：气基竖炉，所述气基竖炉具有氧化球团入口、还原气喷嘴、金属化球团出口和炉顶气出口；静电除尘装置，所述静电除尘装置与所述炉顶气出口相连；换热装置，所述换热装置具有氮气入口、第一高温氮气出口、高温炉顶气入口和低温炉顶气出口，所述氮气入口与氮气供给装置相连，所述高温炉顶气入口与所述静电除尘装置相连；第一洗涤除尘装置，所述第一洗涤除尘装置与所述低温炉顶气出口相连；脱硫脱碳装置，所述脱硫脱碳装置与所述第一洗涤除尘装置相连；加热装置，所述加热装置具有混合还原气入口和高温混合还原气出口，所述混合还原气入口分别与所述脱硫脱碳装置和还原气供给装置相连，所述高温混合还原气出口与所述还原气喷嘴相连；以及球团预热装置，所述球团预热装置具有低温氧化球团入口、高温氧化球团出口、高温氮气入口和低温氮气出口，所述高温氮气入口与所述第一高温氮气出口相连，所述高温氧化球团出口与所述氧化球团入口相连。

根据本发明实施例的处理氧化球团的系统通过将氧化球团和还原气供给至气基竖炉内进行还原反应，得到金属化球团和炉顶气，采用静电除尘装置对炉顶气进行静电除尘处理，得到第一净化炉顶气，进而将第一净化炉顶气和氮气供给至换热装置，利用第一净化炉顶气的热量对氮气进行预热，以便得到第一高温氮气和低温炉顶气，其中，第一高温氮气可以在进入预热装置，以便对待处理的氧化球团进行预热，低温炉顶气经过第一洗涤除尘装置处理后，得到的第二净化炉顶气进一步进入脱硫脱碳装置进行脱硫脱碳处理，得到第三净化炉顶气，后续将第三净化炉顶气与新鲜还原气在加热装置内进行加热处理，得到高温混合还原气，并将高温混合还原气供给至气基竖炉对氧化球团进行还原处理。由此，通过采用本发明实施例的处理氧化球团的系统处理氧化球团，可以有效地利用气基竖炉炉顶气的热量对氮气进行预热，进而利用得到的第一高温氮气对金属化球团进行预热，而换热后得到的低温炉顶气经除尘、脱硫脱碳处理后与还原气混合，并经加热装置加热后，以高温混合还原气的形式返回气基竖炉，对氧化球团进行还原，从而显著提高了系统的热效率和热量的综合利用率。

另外，根据本发明上述实施例的处理氧化球团的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述处理氧化球团的系统进一步包括：还原气分配装置，所述还原气分配装置与所述高温混合还原气出口相连；多个环管，所述多个环管套设在所述气基竖炉的外周壁上并沿所述气基竖炉的高度方向间隔设置，每个所述环管上具有一个还原气入口和多个还原气出口，所述还原气入口与所述还原气分配装置相连，所述多个还原气出口分别与多个设置在所述气基竖炉外周壁上的所述还原气喷嘴相连。由此，通过还原气分配装置可以将高温混合还原气分配至多个环管中，并通过多个环管将高温混合还原气供给至气基竖炉，可以显著提高气基竖炉中还原反应的效率。

在本发明的一些实施例中，所述加热装置还具有低温氮气入口和第二高温氮气出口，所述处理氧化球团的系统进一步包括：第二洗涤除尘装置，所述第二洗涤除尘装置的入口与所述球团预热装置的低温氮气出口相连；所述第二洗涤除尘装置的出口与所述加热装置的低温氮气入口相连。由此，可以通过第二洗涤除尘装置对低温氮气进行洗涤除尘，并采用加热装置将得到的净化氮气加热后，用于后续对高温混合还原气进行保温。

在本发明的一些实施例中，所述环管进一步包括由内至外依次套设的第一环管、第二环管和第三环管，所述第一环管和所述第三环管的入口分别与所述第二高温氮气出口相连，所述第二环管的入口与所述还原气分配装置相连，所述第二环管的出口与所述还原气喷嘴相连。由此，可以有效地利用第二高温氮气对高温混合还原气进行保温，从而提高进入气基竖炉的高温混合还原气的温度，进而提高系统的热利用率。

在本发明的一些实施例中，所述第一环管和所述第三环管的出口分别与所述换热装置的氮气入口相连。由此，可以有效地将氮气预热。

在本发明的一些实施例中，所述第一环管的外壁与所述第二环管的内壁之间和所述第二环管的外壁与所述第三环管的内壁之间分别通过多孔金属衬板相连。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种采用前面实施例所述的处理氧化球团的系统处理氧化球团的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将氧化球团和还原气供给至气基竖炉内进行还原反应，以便得到金属化球团和炉顶气；将所述炉顶气供给至静电除尘装置内进行静电除尘处理，以便得到第一净化炉顶气；将所述第一净化炉顶气与氮气在换热装置进行换热，以便得到第一高温氮气和低温炉顶气；将所述低温炉顶气供给至第一洗涤除尘装置内进行第一洗涤除尘处理，以便得到第二净化炉顶气；将所述第二净化炉顶气供给至脱硫脱碳装置内进行脱硫脱碳处理，以便得到第三净化炉顶气；将所述第三净化炉顶气与新鲜还原气在加热装置内进行加热处理，以便得到高温混合还原气，并将所述高温混合还原气供给至所述气基竖炉内用于所述还原反应；以及将低温氧化球团和所述第一高温氮气供给至预热装置内，以便利用所述第一高温氮气对所述低温氧化球团进行预热处理，得到高温氧化球团和低温氮气。

根据本发明实施例的处理氧化球团的方法通过将氧化球团和还原气供给至气基竖炉内进行还原反应，得到金属化球团和炉顶气，采用静电除尘装置对炉顶气进行静电除尘处理，得到第一净化炉顶气，进而将第一净化炉顶气和氮气供给至换热装置，利用第一净化炉顶气的热量对氮气进行预热，以便得到第一高温氮气和低温炉顶气，其中，第一高温氮气可以在进入预热装置，以便对待处理的氧化球团进行预热，低温炉顶气经过第一洗涤除尘装置处理后，得到的第二净化炉顶气进一步进入脱硫脱碳装置进行脱硫脱碳处理，得到第三净化炉顶气，后续将第三净化炉顶气与新鲜还原气在加热装置内进行加热处理，得到高温混合还原气，并将高温混合还原气供给至气基竖炉对氧化球团进行还原处理。由此，本发明实施例的处理氧化球团的方法，可以有效地利用气基竖炉炉顶气的热量对氮气进行预热，进而利用得到的第一高温氮气对金属化球团进行预热，而换热后得到的低温炉顶气经除尘、脱硫脱碳处理后与还原气混合，并经加热装置加热后，以高温混合还原气的形式返回气基竖炉，对氧化球团进行还原，从而显著提高了热量的综合利用率。

另外，根据本发明上述实施例的处理氧化球团的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述处理氧化球团的系统进一步包括：还原气分配装置，所述还原气分配装置与所述高温混合还原气出口相连；多个环管，所述多个环管套设在所述气基竖炉的外周壁上并沿所述气基竖炉的高度方向间隔设置，每个所述环管上具有一个还原气入口和多个还原气出口，所述还原气入口与所述还原气分配装置相连，所述多个还原气出口分别与多个设置在所述气基竖炉外周壁上的所述还原气喷嘴相连，

所述处理氧化球团的方法进一步包括：将所述高温混合还原气供给至所述还原气分配装置内进行分配处理；将经过所述分配处理后的所述高温混合还原气分别供给至所述多个环管内；将每个所述环管内的所述高温混合还原气由所述多个还原气喷嘴喷入所述气基竖炉内。由此，通过还原气分配装置可以将高温混合还原气分配至多个环管中，并通过多个环管将高温混合还原气供给至气基竖炉，可以显著提高气基竖炉中还原反应的效率。

在本发明的一些实施例中，所述处理氧化球团的方法进一步包括：将所述低温氮气供给至第二洗涤除尘装置内进行第二洗涤除尘处理，以便得到净化氮气；将所述净化氮气供给至加热装置内进行加热处理，以便得到第二高温氮气。由此，可以通过第二洗涤除尘装置对低温氮气进行洗涤除尘，并采用加热装置将得到的净化氮气加热后，用于后续对高温混合还原气进行保温。

在本发明的一些实施例中，所述环管进一步包括由内至外依次套设的第一环管、第二环管和第三环管，所述处理氧化球团的方法进一步包括：将所述高温混合还原气供给至所述第二环管内；将所述第二高温氮气供给至所述第一环管和所述第三环管内，以便利用所述第二高温氮气对所述高温混合还原气进行保温。由此，可以显著提高进入气基竖炉的高温混合还原气的温度，进而提高系统的热利用率。

在本发明的一些实施例中，所述处理氧化球团的方法进一步包括：将所述第一环管和所述第三环管内排出的氮气通入所述换热装置内进行预热。由此，可以有效地将氮气预热。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的处理氧化球团的系统结构示意图；

图2是根据本发明再一个实施例的处理氧化球团的系统结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的环管与气基竖炉剖面结构示意图；

图4是据本发明一个实施例的处理氧化球团的方法流程示意图；

图5是据本发明再一个实施例的处理氧化球团的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种处理氧化球团的系统。根据本发明的实施例，参考图1～3，该系统包括：气基竖炉100、静电除尘装置200、换热装置300、氮气供给装置310、第一洗涤除尘装置400、脱硫脱碳装置500、加热装置600、还原气供给装置700和球团预热装置800。其中，气基竖炉100具有氧化球团入口101、还原气喷嘴(图中未示出)、金属化球团出口102和炉顶气出口103；静电除尘装置200与炉顶气出口103相连；换热装置300具有氮气入口301、第一高温氮气出口302、高温炉顶气入口303和低温炉顶气出口304，氮气入口301与氮气供给装置310相连，高温炉顶气入口303与静电除尘装置200相连；第一洗涤除尘装置400与低温炉顶气出口304相连；脱硫脱碳装置500与第一洗涤除尘装置400相连；加热装置600具有混合还原气入口601和高温混合还原气出口602，混合还原气入口601分别与脱硫脱碳装置500和还原气供给装置700相连，高温混合还原气出口602与还原气喷嘴相连；球团预热装置800具有低温氧化球团入口801、高温氧化球团出口802、高温氮气入口803和低温氮气出口804，高温氮气入口802与第一高温氮气出口302相连，高温氧化球团出口802与氧化球团入口100相连。

根据本发明实施例的处理氧化球团的系统通过将氧化球团和还原气供给至气基竖炉内进行还原反应，得到金属化球团和炉顶气，采用静电除尘装置对炉顶气进行静电除尘处理，得到第一净化炉顶气，进而将第一净化炉顶气和氮气供给至换热装置，利用第一净化炉顶气的热量对氮气进行预热，以便得到第一高温氮气和低温炉顶气，其中，第一高温氮气可以在进入预热装置，以便对待处理的氧化球团进行预热，低温炉顶气经过第一洗涤除尘装置处理后，得到的第二净化炉顶气进一步进入脱硫脱碳装置进行脱硫脱碳处理，得到第三净化炉顶气，后续将第三净化炉顶气与新鲜还原气在加热装置内进行加热处理，得到高温混合还原气，并将高温混合还原气供给至气基竖炉对氧化球团进行还原处理。由此，通过采用本发明实施例的处理氧化球团的系统处理氧化球团，可以有效地利用气基竖炉炉顶气的热量对氮气进行预热，进而利用得到的第一高温氮气对金属化球团进行预热，而换热后得到的低温炉顶气经除尘、脱硫脱碳处理后与还原气混合，并经加热装置加热后，以高温混合还原气的形式返回气基竖炉，对氧化球团进行还原，从而显著提高了系统的热效率和热量的综合利用率。

下面参考图1～2对根据本发明实施例的处理氧化球团的系统进行详细描述：

根据本发明的实施例，气基竖炉100具有氧化球团入口101、还原气喷嘴(图中未示出)、金属化球团出口102和炉顶气出口103，气基竖炉100适于利用还原气对氧化球团进行还原反应，以便得到金属化球团和炉顶气。具体地，氧化球团是将待还原的矿物与添加剂混合造球得到的球团，例如可以采用钒钛磁铁矿制备得到氧化球团；而还原气为不同还原性气体，例如H₂、CO等组成的混合气，通过将氧化球团和还原气供给至气基竖炉100内进行还原反应，可以利用还原气对氧化球团进行还原反应，以便得到金属化球团和炉顶气，其中炉顶气中仍还有大量的还原性气体，具有较高的回收利用价值。

根据本发明的实施例，静电除尘装置200与炉顶气出口103相连，静电除尘装置200适于对气基竖炉100中产生的炉顶气进行静电除尘处理，通过静电吸引除去炉顶气中的轻质粉尘，以便得到第一净化炉顶气。根据本发明的实施例，静电除尘处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

根据本发明的实施例，换热装置300具有氮气入口301、第一高温氮气出口302、高温炉顶气入口303和低温炉顶气出口304，氮气入口301与氮气供给装置310相连，高温炉顶气入口303与静电除尘装置200相连，换热装置300适于将第一净化炉顶气与氮气进行换热，以便利用第一炉顶气的余热对氮气进行加热，得到第一高温氮气和低温炉顶气。根据本发明的实施例，氮气可以通过氮气供给装置310供给。

根据本发明的实施例，第一洗涤除尘装置400与低温炉顶气出口304相连，第一洗涤除尘装置400适于对低温炉顶气进行第一洗涤除尘处理，以便进一步除去低温炉顶气中的杂质，得到第二净化炉顶气。根据本发明的实施例，第一洗涤除尘处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

根据本发明的实施例，脱硫脱碳装置500与第一洗涤除尘装置400相连，脱硫脱碳装置500适于对第二净化炉顶气进行脱硫脱碳处理，以便进一步除去第二净化炉顶气中的硫化物和碳化物(例如H₂S、CO₂等)，得到第三净化炉顶气。通过脱硫脱碳处理可以有效地降低炉顶气的酸性，从而可以减少气体对设备的腐蚀损耗。

根据本发明的实施例，加热装置600具有混合还原气入口601和高温混合还原气出口602，混合还原气入口601分别与脱硫脱碳装置500和还原气供给装置700相连，高温混合还原气出口602与还原气喷嘴相连，加热装置600适于对混合还原气进行加热，提高进入气基竖炉的还原气的温度，以便得到高温混合还原气，从而进一步提高气基竖炉中还原反应的效率。具体地，根据本发明的实施例，可以通过还原气供给装置700向加热装置600中供给新鲜还原气，并将新鲜还原气与第三净化炉顶气混合，以便得到混合还原气，进而经加热装置600加热后，将得到的高温混合还原气通过还原气喷嘴供给至气基竖炉内，对氧化球团进行还原。

根据本发明的实施例，球团预热装置800具有低温氧化球团入口801、高温氧化球团出口802、高温氮气入口803和低温氮气出口804，高温氮气入口802与第一高温氮气出口302相连，高温氧化球团出口802与氧化球团入口100相连，球团预热装置800适于利用与炉顶气换热得到的第一高温氮气对低温氧化球团进行预热，以便提高进入气基竖炉的温度，从而进一步提高气基竖炉内还原反应的效率。

根据本发明的具体实施例，由于设置有球团预热装置800对待处理氧化球团进行预热，本发明的气基竖炉100内可以取消常规气基竖炉的预热段，只包括还原段和冷却段，由此可以提高本发明的气基竖炉100内的反应空间，从而进一步提高还原反应的效率。

参考图2和图3，本发明实施例的处理氧化球团的系统进一步包括：还原气分配装置900和多个环管1000。

根据本发明的实施例，还原气分配装置900与高温混合还原气出口602相连，还原气分配装置900适于将高温混合还原气分配至多个环管1000中，由此，可以通过多个环管1000同时向气基竖炉100内供给还原气，从而进一步提高气基竖炉内还原反应的效率。

根据本发明的实施例，多个环管1000可以套设在气基竖炉100的外周壁上并沿气基竖炉100的高度方向间隔设置，每个环管1000上具有一个还原气入口(图中未示出)和多个还原气出口(图中未示出)，还原气入口与还原气分配装置900相连，多个还原气出口分别与多个设置在气基竖炉外周壁上的还原气喷嘴相连。由此，可以通过多个环管1000同时向气基竖炉100内供给还原气，从而进一步提高气基竖炉内还原反应的效率。

根据本发明的具体实施例，加热装置600还具有低温氮气入口603和第二高温氮气出口604，由此，可以利用加热装置600将对低温氧化球团预热后得到的低温氮气进行加热，以便得到第二高温氮气。根据本发明的实施例，后续可以利用第二高温氮气对高温混合还原气进行保温，由此可以进一步提高进入气基竖炉的还原气的温度，从而进一步提高气基竖炉内还原反应的效率。

根据本发明的实施例，本发明实施例的处理氧化球团的系统进一步包括：第二洗涤除尘装置1100，第二洗涤除尘装置1100的入口(图中未示出)与球团预热装置800的低温氮气出口804相连，第二洗涤除尘装置1100的出口(图中未示出)与加热装置600的低温氮气入口603相连，由此，可以在对低温氮气进行加热前预先采用第二洗涤除尘装置1100对低温氮气进行第二洗涤除尘处理，以便得到净化氮气。根据本发明的实施例，第二洗涤除尘处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

参考图3，根据本发明的具体实施例，环管1000进一步包括由内至外依次套设的第一环管1010、第二环管1020和第三环管1030，第一环管1010和第三环管1030的入口(图中未示出)分别与第二高温氮气出口604相连，第二环管的入口(图中未示出)与还原气分配装置900相连，第二环管的出口(图中未示出)与还原气喷嘴相连。由此，可以有效地利用第二高温氮气对高温混合还原气进行保温，从而进一步提高进入气基竖炉的高温混合还原气的温度，进而进一步提高系统的热利用率，另外，由于还原气内外均为氮气气氛，可以降低生产的安全隐患。

根据本发明的具体实施例，第一环管1010和第三环管1030的出口(图中未示出)分别与换热装置300的氮气入口301相连，由此，可以将第一环管1010和第三环管1030排出的氮气通入换热装置300内进行预热，以便提高氮气的温度，将氮气循环利用。

根据本发明的具体实施例，第一环管1010的外壁与第二环管1020的内壁之间和第二环管1020的外壁与1030第三环管的内壁之间可以分别通过多孔金属衬板相连。根据本发明的实施例，多孔金属衬板具有较大的孔径，在保证多个第一环管、第二环管和第三环管稳固连接的前提下，还可以避免气体压力在环管内降低，从而可以进一步提高气基竖炉内还原反应的效率。

由此，根据本发明实施例的处理氧化球团的系统通过将氧化球团和还原气供给至气基竖炉内进行还原反应，得到金属化球团和炉顶气，采用静电除尘装置对炉顶气进行静电除尘处理，得到第一净化炉顶气，进而将第一净化炉顶气和氮气供给至换热装置，利用第一净化炉顶气的热量对氮气进行预热，以便得到第一高温氮气和低温炉顶气，其中，第一高温氮气可以在进入预热装置，以便对待处理的氧化球团进行预热，预热后的低温氮气经过洗涤除尘后，进入加热装置进行再次加热，得到第二高温氮气，用于后续对高温混合还原气进行保温；低温炉顶气经过第一洗涤除尘装置处理后，得到的第二净化炉顶气进一步进入脱硫脱碳装置进行脱硫脱碳处理，得到第三净化炉顶气，后续将第三净化炉顶气与新鲜还原气在加热装置内进行加热处理，得到高温混合还原气，并将高温混合还原气通过还原气分配装置分配至多个环管，再由多个环管同时供给至气基竖炉对氧化球团进行还原处理，其中，每个环管又包括由内至外套设三层环管套设结构，第一环管和第三环管中通入第二高温氮气，用于对设置于第一环管和第三环管中间的第二环管中的高温混合还原气保温，而保温后的又可以进入换热装置，利用炉顶气的预热进行提温循环利用。由此，通过采用本发明实施例的处理氧化球团的系统处理氧化球团，可以有效地利用气基竖炉炉顶气的热量对氮气进行预热，进而利用得到的第一高温氮气对金属化球团进行预热，而换热后得到的低温炉顶气经除尘、脱硫脱碳处理后与还原气混合，并经加热装置加热后，以高温混合还原气的形式返回气基竖炉，对氧化球团进行还原，其中利用第二高温氮气对高温混合还原气进行保温，从而显著提高了系统的热效率和热量的综合利用率。

在本发明的第二方面，本发明提出了采用前面实施例的处理氧化球团的系统处理氧化球团的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将氧化球团和还原气供给至气基竖炉内进行还原反应，以便得到金属化球团和炉顶气；将炉顶气供给至静电除尘装置内进行静电除尘处理，以便得到第一净化炉顶气；将第一净化炉顶气与氮气在换热装置进行换热，以便得到第一高温氮气和低温炉顶气；将低温炉顶气供给至第一洗涤除尘装置内进行第一洗涤除尘处理，以便得到第二净化炉顶气；将第二净化炉顶气供给至脱硫脱碳装置内进行脱硫脱碳处理，以便得到第三净化炉顶气；将第三净化炉顶气与新鲜还原气在加热装置内进行加热处理，以便得到高温混合还原气，并将高温混合还原气供给至气基竖炉内用于还原反应；以及将低温氧化球团和第一高温氮气供给至预热装置内，以便利用第一高温氮气对低温氧化球团进行预热处理，得到高温氧化球团和低温氮气。

根据本发明实施例的处理氧化球团的方法通过将氧化球团和还原气供给至气基竖炉内进行还原反应，得到金属化球团和炉顶气，采用静电除尘装置对炉顶气进行静电除尘处理，得到第一净化炉顶气，进而将第一净化炉顶气和氮气供给至换热装置，利用第一净化炉顶气的热量对氮气进行预热，以便得到第一高温氮气和低温炉顶气，其中，第一高温氮气可以在进入预热装置，以便对待处理的氧化球团进行预热，低温炉顶气经过第一洗涤除尘装置处理后，得到的第二净化炉顶气进一步进入脱硫脱碳装置进行脱硫脱碳处理，得到第三净化炉顶气，后续将第三净化炉顶气与新鲜还原气在加热装置内进行加热处理，得到高温混合还原气，并将高温混合还原气供给至气基竖炉对氧化球团进行还原处理。由此，本发明实施例的处理氧化球团的方法，可以有效地利用气基竖炉炉顶气的热量对氮气进行预热，进而利用得到的第一高温氮气对金属化球团进行预热，而换热后得到的低温炉顶气经除尘、脱硫脱碳处理后与还原气混合，并经加热装置加热后，以高温混合还原气的形式返回气基竖炉，对氧化球团进行还原，从而显著提高了热量的综合利用率。

下面对根据本发明实施例的处理氧化球团的方法进行详细描述，参考图4～5，该方法包括：

S100：还原反应

该步骤中，将氧化球团和还原气供给至气基竖炉内进行还原反应，以便得到金属化球团和炉顶气。具体地，氧化球团是将待还原的矿物与添加剂混合造球得到的球团，例如可以采用钒钛磁铁矿制备得到氧化球团；而还原气为不同还原性气体，例如H₂、CO等组成的混合气，通过将氧化球团和还原气供给至气基竖炉100内进行还原反应，可以利用还原气对氧化球团进行还原反应，以便得到金属化球团和炉顶气，其中炉顶气中仍还有大量的还原性气体，具有较高的回收利用价值。

S200：静电除尘处理

该步骤中，将炉顶气供给至静电除尘装置进行静电除尘处理，通过静电吸引除去炉顶气中的轻质粉尘，以便得到第一净化炉顶气。根据本发明的实施例，静电除尘处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

S300：换热

该步骤中，将第一净化炉顶气与氮气在换热装置内进行换热，以便得到第一高温氮气和低温炉顶气。根据本发明的实施例，氮气可以通过氮气供给装置供给。

S400：第一洗涤除尘处理

该步骤中，将低温炉顶气供给至第一洗涤除尘装置内进行第一洗涤除尘处理，以便进一步除去低温炉顶气中的杂质，得到第二净化炉顶气。根据本发明的实施例，第一洗涤除尘处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

S500：脱硫脱碳处理

该步骤中，将第二净化炉顶气供给至脱硫脱碳装置内进行脱硫脱碳处理，以便进一步除去第二净化炉顶气中的硫化物和碳化物(例如H₂S、CO₂等)，得到第三净化炉顶气。通过脱硫脱碳处理可以有效地降低炉顶气的酸性，从而可以减少气体对设备的腐蚀损耗。

S600：加热处理

该步骤中，将第三净化炉顶气与新鲜还原气在加热装置内进行加热处理，以便得到高温混合还原气。由此，可以提高进入气基竖炉的还原气的温度，从而进一步提高气基竖炉中还原反应的效率。具体地，根据本发明的实施例，可以通过还原气供给装置向加热装置中供给新鲜还原气，并将新鲜还原气与第三净化炉顶气混合，以便得到混合还原气，进而经加热装置加热后，将得到的高温混合还原气通过还原气喷嘴供给至气基竖炉内，对氧化球团进行还原。

S700：预热处理

该步骤中，将低温氧化球团和第一高温氮气供给至预热装置内，以便利用与炉顶气换热得到的第一高温氮气对低温氧化球团进行预热，从而提高进入气基竖炉的氧化球团的温度，并得到低温氮气，由此可以进一步提高气基竖炉内还原反应的效率。

S800：还原气分配

根据本发明的实施例，本发明的处理氧化球团的系统进一步包括：还原气分配装置和多个环管，并且每个环管进一步包括由内至外依次套设的第一环管、第二环管和第三环管。

该步骤中，将高温混合换气供给至还原气分配装置内进行分配处理，将经过分配处理后的高温混合还原气分别供给至多个环管内，再将每个环管内的高温混合还原气由多个还原气喷嘴喷入气基竖炉内，以便对氧化球团进行还原处理。由此，可以通过多个环管同时向气基竖炉内供给还原气，从而进一步提高气基竖炉内还原反应的效率。

S900：第二洗涤除尘处理和氮气加热

该步骤中，将低温氮气供给至第二洗涤除尘装置内进行第二洗涤除尘处理，以便得到净化氮气；再将净化氮气供给至加热装置内进行加热处理，以便得到第二高温氮气。根据本发明的实施例，第二洗涤除尘处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的实施例，后续可以利用第二高温氮气对高温混合还原气进行保温，由此可以进一步提高进入气基竖炉的还原气的温度，从而进一步提高气基竖炉内还原反应的效率。

S1000：氮气分配

该步骤中，将高温混合还原气供给至第二环管内，并将第二高温氮气供给至第一环管和第三环管内，以便利用第二高温氮气对高温混合还原气进行保温。由此，可以进一步提高进入气基竖炉的高温混合还原气的温度，进而进一步提高热量的综合利用率，另外，由于还原气内外均为氮气气氛，可以降低生产的安全隐患。

S1100：氮气预热

该步骤中，将第一环管和第三环管内排出的氮气通入换热装置内进行预热，以便提高氮气的温度，将氮气循环利用。

由此，根据本发明实施例的处理氧化球团的方法通过将氧化球团和还原气供给至气基竖炉内进行还原反应，得到金属化球团和炉顶气，采用静电除尘装置对炉顶气进行静电除尘处理，得到第一净化炉顶气，进而将第一净化炉顶气和氮气供给至换热装置，利用第一净化炉顶气的热量对氮气进行预热，以便得到第一高温氮气和低温炉顶气，其中，第一高温氮气可以在进入预热装置，以便对待处理的氧化球团进行预热，预热后的低温氮气经过洗涤除尘后，进入加热装置进行再次加热，得到第二高温氮气，用于后续对高温混合还原气进行保温；低温炉顶气经过第一洗涤除尘装置处理后，得到的第二净化炉顶气进一步进入脱硫脱碳装置进行脱硫脱碳处理，得到第三净化炉顶气，后续将第三净化炉顶气与新鲜还原气在加热装置内进行加热处理，得到高温混合还原气，并将高温混合还原气通过还原气分配装置分配至多个环管，再由多个环管同时供给至气基竖炉对氧化球团进行还原处理，其中，每个环管又包括由内至外套设三层环管套设结构，第一环管和第三环管中通入第二高温氮气，用于对设置于第一环管和第三环管中间的第二环管中的高温混合还原气保温，而保温后的又可以进入换热装置，利用炉顶气的预热进行提温循环利用。由此，通过采用本发明实施例的处理氧化球团的方法处理氧化球团，可以有效地利用气基竖炉炉顶气的热量对氮气进行预热，进而利用得到的第一高温氮气对金属化球团进行预热，而换热后得到的低温炉顶气经除尘、脱硫脱碳处理后与还原气混合，并经加热装置加热后，以高温混合还原气的形式返回气基竖炉，对氧化球团进行还原，其中利用第二高温氮气对高温混合还原气进行保温，从而显著提高了方法的热效率和热量的综合利用率。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

竖炉本体有直接还原段和冷却段组成，上部配有球团预热装置。竖炉环管结构采用由内至外依次套设的第一环管、第二环管和第三环管，还原段配有3层还原气进气系统。3层环管中，第一环管和第三环管中充满由加热装置输送过来的高温氮气(1000℃)，第二环管是高温还原气(870℃)，第一环管和第二环管通过多孔的金属制板材相连接，多孔金属板材孔径大，不会造成气体压力在管内的降低。第二环管内的还原气经过管道喷吹进入竖炉内部，作为竖炉内部还原反应的热源。还原反应结束后，竖炉炉顶气煤气温度达600℃，炉顶气经重力除尘、高温静电除尘后，通过管式换热器加热新鲜氮气至500℃，加热后的新鲜氮气与竖炉环管内的氮气(混合后，进入球团预热装置，对球团进行预热，预热后的球团达到450℃，自球团预热排出的氮气经除尘、洗涤后在加热装置中加热，循环使用。炉顶气经过除尘、脱硫脱碳后，与新鲜还原气混合后再加热装置中加热，后分成3路经3层环管系统通入竖炉内部，进行还原反应。反应原料采用钒钛磁铁矿氧化球团进行实验，具体的工艺参数如表所示：

实施例2

竖炉本体有直接还原段和冷却段组成，上部配有球团预热装置。竖炉环管结构采用由内至外依次套设的第一环管、第二环管和第三环管，还原段配有3层还原气进气系统。3层环管中，第一环管和第三环管中充满由加热装置输送过来的高温氮气(950℃)，第二环管是高温还原气(800℃)，第一环管和第二环管通过多孔的金属制板材相连接，多孔金属板材孔径大，不会造成气体压力在管内的降低。第二环管内的还原气经过管道喷吹进入竖炉内部，作为竖炉内部还原反应的热源。还原反应结束后，竖炉炉顶气煤气温度达560℃，炉顶气经重力除尘、高温静电除尘后，通过管式换热器加热新鲜氮气至470℃，加热后的新鲜氮气与竖炉环管内的氮气(混合后，进入球团预热装置，对球团进行预热，预热后的球团达到430℃，自球团预热排出的氮气经除尘、洗涤后在加热装置中加热，循环使用。炉顶气经过除尘、脱硫脱碳后，与新鲜还原气混合后再加热装置中加热，后分成3路经3层环管系统通入竖炉内部，进行还原反应。反应原料采用钒钛磁铁矿氧化球团进行实验，具体的工艺参数如表所示：

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。