利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法和系統(tǒng)，該方法包括：(1)將含鐵礦物粉料、碳素原料粉料和助熔劑混合；(2)將混合粉料的一部分進(jìn)行成型處理，得到混合球團(tuán)；(3)將混合球團(tuán)進(jìn)行干燥；(4)將經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)進(jìn)行篩分；(5)將篩上混合球團(tuán)進(jìn)行還原反應(yīng)，得到金屬化球團(tuán)；(6)將金屬化球團(tuán)進(jìn)行熔分處理，以便得到含鐵熔體和爐渣；(7)將混合粉料的另一部分和篩下混合粉料與含鐵熔體進(jìn)行接觸，以便使得混合粉料利用含鐵熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)。該方法可以使得含鐵礦物與碳素原料發(fā)生還原反應(yīng)所得的含鐵熔體的余熱得以充分利用，并且使得粉料合理利用，從而在降低能耗的同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。
【專利說(shuō)明】利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)高爐煉鐵工藝日臻成熟，但需要面對(duì)環(huán)境、能源多方面的挑戰(zhàn)，且工藝流程長(zhǎng)、能耗高和污染重的缺點(diǎn)使其發(fā)展受到一定的阻礙。與此同時(shí)，一些流程短、生產(chǎn)成本低的非高爐煉鐵工藝受到普遍的重視，近年來(lái)也獲得快速的發(fā)展，如煤基直接還原煉鐵工藝，該工藝的顯著特點(diǎn)是能夠采用替代焦炭的煤粉作為還原劑，流程短，效率高。
[0003]在直接還原工藝中，在將原料布入還原裝置進(jìn)行高溫還原之前，需要對(duì)原料進(jìn)行成型處理，即使原料成型且具有一定的強(qiáng)度。一般的成型處理是對(duì)原料進(jìn)行壓球或者造球，在這兩個(gè)工序中原料均不可避免的會(huì)存在一定損失，對(duì)這些損失原料的處理是一般返回重新配料或混合后再成型，因此這些損失原料也稱為“返料”。在經(jīng)直接還原一熔分工藝冶煉后，獲得半成品或最終產(chǎn)品以液態(tài)鐵水的形式進(jìn)行出料，進(jìn)入盛裝容器或者模具后，緩慢冷卻形成一定的形狀。液態(tài)鐵水的溫度在1500°C左右，自身攜帶大量的物理熱，然而在冷卻過(guò)程中這些熱量并沒(méi)有得到有效利用，造成了能源的白白浪費(fèi)。
[0004]在國(guó)家越來(lái)越注重可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)和綠色制造的大環(huán)境里，在日益激烈的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)條件下，為了促進(jìn)冶金企業(yè)的健康發(fā)展，能耗高、成本高及粉料無(wú)法利用的問(wèn)題亟待解決。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法和系統(tǒng)，該方法可以使得含鐵礦物與碳素原料發(fā)生還原反應(yīng)所得的含鐵熔體的余熱得以充分利用，并且使得粉料合理利用，從而在降低能耗的同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。
[0006]在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法，包括:
[0007](I)將含鐵礦物粉料、碳素原料粉料和助熔劑混合，以便得到混合粉料；
[0008](2)將所述混合粉料的一部分進(jìn)行成型處理，以便得到混合球團(tuán)；
[0009](3)將所述混合球團(tuán)進(jìn)行干燥處理，以便得到經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)；
[0010](4)將所述經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)進(jìn)行篩分處理，以便分別得到篩上混合球團(tuán)和篩下混合粉料；
[0011](5)將所述篩上混合球團(tuán)在還原裝置中進(jìn)行還原反應(yīng)，以便得到金屬化球團(tuán)；
[0012](6)將所述金屬化球團(tuán)在熔分裝置進(jìn)行熔分處理，以便得到含鐵熔體和爐渣；
[0013](7)將所述混合粉料的另一部分和所述篩下混合粉料與所述含鐵熔體進(jìn)行接觸，以便使得所述混合粉料利用所述含鐵熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)，以便得到還原產(chǎn)物。
[0014]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法通過(guò)將含鐵礦物和碳素原料發(fā)生還原反應(yīng)得到含鐵熔體余熱用于含有含鐵礦物粉料和碳素原料粉料的混合粉料的還原反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)能源的充分利用，從而顯著降低生產(chǎn)能耗，同時(shí)采用含鐵熔體與混合粉料接觸的方式使得混合粉料發(fā)生還原反應(yīng)，可以解決以往粉料無(wú)法直接使用的難題，從而拓寬了原料來(lái)源，并且實(shí)現(xiàn)了資源的最大化利用，另外，較傳統(tǒng)工藝將粉料造球后再進(jìn)行反應(yīng)相比，本發(fā)明可以直接將粉料進(jìn)行使用，進(jìn)而節(jié)省了造球成本，從而顯著降低生產(chǎn)成本。
[0015]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0016]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述含鐵礦物為選自鐵精礦、釩鈦磁鐵礦、高磷鐵礦石、紅土鎳礦、鉻鐵礦、冶金渣、冶金粉塵和赤泥中的至少一種。
[0017]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述碳素原料為選自蘭炭、焦粉和無(wú)煙煤中的至少一種。
[0018]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(7)中，所述混合粉料的另一部分和所述篩下混合粉料與所述含鐵熔體進(jìn)行接觸采用以下任意一種方式進(jìn)行:a、將所述混合粉料鋪于鐵水包底部，然后向底部鋪有所述混合粉料的鐵水包內(nèi)加入所述含鐵熔體，以便使得所述混合粉料利用所述含鐵熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)；或b、采用噴吹方式使得所述混合粉料與所述含鐵熔體進(jìn)行接觸。由此，可以顯著提高產(chǎn)品產(chǎn)量。
[0019]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，a方式中，所述混合粉料的總質(zhì)量為所述含鐵熔體質(zhì)量的I?20%。由此,可以實(shí)現(xiàn)余熱的最大化利用。
[0020]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，b方式中，所述混合粉料的總質(zhì)量為所述含鐵熔體的質(zhì)量的I?50%。由此，可以使得混合粉料充分利用含鐵熔體到凝固時(shí)所攜帶的熱量，從而避免能耗的浪費(fèi)。
[0021]在本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的系統(tǒng)，包括:
[0022]第一混合裝置，所述第一混合裝置適于將含鐵礦物粉料、碳素原料粉料和助熔劑混合，以便得到混合粉料；
[0023]成型裝置，所述成型裝置與所述第一混合裝置相連，且適于將所述混合粉料的一部分進(jìn)行成型處理，以便得到混合球團(tuán)；
[0024]干燥裝置，所述干燥裝置與所述成型裝置相連，且適于將所述混合球團(tuán)進(jìn)行干燥處理，以便得到經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)；
[0025]篩分裝置，所述篩分裝置與所述干燥裝置相連，且適于將所述經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)進(jìn)行篩分處理，以便分別得到篩上混合球團(tuán)和篩下混合粉料；
[0026]還原裝置，所述還原裝置與所述篩分裝置相連，且適于將所述篩上混合球團(tuán)進(jìn)行還原反應(yīng)，以便得到金屬化球團(tuán)；
[0027]熔分裝置，所述熔分裝置與所述還原裝置相連，且適于將所述金屬化球團(tuán)進(jìn)行熔分處理，以便得到含鐵熔體和爐渣；以及
[0028]第二混合裝置，所述第二混合裝置分別與第一混合裝置、篩分裝置和熔分裝置相連，且適于將所述混合粉料的另一部分和所述篩下混合粉料與所述含鐵熔體進(jìn)行接觸，以便使得所述混合粉料利用所述含鐵熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)，以便得到還原產(chǎn)物。
[0029]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的系統(tǒng)通過(guò)將含鐵礦物和碳素原料發(fā)生還原反應(yīng)得到含鐵熔體余熱用于含有含鐵礦物粉料和碳素原料粉料的混合粉料的還原反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)能源的充分利用，從而顯著降低生產(chǎn)能耗，同時(shí)采用含鐵熔體與混合粉料接觸的方式使得混合粉料發(fā)生還原反應(yīng)，可以解決以往粉料無(wú)法直接使用的難題，從而拓寬了原料來(lái)源，并且實(shí)現(xiàn)了資源的最大化利用，另外，較傳統(tǒng)工藝將粉料造球后再進(jìn)行反應(yīng)相比，本發(fā)明可以直接將粉料進(jìn)行使用，進(jìn)而節(jié)省了造球成本，從而顯著降低生產(chǎn)成本。
[0030]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0031]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述的利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的系統(tǒng)進(jìn)一步包括:噴吹裝置，所述噴吹裝置與所述第一混合裝置、篩分裝置和所述第二混合裝置相連，且適于將所述混合粉料的另一部分和所述篩下混合粉料以噴吹方式與所述含鐵熔體在所述第二混合裝置中進(jìn)行接觸。由此，可以顯著提高產(chǎn)品產(chǎn)量。
[0032]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法流程示意圖；
[0034]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0037]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0038]此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。
[0039]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0040]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過(guò)中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0041]在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法。下面參考圖1對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括:
[0042]SlOO:將含鐵礦物粉料、碳素原料粉料和助熔劑混合
[0043]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將含鐵礦物粉料、碳素原料粉料和助熔劑混合，從而可以得到混合粉料。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，含鐵礦物可以為選自鐵精礦、釩鈦磁鐵礦、高磷鐵礦石、紅土鎳礦、鉻鐵礦、冶金渣、冶金粉塵和赤泥中的至少一種，碳素原料為選自蘭炭、焦粉和無(wú)煙煤中的至少一種。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，助熔劑的具體類型并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，助熔劑可以為電石渣。由此，采用廉價(jià)的電石渣作為助熔劑，可以提高后續(xù)金屬化球團(tuán)的熔分效率，從而顯著降低處理成本。
[0046]S200:將混合粉料的一部分進(jìn)行成型處理
[0047]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將上述得到的混合粉料的一部分進(jìn)行成型處理，從而可以得到混合球團(tuán)。由此，可以增加不同原料間的接觸點(diǎn)，同時(shí)易于充分還原。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，混合球團(tuán)的粒徑并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，混合球團(tuán)的平均粒徑可以為8?14_。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，成型處理的方法并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，可以采用加壓成型的方式進(jìn)行成型處理。在該步驟中，具體的，將混合粉料與粘結(jié)劑和水進(jìn)行混合后進(jìn)行成型處理。
[0049]S300:將混合球團(tuán)進(jìn)行干燥處理
[0050]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將上述得到的混合球團(tuán)進(jìn)行干燥處理，從而可以得到經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)。
[0051]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，干燥處理的條件并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，干燥處理可以在溫度為200?400攝氏度和壓力為0.1MPa條件下進(jìn)行。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該條件下可以顯著提高混合球團(tuán)的干燥效率。
[0052]S400:將經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)進(jìn)行篩分處理
[0053]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將上述得到的經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)進(jìn)行篩分處理，從而可以分別得到篩上混合球團(tuán)和篩下混合粉料。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，若將混合球團(tuán)直接入爐，其中粉料還原效果較差，不易出料，且易于爐床粘結(jié)使?fàn)t床升高，對(duì)生產(chǎn)不利，由此通過(guò)篩分處理將該部分混合粉料進(jìn)行回收，從而避免了生產(chǎn)不暢和物料的浪費(fèi)。
[0054]S500:將篩上混合球團(tuán)在還原裝置中進(jìn)行還原反應(yīng)
[0055]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將以上所得到的篩上混合球團(tuán)在還原裝置中進(jìn)行還原反應(yīng)，從而可以得到金屬化球團(tuán)。由此，可以使得碳素原料中的碳可以將混合球團(tuán)中的氧化鐵還原為金屬鐵單質(zhì)。
[0056]S600:將金屬化球團(tuán)在熔分裝置中進(jìn)行熔分處理
[0057]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將以上得到的金屬化球團(tuán)在熔分爐中進(jìn)行熔分處理，從而可以分離得到含鐵熔體和爐渣。由此，可以實(shí)現(xiàn)渣鐵的有效分離。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，含鐵熔體的溫度可以為1450?1650攝氏度。由此，可以將含鐵熔體的余熱用于后續(xù)混合粉料的還原反應(yīng)。
[0059]S700:將混合粉料的另一部分和篩下混合粉料與含鐵熔體進(jìn)行接觸
[0060]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將混合粉料的另一部分和篩下混合粉料與含鐵熔體進(jìn)行接觸，以便使得混合粉料利用所述含鐵熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)，從而可以得到還原產(chǎn)物。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將含鐵礦物和碳素原料發(fā)生還原反應(yīng)得到含鐵熔體余熱用于含有含鐵礦物粉料和碳素原料粉料的混合粉料的還原反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)能源的充分利用，從而顯著降低生產(chǎn)能耗，同時(shí)采用含鐵熔體與混合粉料接觸的方式使得混合粉料發(fā)生還原反應(yīng)，可以解決以往粉料無(wú)法直接使用的難題，從而拓寬了原料來(lái)源，并且實(shí)現(xiàn)了資源的最大化利用，另夕卜，較傳統(tǒng)工藝將粉料造球后再進(jìn)行反應(yīng)相比，本發(fā)明可以直接將粉料進(jìn)行使用，進(jìn)而節(jié)省了造球成本，從而顯著降低生產(chǎn)成本。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將混合粉料的另一部分和篩下混合粉料與含鐵熔體進(jìn)行接觸采用以下任意一種方式進(jìn)行:例如可以采用a方式:首先將混合粉料鋪于鐵水包底部，然后向底部鋪有混合粉料的鐵水包內(nèi)加入含鐵熔體，以便使得混合粉料利用含鐵熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，混合粉料的質(zhì)量可以為含鐵熔體質(zhì)量的I?20%。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，若混合粉料質(zhì)量過(guò)多會(huì)產(chǎn)生大量氣體造成液體噴濺，并且使得混合粉料還原反應(yīng)不充分，而若混合粉料質(zhì)量過(guò)低，使得含鐵熔體所攜帶的余熱不能充分利用，從而造成能源的浪費(fèi)，由此選擇混合粉料的質(zhì)量為含鐵熔體質(zhì)量的I?20%，不僅可以避免液體的噴濺，又能使得含鐵熔體的余熱得以充分利用。
[0062]例如也可以采用b方式:可以采用噴吹方式使得混合粉料與含鐵熔體進(jìn)行接觸。具體的，可以在含鐵熔體出料過(guò)程中，采用氣體輸送裝置通過(guò)控制流速向含鐵熔體噴入一定質(zhì)量的混合粉料，載氣可以為氬氣或氮?dú)猓⑶铱梢圆捎眠吪懦鋈垠w邊噴粉料的方式或在含鐵熔體占到容器體積的三分之一時(shí)，開(kāi)始噴加混合粉料，從而使得混合粉料利用含鐵熔體的余熱進(jìn)行還原反應(yīng)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用噴吹方式使得混合粉料與含鐵熔體進(jìn)行接觸可以顯著增加產(chǎn)品的產(chǎn)量，進(jìn)而顯著降低單位產(chǎn)品的能源消耗。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方式中，混合粉料的質(zhì)量可以為含鐵熔體的質(zhì)量的I?50%。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用該混合配比可以使得混合粉料充分利用含鐵熔體到凝固時(shí)所攜帶的熱量，從而避免能源的浪費(fèi)。
[0063]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法通過(guò)將含鐵礦物和碳素原料發(fā)生還原反應(yīng)得到含鐵熔體余熱用于含有含鐵礦物粉料和碳素原料粉料的混合粉料的還原反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)能源的充分利用，從而顯著降低生產(chǎn)能耗，同時(shí)采用含鐵熔體與混合粉料接觸的方式使得混合粉料發(fā)生還原反應(yīng)，可以解決以往粉料無(wú)法直接使用的難題，從而拓寬了原料來(lái)源，并且實(shí)現(xiàn)了資源的最大化利用，另外，較傳統(tǒng)工藝將粉料造球后再進(jìn)行反應(yīng)相比，本發(fā)明可以直接將粉料進(jìn)行使用，進(jìn)而節(jié)省了造球成本，從而顯著降低生產(chǎn)成本。
[0064]在本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的系統(tǒng)。下面參考圖2-3對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該系統(tǒng)包括:
[0065]第一混合裝置100:根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一混合裝置100適于將含鐵礦物粉料、碳素原料粉料和助熔劑混合，從而可以得到混合粉料。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，含鐵礦物可以為選自鐵精礦、釩鈦磁鐵礦、高磷鐵礦石、紅土鎳礦、鉻鐵礦、冶金渣、冶金粉塵和赤泥中的至少一種，碳素原料為選自蘭炭、焦粉和無(wú)煙煤中的至少一種。
[0067]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，助熔劑的具體類型并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，助熔劑可以為電石渣。由此，采用廉價(jià)的電石渣作為助熔劑，可以提高后續(xù)金屬化球團(tuán)的熔分效率，從而顯著降低處理成本。
[0068]成型裝置200:根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，成型裝置200與第一混合裝置100相連，且適于將上述得到的混合粉料的一部分進(jìn)行成型處理，從而可以得到混合球團(tuán)。由此，可以增加不同原料間的接觸點(diǎn)，同時(shí)易于充分還原。
[0069]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，混合球團(tuán)的粒徑并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，混合球團(tuán)的平均粒徑可以為8?14_。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，成型處理的方法并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，可以采用加壓成型的方式進(jìn)行成型處理。在該步驟中，具體的，將混合粉料與粘結(jié)劑和水進(jìn)行混合后進(jìn)行成型處理。
[0070]干燥裝置300:根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，干燥裝置300與成型裝置200相連，且適于將上述得到的混合球團(tuán)進(jìn)行干燥處理，從而可以得到經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)。
[0071]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，干燥處理的條件并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，干燥處理可以在溫度為200?400攝氏度和壓力為0.1MPa條件下進(jìn)行。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該條件下可以顯著提高混合球團(tuán)的干燥效率。
[0072]篩分裝置400:根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，篩分裝置400與干燥裝置300相連，且適于將上述得到的經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)進(jìn)行篩分處理，從而可以分別得到篩上混合球團(tuán)和篩下混合粉料。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，若將混合球團(tuán)直接入爐，其中粉料還原效果較差，不易出料，且易于爐床粘結(jié)使?fàn)t床升高，對(duì)生產(chǎn)不利，由此通過(guò)篩分處理將該部分混合粉料進(jìn)行回收，從而避免了生產(chǎn)不順和物料的浪費(fèi)。
[0073]還原裝置500:根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還原裝置500與篩分裝置400相連，且適于將以上所得到的篩上混合球團(tuán)進(jìn)行還原反應(yīng)，從而可以得到金屬化球團(tuán)。由此，可以使得碳素原料中的碳可以將混合球團(tuán)中的氧化鐵還原為金屬鐵單質(zhì)。
[0074]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施，還原裝置可以為轉(zhuǎn)底爐。由此，可以顯著提高還原效率。
[0075]熔分裝置600:根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，熔分裝置600與還原裝置500相連，且適于將金屬化球團(tuán)在中進(jìn)行熔分處理，從而可以得到含鐵熔體和爐渣。由此，可以實(shí)現(xiàn)渣鐵的有效分離。
[0076]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，含鐵熔體的溫度可以為1450?1650攝氏度。由此，可以將含鐵熔體的余熱用于后續(xù)混合粉料的還原反應(yīng)。
[0077]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，熔分裝置可以為熔分爐。
[0078]第二混合裝置700:根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第二混合裝置700分別與第一混合裝置100、篩分裝置400和熔分裝置600相連，且適于將混合粉料的另一部分和篩下混合粉料與含鐵熔體進(jìn)行接觸，以便使得混合粉料利用含鐵熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)，從而可以得到還原產(chǎn)物。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將含鐵礦物和碳素原料發(fā)生還原反應(yīng)得到含鐵熔體余熱用于含有含鐵礦物粉料和碳素原料粉料的混合粉料的還原反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)能源的充分利用，從而顯著降低生產(chǎn)能耗，同時(shí)采用含鐵熔體與混合粉料接觸的方式使得混合粉料發(fā)生還原反應(yīng)，可以解決以往粉料無(wú)法直接使用的難題，從而拓寬了原料來(lái)源，并且實(shí)現(xiàn)了資源的最大化利用，另外，較傳統(tǒng)工藝將粉料造球后再進(jìn)行反應(yīng)相比，本發(fā)明可以直接將粉料進(jìn)行使用，進(jìn)而節(jié)省了造球成本，從而顯著降低生產(chǎn)成本。
[0079]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將混合粉料的另一部分和篩下混合粉料與含鐵熔體進(jìn)行接觸采用以下方式進(jìn)行:首先將混合粉料鋪于第二混合裝置底部，然后向底部鋪有混合粉料的第二混合裝置內(nèi)加入含鐵熔體，以便使得混合粉料利用含鐵熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，混合粉料的質(zhì)量可以為含鐵熔體質(zhì)量的I?20%。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，若混合粉料質(zhì)量過(guò)多會(huì)產(chǎn)生大量氣體造成液體噴濺，并且使得混合粉料還原反應(yīng)不充分，而若混合粉料質(zhì)量過(guò)低，使得含鐵熔體所攜帶的余熱不能充分利用，從而造成能源的浪費(fèi)，由此選擇混合粉料的質(zhì)量為含鐵熔體質(zhì)量的I?20%，不僅可以避免液體的噴濺，又能使得含鐵熔體的余熱得以充分利用。
[0080]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的系統(tǒng)通過(guò)將含鐵礦物和碳素原料發(fā)生還原反應(yīng)得到含鐵熔體余熱用于含有含鐵礦物粉料和碳素原料粉料的混合粉料的還原反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)能源的充分利用，從而顯著降低生產(chǎn)能耗，同時(shí)采用含鐵熔體與混合粉料接觸的方式使得混合粉料發(fā)生還原反應(yīng)，可以解決以往粉料無(wú)法直接使用的難題，從而拓寬了原料來(lái)源，并且實(shí)現(xiàn)了資源的最大化利用，另外，較傳統(tǒng)工藝將粉料造球后再進(jìn)行反應(yīng)相比，本發(fā)明可以直接將粉料進(jìn)行使用，進(jìn)而節(jié)省了造球成本，從而顯著降低生產(chǎn)成本。
[0081]參考圖3，本發(fā)明實(shí)施例的利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的系統(tǒng)進(jìn)一步包括:
[0082]噴吹裝置800:根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，噴吹裝置800與第一混合裝置100、篩分裝置400和第二混合裝置700相連，且適于將混合粉料的另一部分和篩下混合粉料以噴吹方式與含鐵熔體在第二混合裝置中進(jìn)行接觸。具體的，可以在含鐵熔體出料過(guò)程中，采用噴吹裝置通過(guò)控制流速向含鐵熔體噴入一定質(zhì)量的混合粉料，載氣可以為氬氣或氮?dú)猓⑶铱梢圆捎眠吪懦鋈垠w邊噴粉料的方式或在含鐵熔體占到容器體積的三分之一時(shí)，開(kāi)始噴加混合粉料，從而使得混合粉料利用含鐵熔體的余熱進(jìn)行還原反應(yīng)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用噴吹方式使得混合粉料與含鐵熔體進(jìn)行接觸可以顯著增加產(chǎn)品的產(chǎn)量，進(jìn)而顯著降低單位產(chǎn)品的能源消耗。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方式中，混合粉料的質(zhì)量可以為含鐵熔體的質(zhì)量的I?50%。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用該混合配比可以使得混合粉料充分利用含鐵熔體到凝固時(shí)所攜帶的熱量，從而避免能耗的浪費(fèi)。
[0083]下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說(shuō)明的是，這些實(shí)施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。
[0084]實(shí)施例1
[0085]將銅冶煉渣粉料(TFe大于35wt % )、蘭炭粉末和助熔劑混合，得到混合粉料，將混合粉料的一部分進(jìn)行成型處理，得到混合球團(tuán)，將混合球團(tuán)進(jìn)行干燥處理，得到經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)，將經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)進(jìn)行篩分處理，分別得到篩上混合球團(tuán)和篩下混合粉料，將篩上混合球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行還原反應(yīng)，得到金屬化球團(tuán)，將金屬化球團(tuán)在燃?xì)馊鄯譅t中進(jìn)行熔分處理，得到含鐵熔體和爐渣，將混合粉料的另一部分和篩下混合粉料收集與噴吹裝置中，采用噴吹粉料方式，在含鐵熔體出料占鐵水包的三分之一時(shí)開(kāi)始噴加混合粉料，使得混合粉料中的氧化鐵和蘭炭利用含鐵熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)，其中，混合粉料的質(zhì)量為含鐵熔體質(zhì)量的5%，由于脈石成分組成的熔渣密度較鐵水低，會(huì)上浮到鐵水表面，待出料結(jié)束時(shí)除去表層熔渣即獲得鐵水產(chǎn)品。
[0086]實(shí)施例2
[0087]將銅冶煉渣粉料(TFe大于35wt% )、蘭炭粉末和助熔劑混合，得到混合粉料，將混合粉料的一部分進(jìn)行成型處理，得到混合球團(tuán)，將混合球團(tuán)進(jìn)行干燥處理，得到經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)，將經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)進(jìn)行篩分處理，分別得到篩上混合球團(tuán)和篩下混合粉料，將篩上混合球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行還原反應(yīng)，得到金屬化球團(tuán)，將金屬化球團(tuán)在燃?xì)馊鄯譅t中進(jìn)行熔分處理，得到含鐵熔體和爐渣，將混合粉料的另一部分和篩下混合粉料收集與噴吹裝置中，采用噴吹粉料方式，邊排出含鐵熔體邊噴吹混合粉料，使得混合粉料中的氧化鐵和蘭炭利用含鐵熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)，其中，混合粉料的質(zhì)量為含鐵熔體質(zhì)量的20%，由于脈石成分組成的熔渣密度較鐵水低，會(huì)上浮到鐵水表面，待出料結(jié)束時(shí)除去表層熔渣即獲得鐵水產(chǎn)品。
[0088]實(shí)施例3
[0089]將釩鈦磁鐵礦粉料(TFe大于56wt% )、焦粉粉末和助熔劑混合，得到混合粉料，將混合粉料的一部分進(jìn)行成型處理，得到混合球團(tuán)，將混合球團(tuán)進(jìn)行干燥處理，得到經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)，將經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)進(jìn)行篩分處理，分別得到篩上混合球團(tuán)和篩下混合粉料，將篩上混合球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行還原反應(yīng)，得到金屬化球團(tuán)，將金屬化球團(tuán)在電爐中進(jìn)行熔分處理，得到含鐵熔體和爐渣，將混合粉料的另一部分和篩下混合粉料收集與噴吹裝置中，采用噴吹粉料方式，在含鐵熔體出料占鐵水包的三分之一時(shí)開(kāi)始噴加混合粉料，使得混合粉料中的氧化鐵和焦粉利用含鐵熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)，其中，混合粉料的質(zhì)量為含鐵熔體質(zhì)量的10%，由于脈石成分組成的熔渣密度較鐵水低，會(huì)上浮到鐵水表面，待出料結(jié)束時(shí)除去表層熔渣即獲得鐵水產(chǎn)品。
[0090]實(shí)施例4
[0091]將鐵精礦粉料(TFe大于60wt% )、無(wú)煙煤粉末和助熔劑混合，得到混合粉料，將混合粉料的一部分進(jìn)行成型處理，得到混合球團(tuán)，將混合球團(tuán)進(jìn)行干燥處理，得到經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)，將經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)進(jìn)行篩分處理，分別得到篩上混合球團(tuán)和篩下混合粉料，將篩上混合球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行還原反應(yīng)，得到金屬化球團(tuán)，將金屬化球團(tuán)在燃?xì)馊鄯譅t中進(jìn)行熔分處理，得到含鐵熔體和爐渣，將混合粉料的另一部分和篩下混合粉料收集與噴吹裝置中，采用噴吹粉料方式，邊排出含鐵熔體邊噴吹混合粉料，使得混合粉料中的氧化鐵和無(wú)煙煤利用含鐵熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)，其中，混合粉料的質(zhì)量為含鐵熔體質(zhì)量的30%，由于脈石成分組成的熔渣密度較鐵水低，會(huì)上浮到鐵水表面，待出料結(jié)束時(shí)除去表層熔渣即獲得鐵水產(chǎn)品。
[0092]實(shí)施例5
[0093]將含鋅粉塵(TFe大于45wt % )、焦粉粉末和助熔劑混合，得到混合粉料，將混合粉料的一部分進(jìn)行成型處理，得到混合球團(tuán)，將混合球團(tuán)進(jìn)行干燥處理，得到經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)，將經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)進(jìn)行篩分處理，分別得到篩上混合球團(tuán)和篩下混合粉料，將篩上混合球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行還原反應(yīng)，得到金屬化球團(tuán)，將金屬化球團(tuán)在燃?xì)馊鄯譅t中進(jìn)行熔分處理，得到含鐵熔體和爐渣，將混合粉料的另一部分和篩下混合粉料收集與噴吹裝置中，采用噴吹粉料方式，邊排出含鐵熔體邊噴吹混合粉料，使得混合粉料中的氧化鐵和焦粉利用含鐵熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)，其中，混合粉料的質(zhì)量為含鐵熔體質(zhì)量的20%，由于脈石成分組成的熔渣密度較鐵水低，會(huì)上浮到鐵水表面，待出料結(jié)束時(shí)除去表層熔渣即獲得鐵水產(chǎn)品。
[0094]在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。
[0095]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的方法，其特征在于，包括: (1)將含鐵礦物粉料、碳素原料粉料和助熔劑混合，以便得到混合粉料； (2)將所述混合粉料的一部分進(jìn)行成型處理，以便得到混合球團(tuán)； (3)將所述混合球團(tuán)進(jìn)行干燥處理，以便得到經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)； (4)將所述經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)進(jìn)行篩分處理，以便分別得到篩上混合球團(tuán)和篩下混合粉料； (5)將所述篩上混合球團(tuán)在還原裝置中進(jìn)行還原反應(yīng)，以便得到金屬化球團(tuán)； (6)將所述金屬化球團(tuán)在熔分裝置中進(jìn)行熔分處理，以便得到含鐵熔體和爐渣； (7)將所述混合粉料的另一部分和所述篩下混合粉料與所述含鐵熔體進(jìn)行接觸，以便使得所述混合粉料利用所述含鐵熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)，以便得到還原產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含鐵礦物為選自鐵精礦、釩鈦磁鐵礦、高磷鐵礦石、紅土鎳礦、鉻鐵礦、冶金渣、冶金粉塵和赤泥中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳素原料為選自蘭炭、焦粉和無(wú)煙煤中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(7)中，所述混合粉料的另一部分和所述篩下混合粉料與所述含鐵熔體進(jìn)行接觸采用以下任意一種方式進(jìn)行: a、將所述混合粉料鋪于鐵水包底部，然后向底部鋪有所述混合粉料的鐵水包內(nèi)加入所述含鐵熔體，以便使得所述混合粉料利用所述含鐵熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)；或 b、采用噴吹方式使得所述混合粉料與所述含鐵熔體進(jìn)行接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，a方式中，所述混合粉料的總質(zhì)量為所述含鐵熔體質(zhì)量的I?20%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，b方式中，所述混合粉料的總質(zhì)量為所述含鐵熔體的質(zhì)量的I?50%。
7.一種利用含鐵熔體余熱進(jìn)行碳熱還原的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 第一混合裝置，所述第一混合裝置適于將含鐵礦物粉料、碳素原料粉料和助熔劑混合，以便得到混合粉料； 成型裝置，所述成型裝置與所述第一混合裝置相連，且適于將所述混合粉料的一部分進(jìn)行成型處理，以便得到混合球團(tuán)； 干燥裝置，所述干燥裝置與所述成型裝置相連，且適于將所述混合球團(tuán)進(jìn)行干燥處理，以便得到經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)； 篩分裝置，所述篩分裝置與所述干燥裝置相連，且適于將所述經(jīng)過(guò)干燥的混合球團(tuán)進(jìn)行篩分處理，以便分別得到篩上混合球團(tuán)和篩下混合粉料； 還原裝置，所述還原裝置與所述篩分裝置相連，且適于將所述篩上混合球團(tuán)進(jìn)行還原反應(yīng)，以便得到金屬化球團(tuán)； 熔分裝置，所述熔分裝置與所述還原裝置相連，且適于將所述金屬化球團(tuán)進(jìn)行熔分處理，以便得到含鐵熔體和爐渣；以及 第二混合裝置，所述第二混合裝置分別與第一混合裝置、篩分裝置和熔分裝置相連，且適于將所述混合粉料的另一部分和所述篩下混合粉料與所述含鐵熔體進(jìn)行接觸，以便使得所述混合粉料利用所述含鐵熔體的余熱發(fā)生還原反應(yīng)，以便得到還原產(chǎn)物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括:噴吹裝置，所述噴吹裝置與所述第一混合裝置、篩分裝置和所述第二混合裝置相連，且適于將所述混合粉料的另一部分和所述篩下混合粉料以噴吹方式與所述含鐵熔體在所述第二混合裝置中進(jìn)行接觸。
【文檔編號(hào)】C21B13/00GK104313227SQ201410596656
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】吳道洪, 任中山, 薛遜, 曹志成 申請(qǐng)人:北京華福神霧工業(yè)爐有限公司