本实用新型属于化工冶金领域，具体而言，本实用新型涉及提铁系统。
背景技术：
随着钢铁工业大规模发展，适合高炉使用的冶金焦的供应日趋紧张。为了摆脱冶金焦的羁绊，18世纪末提出了直接还原法的设想。20世纪60年代，直接还原法得到发展，其原因是：①50～70年代，石油及天然气大量开发，为发展直接还原法提供了方便的能源；②电炉炼钢迅速发展，海绵铁能代替供应紧缺的优质废钢,用作电炉原料，开辟了海绵铁的广阔市场；③选矿技术提高，能提供高品位精矿，使脉石含量可以降得很低，简化了直接还原工艺。近年来，业内一些专家和学者提出“煤基转底炉还原+熔炼”工艺方法，转底炉还原温度在1200-1400℃，还原后得到的金属化球团经排料口排至料罐再热送至熔炼炉，进一步得到高铁产品。由于金属化球团温度较高，排料温度多为800-1100摄氏度，在排料和热送至熔炼炉过程中易发生金属化球团再氧化，从而降低球团金属化率和温度，进而导致熔炼过程工艺能耗高、产品指标低问题。
因此，亟待开发一种可以有效防止金属球团再氧化并可高效回收镍铁的新技术、新工艺、新设备，这将是煤基直接还原处理红土镍矿研究需要解决的关键问题。
技术实现要素：
本实用新型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，本实用新型的一个目的在于提出提铁系统，通过采用本实用新型的提出提铁系统可以有效防止金属化球团在输送过程中再氧化，并可以有效改善后续熔炼条件，降低生产过程能耗。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种提铁系统。根据本实用新型的具体实施例，该提铁系统包括：原料处理装置，所述原料处理装置具有含铁物料入口、还原煤入口、石灰石入口和成型物料出口；转底炉，所述转底炉包括：环形的炉体，所述炉体内限定出炉腔，所述炉腔内限定出彼此连通的进料区、预热区、还原区和出料区，所述进料区具有进料口，所述进料口与所述成型物料出口相连，所述出料区具有出料口；炉床，所述炉床设在所述炉腔内，所述炉床用于承载物料依次经过所述进料区、所述预热区、所述还原区和所述出料区；以及，用于向所述出料区内喷入冷却用气体的喷嘴，喷涂热送装置，所述喷涂热送装置由石灰浆喷涂设备和储料罐组成，所述石灰浆喷涂设备具有金属化球团入口，石灰浆入口和涂浆金属化球团出口，所述金属化球团入口与所述出料口相连，所述涂浆金属化球团出口与所述储料罐相连；熔炼装置，所述熔炼装置具有涂浆金属化球团入口、铁水出口和尾渣出口，所述涂浆金属化球团入口与所述储料罐相连。
由此，本实用新型实施例的提铁系统中，采用的转底炉为新型转底炉，其中转底炉内设置有用于向所述出料区内喷入冷却用气体的喷嘴，利用该喷嘴可以将还原焙烧处理得到的高温金属化球团进行降温，保证炉况平稳顺行，另外还可以初步防止金属化球团高温下易氧化。进一步地，本实用新型实施例的提铁系统中，采用喷涂热送装置在金属化球团上层喷涂石灰浆，并将金属化球团燃送至熔炼装置内进行熔炼处理，由此可以通过喷入涂石灰浆保护层可以进一步防止金属化球团的再氧化，同时通过喷涂的石灰浆还可以调整渣系，改善熔炼条件，降低熔炼温度及生产能耗。
另外，根据本实用新型上述实施例的提铁系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本实用新型中，所述原料处理装置包括依次相连的破碎装置、混合装置、成型装置和烘干装置。由此可以进一步提高含铁物料后续处理效率，提高铁回收率。
在本实用新型中，所述转底炉还包括：隔墙，所述隔墙设在所述炉体内，所述隔墙用于将所述出料区与所述进料区和所述还原区隔开。由此通过设置隔墙将出料区隔离开，可以防止对出料区的金属化球团降温时影响到还原区内的温度。
在本实用新型中，所述出料区在整个所述炉体的环形炉腔的中心角为20°-40°。
附图说明
图1是根据本实用新型一个实施例的提铁系统的结构示意图。
图2是根据本实用新型一个实施例的提铁系统的结构示意图。
图3是根据本实用新型一个实施例的提铁系统中转底炉的结构示意图。
图4是利用本实用新型一个实施例的提铁系统来提铁的方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种提铁系统。下面参考图1对本实用新型具体实施例的提铁系统进行详细描述。根据本实用新型的具体实施例，该提铁系统包括：原料处理装置100、转底炉200、喷涂热送装置300和熔炼装置400。
其中，所述原料处理装置100具有含铁物料入口101、还原煤入口102、石灰石入口103和成型物料出口104。
所述转底炉200包括环形的炉体210、炉床220和喷嘴230，所述炉体210内限定出炉腔211，所述炉腔内限定出彼此连通的进料区212、预热区213、还原区214和出料区215，所述进料区212具有进料口216，所述进料口216与所述成型物料出口104相连，所述出料区215具有出料口217；所述炉床220设在所述炉腔211内，所述炉床220用于承载物料依次经过进料区212、预热区213、还原区214和出料区215；喷嘴230用于向所述出料区215内喷入冷却用气体。
所述喷涂热送装置300由石灰浆喷涂设备310和储料罐320组成，所述石灰浆喷涂310设备具有金属化球团入口311，石灰浆入口312和涂浆金属化球团出口313，所述金属化球团入口311与所述出料口217相连，所述涂浆金属化球团出口313与所述储料罐320相连。
所述熔炼装置400具有涂浆金属化球团入口410、铁水出口420和尾渣出口430，所述涂浆金属化球团入口410与所述储料罐320相连。
由此，本实用新型实施例的提铁系统中，采用的转底炉为新型转底炉，其中转底炉内设置有用于向所述出料区内喷入冷却用气体的喷嘴，利用该喷嘴可以将还原焙烧处理得到的高温金属化球团进行降温，保证炉况平稳顺行，另外还可以初步防止金属化球团高温下易氧化。进一步地，本实用新型实施例的提铁系统中，采用喷涂热送装置在金属化球团上层喷涂石灰浆，并将金属化球团燃送至熔炼装置内进行熔炼处理，由此可以通过喷入涂石灰浆保护层可以进一步防止金属化球团的再氧化，同时通过喷涂的石灰浆还可以调整渣系，改善熔炼条件，降低熔炼温度及生产能耗。
下面参考附图1-3对本实用新型实施例的提铁系统进行详细描述。
原料处理装置100
根据本实用新型的具体实施例，如图2所示，原料处理装置100包括依次相连的破碎装置110、混合装置120、成型装置130和烘干装置140。由此利用破碎装置110可以分别对含铁物料、还原煤和石灰石进行破碎处理，以便得到合适粒径，进而可以进一步提高后续混合成型以及还原焙烧过程中铁的回收率。进一步地，利用混合装置120、成型装置130和烘干装置140对破碎处理后的含铁物料、还原煤和石灰石进行混合成型以及烘干处理，以便得到成型物料。由此，通过上述原料处理装置100对原料含铁物料、还原煤和石灰石进行处理得到成型物料可以进一步提高含铁物料后续处理效率，提高铁回收率。
转底炉200
根据本实用新型的具体实施例，下面参考图1-3对本实用新型实施例的提铁系统中的转底炉进行详细描述。
根据本实用新型的具体实施例，所述转底炉200包括环形的炉体210、炉床220和喷嘴230，所述炉体210内限定出炉腔211，所述炉腔内限定出彼此连通的进料区212、预热区213、还原区214和出料区215，所述进料区212具有进料口216，所述进料口216与所述成型物料出口104相连，所述出料区215具有出料口217；所述炉床220设在所述炉腔211内，所述炉床220用于承载物料依次经过进料区212、预热区213、还原区214和出料区215；喷嘴230用于向所述出料区215内喷入冷却用气体。
根据本实用新型的具体实施例，转底炉200还包括：隔墙240，所述隔墙240设在所述炉体210内，所述隔墙240用于将所述出料区215与所述进料区212和所述还原区214隔开。由此通过设置隔墙将出料区215处于相对隔离的空间，当喷嘴230向出料区215内喷入冷却用气体使金属化球团降温时，可以保证转底炉的正常出料，同时还可以避免冷却用气体进入进料区212和还原区214影响上述两区的正常工作，由此可以避免对还原区内的温度和气氛造成影响。当然，隔墙240还可以形成为其他形式，例如隔墙240形成为圆柱面将出料215包裹在内。需要额外说明的是，隔墙240可以形成为平板状，也可以形成为圆弧状等其他形状，在这里不对隔墙240的具体形状做出限制。
根据本实用新型的具体实施例，出料区215为气压20pa-50pa的微正压区。
根据本实用新型的具体实施例，所述出料区215在整个所述炉体的环形炉腔211的中心角为20°-40°。需要说明的是，如果中心角较小，则物料在出料区215留存时间太短，金属化球团的温度不能快速下降，对出料螺旋的压力较大，且有可能造成物料粘接，影响生产顺行；但如果中心角较大，则会缩小还原区214的大小，影响物料的还原效果。综上所述，出料区215在整个炉体210的环形炉腔211的中心角可控制在20°-40°，这样既可以保证物料顺畅排出，又可以保证物料的还原效果。当然，出料区215在整个炉体210的环形炉腔211的中心角并不局限于上述范围，用户可以根据实际需要做出适当调整。
根据本实用新型的具体实施例，炉体210上位于还原区214设有烧嘴250，炉体210上位于预热区213设有排烟口260。由此，炉内烟气从排烟口260排出，烟气余热再回收可用于预热煤气助燃风和二次风，使得烟气得到了二次利用，降低了能量损失。
根据本实用新型的具体实施例，喷嘴230用于向所述出料区215内喷入冷却用气体。可以理解的是，冷却用气体起到对高温金属化球团降温的作用，温度降低的金属化球团不易互相粘接，使得物料可以顺畅的排出炉腔211。具体的，冷却气体为惰性气体。温度较低的惰性气体不但可以降低高温金属化球团的温度，还可以在一定程度上防止金属化球团氧化。当然，冷却气体的种类还可以有其他气体，例如一氧化碳、氮气等等。
喷涂热送装置300
根据本实用新型的具体实施例，所述喷涂热送装置300由石灰浆喷涂设备310和储料罐320组成，所述石灰浆喷涂310设备具有金属化球团入口311，石灰浆入口312和涂浆金属化球团出口313，所述金属化球团入口311与所述出料口217相连，所述涂浆金属化球团出口313与所述储料罐320相连。
根据本实用新型的具体实施例，在石灰浆喷涂设备310内，金属化球团的表面被喷涂一层石灰浆，由此可以有效防止金属化球团在输送过程中再氧化，并且可以改善后续熔炼条件，降低生产能耗。另外，需要说明的是，石灰石在高温下发生分解需要大量的热量，还可以降低了金属化球团的温度，温度降低的金属化球团不易互相粘接。此外，石灰石的分解产物为氧化钙，氧化钙附着在金属化球团上，不但可以在运输及后续装入其他熔炼装置的过程中防止金属化球团发生再氧化，还可以在进入后续熔炼工艺时，改善金属化球团的熔炼条件，降低熔炼温度及生产能耗。
具体地，将石灰浆喷至金属化球团表面时，在金属化球团的高温作用下，石灰石发生分解反应产生氧化钙，产生的氧化钙包覆在金属化球团的表面，这样产生的氧化钙包覆层不仅能够防止金属化球团在出料过程中发生氧化，还能够防止金属化球团在后续热装入熔炼装置的过程中发生氧化，同时，在熔炼过程，这样的氧化钙包覆层起到了调渣剂的作用，而不需额外加入钙质调渣剂，并且能够改善熔炼条件，降低熔炼温度及生产能耗。
熔炼装置400
根据本实用新型的具体实施例，所述熔炼装置400具有涂浆金属化球团入口410、铁水出口420和尾渣出口430，所述涂浆金属化球团入口410与所述储料罐320相连。由此，利用熔炼装置400可以有效地对金属化球团进行熔炼处理，进而得到铁水。
具体地，将喷涂热送装置300输送的金属化球团的表面形成有石灰浆保护层，石灰石发生分解反应产生氧化钙。因此，采用熔炼装置400对上述金属化球团进行熔炼处理提铁，包覆在金属化球团表面的氧化钙层可以起到了调渣剂的作用，进而在熔炼处理过程中不需额外加入钙质调渣剂，并且能够改善熔炼条件，降低熔炼温度及生产能耗。因此本实用新型上述实施例的提铁系统中，将喷涂热送装置300结合熔炼装置400，不仅达到了防止输送过程中金属化球团的氧化，同时还进一步降低了熔炼处理的成本和能耗。
为了方便理解本实用新型上述实施例的提铁系统，下面考图4对利用本实用新型上述实施例的提铁系统进行提铁的方法进行详细描述。
根据本实用新型的具体实施例，该方法包括：利用所述原料处理装置将含铁物料、还原煤、石灰石进行预处理，以便得到成型物料；将所述成型物料布入所述转底炉内，并使所述成型物料依次经过所述预热区、所述还原区和所述出料区进行还原焙烧处理和冷却处理，以便得到金属化球团；将所述金属化球团供给至所述喷涂热送装置内，以便在所述金属化球团的表面喷涂石灰浆保护层；以及将喷涂有石灰浆保护层的金属化球团热送至所述熔炼装置内进行熔炼处理，以便得到铁水和尾渣。
由此，本实用新型上述实施例的提铁方法采用新型转底炉对含铁物料进行还原焙烧处理，该转底炉内设置有用于向所述出料区内喷入冷却用气体的喷嘴，利用该喷嘴可以将还原焙烧处理得到的高温金属化球团进行降温，保证炉况平稳顺行，另外还可以初步防止金属化球团高温下易氧化。进一步地，本实用新型实施例的提铁方法中，采用喷涂热送装置在金属化球团上层喷涂石灰浆，并将金属化球团燃送至熔炼装置内进行熔炼处理，由此可以通过喷入涂石灰浆保护层可以进一步防止金属化球团的再氧化，同时通过喷涂的石灰浆还可以调整渣系，改善熔炼条件，降低熔炼温度及生产能耗。
下面对本实用新型具体实施例的提铁方法进行描述。
根据本实用新型的具体实施例，利用所述原料处理装置将含铁物料、还原煤、石灰石进行预处理，以便得到成型物料。
所述预处理包括对所述含铁物料、所述还原煤、所述石灰石进行破碎处理、混合处理、成型处理和干燥处理。具体地，首先可以利用利用破碎装置110分别对含铁物料、还原煤和石灰石进行破碎处理，以便得到合适粒径，进而可以进一步提高后续混合成型以及还原焙烧过程中铁的回收率。进一步地，可以利用混合装置120、成型装置130和烘干装置140对破碎处理后的含铁物料、还原煤和石灰石进行混合成型以及烘干处理，以便得到成型物料。由此，通过上述原料处理装置100对原料含铁物料、还原煤和石灰石进行处理得到成型物料可以进一步提高含铁物料后续处理效率，提高铁回收率。
根据本实用新型的具体实施例，所述含铁原料为选自赤泥、铜渣、镍渣和冶金粉尘中的至少一种。由此可以进一步提高本实用新型上述实施例的提铁方法的适用性。
根据本实用新型的具体实施例，所述含铁物料、所述还原煤和所述石灰石的质量比为100：(10-20)：(8-15)。由此可以进一步提高铁回收率。由此通过将原料所述含铁物料、所述还原煤和所述石灰石按照上述质量比混合，可以显著提高铁回收率。
根据本实用新型的具体实施例，将所述成型物料布入所述转底炉内，并使所述成型物料依次经过所述预热区、所述还原区和所述出料区进行还原焙烧处理和冷却处理，以便得到金属化球团。通过采用前面实施例的提铁系统中的转底炉对成型物料进行还原焙烧处理和冷却处理，具体地，成型物料在预热区内被预热，在还原区内被焙烧还原，进一步地在出料区内进行冷却处理。
根据本实用新型的具体实施例，所述成型物料在所述转底炉内进行还原焙烧处理的温度为1200-1400℃，时间为20-40min。由此可以进一步提高还原效率。
在本实用新型的一些实施例中，所述冷却处理是通过所述喷嘴向所述出料区喷入强冷惰性气体将所述金属化球团降温至1100℃以下完成的。具体地，转底炉内的出料区设置有喷嘴230，根据本实用新型的具体实施例，喷嘴230用于向所述出料区215内喷入冷却用气体对还原区214内得到的金属化球团进行冷却降温。可以理解的是，冷却用气体起到对高温金属化球团降温的作用，温度降低的金属化球团不易互相粘接，使得物料可以顺畅的排出炉腔211。具体的，冷却气体为惰性气体。温度较低的惰性气体不但可以降低高温金属化球团的温度，还可以在一定程度上防止金属化球团氧化。当然，冷却气体的种类还可以有其他气体，例如一氧化碳、氮气等等。
根据本实用新型的具体实施例，将所述金属化球团供给至所述喷涂热送装置300内，以便在所述金属化球团的表面喷涂石灰浆保护层。具体地，喷涂热送装置300由石灰浆喷涂设备310和储料罐320组成，在石灰浆喷涂设备310内，金属化球团的表面被喷涂一层石灰浆，由此可以有效防止金属化球团在输送过程中再氧化，并且可以改善后续熔炼条件，降低生产能耗。另外，需要说明的是，石灰石在高温下发生分解需要大量的热量，还可以降低了金属化球团的温度，温度降低的金属化球团不易互相粘接。此外，石灰石的分解产物为氧化钙，氧化钙附着在金属化球团上，不但可以在运输及后续装入其他熔炼装置的过程中防止金属化球团发生再氧化，还可以在进入后续熔炼工艺时，改善金属化球团的熔炼条件，降低熔炼温度及生产能耗。
具体地，将石灰浆喷至金属化球团表面时，在金属化球团的高温作用下，石灰石发生分解反应产生氧化钙，产生的氧化钙包覆在金属化球团的表面，这样产生的氧化钙包覆层不仅能够防止金属化球团在出料过程中发生氧化，还能够防止金属化球团在后续热装入熔炼装置的过程中发生氧化，同时，在熔炼过程，这样的氧化钙包覆层起到了调渣剂的作用，而不需额外加入钙质调渣剂，并且能够改善熔炼条件，降低熔炼温度及生产能耗。
根据本实用新型的具体实施例，将喷涂有石灰浆保护层的金属化球团热送至所述熔炼装置400内进行熔炼处理，以便得到铁水和尾渣。具体地，将喷涂热送装置300输送的金属化球团的表面形成有石灰浆保护层，石灰石发生分解反应产生氧化钙。因此，采用熔炼装置400对上述金属化球团进行熔炼处理提铁，包覆在金属化球团表面的氧化钙层可以起到了调渣剂的作用，进而在熔炼处理过程中不需额外加入钙质调渣剂，并且能够改善熔炼条件，降低熔炼温度及生产能耗。
根据本实用新型的具体实施例，上述熔炼处理的温度可以降至1500-1600℃。由此本实用新型通过预先通过在金属化球团表面喷涂石灰浆，可以显著降低熔炼处理能耗，同时铁回收率可以达到90％以上。因此本实用新型上述实施例的提铁系统中，将喷涂热送装置300结合熔炼装置400，不仅达到了防止输送过程中金属化球团的氧化，同时还进一步降低了熔炼处理的成本和能耗。
实施例1
选用TFe39.15％的赤泥作为原料，按照赤泥100重量份，还原煤10重量份，石灰石8重量份的重量比例配料并混匀、成型、烘干，将成型物料陆续布入还原装置进行还原焙烧，还原装置均热出料区设置喷嘴，喷入强冷惰性气体,还原温度为1200℃，时间为30min，还原后得到金属化球团出料温度低于1100℃；排料后采用喷涂处理在料罐金属化球团表面喷涂一层石灰浆，热送送至熔炼装置，熔炼温度1600℃，得到铁水和尾渣，其中金属铁TFe含量为87.12wt％，铁回收率90.11％。
实施例2
选用Fe40％，含Cu0.38％，含Zn1.46％以及含Pb0.5％的铜渣作为原料，按照铜渣100重量份，还原煤15重量份，石灰石12重量份的重量比例配料并混匀、成型、烘干，将成型物料陆续布入还原装置进行还原焙烧，还原装置均热出料区设置喷嘴，喷入强冷惰性气体,还原温度为1250℃，时间为40min，还原后得到金属化球团出料温度低于1100℃；排料后采用喷涂处理在料罐金属化球团表面喷涂一层石灰浆，热送送至熔炼装置，熔炼温度1550℃，得到铁水和尾渣，其中金属铁TFe含量为92.35wt％，铁回收率90.61％，通过烟气收集到的氧化锌粉ZnO含量65.3wt％，锌回收率90.3％，收集到的氧化铅粉PbO含量为5.5wt％，铅回收率为91.2％。
实施例3
选用TFe36.5％，含Ni0.45％的镍渣作为原料，按照镍渣100重量份，还原煤20重量份，石灰石15重量份的重量比例配料并混匀、成型、烘干，将成型物料陆续布入还原装置进行还原焙烧，还原装置均热出料区设置喷嘴，喷入强冷惰性气体,还原温度为1300℃，时间为20min，还原后得到金属化球团出料温度低于1100℃；排料后采用喷涂处理在料罐金属化球团表面喷涂一层石灰浆，热送送至熔炼装置，熔炼温度1500℃，得到铁水和尾渣，其中金属铁TFe含量为91.12wt％，铁回收率92.32％。
实施例4
选用TFe25.5％的冶金粉尘作为原料，按照冶金粉尘100重量份，还原煤12重量份，石灰石10重量份的重量比例配料并混匀、成型、烘干，将成型物料陆续布入还原装置进行还原焙烧，还原装置均热出料区设置喷嘴，喷入强冷惰性气体,还原温度为1250℃，时间为25min，还原后得到金属化球团出料温度低于1100℃；排料后采用喷涂处理在料罐金属化球团表面喷涂一层石灰浆，热送送至熔炼装置，熔炼温度1550℃，得到铁水和尾渣，其中金属铁TFe含量为89.43wt％，铁回收率91.50％。
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实用新型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实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。