專利名稱：鐵鱗在豎爐中用焦粉還原生產(chǎn)潔凈海綿鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金生產(chǎn)中直接還原生產(chǎn)鐵的一種設(shè)備和方法。
當(dāng)前用鐵鱗生產(chǎn)潔凈海綿鐵的設(shè)備和方法主要是坩堝-隧道窯法(Hoganas法)和坩堝-反射窯法。以上兩種設(shè)備和方法是非高爐還原鐵的古老設(shè)備和工藝。他們所用原料為鐵鱗或高純鐵精礦粉，木炭或焦粉作還原劑。爐料分別裝在同一坩堝內(nèi)，在隧道窯或反射窯內(nèi)加熱、還原、冷卻制出海綿鐵。用這兩種方法還原鐵，生產(chǎn)還原周期長(zhǎng)，一般在四十小時(shí)以上。由于采用人工裝料、卸料，操作現(xiàn)場(chǎng)粉塵飛揚(yáng)、污染環(huán)境、勞動(dòng)強(qiáng)度大。
用沸騰床還原鐵鱗生產(chǎn)海綿鐵，因還原溫度較低，產(chǎn)品易燃、質(zhì)量不易控制。在豎爐中用氣體還原富礦生產(chǎn)海綿鐵，因還原氣體價(jià)格高、使成本大大增加。用迴轉(zhuǎn)窯還原球團(tuán)礦生產(chǎn)海綿鐵，因TFe為98%以上，使生產(chǎn)率大幅度下降，鐵的回收率降低，增加生產(chǎn)投資。
本發(fā)明的目的就是為了利用含鐵粉狀爐料，省去造塊環(huán)節(jié)，用焦粉加適量石灰石作還原劑進(jìn)行直接還原生產(chǎn)海綿鐵，以求提高生產(chǎn)率、減少原料消耗、提高并穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、改善環(huán)境保護(hù)條件、減輕體力勞動(dòng)、減少占地面積、節(jié)約投資，為直接還原金屬化爐料開(kāi)辟了一條新途徑。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用

圖1所示的還原豎爐，按本發(fā)明的工藝方法，用焦粉對(duì)鐵鱗或其他含鐵粉料進(jìn)行直接還原。爐料在豎爐中經(jīng)過(guò)予熱、還原、固結(jié)制成海綿鐵，經(jīng)冷卻、成型、切斷、磁選與剩余焦粉、石灰、灰分分開(kāi)。
還原豎爐由中心部受料漏斗1、中心部下料管2、周邊受料斗3、反應(yīng)管4、豎爐爐體5、冷卻套6、旋轉(zhuǎn)刮刀7、卸焦盤(pán)8、彈性孔9、對(duì)輥10、密封箱11、閥門(mén)12和13、熱電偶14和15、料尺16組成。還原豎爐外形可為圓形或其他形狀。
中心部受料漏斗1和中心部下料管2，可做成一個(gè)整體也可分開(kāi)做。反應(yīng)管4的斷面，根據(jù)傳熱傳質(zhì)要求可以采用任意形狀。在一個(gè)還原豎爐中，根據(jù)產(chǎn)量需要可以設(shè)置若干個(gè)反應(yīng)管4。對(duì)輥10具有齒和切刀，以便將引出的海綿鐵咬住、拉拔、壓密成型、切斷，對(duì)輥10便于更換以適應(yīng)海綿鐵品種的改變。熱電偶14和15、料尺16控制還原過(guò)程中的主要參數(shù)?？刂茻犭娕疾迦肷疃取?br> 海綿鐵引出夾頭詳見(jiàn)圖2。
本發(fā)明的工藝方法是首先測(cè)定鐵鱗或其他含鐵粉料及焦粉灰分的軟化性能;測(cè)定鐵鱗或其他含鐵粉料的還原呆滯溫度;作爐料運(yùn)行軌跡冷態(tài)的測(cè)定。然后將鐵鱗或其他含鐵粉料從中心部受料漏斗1加入到中心部下料管2，焦粉及適量的石灰石從周邊受料斗3加入到反應(yīng)管4。反應(yīng)管4安在豎爐爐體5中，靠燃燒煤氣或煤粉供熱。鐵鱗或其他含鐵粉料在下降過(guò)程中與焦粉相遇，在高溫作用下發(fā)生結(jié)晶、還原、固結(jié)。焦粉及其氣化生成的一氧化碳?xì)庾鬟€原劑，同時(shí)焦粉還防止鐵鱗或其他含鐵粉料在還原過(guò)程中粘結(jié)反應(yīng)管4的管壁而成移動(dòng)隔離屏。焦粉靠本身有效重下降。鐵鱗或其他含鐵粉料及還原出的海綿鐵除靠本身自重外，還靠下部對(duì)輥10的拉拔下降。鐵鱗或其他含鐵粉料的結(jié)晶及海綿鐵的固結(jié)，保證了對(duì)輥10拉拔作用力的傳遞。海綿鐵經(jīng)過(guò)冷卻段的冷卻套6，穿過(guò)卸焦盤(pán)8中心的彈性孔9，經(jīng)過(guò)清刷、拉拔、壓密成型并切斷。剩余的焦粉、石灰靠旋轉(zhuǎn)刮刀7刮出卸焦盤(pán)8。卸焦盤(pán)8及彈性孔9自鎖既保住焦粉不淌，又保證海綿鐵順利穿過(guò)。卸下的物料通過(guò)閥門(mén)12和13排出密封箱11，經(jīng)過(guò)磁選取出海綿鐵。
本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)是還原豎爐設(shè)備新穎、機(jī)械化自動(dòng)化程度高，減少了人工勞動(dòng)和環(huán)境污染。還原工藝過(guò)程中采用焦粉或焦粉加適量石灰石對(duì)鐵鱗或其他含鐵粉料進(jìn)行直接還原，省去造塊環(huán)節(jié)，降低投資和能耗。該設(shè)備和還原工藝方法保證爐料順利下降，縮短還原周期，由過(guò)去的四十小時(shí)以上縮短到十六小時(shí)以下，與坩堝-隧道窯法和坩堝-反射窯法相比，還原每噸海綿鐵可使生產(chǎn)成本降低30～50%。本發(fā)明制造出的海綿鐵TFe＞98%。
圖1為還原豎爐整體剖面主視圖。
圖2為海綿鐵引出夾頭示意圖。
下面結(jié)合附圖以還原鐵鱗為例進(jìn)一步描述本發(fā)明的實(shí)施情況按圖1的條件將中心部受料漏斗1、中心部下料管2、周邊受料斗3，反應(yīng)管4、豎爐爐體5、冷卻套6、旋轉(zhuǎn)刮刀7、卸焦盤(pán)8、彈性孔9、對(duì)輥10、密封箱11、閥門(mén)12和13、熱電偶14和15、料尺16組裝成還原豎爐。并設(shè)計(jì)制成海綿鐵引出夾頭。對(duì)輥10具有齒和切刀并便于更換。
開(kāi)爐前首先測(cè)定鐵鱗及焦粉灰分的軟化性能;測(cè)定鐵鱗的還原呆滯溫度，確定正確的還原溫度;作爐料運(yùn)行軌跡冷態(tài)的測(cè)定，確定從中心部下料管2出口處到卸焦盤(pán)8之間料管的高度H。然后將爐料進(jìn)行磁選和烘干(正常料可以不烘干)。鐵鱗和焦粉的粒度小于5毫米。
開(kāi)爐時(shí)，將鐵鱗從中心部受料漏斗1加入到中心部下料管2。中心部下料管2出口處的溫度控制在比鐵鱗粘結(jié)溫度低300℃的溫度范圍，保證鐵鱗不粘結(jié)中心部下料管管壁引起卡料?？刂畦F鱗在中心部下料管2出口后的溫度梯度大于40℃/厘米的范圍。爐料在還原過(guò)程中，為防止鐵鱗粘結(jié)反應(yīng)管4的管壁，鐵鱗外圍用焦粉移動(dòng)床隔離。為防止兩種粉狀爐料在下降過(guò)程中摻混，爐料垂直下降速度必須控制在不得大于10毫米/分的范圍，焦粉的垂直下降速度應(yīng)略高于鐵鱗的垂直下降速度。中心部下料管2出口與卸焦盤(pán)8之間應(yīng)保證一定高度，本發(fā)明模試設(shè)備的高度與反應(yīng)管4水利學(xué)半徑比為10。海綿鐵引出夾頭將海綿鐵引導(dǎo)到對(duì)輥上(咬入對(duì)輥)后，進(jìn)入正常運(yùn)行操作。停爐時(shí)，焦粉料面應(yīng)高于鐵鱗料面，保證順利卸料、停爐。
還原豎爐還采用了特殊卸料裝置，卸料裝置安裝在密封箱11中。密封箱11的箱體上設(shè)有防爆孔及事故處理孔，還設(shè)有兩個(gè)閥門(mén)12和13交替啟開(kāi)放出爐料。
本發(fā)明為提高還原速度還采取以下措施在鐵鱗中配入適量炭和鐵粉(可利用返回鐵粉)，控制還原煤氣在鐵鱗中沉積炭，避開(kāi)還原呆滯溫度區(qū)，選用合適的還原溫度;采用焦粉移動(dòng)床操作，有利于C-FeO反應(yīng)表面的更新，加速還原反應(yīng);通過(guò)冷卻套6設(shè)置的特殊裝置通氮?dú)夂瓦m量水蒸汽，強(qiáng)化冷卻、改善還原動(dòng)力學(xué)擴(kuò)散條件，防止一氧化碳?xì)怏w倒流，減少產(chǎn)品中的含碳量;焦粉中配入適量石灰石，進(jìn)行脫硫并提高焦粉的反應(yīng)性，加速還原反應(yīng)。
本發(fā)明不僅適用鐵鱗的還原，也適用于冶金粉塵和鐵精礦粉的還原。生產(chǎn)的海綿鐵，可供煉鐵、煉鋼、鑄造和粉末冶金使用。
權(quán)利要求
1.一種鐵鱗在豎爐中用焦粉還原生產(chǎn)潔凈海綿鐵的工藝方法，其特征在于采用粉狀爐料鐵鱗和焦粉。焦粉移動(dòng)床作還原劑，并為鐵鱗料柱和反應(yīng)管4間的隔離屏。鐵鱗在下降過(guò)程中被還原、固結(jié)、冷卻成海綿鐵。兩種爐料下降過(guò)程中不摻混。生產(chǎn)的海綿鐵由特殊卸料裝置排出爐外。
2.對(duì)鐵鱗進(jìn)行還原的豎爐由中心部受料漏斗、中心部下料管、周邊受料斗、反應(yīng)管、豎爐爐體、冷卻套、旋轉(zhuǎn)刮刀、卸焦盤(pán)、彈性孔、對(duì)輥、密封箱、閥門(mén)、熱電偶、料尺組成，其特征在于中心部受料漏斗1和中心部下料管2可做成一個(gè)整體，也可分開(kāi)做。反應(yīng)管4在同一個(gè)豎爐中可設(shè)置1個(gè)或若干個(gè)，其斷面可采用任意形狀。對(duì)輥10具有齒和切刀。卸焦盤(pán)8上設(shè)有彈性孔9。密封箱11中設(shè)有特殊卸料裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵鱗在豎爐中用焦粉還原生產(chǎn)潔凈海綿鐵，其特征在于鐵鱗不用造塊，并可用其他含鐵粉料代替。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵鱗在豎爐中用焦粉還原生產(chǎn)潔凈海綿鐵，其特征在于鐵鱗中配入適量的炭和鐵粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵鱗在豎爐中用焦粉還原生產(chǎn)潔凈海綿鐵，其特征在于焦粉中加入適量石灰石。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵鱗在豎爐中用焦粉還原生產(chǎn)潔凈海綿鐵，其特征在于鐵鱗和焦粉的垂直下降速度＞10毫米/分，焦粉的垂直下降速度略大于鐵鱗的垂直下降速度。鐵鱗在中心部下料管2出口的溫度比鐵鱗粘結(jié)溫度低300℃。鐵鱗離開(kāi)中心部下料管2出口后的溫度梯度＞40℃/厘米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵鱗在豎爐中用焦粉還原生成潔凈海綿鐵，其特征在于通過(guò)冷卻套6向冷卻區(qū)通入氮?dú)夂退羝?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵鱗在豎爐中用焦粉還原生產(chǎn)潔凈海綿鐵，其特征在于開(kāi)爐時(shí)采用特制的海綿鐵引出夾頭。
全文摘要
本發(fā)明是涉及一種采用改進(jìn)了的還原豎爐和新工藝方法，用焦粉將鐵鱗或其他含鐵粉料還原成潔凈的海綿鐵，省去造塊環(huán)節(jié)。海綿鐵由特殊裝置引出、拉撥、壓密成型、切斷制出成品。
文檔編號(hào)C21B13/02GK1033648SQ8710117
公開(kāi)日1989年7月5日 申請(qǐng)日期1987年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月22日
發(fā)明者徐南平, 楊迪光, 劉煥波 申請(qǐng)人:鞍山鋼鐵學(xué)院, 鞍山鋼鐵公司環(huán)境保護(hù)研究所