專利名稱：罐式爐煤基直接還原鐵的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼鐵冶金工藝，尤其是一種用煤基法豎爐將氧化鐵由固態(tài)直接轉(zhuǎn)化為鐵的直接還原工藝。其產(chǎn)品稱直接還原鐵，簡稱DRI，也叫海綿鐵。
目前，直接還原鐵生產(chǎn)工藝很多，按還原劑分可分為氣基法和煤基法，按還原設(shè)備分為豎爐、回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐、反應(yīng)罐(也稱固定床)、罐式爐(也稱移動床)、流化床法等等。國際上氣基法豎爐直接還原工藝占直接還原鐵總產(chǎn)量的90％以上，但對中國和一些煤多天然氣少的國家，只有采用煤氣的氣基法和煤基法。而煤氣化需要一連串裝置，投資和生產(chǎn)成本都大。因而近年來國內(nèi)已建和在建的直接還原鐵廠一般采用煤基回轉(zhuǎn)窯法和反應(yīng)罐法，但回轉(zhuǎn)窯雖機械化程度高，容積利用系數(shù)和設(shè)備利用率較低，投資和生產(chǎn)成本高；隧道窯，倒焰窯，斜坡爐等反應(yīng)罐法，投資比回轉(zhuǎn)窯低，但備件消耗大，生產(chǎn)效率低，致使生產(chǎn)成本增加。
另外，現(xiàn)在采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的比較多，它是將鐵氧化物和還原劑混合在一起制成球團(tuán)。這種方法雖然有利于還原反應(yīng)，但還原后還原劑中的雜質(zhì)不易分離，影響還原鐵質(zhì)量。
本發(fā)明的目的是提供一種罐式爐煤基直接還原鐵生產(chǎn)方法，它是根據(jù)直接還原反應(yīng)機理，綜合了高爐煉鐵和焦?fàn)t煉焦先進(jìn)技術(shù)的新工藝，對原料和燃料適應(yīng)性強，設(shè)備簡單可靠，減少煤氣化的成套設(shè)備投資、外配碳爐料工藝簡單還原效果好，能連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)海綿鐵，適合我國資源和經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件。
為完成上述任務(wù)，本發(fā)明采用的解決方案是將鐵精粉與復(fù)合粘結(jié)劑混合、造球、烘干成冷固球團(tuán)；還原劑煤經(jīng)過破碎、篩分后與冷固球團(tuán)和脫硫劑混合裝入還原爐，或者像高爐煉鐵一樣分層次裝入罐式還原爐，通過預(yù)熱。還原、冷卻過程，冷固球團(tuán)還原成了金屬化球團(tuán)，再將爐料連續(xù)或定時排出爐外，然后進(jìn)行直接還原鐵和碳?xì)埩粑锏姆蛛x，以保證還原和脫硫完全，不使雜質(zhì)留在直接還原鐵中；分離出的大塊還原入成品倉細(xì)顆粒還原鐵再經(jīng)粘結(jié)壓球后也可以作為成品入成品倉。
本發(fā)明的具體工藝流程如下首先在67％品位以上的鐵精粉中配入少量的復(fù)合粘結(jié)劑(水玻璃、水和植物淀粉)，用攪拌機混合均勻，送入壓球機造球；壓出的球團(tuán)送到烘干室在150℃，30分鐘快速烘干，制成冷固球團(tuán)；將還原劑煤如長焰煤、不粘煤、貧煤、褐煤等非焦煤中的一種(優(yōu)選長焰煤)破碎篩分成5-30mm的顆粒，與冷固球團(tuán)和脫硫劑(石灰石)混合或分層(即外配碳式)裝入罐式還原爐；爐料在隔絕空氣的罐式爐(即罐式豎爐)中緩慢下降，經(jīng)過預(yù)熱、還原(800-1100℃)、冷卻三個階段，生成直接還原鐵，待冷卻到100℃以下，由排料器連續(xù)或定時地將爐料排出；排出的爐料要經(jīng)過篩分和磁選，分離出金屬化球團(tuán)與煤渣，金屬化球團(tuán)按+8mm，+4-8mm兩種粒度分類送到成品倉，將-4mm以下粉粒狀的直接還原鐵再配入復(fù)合粘結(jié)劑后壓球，制成＞8mm的球團(tuán)送入另一成品倉，作為另一級產(chǎn)品；最后將非鐵磁性材料的煤和渣視含碳量多少返回使用或送渣場。
還原主體設(shè)備采用了一種水平往復(fù)火道外加熱反應(yīng)室，在預(yù)熱、還原、冷卻三個階段均保持還原性氣氛的罐式還原爐。
將冷固球團(tuán)與非焦煤和脫硫劑分層裝入罐式還原爐中直接還原。
通過篩分和磁選將金屬化球團(tuán)分離，小于4mm粉粒配以權(quán)利要求2中的復(fù)合粘潔劑，在壓球機上重新壓制成球團(tuán)，作為直接還原鐵成品。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點由于上述解決方案中采用了外配碳式方法，即冷固球團(tuán)和還原劑分層或混合入爐，克服了通常采用的含碳球團(tuán)易將還原后的殘煤和煤渣留在直接還原鐵體內(nèi)的缺點，提高了還原鐵質(zhì)量，這種工藝流程短，又能達(dá)到獲得高質(zhì)量的直接原鐵的目的。
下面根據(jù)附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
根據(jù)以上工藝流程舉例說明。
用1.5噸鐵精粉(TFe＞67％)，配入復(fù)合粘結(jié)劑(7.5kg植物淀粉+75kg水+15kg玻美濃度40度的水玻璃)，用攪拌機混合均勻，送到壓球機造球，壓出的球再送入烘干爐，于150℃溫度下，經(jīng)30分鐘快速烘干，制成冷固球團(tuán)；取500kg長焰煤破碎篩分成5-30mm小塊，與冷固球團(tuán)和脫硫劑(30kg石灰石)，分層裝入還原爐內(nèi)，用950-1050℃還原，在爐內(nèi)強制冷卻到100℃以下，由排料口定時(每半小時一次)排出150kg爐料；再用振動篩和磁選機分選出+8mm，4～-8mmDRI，分別裝入兩個成品倉，將＜4mm的金屬化鐵粉粒配入2％復(fù)合粘結(jié)劑(如前所述)，壓制成＞8mm以上球團(tuán)裝入另一成品倉。分選剩下的殘煤返回做燃料，殘渣送入渣場。
權(quán)利要求
1.一種罐式爐煤基直接還原鐵的生產(chǎn)方法，其特征在于將67％品位以上的鐵精粉與復(fù)合粘結(jié)劑混合、造球、烘干成冷固球團(tuán)，將還原劑煤破碎篩分成5-30mm的顆粒，與冷固球團(tuán)和脫硫劑一起入罐式還原爐，爐料在隔絕空氣的罐式爐中緩慢下降，經(jīng)過預(yù)熱、還原(800-1100℃)、冷卻至100℃以下三個階段，生成直接還原鐵，由排料器連續(xù)或定時地將爐料排出，爐料經(jīng)過篩分和磁選，分離出直接還原鐵與煤渣，直接還原鐵按+8mm以上、+4-8mm兩種粒度范圍的產(chǎn)品送到成品倉，-4mm以下粉粒再配入復(fù)合粘結(jié)劑壓成球作為另一級產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于制作球團(tuán)步驟為，水與植物淀粉打成糊，加入到鐵精粉中，再加入水玻璃，用攪拌機混合，然后送入壓球機造球，復(fù)合粘結(jié)劑是由水、淀粉、水玻璃組成，鐵精粉、水、淀粉、水玻璃的比例為200∶10∶1∶2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于球團(tuán)是在網(wǎng)帶式烘干爐內(nèi)150℃低溫，30分鐘內(nèi)快速烘干，制成冷固球團(tuán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還原劑采用長焰煤、不粘煤、貧煤、褐煤等非焦煤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還原主體設(shè)備采用了一種水平往復(fù)火道外加熱反應(yīng)室，在預(yù)熱、還原、冷卻三個階段均保持還原性氣氛的罐式還原爐。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將冷固球團(tuán)與非焦煤和脫硫劑分層裝入罐式還原爐中直接還原。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過篩分和磁選將金屬化球團(tuán)分離，小于4mm粉粒配以權(quán)利要求2中的復(fù)合粘潔劑，在壓球機上重新壓制成球團(tuán)，作為直接還原鐵成品。
全文摘要
一種罐式爐煤基直接還原鐵的生產(chǎn)方法。其特征是用鐵精粉加粘結(jié)劑制成冷固球團(tuán),由非焦煤作還原劑,分層或混合裝入罐式爐,通過預(yù)熱、還原、冷卻三段過程,生產(chǎn)出海綿鐵,再經(jīng)礦選與煤渣分離。本發(fā)明綜合了高爐煉鐵和焦?fàn)t煉焦的工藝技術(shù),符合直接還原反應(yīng)機理,產(chǎn)品質(zhì)量好,對原料和燃料適應(yīng)性強,設(shè)備簡單可靠,投資少,生產(chǎn)成本低,能連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)海綿鐵,適合我國資源和經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件。
文檔編號C21B13/02GK1249350SQ98119030
公開日2000年4月5日 申請日期1998年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月28日
發(fā)明者陳守明, 黃超, 彭黎, 楊景武, 魏盛遠(yuǎn), 張志敏 申請人:冶金工業(yè)部北京冶金設(shè)備研究院