底部加熱式固定爐床還原煉鐵工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種底部加熱式固定爐床還原煉鐵工藝。爐床下方設(shè)置有爐膛，爐床上方設(shè)置有密封料層的爐蓋；所述爐膛內(nèi)通過(guò)燃料燃燒產(chǎn)生熱量，熱量經(jīng)傳導(dǎo)擴(kuò)散到爐床上的料層，料層發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成海綿鐵。料層的布置方式為：采用型煤先直接布置于爐床上，然后將鐵精粉球團(tuán)布于型煤上。鐵精粉球團(tuán)直徑為10～30mm，型煤的平均尺寸為鐵精粉球團(tuán)的1.1-1.5倍。鐵精粉球團(tuán)碳氧摩爾比1.0～1.5。該工藝將直接還原區(qū)與燃燒區(qū)分開(kāi)，使得還原爐內(nèi)氣氛可控，防止還原后的海綿鐵二次氧化，生產(chǎn)高質(zhì)量海綿鐵。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件優(yōu)越，反應(yīng)速度快，還原鐵質(zhì)量好，同時(shí)克服了自還原球團(tuán)在高溫下易于爐床粘結(jié)的問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】底部加熱式固定爐床還原煉鐵工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金工業(yè)領(lǐng)域，涉及一種直接還原鐵生產(chǎn)方法，特別是一種底部加熱 式固定爐床還原煉鐵工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 直接還原鐵（DRI)又叫海綿鐵，以天然氣或非焦煤作為還原劑還原鐵礦石、鐵精 粉或含鐵原料后形成。還原劑不同，所生產(chǎn)的DRI的化學(xué)成分也不同。隨著冶煉鋼種對(duì)殘 余元素要求越來(lái)越嚴(yán)，特別是核電、加氫、電站等產(chǎn)品鋼，使用普通返回廢鋼和外購(gòu)廢鋼冶 煉時(shí)，已滿足不了產(chǎn)品對(duì)殘余元素的要求。直接還原鐵因其雜質(zhì)元素含量非常低，在煉鋼中 常用來(lái)代替部分廢鋼來(lái)解決煉鋼過(guò)程中的殘余元素問(wèn)題，生產(chǎn)高品質(zhì)純凈鋼或特殊鋼。
[0003] 近年來(lái)全球直接還原鐵產(chǎn)量持續(xù)增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年世界直接還原鐵（DRI/ HBI)的產(chǎn)量已達(dá)7037萬(wàn)t，約為我國(guó)高爐生鐵產(chǎn)量（9.52億t)的6. 7%，受資源的制約，我 國(guó)直接還原鐵生產(chǎn)的發(fā)展緩慢，產(chǎn)量不到全球直接還原鐵（DRI)產(chǎn)量的1.0%。
[0004] 按還原劑的不同直接還原分為氣基還原和煤基還原。MIDREX和HYL是兩種主要的 氣基堅(jiān)爐還原工藝，其產(chǎn)量占全球直接還原鐵產(chǎn)量的70%以上，在直接還原鐵生產(chǎn)中占主 導(dǎo)地位。氣基堅(jiān)爐還原裝置不需要配套建設(shè)大型的燒結(jié)、煉焦設(shè)備，也不需要焦炭和焦煤， 因此在天然氣豐富的發(fā)展中國(guó)家得到了快速的發(fā)展。氣基還原規(guī)模大，單爐產(chǎn)能可達(dá)190 萬(wàn)V年。
[0005] 煤基直接還原工藝大部分規(guī)模較小，能耗也較高。常見(jiàn)的煤基直接還原工藝包括 轉(zhuǎn)底爐、隧道窯和回轉(zhuǎn)窯等。隧道窯是歐洲開(kāi)發(fā)的專(zhuān)門(mén)用于生產(chǎn)高附加值的粉末冶金鐵粉 的主要工藝手段。由于正規(guī)設(shè)計(jì)的直接還原隧道窯長(zhǎng)達(dá)160 - 270米，產(chǎn)能?。▎胃G最大 年產(chǎn)6萬(wàn)噸）熱損失大、能耗很高（耗煤約lt/t，其中還原用煤450?650kg/t，加熱用煤 450?550kg/t)，生產(chǎn)周期長(zhǎng)（48?76小時(shí)）；污染嚴(yán)重（還原煤灰、廢還原罐等固體廢棄 物多，粉塵多），產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題國(guó)外已不用隧道窯生產(chǎn)煉鋼用DRI?；剞D(zhuǎn)窯是目前 國(guó)內(nèi)較常用的直接還原鐵生產(chǎn)方法。因?qū)υ剂弦罂量?，單位產(chǎn)能投資和運(yùn)行費(fèi)用偏高， 穩(wěn)定運(yùn)行難度偏大，生產(chǎn)規(guī)模偏小（最大15萬(wàn)t/年座），難以成為我國(guó)直接還原鐵發(fā)展的 主體工藝。
[0006] 轉(zhuǎn)底爐已在處理鋼鐵廠含F(xiàn)e、Zn、Cr、Ni粉塵方面實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，其不足之處 在于海綿鐵（DRI)脈石和硫含量高，導(dǎo)致電爐煉鋼渣量增加，電極消耗，難以直接用于生產(chǎn) 煉鋼用直接還原鐵。其次轉(zhuǎn)底爐采用敞焰加熱方式加熱爐料，由于燃料燃燒為氧化性氣氛， 而鐵氧化物的還原需要還原性氣氛，因此敞焰加熱方式通常存在爐內(nèi)氣氛難以控制，還原 產(chǎn)物易被二次氧化的問(wèn)題，影響海綿鐵最終質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明目的在于提供一種還原煉鐵工藝，該工藝將直接還原區(qū)與燃燒區(qū)分開(kāi)，使 得還原爐內(nèi)氣氛可控，防止還原后的海綿鐵二次氧化，生產(chǎn)高質(zhì)量海綿鐵。
[0008] -種固定爐床還原煉鐵工藝，所述爐床下方設(shè)置有爐膛，爐床上方設(shè)置有密封料 層的爐蓋；所述爐膛內(nèi)通過(guò)燃料燃燒產(chǎn)生熱量，熱量經(jīng)傳導(dǎo)擴(kuò)散到爐床上的料層，料層發(fā)生 氧化還原反應(yīng)，生成海綿鐵。
[0009] 按上述方案，所述料層的布置方式為：采用型煤先直接布置于爐床上，然后將鐵精 粉球團(tuán)布于型煤上。
[0010] 按上述方案，所述鐵精粉球團(tuán)直徑為1〇?30mm，型煤的平均尺寸為鐵精粉球團(tuán)的 1. 1-1. 5 倍。
[0011] 按上述方案，所述鐵精粉球團(tuán)碳氧摩爾比1. 〇?1. 5。
[0012] 一種固定爐床還原煉鐵裝置，所述爐床下方設(shè)置有爐膛，爐床上方設(shè)置有密封料 層的爐蓋。
[0013] 按上述方案，所述爐膛下底面為爐箅子，爐膛下沿設(shè)置有爐墻。
[0014] 塊煤球團(tuán)還原技術(shù)：型煤在高溫作用下發(fā)生不完全燃燒反應(yīng)生成還原性氣體 CO (2C+02 = 2C0)，C0與鐵精粉球團(tuán)發(fā)生還原反應(yīng)生成C02 (Fe203+C0 = 2Fe+C02和Fe0+C0 = Fe+C02)，生成的C02遇到型煤后發(fā)生碳素溶損反應(yīng)（C02+C = 2C0)，就地轉(zhuǎn)化為C0,繼續(xù)與 鐵精粉發(fā)生還原反應(yīng)。②以輻射傳熱的方式為爐料提供還原所需熱量，還原爐內(nèi)還原氣氛 可控，同時(shí)便于控制爐內(nèi)溫度。
[0015] 本發(fā)明的有益效果：
[0016] 創(chuàng)新的爐型及生產(chǎn)方式：該工藝將直接還原區(qū)與燃燒區(qū)分開(kāi)，使得還原爐內(nèi)氣氛 可控，防止還原后的海綿鐵二次氧化，生產(chǎn)高質(zhì)量海綿鐵。
[0017] 采用固定式爐床，取消了大多數(shù)直接還原爐窯龐大復(fù)雜的傳動(dòng)裝置，節(jié)省能源，便 于擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。根據(jù)我國(guó)資源特點(diǎn)，使用廉價(jià)煤作為加熱熱源，采用廉價(jià)塊煤作為還原 劑。
[0018] 采用塊煤球團(tuán)還原技術(shù)，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件優(yōu)越，反應(yīng)速度快，還原鐵質(zhì)量好，同時(shí) 克服了自還原球團(tuán)在高溫下易于爐床粘結(jié)的問(wèn)題。
[0019] 采用了大量廉價(jià)的煤資源，生產(chǎn)成本較低。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1 :本發(fā)明爐型結(jié)構(gòu)圖；
[0021] 1-爐蓋，2-料層，3-爐墻，4-爐算，5 -爐腔，6-爐床。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案，但不作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的 限制。
[0023] 參照附圖1所示，本發(fā)明固定爐床還原煉鐵工藝：爐床6下方設(shè)置有爐膛5,爐床 6上方設(shè)置有密封料層的爐蓋1 ;所述爐膛內(nèi)通過(guò)燃料燃燒產(chǎn)生熱量，熱量經(jīng)傳導(dǎo)擴(kuò)散到爐 床上的料層2,料層發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成海綿鐵。
[0024] 采用鐵精粉球團(tuán)及型煤作為原料，布料時(shí)型煤直接布于料床上，鐵精粉球團(tuán)布于 型煤上，防止排料時(shí)爐料粘結(jié)爐床。可以采用燃煤作為燃料，燃煤在爐膛內(nèi)燃燒，熱量經(jīng)輻 射傳熱至爐床上的料層，料層發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成海綿鐵。
[0025] 參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明固定爐床還原煉鐵裝置，所述爐床6下方設(shè)置有爐膛5,爐床 6上方設(shè)置有密封料層的爐蓋1。
[0026] 所述爐膛下底面為爐箅子4,爐膛下沿設(shè)置有爐墻3。
[0027] 本發(fā)明固定爐床還原煉鐵工藝具體步驟如下：
[0028] ①原料制備：鐵精粉混勻后在圓盤(pán)造球機(jī)上造球，球團(tuán)直徑為10?30mm，最佳為 20_。還原劑使用塊煤，較大的塊煤需要經(jīng)過(guò)破碎后使用，塊煤粒度為球團(tuán)粒度的1. 1? 1.5倍，最佳為1.2倍。
[0029] ②布料：先將塊煤均勻布于路床上，布好塊煤后再降球團(tuán)均勻布于塊煤上。塊煤料 層厚度與球團(tuán)料層厚度根據(jù)碳氧摩爾比（C/0)確定，碳氧摩爾比（C/0)為1. 0?1. 5,優(yōu)選 1. 3。
[0030] ③直接還原：在布好料的料層上面放置好可移動(dòng)爐蓋，爐膛內(nèi)的燃煤點(diǎn)火燃燒，并 鼓入助燃空氣，爐床上的爐料被逐漸加熱并發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成海綿鐵（若廠內(nèi)煤氣資 源豐富，也可將下部爐膛調(diào)整為燃?xì)鉅t，即本發(fā)明也可采用燃?xì)庾鳛槿剂希Ｅc此同時(shí)，另一 個(gè)爐床進(jìn)行布料操作。
[0031] ④排料：還原完成后，將可移動(dòng)爐蓋移動(dòng)至另一已布好料的爐床上，對(duì)完成還原反 應(yīng)爐床上的爐料進(jìn)行排料操作，之后繼續(xù)布料。如此往復(fù)進(jìn)行下去。排出的海綿鐵金屬化 率達(dá)85%。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] 原料準(zhǔn)備：將鐵精粉混勻后在造球機(jī)上造球，球團(tuán)直徑為20mm。塊煤經(jīng)破碎成直 接約24mm的小塊塊煤。
[0034] 布料：采用臺(tái)車(chē)或布料皮帶臺(tái)布料，首先將塊煤均勻地布于爐床上，然后將球團(tuán)布 于塊煤上；
[0035] 還原區(qū)設(shè)置：爐床設(shè)置為6mX6m。爐床數(shù)量可按年產(chǎn)量要求設(shè)置；
[0036] 燃燒區(qū)設(shè)置：采用燃煤作為燃料，燃料經(jīng)爐門(mén)加入爐膛內(nèi)，點(diǎn)火燃燒，爐膛下部設(shè) 有爐箅子便于排灰；
[0037] 原料還原：爐料還原后期爐溫控制為1100?1300°C，最優(yōu)為1200°C ;
[0038] 排料：采用刮板排料。排出的海綿鐵金屬化率達(dá)90%。本發(fā)明成功得到高品質(zhì)的 海綿鐵。產(chǎn)品金屬化率達(dá)85%以上。
【權(quán)利要求】
1. 一種固定爐床還原煉鐵工藝，其特征在于所述爐床下方設(shè)置有爐膛，爐床上方設(shè)置 有密封料層的爐蓋；所述爐膛內(nèi)通過(guò)燃料燃燒產(chǎn)生熱量，熱量經(jīng)傳導(dǎo)擴(kuò)散到爐床上的料層， 料層發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成海綿鐵。
2. 如權(quán)利要求1所述的固定爐床還原煉鐵工藝，其特征在于所述料層的布置方式為： 采用型煤先直接布置于爐床上，然后將鐵精粉球團(tuán)布于型煤上。
3. 如權(quán)利要求1所述的固定爐床還原煉鐵工藝，其特征在于所述鐵精粉球團(tuán)直徑為 10?30_，型煤的平均尺寸為鐵精粉球團(tuán)的1. 1-1. 5倍。
4. 如權(quán)利要求1所述的固定爐床還原煉鐵工藝，其特征在于所述鐵精粉球團(tuán)碳氧摩爾 比 1. 0 ?1. 5。
5. 實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述固定爐床還原煉鐵工藝的還原煉鐵裝置，其特征在于所述爐床 下方設(shè)置有爐膛，爐床上方設(shè)置有密封料層的爐蓋。
6. 如權(quán)利要求5所述的還原煉鐵裝置，其特征在于所述爐膛下底面為爐箅子，爐膛下 沿設(shè)置有爐墻。
【文檔編號(hào)】C21B13/00GK104099438SQ201410331174
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】李菊艷, 唐恩, 范小剛, 周強(qiáng), 喻道明, 秦涔, 王小偉 申請(qǐng)人:中冶南方工程技術(shù)有限公司