專利名稱：一種分段處理鐵礦石的轉(zhuǎn)底爐設備及處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋼鐵生產(chǎn)領域，特別涉及一種分段處理鐵礦石的轉(zhuǎn)底爐設備及處理方法。
背景技術：
轉(zhuǎn)底爐由軋鋼用的環(huán)形加熱爐演變而來，距今已有30多年的歷史。轉(zhuǎn)底爐起初用來處理鋼鐵生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的含鐵、含鋅粉塵，以及其它含鐵廢棄物、含鉻氧化物、生產(chǎn)不銹鋼時的廢棄物。隨著資源和環(huán)保壓力日益突出，轉(zhuǎn)底爐技術逐步受到鋼鐵行業(yè)的關注，并向鋼鐵生產(chǎn)主流程邁進。近十余年來，轉(zhuǎn)底爐技術移植到煉鐵生產(chǎn)的探索使得轉(zhuǎn)底爐成為直接還原設備，利用轉(zhuǎn)底爐進行鋼鐵生產(chǎn)的相關工藝已經(jīng)得到充分發(fā)展，并成為最新的煤基煉鐵工藝之一，在鐵礦石的熔融還原、鋼鐵廠含鋅粉塵的配碳還原等領域中都已經(jīng)得到了應用。轉(zhuǎn)底爐已經(jīng)成為生產(chǎn)海綿鐵、金屬化球團和珠鐵的設備。轉(zhuǎn)底爐技術是將含鐵礦物或粉塵、煤粉和粘結(jié)劑混合造球，干燥后通過布料機均勻鋪在轉(zhuǎn)底爐的爐底上，爐底以一定速度旋轉(zhuǎn)運動，礦料在2(Γ30分鐘內(nèi)經(jīng)歷預熱段、還原段和冷卻段，最后還原為金屬化球團或珠鐵的工藝。轉(zhuǎn)底爐在進行生產(chǎn)時，爐內(nèi)能量通過燒嘴中煤氣、天然氣或油的燃燒供給，爐內(nèi)產(chǎn)生的廢氣溫度很高，可通過蓄熱室和換熱器回收熱能，從而把煤氣和助燃空氣預熱到指定的溫度，以用于生球的烘干，所述煤氣和助燃空氣最后經(jīng)過除塵排入大氣。與其它煉鐵方法相比較，基于轉(zhuǎn)底爐的煉鐵方法具有獨特的優(yōu)勢:完全的煤基煉鐵，無需焦炭；對原料、燃料和還原劑的要求比較靈活，對原料機械強度要求不高；采用敞焰加熱，加熱溫度比其它直接還原工藝中的加熱溫度高，因而還原后易于形成顆粒較粗大的鐵珠，而且還原速度快，在2(Γ40分鐘內(nèi)即可完成，生產(chǎn)效率較高；工藝簡單，設備的構造比較簡單，投資費用相對較低；工藝操作簡單，易于掌握。然而實際生產(chǎn)中，除了規(guī)模較小外，還存在以下不足:(I) 一般來說爐內(nèi)氣氛分為兩階段，前段是氧化氣氛，要求迅速提高物料溫度；后段是還原氣氛，以利于迅速還原。這在中小型爐中較難控制，而且理論研究證實鐵氧化物的還原是分段進行的，在較低溫時即可全部完成，在此階段沒有必要將爐溫保持得很高。(2)轉(zhuǎn)底爐內(nèi)加熱所用的硅鑰棒長期在高溫下工作容易燒斷，使用壽命較短，不斷地更換硅鑰棒會降低轉(zhuǎn)底爐的爐齡，還影響工作效率。隨著進口鐵礦石價格的日益上漲，迫切需要我們加快開發(fā)利用國內(nèi)鐵礦石的步伐。我國鐵礦石資源儲量巨大，但貧礦多富礦少，伴生夾雜礦較多，針對貧礦需要嚴格選礦獲得鐵精礦才能用于生產(chǎn)，針對難以處理，或者難以綜合回收利用的復雜礦，如高磷礦、稀土礦和硼鎂礦，設計新的生產(chǎn)工藝勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的煉鐵設備煉鐵規(guī)模小、使用壽命短等缺陷，從而提供一種能夠分段溫控的冶煉設備。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種分段處理鐵礦石的轉(zhuǎn)底爐設備，包括:爐體、轉(zhuǎn)動爐底、傳動部分、電氣控制部分以及活動隔墻裝置；其中，所述的爐體包括爐壁與爐頂；在所述爐壁外側(cè)上高于爐底40(Tl000mm的部位以一定的距離呈圓環(huán)形間隔安裝50^100個煤氣燒嘴，在每個煤氣燒嘴的上方還各自安裝有一個二次風噴嘴；所述煤氣燒嘴和二次風噴嘴均能夠單獨控制；在所述爐體內(nèi)靠近爐頂處安裝有圓周軌道，在所述圓周軌道上懸掛有兩套活動隔墻裝置，所述兩套活動隔墻裝置沿著所述圓周軌道在轉(zhuǎn)底爐的入料口和出料口之間移動；所述活動隔墻裝置的高度略低于所述爐體的爐高，保證鋪滿生球的轉(zhuǎn)動爐底旋轉(zhuǎn)時不會與所述活動隔墻裝置接觸；所述 活動隔墻裝置將轉(zhuǎn)底爐內(nèi)部按照溫度的不同分隔為三段:1000^1200°C的低溫還原段、130(Tl400°C的高溫熔融段、50(T900°C的冷卻段；所述爐壁的外側(cè)均勻布置1(Γ20組水冷管，每組均由單獨閥門控制。上述技術方案中，所述低溫還原區(qū)間占整個爐內(nèi)圓周的5(Γ70%，高溫熔融區(qū)間占整個爐內(nèi)圓周的2(Γ30%，冷卻區(qū)間占整個爐內(nèi)圓周的1(Γ30%。本發(fā)明還提供了一種基于所述的轉(zhuǎn)底爐設備所實現(xiàn)的分段處理方法，包括:步驟I)、首先根據(jù)礦料確定最優(yōu)生產(chǎn)溫度和各生產(chǎn)階段所需時間，結(jié)合生產(chǎn)中爐底旋轉(zhuǎn)速度，計算每個溫度區(qū)所占爐體的圓周比例；步驟2)、根據(jù)步驟I)的計算結(jié)果移動爐體上部的活動隔墻裝置，將爐內(nèi)分隔為低溫還原段、高溫熔融段與冷卻段，并將所述低溫還原段、高溫熔融段與冷卻段維持在一定比例；步驟3)、開啟爐壁上相應位置的煤氣燒嘴，保證爐內(nèi)各區(qū)間的生產(chǎn)溫度。本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明在鐵礦資源中主要物相的熱力學分析基礎上，通過對轉(zhuǎn)底爐配套設備(主要是燒嘴和活動隔墻擋板)實施改造，采用分段溫度控制的方法生產(chǎn)出較為純凈的珠鐵，可代替廢鋼用作電爐或轉(zhuǎn)爐煉鋼，實現(xiàn)了鐵礦資源的高效利用，具有一定的價值。


圖1是本發(fā)明的分段處理鐵礦石的轉(zhuǎn)底爐設備的結(jié)構示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。參考圖1，本發(fā)明的轉(zhuǎn)底爐包括:爐體、轉(zhuǎn)動爐底、傳動部分、電氣控制部分以及懸掛式活動隔墻裝置；其中，所述的爐體包括爐壁與爐頂。在轉(zhuǎn)底爐外側(cè)爐壁上高于爐底40(Tl000mm的部位以一定的距離呈圓環(huán)形間隔安裝5(Γ100個煤氣燒嘴，在每個煤氣燒嘴的上方還各自安裝有一個二次風噴嘴，即在轉(zhuǎn)底爐外側(cè)爐壁上安裝有5(Γ100個二次風噴嘴；所述煤氣燒嘴和二次風噴嘴均可單獨控制。在爐內(nèi)靠近爐頂處安裝有圓周軌道，在所述圓周軌道上懸掛有兩套活動隔墻裝置，這兩套活動隔墻裝置可以沿著圓周軌道在入料口和出料口之間的范圍內(nèi)移動；所述活動隔墻裝置的高度略低于所述爐體的爐高，保證鋪滿生球的轉(zhuǎn)動爐底旋轉(zhuǎn)時不會與所述活動隔墻裝置接觸。通過這兩套活動隔墻裝置，可以調(diào)整爐內(nèi)不同溫度區(qū)間的分配范圍。利用所述的活動隔墻裝置，轉(zhuǎn)底爐內(nèi)部按照溫度區(qū)間的需要分隔為三段:i00(Ti20(rc的低溫還原段；130(Tl40(rC的高溫熔融段；50(Γ900 的冷卻段。一般來說，低溫還原區(qū)間占整個爐內(nèi)圓周的5(Γ70%，高溫熔融區(qū)間占整個爐內(nèi)圓周的2(Γ30%，冷卻區(qū)間占整個爐內(nèi)圓周的1(Γ30%。外側(cè)爐壁上均勻布置1(Γ20組水冷管，每組均可由單獨閥門控制。以上是對本發(fā)明的轉(zhuǎn)底爐的結(jié)構所做的說明?；诒景l(fā)明的轉(zhuǎn)底爐所實現(xiàn)的分段處理方法包括以下步驟:首先根據(jù)礦料確定最優(yōu)生產(chǎn)溫度和各生產(chǎn)階段所需時間，結(jié)合生產(chǎn)中爐底旋轉(zhuǎn)速度，計算每個溫度區(qū)所占爐體的圓周比例；接著，根據(jù)之前的計算結(jié)·果移動爐體上部的活動隔墻裝置，將爐內(nèi)分隔為低溫還原段、高溫熔融段與冷卻段，并將所述低溫還原段、高溫熔融段與冷卻段維持在一定比例。最后開啟爐壁上相應位置的煤氣燒嘴，保證爐內(nèi)各區(qū)間的生產(chǎn)溫度。采用之前描述的本發(fā)明的轉(zhuǎn)底爐以及基于該轉(zhuǎn)底爐的分段處理方法，能夠提高提高鐵礦石的冶煉質(zhì)量。已知:鐵礦石中主要有用礦物為鐵氧化物，還同時含有脈石，如硅、鋁、鈣、鎂氧化物。理論研究表明:鐵氧化物在1200°C以下便可還原形成彌散的金屬鐵，之后金屬鐵在凝聚長大的同時會與其他物質(zhì)擴散接觸，如碳、硅、磷、硫等元素，作為有害元素的磷和硫是不希望擴散滲入金屬鐵的，而溫度越高保持時間越長擴散越充分，尤其是在液態(tài)下的物質(zhì)擴散。當還原出的金屬鐵進入高溫(約1400°C以上)時，金屬鐵和渣料分別熔化凝聚長大，基于兩者密度、表面張力的差異出現(xiàn)分離，從而得到較為純凈的珠鐵。往往鐵礦中含有特殊的有價元素或雜質(zhì)元素，如硼鎂礦中的硼元素，稀土礦中的稀土元素，高磷礦中的磷元素等，為了實現(xiàn)鐵礦資源的高效利用，需要將不同有價元素分離富集，而基于本發(fā)明的轉(zhuǎn)底爐的分段處理方法便可實現(xiàn)該目標。具體來說，該發(fā)明中轉(zhuǎn)底爐分段處理有三個主要階段:1000^1200 V的充分保溫還原區(qū)間，1300^1400 V的快速熔融長大區(qū)間，500^900 V的冷去區(qū)間。此外低溫還原階段用時是高溫熔融階段的2 3倍，所以合理分布溫度區(qū)間的比例可以提高能量利用率。下面結(jié)合多個實施例，對本發(fā)明的效果做進一步描述。實施例1取鐵精礦進行探索，表I是該礦粉成分，可知該礦含鐵較高，堿度較低，不利于熔融，在配碳充足的前提下再配加適量的石灰石和螢石，生產(chǎn)時熔融階段要保持足夠長時間。表2是生產(chǎn)配料，爐內(nèi)生產(chǎn)條件設定為:低溫還原區(qū)保持1200°C，時長25分鐘；高溫熔融區(qū)保持1400°C，時長10分鐘；冷卻區(qū)保持500°C，時長5分鐘。經(jīng)過40分鐘的爐內(nèi)高溫反應，在出料口收集產(chǎn)物，破碎得到珠鐵，經(jīng)分析，成分見表3。表I鐵精粉的化學成分
權利要求
1.一種分段處理鐵礦石的轉(zhuǎn)底爐設備，其特征在于，包括:爐體、轉(zhuǎn)動爐底、傳動部分、電氣控制部分以及活動隔墻裝置；其中，所述的爐體包括爐壁與爐頂； 在所述爐壁外側(cè)上高于爐底40(Tl000mm的部位以一定的距離呈圓環(huán)形間隔安裝50^100個煤氣燒嘴，在每個煤氣燒嘴的上方還各自安裝有一個二次風噴嘴；所述煤氣燒嘴和二次風噴嘴均能夠單獨控制； 在所述爐體內(nèi)靠近爐頂處安裝有圓周軌道，在所述圓周軌道上懸掛有兩套活動隔墻裝置，所述兩套活動隔墻裝置沿著所述圓周軌道在轉(zhuǎn)底爐的入料口和出料口之間移動；所述活動隔墻裝置的高度略低于所述爐體的爐高，保證鋪滿生球的轉(zhuǎn)動爐底旋轉(zhuǎn)時不會與所述活動隔墻裝置接觸；所述活動隔墻裝置將轉(zhuǎn)底爐內(nèi)部按照溫度的不同分隔為三段:1000^1200°C的低溫還原段、130(Tl400°C的高溫熔融段、50(T900°C的冷卻段； 所述爐壁的外側(cè)均勻布置1(Γ20組水冷管，每組均由單獨閥門控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的分段處理鐵礦石的轉(zhuǎn)底爐設備，其特征在于，所述低溫還原區(qū)間占整個爐內(nèi)圓周的5(Γ70%，高溫熔融區(qū)間占整個爐內(nèi)圓周的2(Γ30%，冷卻區(qū)間占整個爐內(nèi)圓周的10 30%。
3.一種基于權利要求1或2所述的轉(zhuǎn)底爐設備所實現(xiàn)的分段處理方法，包括: 步驟I)、首先根據(jù)礦料確定最優(yōu)生產(chǎn)溫度和各生產(chǎn)階段所需時間，結(jié)合生產(chǎn)中爐底旋轉(zhuǎn)速度，計算每個溫度區(qū)所占爐體的圓周比例； 步驟2)、根據(jù)步驟I)的計算結(jié)果移動爐體上部的活動隔墻裝置，將爐內(nèi)分隔為低溫還原段、高溫熔融段與冷卻段，并將所述低溫還原段、高溫熔融段與冷卻段維持在一定比例；步驟3)、開啟爐壁上 相應位置的煤氣燒嘴，保證爐內(nèi)各區(qū)間的生產(chǎn)溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分段處理鐵礦石的轉(zhuǎn)底爐設備，包括爐體、轉(zhuǎn)動爐底、傳動部分、電氣控制部分以及活動隔墻裝置；其中，爐體包括爐壁與爐頂；在爐壁外側(cè)上高于爐底400~1000mm的部位以一定的距離呈圓環(huán)形間隔安裝50~100個煤氣燒嘴，在每個煤氣燒嘴的上方各自安裝有一個二次風噴嘴；在爐體內(nèi)靠近爐頂處安裝有圓周軌道，在圓周軌道上懸掛有兩套活動隔墻裝置，沿著圓周軌道在轉(zhuǎn)底爐的入料口和出料口之間移動；活動隔墻裝置的高度略低于爐體的爐高；活動隔墻裝置將轉(zhuǎn)底爐內(nèi)部按照溫度的不同分隔為三段1000~1200℃的低溫還原段、1300~1400℃的高溫熔融段、500~900℃的冷卻段；爐壁的外側(cè)均勻布置10~20組水冷管。
文檔編號C21B13/10GK103074460SQ201310002859
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權日2013年1月5日
發(fā)明者曾暉, 薛慶國, 梁棟, 劉江, 張毅, 王靜松, 張炯, 佘雪峰 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司