專利名稱：一種適合寬粒度分布的粉鐵礦預(yù)還原工藝及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煉鐵領(lǐng)域中熔融還原煉鐵工藝，特別涉及一種適合寬粒度 分布的粉鐵礦預(yù)還原工藝及其裝置。
背景技術(shù)：
多級(jí)流化床預(yù)還原粒度〈8mm的燒結(jié)用粉鐵礦是二步法熔融還原煉鐵 工藝的主要預(yù)還原工藝之一。對(duì)于粒度分布特別寬(最大粒徑為8mm，最 小粒徑O.lmm)的燒結(jié)用粉鐵礦流態(tài)化還原工藝，在傳統(tǒng)的圓柱型流化床 反應(yīng)器內(nèi)流化質(zhì)量差，有大量的較小粒度粉鐵礦揚(yáng)析。圓柱型流化床是常 用的流化床型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易、設(shè)備容積利用率高，由于圓柱型流 化床內(nèi)徑均一，對(duì)于粒度均勻的反應(yīng)物料，在流化床中可以得到均勻的流 化，但對(duì)于寬粒度分布的反應(yīng)物料，為了保證大粒度的反應(yīng)物料流化，需 要流化床的操作氣速很高，在此操作氣速條件下，產(chǎn)生大量的細(xì)顆粒揚(yáng)析， 增加了旋風(fēng)除塵器的壓力，降低了原料利用率。圓錐型流化床可以部分解 決粒度分布寬的顆粒流化，在流化床底部的高氣速可以保證粗顆粒的流態(tài) 化，同時(shí)頂部的低氣速可以抑制細(xì)顆粒的揚(yáng)析，減少粉塵率，可以在較低 氣速條件下獲得較好的流化質(zhì)量。但在單一的圓錐型流化床反應(yīng)器內(nèi)，對(duì) 于粒度分布寬的原料，單一錐度流化床很難滿足高質(zhì)量流化要求，而且如 果考慮流化床總高等因素，圓錐型流化床的高度設(shè)計(jì)也非常困難。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于開(kāi)發(fā) 一 種適合寬粒度分布的粉鐵礦預(yù)還原工藝及 其裝置，可有效保證寬粒度分布的粉鐵礦原料高質(zhì)量流態(tài)化，從而加強(qiáng)流 化床內(nèi)粉鐵礦的加熱和反應(yīng)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種適合寬粒度分布粉鐵礦流態(tài)化反應(yīng)的組合流化床反應(yīng)器和工藝要求如下步驟
一種適合寬粒度分布的粉鐵礦預(yù)還原工藝，采用組合式流化床反應(yīng) 器，該組合式流化床反應(yīng)器由位于下部的圓柱型流化床和上部的圓錐型流 化床組合而成；其包括如下歩驟a) 粒度《mm的粉鐵礦由料倉(cāng)添加到圓柱型流化床中，作為反應(yīng)介質(zhì) 和流化介質(zhì)的煤氣從圓柱型流化床底部通入；粒度〉2mm的粉鐵礦 在圓柱型流化床形成湍流狀態(tài)；組合式流化床反應(yīng)器內(nèi)溫度保持在 650-950°C，壓力在0.2-1.0Mpa，圓柱型流化床氣速為3-25m/s;b) 粒度0.5mm的粉鐵礦隨著煤氣帶離圓柱型流化床進(jìn)入上部的圓錐 型流化床，在圓錐型流化床內(nèi)繼續(xù)上升到一定高度；隨著圓錐型流 化床上部氣體速度的降低，圓錐型流化床上端氣速0.5m/s;粉鐵礦 與煤氣分離反混到流化床下部，粒度O.05mm的粉鐵礦隨著煤氣進(jìn) 入熱旋風(fēng)分離器分離返回到流化床中或進(jìn)入下一級(jí)流化床反應(yīng)器；c) 反應(yīng)后的粉鐵礦通過(guò)下料管進(jìn)入下一級(jí)流化床反應(yīng)器或熔融氣化 爐。進(jìn)一歩，所述的組合流化床反應(yīng)器由下部的圓柱型流化床和上部的圓 錐型流化床組合而成，二者由氣體分布板聯(lián)接或者自由聯(lián)接。 粉鐵礦最大顆粒直徑與最小顆粒直徑比>8。 中通入的煤氣有效成分H2%+CO%〉50%。 通過(guò)熱旋風(fēng)分離器回收流化床內(nèi)的鐵礦石細(xì)粉。另外，本發(fā)明的一種用于粉鐵礦預(yù)還原工藝的組合式流化床反應(yīng)器， 包括圓柱型流化床和圓錐型流化床；圓錐型流化床位于圓柱型流化床上 部，二者由氣體分布板聯(lián)接或者自由聯(lián)接。所述的圓錐型流化床上端最大內(nèi)徑與圓柱型流化床內(nèi)徑比>1.5。所述的圓錐型流化床部分高度與圓柱型流化床高度比< 6 。所述的圓錐型流化床的錐度為10° ~60° 。圓柱型流化床保持氣速3-25m/s，保證了粒度》mm的大顆粒粉鐵礦湍 流狀態(tài)，粒度0.5mm的粉鐵礦迅速?gòu)膱A柱型流化床帶離(或經(jīng)過(guò)氣體分 布器)進(jìn)入上部的圓錐型流化床，其它粒度的粉鐵礦在組合流化床中間部 位分層分布，在圓錐型流化床上部由于氣速的降低，到達(dá)圓錐型流化床上 端氣速0.5m/s，大部分粉鐵礦回落反混，<0.05mm的細(xì)粉鐵礦隨煤氣進(jìn)入
熱旋風(fēng)分離器分離返回到流化床中。組合流化床反應(yīng)器下部的圓柱型流化床型成的高氣速可以保證大顆 粒的反應(yīng)物料保持湍動(dòng)流態(tài)化狀態(tài)，在組合流化床反應(yīng)器上部的氣流速度下降則加強(qiáng)流化床內(nèi)夾帶的小顆粒粉料的反混。對(duì)于最大粒徑達(dá)到8mm 的粒度分布寬的粉鐵礦流態(tài)化反應(yīng)，可有效降低夾帶和揚(yáng)析，降低流化床 總高，同時(shí)保持流化床下部密床部分的湍動(dòng)劇烈，有效防止流化床下部產(chǎn) 生粘結(jié)。由圓柱型流化床和圓錐型流化床組合而成的流化床反應(yīng)器，可以 綜合圓柱型流化床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)保證寬粒度條件下原料的流化質(zhì) 量，與圓錐型流化床相比，組合流化床設(shè)計(jì)更加靈活，對(duì)不同粒度組成的 原料，組合流化床可以更加靈活的調(diào)整，控制流化床總高。在一定條件下，圓柱型流化床和圓錐型流化床的聯(lián)接可以省去氣體分 布板，簡(jiǎn)化流化床的結(jié)構(gòu)，減少了氣體通過(guò)氣體分布器的壓損。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明工藝對(duì)于寬粒度分布的粉鐵礦原料，由于各種粒度的粉鐵礦在 流化床中分層，各粒度的粉鐵礦都能獲得高質(zhì)量的流態(tài)化，提高了流化床 反應(yīng)器內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件，提高了流化床的反應(yīng)效率。相對(duì)單一的 圓錐型流化床，組合流化床上部的圓錐型流化床設(shè)計(jì)更加靈活，在保證同 樣的流化質(zhì)量條件下，流化床高度可以大大降低。圖面說(shuō)明

圖1是本發(fā)明工藝第一實(shí)施例的流程示意圖； 圖2是本發(fā)明工藝第二實(shí)施例的流程示意圖； 圖3是本發(fā)明工藝第二實(shí)施例的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1參見(jiàn)圖l，粉鐵礦1和熔劑2原料混合進(jìn)入料倉(cāng)3中，原料(粒度〈8mm) 添加到圓柱型流化床'4的下部，煤氣7 (還原度112%+(20%>50%)從圓柱 流化床4底部通入，圓柱型流化床4內(nèi)氣速為4m/s， >2mm的大顆粒原料 在圓柱型流化床4內(nèi)保持湍動(dòng)狀態(tài)，小粒度原料逐級(jí)帶離圓柱型流化床4，
在圓錐型流化床5 (錐度為2(T )中分層流態(tài)化，由于隨著高度上升，圓錐型流化床5的截面積增加，煤氣流速也相應(yīng)減小，圓錐型流化床5 ..匕端 氣速0.5m/s，大量的粉礦原料反混到下部的密床中，粒度O.05mm進(jìn)入熱 旋風(fēng)分離器6中，分離的細(xì)粉原料也反混到下部的密床中。流態(tài)化過(guò)程中， 流化床內(nèi)壓力保持在0.3MPa，溫度保持在67(TC，粉鐵礦與煤氣發(fā)生還原 反應(yīng)，反應(yīng)后的粉鐵礦還原度達(dá)10-25%，并通過(guò)下料管8到下一級(jí)流化 床進(jìn)一步還原。反應(yīng)后的煤氣經(jīng)過(guò)煤氣凈化裝置9凈化循環(huán)利用或者用于 發(fā)電、制造化工產(chǎn)品等其它用途。實(shí)施例2參見(jiàn)圖2，反應(yīng)物原料(粒度〈8mm)通過(guò)上一級(jí)流化床下料管10添 加到圓柱型流化床4的下部，煤氣7 (還原度1"12%+(:0%>60%)從圓柱型 流化床4底部通入，圓柱型流化床4內(nèi)氣速為24m/s， >2mm的大顆粒原 料在圓柱型流化床4內(nèi)保持湍動(dòng)狀態(tài)，小粒度原料逐級(jí)帶離圓柱型流化床 4，在圓錐型流化床5 (錐度為5(T )中分層流態(tài)化，由于隨著高度上升， 圓錐型流化床5的截面積增加，煤氣流速也相應(yīng)減小，圓錐型流化床5上 端氣速〈0.5m/s，大量的粉礦原料反混到下部的密床中，粒度O.05mm進(jìn)入 熱旋風(fēng)分離器6中，分離的細(xì)粉原料也反混到下部的密床中。流態(tài)化過(guò)程 中，流化床內(nèi)壓力保持在l.OMPa，溫度保持在90(TC，粉鐵礦與煤氣發(fā)生 還原反應(yīng)，反應(yīng)后的粉鐵礦還原度達(dá)20-50%，并通過(guò)下料管10'到下一 級(jí)流化床進(jìn)一步還原，反應(yīng)后的煤氣7'進(jìn)入上一級(jí)流化床中作為反應(yīng)介 質(zhì)和流化介質(zhì)。實(shí)施例2與實(shí)施例1的差別是實(shí)施例2中的流化床原料為上一級(jí)流 化床反應(yīng)產(chǎn)物，從上--級(jí)流化床的下料管加料，流化床中反應(yīng)后的煤氣則 通入到上--級(jí)流化床中作為反應(yīng)介質(zhì)和流化介質(zhì)。而且由于流化床中粉鐵 礦原料和煤氣不同，反應(yīng)后粉鐵礦的還原度也不同。實(shí)施例3參見(jiàn)圖3，反應(yīng)物原料(粒度〈8mm)通過(guò)上一級(jí)流化床下料管10添 加到圓柱型流化床4的F部，煤氣7 (還原度112%+(:0%>80%)從圓柱型
流化床3底部通入，圓柱型流化床3內(nèi)氣速為10m/s， >2mm的大顆粒原 料在圓柱型流化床3內(nèi)保持湍動(dòng)狀態(tài)，小粒度原料逐級(jí)帶離圓柱型流化床 3，在圓錐型流化床5 (錐度為55。)中分層流態(tài)化，由于隨著高度上升， 圓錐型流化床5的截面積增加，煤氣流速也相應(yīng)減小，圓錐型流化床5上 端氣速0.5m/s，大量的粉礦原料反混到下部的密床中，粒度O.05mm進(jìn)入 熱旋風(fēng)分離器6中，分離的細(xì)粉原料也反混到下部的密床中。流態(tài)化過(guò)程 中，流化床內(nèi)壓力保持在0.9MPa，溫度保持在70(TC，粉鐵礦與煤氣發(fā)生 還原反應(yīng)，反應(yīng)后的粉鐵礦還原度達(dá)60-95%,并通過(guò)下料管10'到熔融 氣化爐終還原冶煉鐵水，反應(yīng)后的煤氣7'進(jìn)入上一級(jí)流化床中作為反應(yīng) 介質(zhì)和流化介質(zhì)。實(shí)施例3與實(shí)施例1、 2的差別是實(shí)施例3中的流化床原料為上--級(jí)流化床反應(yīng)產(chǎn)物，還原煤氣為熔融氣化爐產(chǎn)生的還原度較高的煤氣，粉 鐵礦在流化床中還原后添加到熔融氣化爐中終還原冶煉鐵水。綜上所述，本發(fā)明工藝對(duì)于寬粒度分布的粉鐵礦原料，由于各種粒度 的粉鐵礦在流化床中分層，各粒度的粉鐵礦都能獲得高質(zhì)量的流態(tài)化，提 高了流化床反應(yīng)器內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件，提高了流化床的反應(yīng)效率。 相對(duì)單一的圓錐型流化床，組合流化床上部的圓錐型流化床設(shè)計(jì)更加靈 活，在保證同樣的流化質(zhì)量條件下，流化床高度可以大大降低。
權(quán)利要求
1. 一種適合寬粒度分布的粉鐵礦預(yù)還原工藝，采用組合式流化床反應(yīng)器，該組合式流化床反應(yīng)器由位于下部的圓柱型流化床和上部的圓錐型流化床組合而成；其包括如下步驟a)粒度<8mm的粉鐵礦由料倉(cāng)添加到圓柱型流化床中，作為反應(yīng)介質(zhì)和流化介質(zhì)的煤氣從圓柱型流化床底部通入；粒度>2mm的粉鐵礦在圓柱型流化床形成湍流狀態(tài)；組合式流化床反應(yīng)器內(nèi)溫度保持在650-950℃，壓力在0.2-1.0Mpa，圓柱型流化床氣速為3-25m/s；b)粒度<0. 5mm的粉鐵礦隨著煤氣帶離圓柱型流化床進(jìn)入上部的圓錐型流化床，在圓錐型流化床內(nèi)繼續(xù)上升到一定高度；隨著圓錐型流化床上部氣體速度的降低，圓錐型流化床上端氣速<0.5m/s；粉鐵礦與煤氣分離反混到流化床下部，粒度<0.05mm的粉鐵礦隨著煤氣進(jìn)入熱旋風(fēng)分離器分離返回到流化床中或進(jìn)入下一級(jí)流化床反應(yīng)器；c)反應(yīng)后的粉鐵礦通過(guò)下料管進(jìn)入下一級(jí)流化床反應(yīng)器或熔融氣化爐。
2. 如權(quán)利要求1所述的適合寬粒度分布的粉鐵礦預(yù)還原工藝，其特征是， 所述的組合流化床反應(yīng)器由下部的圓柱型流化床和上部的圓錐型流化 床組合而成，二者由氣體分布板聯(lián)接或者自由聯(lián)接。
3. 如權(quán)利要求1所述的適合寬粒度分布的粉鐵礦預(yù)還原I:藝，其特征是， 粉鐵礦最大顆粒直徑與最小顆粒直徑比>8。
4. 如權(quán)利要求1所述的適合寬粒度分布的粉鐵礦預(yù)還原工藝，其特征是， 中通入的煤氣有效成分H2%+CO%>50%。
5. 如權(quán)利要求1所述的適合寬粒度分布的粉鐵礦預(yù)還原工藝，其特征是， 所述的圓錐型流化床上端最大內(nèi)徑與圓柱型流化床內(nèi)徑比>1.5。
6. 如權(quán)利要求1或5所述的適合寬粒度分布的粉鐵礦預(yù)還原工藝，其特 征是，所述的圓錐型流化床部分高度與圓柱型流化床高度比<6。
7. 如權(quán)利要求1或5所述的適合寬粒度分布的粉鐵礦預(yù)還原工藝，其特 征是，所述的圓錐型流化床的錐度為10° 60° 。
8. 如權(quán)利要求1所述的適合寬粒度分布的粉鐵礦預(yù)還原工藝，其特征是， 通過(guò)熱旋風(fēng)分離器回收流化床內(nèi)的鐵礦石細(xì)粉粒度〈0.05mm。
9. 一種用于權(quán)利要求1所述的適合寬粒度分布的粉鐵礦預(yù)還原工藝的組 合式流化床反應(yīng)器，其特征是，包括圓柱型流化床和圓錐型流化床； 圓錐型流化床位于圓柱型流化床上部，二者由氣體分布板聯(lián)接或者自 由聯(lián)接。
10. 如權(quán)利要求9所述的適合寬粒度分布的粉鐵礦預(yù)還原工藝，其特征是， 所述的圓錐型流化床上端最大內(nèi)徑與圓柱型流化床內(nèi)徑比>1.5。
11. 如權(quán)利要求9所述的適合寬粒度分布的粉鐵礦預(yù)還原工藝，其特征是， 所述的圓錐型流化床部分高度與圓柱型流化床高度比<6。
12. 如權(quán)利要求9所述的適合寬粒度分布的粉鐵礦預(yù)還原工藝，其特征是， 所述的圓錐型流化床的錐度為10° ~60° 。
全文摘要
一種適合寬粒度分布的粉鐵礦預(yù)還原工藝，包括步驟a)粒度＜8mm的粉鐵礦由料倉(cāng)添加到圓柱型流化床中，煤氣從圓柱型流化床底部通入；反應(yīng)器內(nèi)溫度650-950℃，壓力0.2-1.0MPa，圓柱型流化床內(nèi)氣速為3-25m/s；b)粒度＜0.5mm粉鐵礦隨著煤氣帶離圓柱型流化床進(jìn)入上部圓錐型流化床，粉鐵礦與煤氣分離反混到流化床下部，粒度＜0.05mm粉鐵礦隨煤氣進(jìn)入熱旋風(fēng)分離器分離返回到流化床或進(jìn)入下一級(jí)流化床反應(yīng)器；c)反應(yīng)后的粉鐵礦進(jìn)入下一級(jí)流化床反應(yīng)器或熔融氣化爐。本發(fā)明工藝中各種粒度粉鐵礦在流化床中分層，都能獲得高質(zhì)量的流態(tài)化，提高了流化床反應(yīng)器內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件，提高了流化床的反應(yīng)效率。
文檔編號(hào)C22B5/14GK101397606SQ20071004632
公開(kāi)日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月24日
發(fā)明者周渝生, 張友平, 李維國(guó), 李肇毅, 范建峰 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司