本實(shí)用新型屬于直接還原煉鐵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低強(qiáng)度球團(tuán)用氣基還原豎爐。

背景技術(shù)：

直接還原鐵(DRI)又稱海綿鐵，是鐵礦石在低于熔化溫度下直接還原得到的含鐵產(chǎn)品。海綿鐵是一種廢鋼的代用品，是電爐煉純凈鋼、優(yōu)質(zhì)鋼不可缺少的雜質(zhì)稀釋劑，是轉(zhuǎn)爐煉鋼優(yōu)質(zhì)的冷卻劑，是發(fā)展鋼鐵冶金短流程不可或缺的原料。

氣基法使用的直接還原煉鐵的裝置為氣基還原豎爐?，F(xiàn)有的氣基還原豎爐大多為瘦高型裝置，在生產(chǎn)過(guò)程中，爐內(nèi)裝滿氧化球團(tuán)，料柱一般高達(dá)幾十米，因此，對(duì)所用的物料球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度由一定要求。如MIDREX法、PERED法均要求物料球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度達(dá)到2500N。普通鐵精礦氧化球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度易達(dá)到這一要求，但對(duì)于一些如紅土鎳礦、高磷礦等鐵礦石生產(chǎn)的氧化球團(tuán)就難以滿足要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種低強(qiáng)度球團(tuán)可以使用的氣基還原豎爐，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本實(shí)用新型提供的低強(qiáng)度球團(tuán)用氣基還原豎爐包括豎爐本體、冷卻組件和承壓分流組件；

所述豎爐本體內(nèi)自上而下限定有進(jìn)料室、還原室和冷卻室，所述進(jìn)料室設(shè)有物料入口和爐頂氣出口，所述還原室設(shè)有還原氣體入口，所述冷卻室設(shè)有還原產(chǎn)物出口；

所述冷卻組件安裝在所述冷卻室的外壁上；

所述承壓分流組件為圓錐體或棱錐體，所述承壓分流組件包括第一承壓分流組件和第二承壓分流組件，所述第一承壓分流安裝所述還原室內(nèi)，所述第二承壓分流組件安裝在所述冷卻室內(nèi)。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述圓錐體的過(guò)頂點(diǎn)的縱截面為等腰三角形，所述等腰三角形頂角的角度為45°-75°。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述棱錐體的過(guò)頂點(diǎn)的縱截面為三角形，所述三角形頂角的角度為45°-75°。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述第一承壓分流組件和所述第二承壓分流組件的高度為所述豎爐本體高度的1/8-1/12。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述第一承壓分流組件為多個(gè)，水平間隔排布在所述還原室內(nèi)，相鄰高度層的所述第一承壓分流組件錯(cuò)列布置；所述第二承壓分流組件為多個(gè)，水平間隔排布在所述冷卻室內(nèi)，相鄰高度層的所述第二承壓分流組件錯(cuò)列布置。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述承壓分流組件還包括第三承壓分流組件，所述第三承壓分流組件安裝在所述進(jìn)料室內(nèi)。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述第三承壓分流組件的高度為所述豎爐本體高度的1/8-1/12。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述第三承壓分流組件為多個(gè)，水平間隔排布在所述進(jìn)料室內(nèi)，相鄰高度層的所述第三承壓分流組件錯(cuò)列布置。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述承壓分流組件的材料為耐高溫、耐摩擦且不與還原氣體反應(yīng)的金屬。

本實(shí)用新型提供的氣基還原豎爐(在本實(shí)用新型中亦將其簡(jiǎn)稱為“豎爐”)內(nèi)安裝有承壓分流組件，該裝置有利于降低氣基還原豎爐對(duì)入爐氧化球團(tuán)或塊礦的抗壓強(qiáng)度要求。因此，本實(shí)用新型提供的這種豎爐能處理各種低密度的鐵礦石，工業(yè)實(shí)用性強(qiáng)。

此外，該裝置還能起到分流的作用，進(jìn)一步改善豎爐內(nèi)料流的均勻性和氣體的透氣性，降低物料流不均勻和透氣性變差等問(wèn)題出現(xiàn)的概率，減少豎爐停爐整修時(shí)間，能節(jié)約成本和提高產(chǎn)能，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中的氣基還原豎爐的縱截面的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為物料在圖1所示的氣基還原豎爐中的移動(dòng)軌跡示意圖。

圖3為本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例中的氣基還原豎爐的縱截面的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能夠更好地理解本實(shí)用新型的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本實(shí)用新型的限制。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型中，術(shù)語(yǔ)“內(nèi)”、“上”、“下”、“頂”、“底”、“寬度”、“高度”、“厚度”等指示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型或簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的設(shè)備或單元必須具有特定的方位或以特定的方位構(gòu)造或操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，本實(shí)用新型中所述的“安裝”、“連接”等術(shù)語(yǔ)，除非另有明確的規(guī)定或限定，應(yīng)作廣義理解，可以是直接相連，也可以是通過(guò)中間媒介相連；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接。

此外，本實(shí)用新型所有提及的棱錐體的“縱截面”，均指的是其過(guò)頂點(diǎn)的垂直于底面的且面積最大的縱截面。即，若棱錐體有奇數(shù)條棱邊，其“縱截面”為一條棱邊與其對(duì)應(yīng)的最遠(yuǎn)底邊的中點(diǎn)所形成的截面；若棱錐體有偶數(shù)條棱邊，其“縱截面”為一條棱邊與距其最遠(yuǎn)的棱邊所形成的截面。

下面參考圖1至圖3對(duì)本實(shí)用新型提供的低強(qiáng)度球團(tuán)用氣基還原豎爐進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖1所示為本實(shí)用新型提供的一種氣基還原豎爐，該氣基豎爐包括豎爐本體1、冷卻組件2和承壓分流組件。

豎爐本體1內(nèi)自上而下限定有進(jìn)料室11、還原室12和冷卻室13，進(jìn)料室11設(shè)有物料入口101和爐頂氣出口104，還原室12設(shè)有還原氣體入口102，冷卻室13設(shè)有還原產(chǎn)物出口103。

冷卻組件2安裝在冷卻室13的外壁上。

承壓分流組件為圓錐體或棱錐體。

氧化球團(tuán)/塊礦從物料入口101進(jìn)入豎爐本體1內(nèi)后，依次通過(guò)進(jìn)料室11、還原室12和冷卻室13，在豎爐本體1內(nèi)承壓分流組件下方的物料，因承壓分流組件抵擋了上方物料的壓力，因此，不容易破碎，在整個(gè)豎爐本體內(nèi)運(yùn)行順暢，解決了原有豎爐粉化率過(guò)高的問(wèn)題。承壓分流組件有利于降低氣基還原豎爐對(duì)入爐氧化球團(tuán)或塊礦的抗壓強(qiáng)度要求。因此，本實(shí)用新型提供的這種豎爐能處理各種低密度的鐵礦石，工業(yè)實(shí)用性強(qiáng)。

此外，承壓分流組件還能起到分流的作用，進(jìn)一步改善豎爐內(nèi)料流的均勻性和氣體的透氣性，降低物料流不均勻和透氣性變差等問(wèn)題出現(xiàn)的概率，減少豎爐停爐整修時(shí)間，能節(jié)約成本和提高產(chǎn)能，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

圓錐體的過(guò)頂點(diǎn)的縱截面為等腰三角形，棱錐體的過(guò)頂點(diǎn)的縱截面為三角形。該等腰三角形或三角形的頂點(diǎn)的角度影響氧化球團(tuán)/鐵塊在承壓分流組件上的停留時(shí)間和承壓分流組件的分流效果。該等腰三角形或三角形的頂點(diǎn)的角度越大，氧化球團(tuán)/鐵塊在承壓分流組件上的停留時(shí)間越長(zhǎng)，但也越容易堆積在承壓分流組件上；該等腰三角形或三角形的頂點(diǎn)的角度越小，氧化球團(tuán)/鐵塊在承壓分流組件上的停留時(shí)間越短。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，等腰三角形頂角的角度為45°-75°或三角形頂角的角度為45°-75°時(shí)，氧化球團(tuán)/鐵塊在承壓分流組件上的停留時(shí)間和承壓分流組件的分流效果均比較好。

圖1所示的承壓分流組件包括第一承壓分流組件31和第二承壓分流組件32，第一承壓分流組件31安裝還原室12內(nèi)，第二承壓分流組件32安裝在冷卻室13內(nèi)。圖1所示的第一承壓分流組件31為一個(gè)，第二承壓分流組件32也為一個(gè)。

圖2為物料在圖1所示的氣基還原豎爐中的移動(dòng)軌跡示意圖。其中虛線箭頭為氧化球團(tuán)/塊礦在該豎爐中的移動(dòng)軌跡，實(shí)線箭頭為還原氣/爐頂氣在該豎爐中的移動(dòng)軌跡。從圖2可看出，氧化球團(tuán)/塊礦自上而下運(yùn)動(dòng)，還原氣/爐頂氣自下而上運(yùn)動(dòng)，向下的氧化球團(tuán)/塊礦能被向上的還原氣/爐頂氣干燥、預(yù)熱及還原。第一承壓分流組件31改變了部分氧化球團(tuán)/塊礦和部分還原氣/爐頂氣的走向，增加了氧化球團(tuán)/塊礦和還原氣/爐頂氣的接觸面積和接觸時(shí)間，提高了干燥、預(yù)熱及還原的效果。

氧化球團(tuán)/塊礦被還原氣體還原后，繼續(xù)向下運(yùn)行，碰到第二承壓分流組件32。第二承壓分流組件32增加了直接還原鐵在冷卻室的冷卻時(shí)間，有利于提高冷卻室的冷卻效果。第二承壓分流組件還能起到承壓、分流的作用，降低豎爐底部物料的破碎概率，提高物料的均勻性和氣體的透氣性，降低物料流不均勻和透氣性變差等問(wèn)題出現(xiàn)的概率。

經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣基豎爐中只有一個(gè)第一承壓分流組件和一個(gè)第二承壓分流組件時(shí)(如圖1所示)，第一承壓分流組件和第二承壓分流組件的高度優(yōu)選為豎爐本體高度的1/8-1/12。高度太高，所占用的地方多；高度太低，所起的承壓及分流作用不明顯，爐內(nèi)物料流不均勻和透氣性變差等問(wèn)題出現(xiàn)的概率將增加。

除了圖1所示的布置方式外，承壓分流組件還可以按照?qǐng)D3所示的方式進(jìn)行布置。其中，第一承壓分流組件31’為多個(gè)，水平間隔排布在還原室12內(nèi)，相鄰高度層的第一承壓分流組件31’錯(cuò)列布置。第二承壓分流組件32’為多個(gè)，水平間隔排布在冷卻室13內(nèi)，相鄰高度層的第二承壓分流組件32’錯(cuò)列布置。

圖3所示的布置方式，尤其提高了承壓分流組件對(duì)氧化球團(tuán)/塊礦分流的效果，氧化球團(tuán)/塊礦在整個(gè)豎爐本體內(nèi)運(yùn)行順暢，解決了原有豎爐粉化率過(guò)高及透氣性差的問(wèn)題。

參照?qǐng)D3，承壓分流組件還可包括第三承壓分流組件33’。第三承壓分流組件33’安裝在進(jìn)料室11內(nèi)。第三承壓分流組件33’與第一承壓分流組件31’、第二承壓分流組件32’所起的作用類似。不過(guò)第三承壓分流組件33’還可取代布料器，即，本實(shí)用新型提供的氣基還原豎爐可不使用布料器，第三承壓分流組件33’也能均勻布料。

若按照?qǐng)D3的方式布置承壓分流組件，承壓分流組件的高度可不必限定，根據(jù)進(jìn)料室11、還原室12及冷卻室13的實(shí)際高度及所處理的物料的實(shí)際情況再行決定即可。

同樣的，圖3所示的第三承壓分流組件33’可以為一個(gè)，此時(shí)，其高度優(yōu)選為為豎爐本體1的高度的1/8-1/12(類似圖1中第一承壓分流組件31和第二承壓分流組件32的方式布置)；也可以為多個(gè)，水平間隔排布在進(jìn)料室11內(nèi)，相鄰高度層的第三承壓分流組件錯(cuò)列布置(如圖3所示的方式布置)。

需要說(shuō)明的是，同一個(gè)氣基還原豎爐中，第一承壓分流組件、第二承壓分流組件和第三承壓分流組件的可以完全相同，也可不相同，并不需要限制。但為了方便制造，優(yōu)選完全相同。

本實(shí)用新型所提供的承壓分流組件優(yōu)選由金屬制備，只要其耐高溫、耐摩擦且不與還原氣體反應(yīng)即可。金屬的熱傳導(dǎo)性好，優(yōu)選的金屬有不銹鋼。

下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說(shuō)明。下述實(shí)施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述實(shí)用新型內(nèi)容中所示。下述實(shí)施例所用的檢測(cè)方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測(cè)方法。

實(shí)施例1

本實(shí)施例采用圖1所示的氣基還原豎爐還原紅土鎳礦氧化球團(tuán)。該紅土鎳礦氧化球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度為1400N。

本實(shí)施例所用的氣基還原豎爐中，豎爐本體1的高度為10m，進(jìn)料室11的高度為2m，還原室12的高度為5m，冷卻室13的高度為3m。其中，第一承壓分流組件31為三棱錐，其過(guò)頂點(diǎn)的縱截面為三角形，該三角形頂角的角度為45°。第二承壓分流組件32為圓錐體，其過(guò)頂點(diǎn)的縱截面為等腰三角形，該等腰三角形頂角的角度為75°。第一承壓分流組件31的高度為1.25m，第二承壓分流組件32的高度為0.84m。進(jìn)料室11的頂部裝有布料器(圖中未示出)。第一承壓分流組件31和第二承壓分流組件32所用的材料為304不銹鋼。

紅土鎳礦氧化球團(tuán)從上自下，自物料入口101進(jìn)入豎爐本體1內(nèi)，依次經(jīng)過(guò)進(jìn)料室11、還原室12和冷卻室13，先后碰到承壓分流組件31和32，與從還原氣體入口102進(jìn)入的純度為95％的H₂和CO組成的還原氣體反應(yīng)后，制得直接還原鐵，經(jīng)還原產(chǎn)物出口103排出。爐頂氣自下而上，從爐頂氣出口104排出。整個(gè)過(guò)程運(yùn)行順暢，物料粉化率低于7％。制得的直接還原鐵的金屬化率為75％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例采用圖3所示的氣基還原豎爐還原高磷礦。該高磷礦的抗壓強(qiáng)度為1600N。

本實(shí)施例所用的氣基還原豎爐中，豎爐本體1的高度為10m，進(jìn)料室11的高度為2m，還原室12的高度為5m，冷卻室13的高度為3m。其中，第一承壓分流組件31’、第二承壓分流組件32’和第三承壓分流組件33’均為圓錐體，其過(guò)頂點(diǎn)的縱截面為等腰三角形，該等腰三角形頂角的角度為60°。第一承壓分流組件31’、第二承壓分流組件32’和第三承壓分流組件33’的高度均為0.1m。

進(jìn)料室11中的第三承壓分流組件33’有兩層，第一層為3個(gè)，第二層為2個(gè)；第三承壓分流組件33’水平間隔排布在進(jìn)料室11內(nèi)；上下兩層錯(cuò)列布置，上下兩層的距離為0.1m，每層中左右相鄰兩個(gè)第三承壓分流組件33’的水平間距為0.1m。進(jìn)料室11中未設(shè)置有布料器。

還原室12中的第一承壓分流組件31’有三層，第一層為3個(gè)，第二層為2個(gè)，第三層為3個(gè)；第一承壓分流組件31’水平間隔排布在還原室12內(nèi)；三層錯(cuò)列布置，上下兩層的距離為0.1m，每層中左右相鄰兩個(gè)第一承壓分流組件31’的水平間距為0.1m。

冷卻室13中的第二承壓分流組件32’有兩層，第一層為2個(gè)，第二層為3個(gè)；第二承壓分流組件33’水平間隔排布在冷卻室13內(nèi)；上下兩層錯(cuò)列布置，上下兩層的距離為0.1m，每層中左右相鄰兩個(gè)第二承壓分流組件32’的水平間距為0.1m。

第一承壓分流組件31’、第二承壓分流組件32’和第三承壓分流組件33’所用的材料為309不銹鋼。

高磷礦從上自下，自物料入口101進(jìn)入豎爐本體1內(nèi)，依次經(jīng)過(guò)進(jìn)料室11、還原室12和冷卻室13，先后碰到第三承壓分流組件33’、第一承壓分流組件31’和第二承壓分流組件32’，與從還原氣體入口102進(jìn)入的純度為95％的H₂和CO組成的還原氣體反應(yīng)后，制得直接還原鐵，經(jīng)還原產(chǎn)物出口103排出。爐頂氣自下而上，從爐頂氣出口104排出。整個(gè)過(guò)程運(yùn)行順暢，物料粉化率低于3％。制得的直接還原鐵的金屬化率為93％。

從實(shí)施例1和實(shí)施例2可以看出，本實(shí)用新型提供的氣基還原豎爐能處理抗壓強(qiáng)度低至1400N的鐵礦石，工業(yè)實(shí)用性強(qiáng)。

綜上，本實(shí)用新型提供的氣基還原豎爐內(nèi)安裝有承壓分流組件，該裝置有利于降低氣基還原豎爐對(duì)入爐氧化球團(tuán)或塊礦的抗壓強(qiáng)度要求。因此，本實(shí)用新型提供的這種豎爐能處理各種低密度的鐵礦石，工業(yè)實(shí)用性強(qiáng)。

此外，該裝置還能起到分流的作用，進(jìn)一步改善豎爐內(nèi)料流的均勻性和氣體的透氣性，降低物料流不均勻和透氣性變差等問(wèn)題出現(xiàn)的概率，減少豎爐停爐整修時(shí)間，能節(jié)約成本和提高產(chǎn)能，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。