本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用高溫氧化球團(tuán)顯熱直接還原生產(chǎn)金屬化球團(tuán)的方法。

背景技術(shù)：
我國(guó)是一個(gè)鋼鐵大國(guó)，2014年鋼產(chǎn)量突破11.26億噸(其中粗鋼為8.2億噸)，年生產(chǎn)鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯法、燒結(jié)機(jī)法氧化球團(tuán)產(chǎn)量達(dá)到20多億噸；廢鋼量(含DRI)每年有2900萬(wàn)噸的缺口，而非焦煉鐵(直接還原鐵)產(chǎn)品產(chǎn)量卻占世界產(chǎn)量不足1.0％，每年只有不到60萬(wàn)噸的產(chǎn)量規(guī)模。隨著我國(guó)焦煤儲(chǔ)量日益貧乏及環(huán)保問(wèn)題日益嚴(yán)重，國(guó)家出臺(tái)了較多的相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策及節(jié)能減排降碳等政策，并控制普碳鋼產(chǎn)能規(guī)模，提升電爐鋼比例，鼓勵(lì)開發(fā)、應(yīng)用直接還原鐵和熔融還原鐵等非焦煉鐵工藝技術(shù)和裝備，并大力促進(jìn)短流程煉鋼等技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用。我國(guó)鐵礦資源屬于低貧難選鐵礦豐富的國(guó)家，低貧難選鐵礦占97％以上，直接還原后產(chǎn)品品位很低，無(wú)法應(yīng)用，需要煤基渣鐵分離還原冶選法產(chǎn)品才能應(yīng)用；另外，焦煤資源日益貧乏，而非焦煤煤炭資源豐富，因此根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況，只有大力發(fā)展煤基還原鐵工藝技術(shù)和裝備，更加符合我國(guó)直接還原鐵的國(guó)情。我國(guó)煤基還原鐵工業(yè)化成熟的工藝技術(shù)和裝備主要有：煤基隧道窯罐式法、煤基無(wú)罐隧道窯法和煤基回轉(zhuǎn)窯法。其中，傳統(tǒng)的煤基隧道窯罐式法生產(chǎn)直接還原鐵(海綿鐵)，必須采用昂貴的耐火罐(噸還原鐵消耗耐火罐一般在230～280元/噸)，單條生產(chǎn)線的年產(chǎn)能最大不到3萬(wàn)噸，工藝裝備落后、產(chǎn)能低、占地面積廣、能耗高、還原時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)運(yùn)行成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、產(chǎn)品品質(zhì)差等，造成生產(chǎn)運(yùn)行成本高、銷路不暢等實(shí)際問(wèn)題。煤基無(wú)罐隧道窯法雖然可以放棄隧道窯法的昂貴碳化硅罐，大大縮短還原時(shí)間，降低能耗和生產(chǎn)成本，也可以將各種高品位礦、各種低貧難選鐵礦、復(fù)合礦及含鐵廢料，還原后處理得到TFe≥90％金屬鐵，甚至粒鐵產(chǎn)品，使難選礦資源得到可持續(xù)發(fā)展，但其生產(chǎn)線占地面積仍然很大，生產(chǎn)線操作仍然繁瑣，其還原時(shí)間依然需要7h～9h，投資規(guī)模也較大，還原工藝繁雜，因此，這種無(wú)罐還原窯爐需要進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化。煤基一步回轉(zhuǎn)窯法工藝技術(shù)逐漸成熟、運(yùn)行成本較低，正在逐漸推廣，但對(duì)還原煤有著嚴(yán)格的要求，必須應(yīng)用顆粒狀優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)焰煤、褐煤做還原劑，操作困難，投資規(guī)模相對(duì)也較大，單條生產(chǎn)線的年產(chǎn)能也不到20萬(wàn)噸；煤基二步回轉(zhuǎn)窯法工藝技術(shù)逐漸成熟，但富塊狀鐵礦數(shù)量缺乏，采用高品位氧化球團(tuán)，生產(chǎn)運(yùn)行成本較高，不適合我國(guó)國(guó)情。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種利用高溫氧化球團(tuán)顯熱直接還原生產(chǎn)金屬化球團(tuán)的方法，通過(guò)鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯法制得高溫氧化球團(tuán)，利用其1200-1250℃的顯熱與還原煤深度還原生產(chǎn)金屬化球團(tuán)。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種利用高溫氧化球團(tuán)顯熱直接還原生產(chǎn)金屬化球團(tuán)的方法，步驟如下：(1)將細(xì)度-200目占80％以上、品位TFe≥67.0％鐵礦粉，配加鐵礦粉重量0～8％的無(wú)煙煤、2.0％的粘結(jié)劑，進(jìn)行混合、潤(rùn)磨、造球，造球粒度為￠8～￠16mm，在105～280℃的溫度下烘干4～6h，在氧化球團(tuán)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)升溫到1200～1250℃，繼續(xù)燒結(jié)15～20min，得1200～1250℃的高溫氧化球團(tuán)；(2)取步驟(1)的高溫氧化球團(tuán)，按照高溫氧化球團(tuán)重量配加40～50％、粒度0～20mm的無(wú)煙煤，混合后在800～1050℃溫度下,加入隔焰式深度還原回轉(zhuǎn)窯，在1060～1080℃條件下進(jìn)行深度還原反應(yīng)2.5～3.2h，取出球團(tuán)，按球團(tuán)重量的30～50％配加煤粉覆蓋冷卻，冷卻4h后，通過(guò)磁選分離得煤焦和金屬化球團(tuán)，磁選強(qiáng)度為3200Gs，所得金屬化球團(tuán)的指標(biāo)為TFe≥90.0％、MFe≥84.0％、ηFe≥93.0％，并回收20～22％的干餾煤焦。其中，所述的粘結(jié)劑為腐植酸鈉、糊精、糖漿、紙漿廢液、糖稀或水溶性聚乙烯醇等有機(jī)粘結(jié)劑。所述無(wú)煙煤的成分按重量分?jǐn)?shù)計(jì)為：固定碳≥65％、灰份≤20％、揮發(fā)份≥12％、S≤1.0％。步驟(2)中所述煤粉的成分按重量分?jǐn)?shù)計(jì)為固定碳≥65％、灰份≤10％、揮發(fā)份≤20％、S≤0.5％。步驟(2)所得的干餾煤焦能夠作為與高溫氧化球團(tuán)混合預(yù)熱的還原煤，循環(huán)使用。步驟(2)中所述的隔焰式深度還原回轉(zhuǎn)窯為專利號(hào)為201520108511.5公開的通體外加熱隔焰式回轉(zhuǎn)窯或多孔式回轉(zhuǎn)窯。其中，所述的多孔式回轉(zhuǎn)窯包括筒體，所述筒體包括中部反應(yīng)段，在所述中部反應(yīng)段外間隔設(shè)有多道進(jìn)風(fēng)環(huán)管，多道所述進(jìn)風(fēng)環(huán)管通過(guò)供風(fēng)管道與風(fēng)源連通；所述進(jìn)風(fēng)環(huán)管上沿徑向均布有分支風(fēng)管；所述筒體包括金屬筒體壁及鑲嵌于所述金屬筒體壁內(nèi)側(cè)的耐火層，所述耐火層包括依靠母口和子口相互搭接的耐火磚，所述耐火磚包括環(huán)流爐襯磚、進(jìn)風(fēng)爐襯磚和密封爐襯磚；所述環(huán)流爐襯磚內(nèi)部設(shè)有十字吹風(fēng)孔，所述進(jìn)風(fēng)爐襯磚自外而內(nèi)依次設(shè)有相互連通徑向進(jìn)風(fēng)管道和十字吹風(fēng)孔，所述進(jìn)風(fēng)爐襯磚與所述金屬筒體壁之間設(shè)有與徑向進(jìn)風(fēng)管道連通的進(jìn)風(fēng)孔；所述的十字吹風(fēng)孔由周向通風(fēng)孔道和軸向通風(fēng)孔道形成，多個(gè)所述周向通風(fēng)孔道形成環(huán)形風(fēng)道，所述環(huán)形風(fēng)道的內(nèi)側(cè)連通有磚脊間隔內(nèi)的徑向通風(fēng)孔；所述密封爐襯磚為實(shí)心磚體，所述密封爐襯磚設(shè)有多塊，間隔設(shè)置在所述環(huán)形風(fēng)道中；所述分支風(fēng)管通過(guò)進(jìn)風(fēng)孔和進(jìn)風(fēng)爐襯磚與回轉(zhuǎn)窯腔室連通，所述分支風(fēng)管上設(shè)有分支風(fēng)管閥門。進(jìn)一步，所述進(jìn)風(fēng)環(huán)管與所述風(fēng)源之間設(shè)有主閥門，所述供風(fēng)管道上設(shè)有供風(fēng)管道閥門。進(jìn)一步，所述環(huán)流爐襯磚、進(jìn)風(fēng)爐襯磚和密封爐襯磚通過(guò)耐火磚支架和預(yù)埋鐵固定鑲嵌在所述金屬筒體壁內(nèi)側(cè)。進(jìn)一步，所述十字吹風(fēng)孔由十字吹風(fēng)孔支架固定在環(huán)形風(fēng)道內(nèi)。進(jìn)一步，所述環(huán)流爐襯磚與所述金屬筒體壁之間設(shè)有硅酸鋁纖維硬板。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：1、本發(fā)明采用單條鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯法制得高溫氧化球團(tuán)，利用其1200-1250℃的顯熱直接與熱態(tài)還原劑(煤碳)進(jìn)行還原反應(yīng)，經(jīng)過(guò)2.5-3.2h還原后，再采用常溫還原煤進(jìn)行熱交換并冷卻，磁選分離后，獲得金屬化球團(tuán)。本發(fā)明能夠循環(huán)回收干餾煤焦和高純煤氣，進(jìn)行再利用，回收的干餾煤焦可再用于還原劑，高純煤氣能夠給氧化球團(tuán)回轉(zhuǎn)窯和隔焰式深度還原的回轉(zhuǎn)窯提供能源，無(wú)需另外配加加熱用的能源。本專利可以降低40％～60％的煤耗，且燃燒的高純度煤氣能夠降低碳排放，節(jié)能環(huán)保。2、本發(fā)明的隔焰式深度還原回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度控制在1060-1080℃，使反應(yīng)物料不會(huì)呈現(xiàn)熔融或半熔融狀態(tài)，回轉(zhuǎn)窯不會(huì)有結(jié)圈現(xiàn)象，同時(shí)由于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的還原氣氛極強(qiáng)，還原溫度穩(wěn)定，還原時(shí)間僅需2.5h～3.2h，保證了反應(yīng)物料在低溫短時(shí)內(nèi)同樣達(dá)到較好的還原效果。3、將本發(fā)明制得的熱態(tài)或者冷態(tài)的金屬化球團(tuán)可以與電弧爐、轉(zhuǎn)爐等煉鋼爐鏈接，整個(gè)流程即為短流程煉鋼方法，僅是高爐—轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)流程煉鋼碳排放的20％，不但實(shí)現(xiàn)了非焦煉鐵和短流程煉鋼，還大大降低了煉鋼的碳排放總量。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明中多孔式回轉(zhuǎn)窯的縱向剖面示意圖；圖2為圖1的A-A方向斷面示意圖；圖3為圖2中B處放大示意圖；圖4為圖1的C-C方向斷面示意圖；圖5為圖4中D處放大示意圖；圖6為進(jìn)風(fēng)爐襯磚的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖6的右視圖；圖8為圖6的仰視圖；圖9為圖6的俯視圖；圖10為圖6中E-E向剖面圖；圖11為環(huán)流爐襯磚的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為圖11的右視圖；圖13為圖11的仰視圖；圖14為圖11的俯視圖；圖15為圖11中F-F向剖面圖；圖16為本發(fā)明的工藝流程示意圖；圖中，1、筒體；2、中部反應(yīng)段；3、進(jìn)風(fēng)環(huán)管；4、供風(fēng)管道；5、風(fēng)源；6、分支風(fēng)管；7、金屬筒體壁；8、環(huán)流爐襯磚；9、進(jìn)風(fēng)爐襯磚；10、密封爐襯磚；11、十字吹風(fēng)孔；12、徑向進(jìn)風(fēng)管道；13、進(jìn)風(fēng)孔；14、周向通風(fēng)孔道；15、軸向通風(fēng)孔道；16、環(huán)形風(fēng)道；17、磚脊；18、徑向通風(fēng)孔；19、分支風(fēng)管閥門；20、主閥門；21、供風(fēng)管道閥門；22、耐火磚支架；23、預(yù)埋鐵；24、十字吹風(fēng)孔支架；25、硅酸鋁纖維硬板；26、母口；27、子口。具體實(shí)施方式以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明使用的多孔式回轉(zhuǎn)窯，包括筒體1，所述筒體1包括中部反應(yīng)段2，其特殊之處在于，在所述中部反應(yīng)段2外間隔設(shè)有多道進(jìn)風(fēng)環(huán)管3，多道所述進(jìn)風(fēng)環(huán)管3通過(guò)供風(fēng)管道4與風(fēng)源5連通；所述進(jìn)風(fēng)環(huán)管3上沿徑向均布有分支風(fēng)管6；所述筒體1包括金屬筒體壁7及鑲嵌于所述金屬筒體壁7內(nèi)側(cè)的耐火層，所述耐火層包括依靠母口26和子口27相互搭接的耐火磚，所述耐火磚包括環(huán)流爐襯磚8、進(jìn)風(fēng)爐襯磚9和密封爐襯磚10；所述環(huán)流爐襯磚8內(nèi)部設(shè)有十字吹風(fēng)孔11，所述進(jìn)風(fēng)爐襯磚9自外而內(nèi)依次設(shè)有相互連通徑向進(jìn)風(fēng)管道12和十字吹風(fēng)孔11，所述進(jìn)風(fēng)爐襯磚9與所述金屬筒體壁7之間設(shè)有與徑向進(jìn)風(fēng)管道12連通的進(jìn)風(fēng)孔13；所述的十字吹風(fēng)孔11由周向通風(fēng)孔道14和軸向通風(fēng)孔道15形成，多個(gè)所述周向通風(fēng)孔道14形成環(huán)形風(fēng)道16，所述環(huán)形風(fēng)道16的內(nèi)側(cè)連通有磚脊17間隔內(nèi)的徑向通風(fēng)孔18；所述密封爐襯磚10為實(shí)心磚體，所述密封爐襯磚10設(shè)有多塊，間隔設(shè)置在所述環(huán)形風(fēng)道16中；所述分支風(fēng)管6通過(guò)進(jìn)風(fēng)孔13和進(jìn)風(fēng)爐襯磚9與回轉(zhuǎn)窯腔室連通，所述分支風(fēng)管6上設(shè)有分支風(fēng)管閥門19；所述進(jìn)風(fēng)環(huán)管3與所述風(fēng)源5之間設(shè)有主閥門20，所述供風(fēng)管道4上設(shè)有供風(fēng)管道閥門21；所述環(huán)流爐襯磚8、進(jìn)風(fēng)爐襯磚9和密封爐襯磚10通過(guò)耐火磚支架22和預(yù)埋鐵23固定鑲嵌在所述金屬筒體壁7內(nèi)側(cè)；所述十字吹風(fēng)孔11由十字吹風(fēng)孔支架24固定在環(huán)形風(fēng)道16內(nèi)；所述環(huán)流爐襯磚8與所述金屬筒體壁7之間設(shè)有硅酸鋁纖維硬板25；所述的風(fēng)源5為風(fēng)機(jī)，可以采用常規(guī)的滑環(huán)供電裝置給風(fēng)機(jī)供給電源。圖6和圖11中，α為倒角，一般為￠10～30mm的圓弧倒角；￠β為夾角，可根據(jù)回轉(zhuǎn)窯筒體的直徑和每塊磚塊的數(shù)量進(jìn)行計(jì)算其夾角的角度。實(shí)施例1一種利用高溫氧化球團(tuán)顯熱直接還原生產(chǎn)金屬化球團(tuán)的方法，步驟如下：(1)取細(xì)度為-200目占80％的遼寧朝陽(yáng)品位TFe:68.2％的磁鐵礦粉，配加鐵礦粉重量2.0％的腐植酸鈉混合、潤(rùn)磨、造球，造球粒度為￠8～￠16mm，在105℃的馬弗爐內(nèi)烘干4h，在氧化球團(tuán)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)快速升溫到1200℃，繼續(xù)燒結(jié)18min，得到1200℃高溫氧化球團(tuán)；(2)取步驟(1)的高溫氧化球團(tuán)，配加高溫氧化球團(tuán)重量45％、粒度0-15mm的無(wú)煙煤(其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為固定碳為69.12％、灰份為15.14％、揮發(fā)份12.6％、S為2.14％)，混合后在800℃預(yù)熱20min,加入隔焰式深度還原回轉(zhuǎn)窯，在1080℃條件下進(jìn)行深度還原反應(yīng)2.8h，取出被還原物，按氧化球團(tuán)重量的50％配加煤粉覆蓋冷卻4h，通過(guò)磁選分離得煤焦和金屬化球團(tuán)，磁選強(qiáng)度為3200Gs，所得金屬化球團(tuán)的TFe：91.66％、MFe：87.10％、ηFe：95.02％和20.8％的干餾煤炭；回收的高純煤氣成分為CO：40.12％、CO2：19.05％、H2：17.94％、N2：2.22％、CH4：1.35％、H2O：11.2％。實(shí)施例2一種利用高溫氧化球團(tuán)顯熱直接還原生產(chǎn)金屬化球團(tuán)的方法，步驟如下：(1)取細(xì)度為-200目占80％以上的吉林省延吉市品位TFe:69.21％的鐵礦粉，配加鐵礦粉重量5％的無(wú)煙煤、2％水溶性聚乙烯醇細(xì)粉，均勻混碾，噴水造球，造球粒度為￠8～￠16mm，球團(tuán)在105℃的馬弗爐內(nèi)烘干4h，在氧化球團(tuán)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)快速升溫到1230℃，繼續(xù)燒結(jié)15min，得到1230℃高溫氧化球團(tuán)；(2)取步驟(1)的1230℃高溫氧化球團(tuán)，配加高溫氧化球團(tuán)重量40％、粒度0-10mm的無(wú)煙煤(其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為固定碳為59.20％、灰份為8.41％、揮發(fā)份31.60％、S為0.5％)，二者混合后，在1050℃焙燒20min后，加入隔焰式深度還原回轉(zhuǎn)窯，在1075℃條件下進(jìn)行深度還原反應(yīng)2.8h，取出球團(tuán)，按氧化球團(tuán)重量的50％配加煤粉覆蓋冷卻，通過(guò)磁選分離得煤焦和金屬化球團(tuán)，磁選強(qiáng)度為3200Gs，獲得TFe：92.53％、MFe：88.73％、ηFe：95.69％的金屬化球團(tuán)和22％的干餾煤炭，揮發(fā)出的高純煤氣直接點(diǎn)燃燃燒。實(shí)施例3(1)取細(xì)度為-200目占80％的遼寧朝陽(yáng)品位TFe:70.02％的磁鐵礦粉，配加鐵礦粉重量2.0％的糖稀混合、潤(rùn)磨、造球，造球粒度為￠8～￠16mm，在105℃的馬弗爐內(nèi)烘干4h，在氧化球團(tuán)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)快速升溫到1200℃，燒結(jié)18min，得1200℃高溫氧化球團(tuán)；(2)取步驟(1)的1200℃高溫氧化球團(tuán)，配加高溫氧化球團(tuán)重量45％、粒度0-15mm的無(wú)煙煤(其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為固定碳為69.12％、灰份為15.14％、揮發(fā)份12.6％、S為2.14％)，混合后在1050℃焙燒20min,加入隔焰式深度還原的回轉(zhuǎn)窯，在1075℃條件下進(jìn)行深度還原反應(yīng)3.0h，取出球團(tuán)，按其重量的45％配加煤粉覆蓋冷卻，通過(guò)磁選分離得煤焦和金屬化球團(tuán)，磁選強(qiáng)度為3200Gs，所得金屬化球團(tuán)的TFe：93.16％、MFe：87.10％、ηFe：93.49％和21％的干餾煤炭，揮發(fā)出的高純煤氣直接點(diǎn)燃燃燒。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。