專利名稱：回轉(zhuǎn)爐中含有鐵氧化物物質(zhì)的中間還原法的制作方法
本專利涉及一個(gè)利用固態(tài)含碳還原劑在回轉(zhuǎn)爐中直接還原含有氧化鐵的物質(zhì)制備海綿鐵的方法，其中粗粒的含有氧化鐵的物質(zhì)從進(jìn)料端加到回轉(zhuǎn)爐中，而細(xì)粒的含有氧化鐵的物質(zhì)直接吹到還原區(qū)域。
在回轉(zhuǎn)爐中利用固態(tài)含碳還原劑在低于物料軟化點(diǎn)的溫度下直接還原塊狀或丸狀礦石來(lái)制備海綿鐵時(shí)，通常在往回轉(zhuǎn)爐中加料前將大約5mm以下的細(xì)粒篩除。必須篩除這些細(xì)粒的原因是它們?cè)诨剞D(zhuǎn)爐中比粗粒塊礦被加熱和還原得較快，因此細(xì)粒組分容易出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象和/或被再氧化。尤其在煤灰的存在下，這會(huì)導(dǎo)致物料的軟化和結(jié)殼。通常購(gòu)置的是事先粉碎的具有特定大小的礦粒，例如大小在60～100mm之間，而后將其研磨成不超過(guò)某一個(gè)特定在15～25mm間上限的礦粒，這樣便會(huì)得到一部分，甚至可高至原料25%的低于5mm的細(xì)粒，這些只能折價(jià)出售或被廢棄，這便提高了生產(chǎn)海綿鐵的成本。
英國(guó)專利說(shuō)明書第1，098，157號(hào)披露了一個(gè)直接還原細(xì)粒鐵礦石的方法，其中所有大于5mm或2mm的礦粒均被篩除并從進(jìn)料端加進(jìn)回轉(zhuǎn)爐中，而細(xì)粒礦石則從出料端吹進(jìn)回轉(zhuǎn)爐中，使其分布于至少4米長(zhǎng)范圍內(nèi)的物料上。小于0.06mm的極細(xì)礦粒最好從細(xì)粒礦石中篩出來(lái)，壓制成丸狀或塊狀而后從進(jìn)料端加至回轉(zhuǎn)爐中。如果只有少量的大于5mm或2mm的礦粒，則礦?？扇看抵粱剞D(zhuǎn)爐中，壓制成塊的極細(xì)組分也可吹進(jìn)回轉(zhuǎn)爐中。但這一方法用于處理塊狀礦石時(shí)則不太理想。
本發(fā)明的一個(gè)目的便是盡可能經(jīng)濟(jì)地利用含有氧化鐵的塊狀礦石的處理過(guò)程中的細(xì)粒組分，同時(shí)不給操作過(guò)程帶來(lái)什么不利。
本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)這一目的方法是將加進(jìn)回轉(zhuǎn)爐的含有氧化鐵的塊狀物質(zhì)在篩分3～6mm間和篩分0.8～1.5mm間分為粗粒組分、細(xì)粒組分和極細(xì)粒組分，粗粒組分從進(jìn)料端加至回轉(zhuǎn)爐中，而細(xì)粒組分從出料端吹至回轉(zhuǎn)爐中并分布于還原區(qū)域的物料上。術(shù)語(yǔ)“含有氧化鐵的塊狀物質(zhì)”包括塊狀鐵礦石以及由鐵礦石或其它含有氧化鐵的物質(zhì)組成的丸狀顆粒，如煉鋼過(guò)程中收集的塵渣。在丸狀顆粒物料中，細(xì)粒組分包括丸狀碎粒和磨碎了的細(xì)粒。術(shù)語(yǔ)“篩分”定義了用上述范圍內(nèi)的一定大小篩孔的篩子篩出的一個(gè)組分。細(xì)粒組分利用一個(gè)氣流，最好是空氣流從出料端吹至回轉(zhuǎn)爐中，這樣在回轉(zhuǎn)爐中相對(duì)較粗的顆粒比相對(duì)較細(xì)的顆粒被吹得距離較遠(yuǎn)。調(diào)整礦物細(xì)粒組分的速率和分布，使礦物將被加熱，并保證其到達(dá)出料端時(shí)被完全還原?？蛇x用一個(gè)或多個(gè)吹風(fēng)裝置。細(xì)粒組分吹進(jìn)回轉(zhuǎn)爐的距離可通過(guò)吹風(fēng)裝置風(fēng)向的變化和/或吹風(fēng)速率的變化來(lái)調(diào)整和控制。細(xì)粒組分可單獨(dú)或同固態(tài)還原劑一起吹進(jìn)回轉(zhuǎn)爐。回轉(zhuǎn)爐中物料和空氣的流動(dòng)方向可以逆向，也可以順向，在逆向操作中細(xì)粒組分以其中空氣流動(dòng)的方向吹進(jìn)回轉(zhuǎn)爐，而在順向操作中則以相反于空氣流動(dòng)的方向吹進(jìn)回轉(zhuǎn)爐?；剞D(zhuǎn)爐中的還原區(qū)域是指還原生成金屬鐵的區(qū)域。
較好的一種情況是將含氧化鐵物質(zhì)的細(xì)粒組分吹至整個(gè)回轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)度的40%(從回轉(zhuǎn)爐的出料端量起)，最好的情況是回轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)度的15%～20%。吹入上述長(zhǎng)度的細(xì)粒組分便得到高效、快速的還原，而不影響回轉(zhuǎn)爐的操作。
較好的一種情況是不加固態(tài)含碳還原劑，而單獨(dú)將含有氧化鐵物質(zhì)的細(xì)粒組分吹至回轉(zhuǎn)爐中，細(xì)粒組分的單獨(dú)吹入可使其特別有效和均勻地分布到物料上。
較好的一種情況是含有氧化鐵物質(zhì)的細(xì)粒組分分布于回轉(zhuǎn)爐截面的上部四分之一，從而分布到從爐壁上滴流下來(lái)的物料上。如果回轉(zhuǎn)爐是向左旋轉(zhuǎn)的，細(xì)粒組分將分布到回轉(zhuǎn)爐截面右手上部四分之一處的物料上，這樣吹入的細(xì)粒組分在被拉進(jìn)物料床之前，在滴流物料床的表面可停留較長(zhǎng)的時(shí)間，從而延長(zhǎng)了細(xì)粒組分在物料表面的滯留時(shí)間，使細(xì)料組分得到充分加熱。
較好的一種情況是將含氧化鐵物質(zhì)的極細(xì)粒組分同從回轉(zhuǎn)爐出料端卸出的還原了的物質(zhì)一起加至間接冷卻器中。從回轉(zhuǎn)爐中卸出的還原了的物質(zhì)加進(jìn)間接冷卻器中，并隔絕空氣，由于冷卻器通過(guò)回轉(zhuǎn)爐的出料端與還原性的氣體氛相連，所以冷卻是在還原的條件下進(jìn)行的。往冷卻器的外表面上噴灑水。甚至極細(xì)粒組分不需額外開(kāi)支，不引進(jìn)操作上的不便也可得到進(jìn)一步處理，因?yàn)樵诶鋮s器中有耐火材料的第一部分中的極細(xì)粒組分可以被高度還原。
較好的一種情況是將含有氧化鐵物質(zhì)的極細(xì)粒組分加至回轉(zhuǎn)爐出料端和間接冷卻器進(jìn)料端間的傳遞斜槽內(nèi)，這樣便可使其特別充分地混合，在傳遞斜槽內(nèi)極細(xì)粒組分便被加熱，從而將會(huì)在冷卻器中被有效地還原。
在用于順向操作的回轉(zhuǎn)爐中，極細(xì)粒組分也可以從出料端吹至回轉(zhuǎn)爐中。這種情況必須保證極細(xì)粒組分被爐中的氣氛完全從回爐轉(zhuǎn)中帶出，并加至冷卻器或貯存熱物料的容器中。
尤為突出的一種情況是在將極細(xì)粒組分加至冷卻器中之前使其與油混合，這樣會(huì)提高海綿鐵的含碳量。
下面將舉例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
回轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)80米，內(nèi)徑4.8米，從進(jìn)料端看，沿回轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)度的方向有3個(gè)空氣噴氣系統(tǒng)，它們后面有8個(gè)空氣注入管子。每個(gè)空氣噴氣系統(tǒng)都是由一些呈環(huán)形分布的空氣噴嘴組成的，這些空氣噴嘴穿過(guò)回轉(zhuǎn)爐的爐壁和其耐火襯，但并不突出于回轉(zhuǎn)爐的內(nèi)部?？諝庾⑷牍茏訌较蜓由?，穿過(guò)回轉(zhuǎn)爐的爐壁和其耐火襯，其開(kāi)口大約安置在回轉(zhuǎn)爐的中心線上，開(kāi)口對(duì)著氣氛流動(dòng)的方向。吹煤裝置包括一個(gè)往爐內(nèi)吹細(xì)粒礦石的裝置和一個(gè)中央燃燒器，安裝于回轉(zhuǎn)爐的出料端。中央燃燒器的作用只是加熱回轉(zhuǎn)爐?；剞D(zhuǎn)爐在操作時(shí)，其中的物料和氣氛呈逆向流動(dòng)。
鐵礦石含有67.0%的鐵和1.0%的水份。首先將礦石粉碎成20mm以下的礦粒，然后用篩孔為1.0mm和5.0mm的篩子將其篩為不同的篩分。大于5.0mm的粗粒組分以30，500公斤/小時(shí)的速度從進(jìn)料端加進(jìn)回轉(zhuǎn)爐中。1.0～5.0mm的細(xì)粒組分以3，000公斤/小時(shí)的速度同帶動(dòng)它們的空氣一起通過(guò)一個(gè)吹風(fēng)裝置從出料端進(jìn)入回轉(zhuǎn)爐，并分布于回轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)度20%的物料上(從其出料端量起)。將1.0mm以下的極細(xì)粒組分以400公斤/小時(shí)的速度與速度為100公斤/小時(shí)的油混合后，加至回轉(zhuǎn)爐出料端和間接冷卻器進(jìn)料端間的傳遞斜槽內(nèi)。
用作還原劑的煤的成分為碳51.0%揮發(fā)物25.0%灰24.0%硫磺0.6%水分10%顆粒大小0～15mm煤以12，500公斤/小時(shí)的速度從進(jìn)料端加至回轉(zhuǎn)爐中，同時(shí)以7，800公斤/小時(shí)的速度同空氣流一起通過(guò)吹煤裝置進(jìn)入回轉(zhuǎn)爐內(nèi)。
3mm以上的海綿鐵顆粒以17，340公斤/小時(shí)的速度從冷卻器中出料，而小于3mm的海綿鐵顆粒則以5，800公斤/小時(shí)的速度從冷卻器中出料。金屬化率達(dá)92～93%，含碳量為0.5%。
當(dāng)極細(xì)粒組分同細(xì)粒組分一起吹進(jìn)回轉(zhuǎn)爐時(shí)，操作中將出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)殼問(wèn)題。
本發(fā)明提供的優(yōu)點(diǎn)在于降低了海綿鐵的成本，所降低的價(jià)值與細(xì)粒組分的價(jià)值相當(dāng)，由于在其它情況下未解決操作中的結(jié)殼問(wèn)題不能將其加到回轉(zhuǎn)爐中而被廢棄。甚至增加了回轉(zhuǎn)爐的物料通過(guò)速率，因?yàn)槠渌牟僮鳁l件并未改變。所需的資本也有所降低。吹進(jìn)回轉(zhuǎn)爐的細(xì)粒組分吸收的硫磺較少，因?yàn)殡S著細(xì)粒組分落在物料上，大部分由煤帶進(jìn)去的硫磺被排出或化合。
權(quán)利要求
1.在回轉(zhuǎn)爐中利用固態(tài)含碳還原劑直接還原含有氧化鐵的物質(zhì)制備海綿鐵的方法，其中粗粒的含有氧化鐵的物質(zhì)從進(jìn)料端加到回轉(zhuǎn)爐中，而細(xì)粒的含有氧化鐵的物質(zhì)則吹到還原區(qū)域，加到回轉(zhuǎn)爐中的塊狀含有氧化鐵的物質(zhì)在篩分3～6mm間和0.8～1.5mm間被分為粗粒組分、細(xì)粒組分和極細(xì)粒組分，粗粒組分從進(jìn)料端加到回轉(zhuǎn)爐中，而將細(xì)粒組分從出料端吹到回轉(zhuǎn)爐中并分布到還原區(qū)域的物料上。
2.權(quán)利要求1中的方法，其中含有氧化鐵物質(zhì)的細(xì)粒組分吹至回轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)度的40%(從回轉(zhuǎn)爐的出料端量起)，在15～20%之間較好。
3.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中的方法，其中在不加固態(tài)含碳還原劑的情況下，將含有氧化鐵物質(zhì)的細(xì)粒組分吹至回轉(zhuǎn)爐中。
4.權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)中的方法，其中含有氧化鐵物質(zhì)的細(xì)粒組分分布于回轉(zhuǎn)爐截面的上部四分之一處，并進(jìn)入從爐壁滴流下來(lái)的物料中。
5.權(quán)利要求1到4中任何一項(xiàng)中的方法，其中將含有氧化鐵物質(zhì)的極細(xì)組分同從回轉(zhuǎn)爐中卸出的還原了的物質(zhì)一起加到間接冷卻器中。
6.權(quán)利要求5中的方法，其中將含有氧化鐵物質(zhì)的極細(xì)組分加至回轉(zhuǎn)爐的出料端和間接冷卻器的進(jìn)料端間的一個(gè)傳遞斜槽內(nèi)。
7.權(quán)利要求5或權(quán)利要求6中的方法，其中在加到冷卻器之前將極細(xì)組分與油混合。
全文摘要
利用固態(tài)含碳還原劑將含有氧化鐵的物質(zhì)還原為海綿鐵。粗粒的含氧化鐵的物質(zhì)從回轉(zhuǎn)爐的進(jìn)料端進(jìn)料，而細(xì)粒的含氧化鐵的物質(zhì)則被吹到還原區(qū)域。為避免細(xì)粒物質(zhì)對(duì)操作的干擾，含氧化鐵的塊狀物質(zhì)在篩分3～6mm間和0.8～1.5mm間被分為粗粒組分，細(xì)粒組分和極細(xì)粒組分。粗粒組分從進(jìn)料端加進(jìn)回轉(zhuǎn)爐中，細(xì)料組分從出料端吹進(jìn)回轉(zhuǎn)爐，并分布于還原區(qū)域的物料上。
文檔編號(hào)C21B13/08GK1033649SQ8810672
公開(kāi)日1989年7月5日 申請(qǐng)日期1988年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月18日
發(fā)明者格爾德·埃爾森海姆, 赫爾曼·絡(luò)漠 申請(qǐng)人:金屬股份公司