專利名稱：步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直接還原鐵的生產(chǎn)方法，尤其涉及一種步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生 產(chǎn)直接還原鐵的方法，屬于鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬化球團(tuán)是直接還原鐵的一種，是重要的冶金原料，可用于煉鐵或煉鋼。直接 還原鐵生產(chǎn)工藝的原理，是將鐵礦粉或含鐵原料在低于鐵的熔化溫度的條件下進(jìn)行還原反 應(yīng)，將鐵礦中的氧奪走而形成金屬鐵。傳統(tǒng)金屬化球團(tuán)的制造工藝中，通常將以煤做還原劑來(lái)進(jìn)行還原反應(yīng)的方法，稱 為煤基直接還原法，其主要有回轉(zhuǎn)窯法、隧道窯法和轉(zhuǎn)底爐法，然而，上述傳統(tǒng)方法均存在 生產(chǎn)效率低、金屬化率低等缺點(diǎn)。中國(guó)專利CN101148686A公開(kāi)了一種隧道車底式快速還 原爐直接還原鐵的工藝，與傳統(tǒng)隧道窯法相比，具有球團(tuán)反應(yīng)速度快、反應(yīng)時(shí)間縮短、直接 還原鐵質(zhì)量提升及產(chǎn)量提高的優(yōu)點(diǎn)，然而，仍然存在如下缺點(diǎn)工序能耗高，單位能耗高達(dá) 900kcal/kg以上；生產(chǎn)效率低，爐內(nèi)焙燒時(shí)間高達(dá)130分鐘以上，嚴(yán)重制約產(chǎn)量提高；設(shè)備 維護(hù)難度大，因設(shè)備損壞后，隧道窯內(nèi)降溫過(guò)程長(zhǎng)，延長(zhǎng)了維修時(shí)間。中國(guó)專利CN1191377C公告了一種用含碳鐵礦球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，該方 法用類似燒結(jié)球團(tuán)的生產(chǎn)方法生產(chǎn)金屬化球團(tuán)，使含碳鐵礦球團(tuán)料層連續(xù)順流還原焙燒， 還原反應(yīng)生成的CO在球團(tuán)周圍燒燒放熱以加熱球團(tuán)，縮短傳熱距離，提高了生產(chǎn)率；但 是，這種方法仍然存在以下缺點(diǎn)，由于料層厚度薄，生產(chǎn)效率低，單位爐底面積生產(chǎn)率僅為 200kg/(m2 -h)；金屬化率不穩(wěn)定，這是因?yàn)樵谠摴に囍星驁F(tuán)料層的底部比上部焙燒時(shí)間短， 底部球團(tuán)因還原時(shí)間過(guò)短而造成還原率低；若要保證底部球團(tuán)的還原率，就需要延長(zhǎng)焙燒 還原時(shí)間，然而在底部料層進(jìn)行充分還原時(shí)，含氧量高的氣流就會(huì)穿過(guò)底部料層上升到料 層上部，將已還原的金屬再氧化，從而無(wú)法保證金屬化率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，該工藝 具有生產(chǎn)率高、金屬化率高并且穩(wěn)定的特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明提供的步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，包括如下工序造球?qū)㈣F礦粉、煤粉和粘結(jié)劑混合壓制成球團(tuán)并經(jīng)烘干，制取自還原球團(tuán)；裝料向單體焙燒爐內(nèi)依次裝入下層燃料、自還原球團(tuán)、上層燃料，形成厚度為 400—900mm 的料層；焙燒在單體焙燒爐內(nèi)，點(diǎn)燃所述上層燃料、加熱焙燒自還原球團(tuán)并引燃自還原球 團(tuán)上表面，形成還原焙燒層，并從上向下鼓入助燃風(fēng)，同時(shí)從下部引風(fēng)，使還原焙燒層從上 向下擴(kuò)展；在上部料層完成還原后，改變鼓風(fēng)和引風(fēng)方向，即從下向上鼓入助燃風(fēng)，從上部 引風(fēng)，使下部料層完成還原，制得金屬化球團(tuán)。
進(jìn)一步，所述料層中還包括墊底料，鋪設(shè)在所述下層燃料與所述單體焙燒爐爐底 之間，厚度為25—50mm。其中，所述工藝，還包括如下工序單體串聯(lián)將若干個(gè)單體焙燒爐串聯(lián)成焙燒爐組，該焙燒爐組以步進(jìn)方式移動(dòng)，每 次移動(dòng)一個(gè)單體焙燒爐工作位，每個(gè)工作位的上部和下部分別設(shè)有風(fēng)箱；每個(gè)單體焙燒爐 移動(dòng)到一個(gè)工作位時(shí)，與該工作位的風(fēng)箱密封對(duì)接。所述造球工序中，鐵礦粉、煤粉和粘結(jié)劑按重量份配比為鐵礦粉68-74份，煤粉 22-26份，粘結(jié)劑3-5份。所述裝料工序中，上層燃料、自還原球團(tuán)和下層燃料的厚度分別為50-100mm、 300—700mm、50—100mm。所述助燃風(fēng)為冷空氣、熱風(fēng)、富氧冷風(fēng)或富氧熱風(fēng)。所述單體焙燒爐，包括筒形爐體，該爐體的上端面開(kāi)口，下端面設(shè)有箅條，所述爐 體壁的上、下兩端設(shè)有密封裝置，向上、向下分別與風(fēng)箱密封連接；所述爐體壁外下端部相 對(duì)設(shè)有輪對(duì)。本發(fā)明提供的步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，采用單體焙燒爐來(lái) 制取金屬化球團(tuán)，并在自還原球團(tuán)料層的上下兩面分別鋪裝燃料；在焙燒過(guò)程中，首先點(diǎn)燃 上層燃料、引燃自還原球團(tuán)上表面，形成還原焙燒層，并從上向下鼓入助燃風(fēng)，同時(shí)從下部 引風(fēng)，使還原焙燒層從上向下擴(kuò)展；在上部料層完成還原后，改變鼓風(fēng)和引風(fēng)方向，即從下 向上鼓入助燃風(fēng)，從上部引風(fēng)，使下部料層完成還原，制得金屬化球團(tuán)。在焙燒過(guò)程中，無(wú)論是從上向下鼓風(fēng)、從下部引風(fēng)，即上吹下引，還是從下向上鼓 風(fēng)、從上部引風(fēng)，即下吹上引，均能通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)壓和風(fēng)量，使整個(gè)料層的球團(tuán)焙燒溫度穩(wěn)步 上升并保持在1000-1350°C，并能控制爐內(nèi)氣體的氣氛，保障充分的還原溫度及時(shí)間，使整 個(gè)料層上下部球團(tuán)均得到充分還原。在焙燒過(guò)程中，由于上層或下層燃料，在燃燒后首先與助燃風(fēng)中的氧反應(yīng)，因此穿 過(guò)料層的煙氣中含氧量非常低，不會(huì)使已還原的金屬鐵再被氧化，從而保證了金屬化率的 穩(wěn)定性。同時(shí)，由于采用了上吹下引和下吹上引的技術(shù)措施，增強(qiáng)了助燃風(fēng)穿透料層的能 力，使單體焙燒爐內(nèi)料層的鋪裝厚度能達(dá)到900mm，從而有效地提高了金屬化球團(tuán)的生產(chǎn)效率。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作 簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明提供的步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法的單體焙燒 爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法的流程圖；圖3為本發(fā)明提供的步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法的一實(shí)施方 式的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯 然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí) 施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬 于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖1所示，本發(fā)明提供的步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原 鐵的方法的專用 單體焙燒爐，所述單體焙燒爐10，包括筒形爐體11，該爐體11的上端面開(kāi)口，下端面設(shè)有箅 條12，所述爐體11壁上、下兩端設(shè)有密封裝置13、14，向上、向下分別與風(fēng)箱20、30密封連 接；所述爐體11壁外下端部相對(duì)設(shè)有輪對(duì)15，該輪對(duì)15放置在固定于地面上的軌道16上， 方便單體焙燒爐10的行進(jìn)。如圖2所示，本發(fā)明提供的步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，包括 如下工序S201造球?qū)㈣F礦粉、煤粉和粘結(jié)劑混合壓制成球團(tuán)并經(jīng)烘干，制取自還原球團(tuán)；在該工序中，鐵礦粉、煤粉和粘結(jié)劑按重量份配比為鐵礦粉68-76份，煤粉22_26 份，粘結(jié)劑3-5份。S202裝料向單體焙燒爐內(nèi)依次裝入下層燃料60、自還原球團(tuán)50、上層燃料40形 成厚度為400-900mm的料層，如圖1所示；其中，上層燃料、自還原球團(tuán)和下層燃料的厚度分別為50--100mm、300--700mm、 50—100mm。進(jìn)一步，在所述下層燃料與所述單體焙燒爐爐底之間，還鋪裝厚度為25-50mm的 墊底料70，使料層形成四層布料結(jié)構(gòu)。所述墊底料為耐火材料起著保護(hù)爐箅條的作用。S203焙燒在單體焙燒爐內(nèi)，點(diǎn)燃所述上層燃料，以加熱焙燒自還原球團(tuán)，并引燃自 還原球團(tuán)上表面，形成還原焙燒層，并從上向下鼓入助燃風(fēng)，同時(shí)從下部引風(fēng)，即上吹下引， 使還原焙燒層從上向下擴(kuò)展，上部料層完成還原；此后，改變吹風(fēng)方向，即從下向上鼓入助 燃風(fēng)，從上部引風(fēng)，即下吹上引，使下部料層完成還原，制得金屬化球團(tuán)。所述助燃風(fēng)可以為冷空氣或熱風(fēng)；也可以為富氧冷風(fēng)或熱風(fēng)。在本工序中，也可以先點(diǎn)燃下層燃料、引燃自還原球團(tuán)下表面，并先下吹上引，后 上吹下引，進(jìn)行還原焙燒。本發(fā)明提供的步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，在焙燒過(guò)程中， 無(wú)論是從上向下鼓風(fēng)、從下部引風(fēng)，即上吹下弓丨，還是從下向上鼓風(fēng)、從上部引風(fēng)，即 下吹上弓丨，均能通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)壓和風(fēng)量，使整個(gè)料層的球團(tuán)焙燒溫度穩(wěn)步上升并保持在 1000-1350°C，并能控制爐內(nèi)氣體的氣氛，保障充分的還原溫度及時(shí)間，使整個(gè)料層上下部 球團(tuán)均得到充分還原。另外，在焙燒過(guò)程中，由于上層或下層燃料，在燃燒后首先與助燃風(fēng)中的氧反應(yīng)， 因此穿過(guò)料層的煙氣中含氧量非常低，不會(huì)使已還原的金屬鐵再被氧化，從而保證了金屬 化率的穩(wěn)定性。同時(shí)，由于采用了上吹下引和下吹上引的技術(shù)措施，增強(qiáng)了助燃風(fēng)穿透料層 的能力，使單體焙燒爐內(nèi)料層的鋪裝厚度能達(dá)到900mm，從而有效地提高了金屬化球團(tuán)的生
產(chǎn)效率。在本工藝中，一個(gè)單體焙燒爐在固定焙燒位進(jìn)行焙燒還原，完成上吹下引及下吹上引的全部工序后，制得金屬化球團(tuán)；本實(shí)施例的特點(diǎn)是一個(gè)單體焙燒爐在一個(gè)固定工作 位完成還原反應(yīng)，在焙燒過(guò)程中，通過(guò)不斷調(diào)節(jié)風(fēng)箱的風(fēng)向、風(fēng)壓和風(fēng)量來(lái)保證還原反應(yīng)的 順利進(jìn)行。實(shí)施例1按重量份計(jì)，將72份含鐵65 %的鐵礦粉、24份煤粉和4份粘結(jié)劑，混合壓制成 自還原球團(tuán)，并烘干；將燃料、自還原球團(tuán)及墊底料分層裝入單體焙燒爐內(nèi)，料層厚度為 500mm，其中，上層燃料、下層燃料及墊底料的厚度分別 為55mm、55mm、25mm ；經(jīng)23分鐘的焙 燒還原后，經(jīng)過(guò)冷卻獲得金屬化率80 %，全鐵為77 %的金屬化球團(tuán)。實(shí)施例2按重量份計(jì)，將70份含鐵65%的鐵礦粉、22份煤粉和3份粘結(jié)劑，混合壓制成還 原球團(tuán)，并烘干；將燃料、還原球團(tuán)及墊底料分層裝入單體焙燒爐內(nèi)，料層厚度為700mm，其 中，上層燃料、下層燃料及墊底料的厚度分別為75mm、75mm、35mm ；經(jīng)30分鐘的焙燒還原后， 經(jīng)過(guò)冷卻獲得金屬化率82%，全鐵為79%的金屬化球團(tuán)。實(shí)施例3按重量份計(jì)，將76份含鐵65%的鐵礦粉、26份煤粉和5份粘結(jié)劑，混合壓制成還 原球團(tuán)，并烘干；將燃料、還原球團(tuán)及墊底料分層裝入單體焙燒爐內(nèi)，料層厚度為900mm，其 中，上層燃料、下層燃料及墊底料的厚度分別為95mm、95mm、45mm;經(jīng)37分鐘的焙燒還原后， 經(jīng)過(guò)冷卻獲得金屬化率81 %，全鐵為78%的金屬化球團(tuán)。如圖3所示，為提高生產(chǎn)效率，方便組織生產(chǎn)，本工藝中采取按如下實(shí)施方式組織 生產(chǎn)單體串聯(lián)將若干個(gè)，如10個(gè)單體焙燒爐串聯(lián)成焙燒爐組，該焙燒爐組以步進(jìn)方 式移動(dòng)，每次移動(dòng)一個(gè)單體焙燒爐工作位，每個(gè)工作位的上部和下部分別設(shè)有風(fēng)箱；每個(gè)單 體焙燒爐移動(dòng)到一個(gè)工作位時(shí)，與該工作位的風(fēng)箱密封對(duì)接。在本實(shí)施例中，一組焙燒爐在焙燒過(guò)程中，以步進(jìn)方式移動(dòng)，每個(gè)單體焙燒爐移動(dòng) 到一個(gè)工作位時(shí)，與該工作位的風(fēng)箱連接；通過(guò)設(shè)置每一個(gè)工作位風(fēng)箱的風(fēng)向、風(fēng)壓和風(fēng) 量，控制爐內(nèi)氣體的氣氛，保持充分的還原溫度及時(shí)間，使整個(gè)料層的球團(tuán)得到充分還原。 在運(yùn)行中，可以先點(diǎn)燃上部燃料，前部采用上吹下引，后部下吹上引的方法進(jìn)行還原焙燒； 也可以先點(diǎn)燃下部燃料，前部采用下吹上引，后部上吹下引的方法進(jìn)行還原焙燒。本實(shí)施例的特點(diǎn)是一個(gè)單體焙燒爐步進(jìn)式經(jīng)過(guò)多個(gè)工作位、與多個(gè)風(fēng)箱連接，每 個(gè)工作位風(fēng)箱給出所需的風(fēng)向、風(fēng)壓和風(fēng)量，單體焙燒爐經(jīng)過(guò)多個(gè)工作位后，完成焙燒還原 反應(yīng)。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于，包括如下工序造球?qū)㈣F礦粉、煤粉和粘結(jié)劑混合壓制成球團(tuán)并經(jīng)烘干，制取自還原球團(tuán)；裝料向單體焙燒爐內(nèi)依次裝入下層燃料、自還原球團(tuán)、上層燃料，形成厚度為400--900mm的料層；焙燒在單體焙燒爐內(nèi)，點(diǎn)燃所述上層燃料、加熱焙燒自還原球團(tuán)并引燃自還原球團(tuán)上表面，形成還原焙燒層，并從上向下鼓入助燃風(fēng)，同時(shí)從下部引風(fēng)，使還原焙燒層從上向下擴(kuò)展；在上部料層完成還原后，改變鼓風(fēng)和引風(fēng)方向，即從下向上鼓入助燃風(fēng)，從上部引風(fēng)，使下部料層完成還原，制得金屬化球團(tuán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在 于，所述料層中還包括墊底料，鋪設(shè)在所述下層燃料與所述單體焙燒爐爐底之間，厚度為 25—50mmo
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在 于，還包括如下工序單體串聯(lián)將若干個(gè)單體焙燒爐串聯(lián)成焙燒爐組，該焙燒爐組以步進(jìn)方式移動(dòng)，每次移 動(dòng)一個(gè)單體焙燒爐工作位，每個(gè)工作位的上部和下部分別設(shè)有風(fēng)箱；每個(gè)單體焙燒爐移動(dòng) 到一個(gè)工作位時(shí)，與該工作位的風(fēng)箱密封對(duì)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在 于，所述造球工序中，鐵礦粉、煤粉和粘結(jié)劑按重量份配比為鐵礦粉68-76份，煤粉22-26 份，粘結(jié)劑3-5份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特 征在于，所述裝料工序中，下層燃料、自還原球團(tuán)和上層燃料的厚度分別為50-100mm、 300—700mm、50—100mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在 于，所述助燃風(fēng)為冷空氣、熱風(fēng)、富氧冷風(fēng)或富氧熱風(fēng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征 在于，所述單體焙燒爐，包括筒形爐體，該爐體的上端面開(kāi)口，下端面設(shè)有箅條，所述爐體壁 的上、下兩端設(shè)有密封裝置，向上、向下分別與風(fēng)箱密封連接；所述爐體壁外下端部相對(duì)設(shè) 有輪對(duì)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種步進(jìn)式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的生產(chǎn)效率低、無(wú)法保證金屬化率的問(wèn)題；其包括如下工序造球，將鐵礦粉、煤粉和粘結(jié)劑混合壓制成球團(tuán)并經(jīng)烘干；裝料，向單體焙燒爐內(nèi)依次裝入下層燃料、自還原球團(tuán)、上層燃料，形成厚度為400--900mm的料層；焙燒，在單體焙燒爐內(nèi)，點(diǎn)燃所述上層燃料、加熱焙燒自還原球團(tuán)并引燃自還原球團(tuán)上表面，形成還原焙燒層，并從上向下鼓入助燃風(fēng)，同時(shí)從下部引風(fēng)，使還原焙燒層從上向下擴(kuò)展；在上部料層完成還原后，改變鼓風(fēng)和引風(fēng)方向，即從下向上鼓入助燃風(fēng)，同時(shí)從上部引風(fēng)，使下部料層完成還原。本發(fā)明工藝能夠高生產(chǎn)效率，高金屬化率地生產(chǎn)金屬化球團(tuán)。
文檔編號(hào)C21B13/00GK101818225SQ20101017161
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者萬(wàn)宇, 劉國(guó)林, 黃永志 申請(qǐng)人:劉國(guó)林;萬(wàn)宇;黃永志