专利名称：热压含碳矿球快速直接还原或煅烧工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及直接还原或煅烧工艺，尤其是热压含碳矿球快速直接还原或煅烧工艺。
世界上的铁矿直接还原工艺有两类即气基直接还原和煤基直接还原。我国天然气资源相对比较贫乏，开发和采用气基直接还原工艺主要受天然气资源限制。我国煤炭资源丰富，宜大力发展煤基直接还原铁工艺。
目前，世界上煤基直接还原铁工艺主要有SL/RN和Fastmet工艺。SL/RN工艺是用回转窑为还原反应设备，以块矿为原料，此法对采用的矿石及煤的性质要求较严，其发展也受到一定程度的限制。Fastmet工艺是Midrex公司开发的一种将铁矿粉和煤粉混合后加粘结剂造球，含碳球团干燥后给入环形炉(转底炉)，在炉内1250-1350℃条件下快速还原(8-30分)生产直接还原铁的工艺，此系生产供冶炼用的或直接作炼钢原料的金属化球团的方法。此法与其它还原方式相比的优点在于(1)对原料要求不高；(2)环形炉热废气用于干燥湿球团和金属化球团热装入电炉炼钢而节能；(3)吨铁单位投资低。Fastmet工艺用的还原剂限于低挥发分的煤粉，进入环形炉的含碳球团是冷的。
本发明的目的是提供一种热压含碳矿球快速直接还原或煅烧工艺，适用于该工艺作为还原剂的煤种宽，热压出的含碳矿球温度高，热装入环形炉内以缩短直接还原或煅烧的时间，强化生产，进一步提高环形炉的生产能力、降低单位投资。
本发明的目的是这样实现的
精矿粉与无烟煤粉按(95-96)∶(5-4)的比例送入流化床内，鼓入流化床的空气为流化介质，迅速地将无烟煤粉燃烧，燃烧的热量将精矿粉迅速加热，加热到650-700℃的热矿粉流入料仓即作为固体载热体；从流化床导出的热废气作为直立管预热粘结性烟煤的热源，燃烧炉的热废气作为直立管的辅助热源，经直立管预热后获得200-250℃的预热煤。
矿粉与预热煤按预定比例进入快速混料机，烟煤即被热矿粉快速加热到其塑性温度范围，该范围是400-500℃，烟煤即软化出现大量胶质体，此胶质体(类似沥青物质)在成型时将矿粉粘结成型，即形成热压含碳矿球；热压含碳矿球热装入环形炉，在炉内1000℃-1350℃条件下快速直接还原或煅烧。
本发明的优点是(1)可使用更具普遍意义的粘结性煤，可选择的煤种多，选用煤自由度大。(2)热装含碳矿球更可缩短环形炉内直接还原及煅烧的时间，强化生产，进一步提高环形炉的生产能力、降低单位投资及生产成本。
图1是固体载热体热压含碳矿球工艺流程图。
图2是热压含碳矿球直接还原或煅烧工艺流程图。
下面结合附图进一步说明本发明的实施方式。
实施例1本实施例为热压含碳矿球快速直接还原铁工艺。
原料条件①精矿粉颗粒30目-200目品位TFe＞65％
②无烟煤灰分Ad＜6％颗粒＜1mm③粘结性煤灰分Ad＜8％，胶质层厚度y＞12mm，粒度＜3mm，挥发分不限，硫分St.ad＜0.6％，固定碳60-70％见图1，料仓1及2内的铁精矿粉a和无烟煤粉b分别经仓下的定量给料机3按(95-96)∶(5-4)比例卸到皮带输送机4上送到混料机5内，混匀后的料卸入料仓6内，经给料机7送入流化床8内，空气通过空气鼓风机12鼓入流化床8，床内无烟煤粉燃烧的热量将精矿粉加热，加热到650-700℃的热矿粉溢流入热矿粉仓10，夹带着细矿粉的烟气由流化床8上部导出进入旋风分离器9，细矿粉由旋风分离器9下部的锁气器22排出回到热矿粉仓10，烟气进入直立管15。煤仓13内的粘结性煤c经仓下的给料机14送入直立管15，煤气20和空气21在燃烧炉19内燃烧的热废气亦进入直立管15作为辅助热源预热粘结性煤，预热到200-250℃的预热煤通过两个串联的旋风分离器16及17分离下来经锁气器22被收集到预热热煤仓18中。由旋风分离器17排出的废气进入洗涤塔28及29被喷淋的循环洗涤水d冷却及净化。净化后的废气经抽气机30送入烟囱31排入大气中。洗涤后的含尘水流入沉降池及环水系统32，洗涤水d循环使用。
热矿粉和预热煤粉分别经各自料仓10及18的仓下的定量给料机11按(75-80)∶(25-20)的比例进入快速混料机23混合，继而送入立式维温机24，粘结性煤被热矿粉快速加热，加热到预定的塑性温度区间(该区间一般在400-500℃范围内)时，粘结性煤即软化成胶质体，在对辊压球机25里胶质体与矿粉的混合物被压成型球，煤的胶质体紧密地将矿粉颗粒包裹成一体，即为热压含碳矿球，含碳矿球的温度为420-460℃，这种含碳物质的胶质体与矿粉的结合状态形成了最佳的还原条件。在大于1000℃条件下，热压含碳矿球内部任何部位都具备了自还原条件，由于其化学反应界面大，气体扩散行程短，具有最佳的反应动力学条件，因此，反应速度极快。热压含碳矿球进入热焖罐26，待其停止热分解后卸入热球输送机27送往环形炉(底转炉)进行直接还原。
由立式维温机24导出的荒煤气经煤气洗涤塔33及34用热环水e洗涤净化，净化后的煤气经煤气风机35送入储气罐37。洗涤下来的水流入沉降池及环水系统36，除去粉尘及焦油，洗涤水e循环使用。
见图2，热压含碳矿球经热球输送机27热装入环形炉38内还原。由于420-460℃的热球团热装入环形炉带入了相当多的热量，故可缩短还原时间，有助于提高环形炉的生产能力。
环形炉是靠喷烧煤粉或重油40使炉内温度达到1250-1350℃，一般在20分钟内含碳矿球的金属还原率可达92％以上，还原出来的金属化球团进入贮罐39。由环形炉38导出的夹带粉尘的烟气进入集尘及燃烧炉41，烟气中的可燃气体与由空气风机44鼓入的空气燃烧，将其烧尽，粉尘落入集尘斗42中，由集尘及燃烧炉41导出的高温废气进入空气换热器43内将由空气鼓风机44鼓入的空气预热，预热的空气鼓入环形炉38将喷烧的燃料40燃烧供热。在空气换热器43内换热后的废气进入废气洗涤塔45冷却和净化，由抽风机46鼓入烟囱47放散。
实施例2本实施例为热压含碳铬矿球快速煅烧工艺。
将精铬铁矿粉与粘结性煤按(75-80)∶(25-20)的比例混合，工艺及原料条件同实施例1，制成热压含碳铬矿球，热压含碳铬矿球热装入环形炉煅烧后，热装入电炉作为炼铬铁的原料。
实施例3本实施例为热压含碳锰矿球快速煅烧工艺。
将软锰矿的精矿粉与粘结性煤按(70-74)∶(30-26)的比例混合，工艺及原料条件同实施例1，制成热压含碳锰矿球，热压含碳锰矿球热装入环形炉煅烧后，热装入电炉作为炼锰铁的原料。
实施例4本实施例为热压含碳石英砂矿球快速煅烧工艺。
将含SiO298％的石英砂与粘结性煤按(60-65)∶(40-35)的比例混合，工艺及原料条件同实施例1，制成热压含碳石英砂球，热压含碳石英砂球热装入环形炉煅烧后，热装入电炉作为炼元素硅的原料。
将含SiO298％的石英砂与粘结性煤按(50-55)∶(50-45)的比例混合，工艺及原料条件同实施例1，制成热压含碳石英砂球，热压含碳石英砂球热装入环形炉煅烧后，热装入电炉作为炼碳化硅(金钢砂)的原料。
权利要求
1.一种热压含碳矿球快速直接还原或煅烧工艺，它包括制造含碳矿球工艺和环形炉快速还原含碳矿球工艺，其特征在于1)精矿粉与无烟煤粉按(95-96)∶(5-4)的比例送入流化床内，鼓入流化床的空气为流化介质，迅速地将无烟煤粉燃烧，燃烧的热量将精矿粉迅速加热，加热到650-700℃的热矿粉流入料仓作为固体载热体；2)从流化床导出的热废气作为直立管预热粘结性烟煤的热源，燃烧炉的热废气作为直立管的辅助热源，预热后的预热煤温度为200-250℃；3)矿粉与预热煤按预定比例进入快速混料机，烟煤被热矿粉快速加热到其塑性温度范围，此范围为400-500℃，烟煤软化出现大量胶质体，此胶质体在成型时将矿粉粘结成型，形成热压含碳矿球；4)热压含碳矿球热装入环形炉，在炉内1000℃-1350℃条件下快速直接还原或煅烧。
2.根据权利要求1所述的热压含碳矿球快速直接还原工艺，其特征在于精矿粉为铁精矿粉，铁精矿粉与粘结性煤的比例为(75-80)∶(25-20)。
3.根据权利要求1所述的热压含碳矿球快速煅烧工艺，其特征在于精矿粉为精铬铁矿粉，精铬铁矿粉与粘结性煤的比例为(75-80)∶(25-20)。
4.根据权利要求1所述的热压含碳矿球快速煅烧工艺，其特征在于精矿粉为软锰矿的精矿粉，软锰矿的精矿粉与粘结性煤的比例为(70-74)∶(30-26)。
5.根据权利要求1所述的热压含碳矿球快速煅烧工艺，其特征在于精矿粉为含SiO298％的石英砂，当热装入电炉作为炼元素硅的原料时，石英砂与粘结性煤的比例为(60-65)∶(40-35)；当热装入电炉作为炼碳化硅(金钢砂)的原料时，石英砂与粘结性煤的比为(50-55)∶(50-45)。
全文摘要
本发明涉及直接还原或煅烧工艺，尤其是热压含碳矿球快速直接还原及煅烧工艺，其主要技术特征是热压含碳矿球热装入环形炉在炉内1000℃-1350℃条件下快速直接还原或煅烧。适用于该工艺作为还原剂的煤种宽，热压出的含碳矿球温度高，热装入环形炉内以缩短直接还原或煅烧的时间，强化生产，进一步提高环形炉的生产能力、降低单位投资。该工艺可为电炉炼钢、炼铬铁、炼锰铁、炼元素硅和碳化硅提供热装的原料。
文档编号C22B1/00GK1125255SQ9511391
公开日1996年6月26日 申请日期1995年11月10日 优先权日1995年11月10日
发明者李竹君, 王为钢 申请人:冶金工业部鞍山热能研究院