專利名稱：一種分段處理鐵礦石的轉(zhuǎn)底爐設(shè)備及處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種分段處理鐵礦石的轉(zhuǎn)底爐設(shè)備及處理方法。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)底爐由軋鋼用的環(huán)形加熱爐演變而來，距今已有30多年的歷史。轉(zhuǎn)底爐起初用來處理鋼鐵生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的含鐵、含鋅粉塵，以及其它含鐵廢棄物、含鉻氧化物、生產(chǎn)不銹鋼時(shí)的廢棄物。隨著資源和環(huán)保壓力日益突出，轉(zhuǎn)底爐技術(shù)逐步受到鋼鐵行業(yè)的關(guān)注，并向鋼鐵生產(chǎn)主流程邁進(jìn)。近十余年來，轉(zhuǎn)底爐技術(shù)移植到煉鐵生產(chǎn)的探索使得轉(zhuǎn)底爐成為直接還原設(shè)備，利用轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行鋼鐵生產(chǎn)的相關(guān)工藝已經(jīng)得到充分發(fā)展，并成為最新的煤基煉鐵工藝之一，在鐵礦石的熔融還原、鋼鐵廠含鋅粉塵的配碳還原等領(lǐng)域中都已經(jīng)得到了應(yīng)用。轉(zhuǎn)底爐已經(jīng)成為生產(chǎn)海綿鐵、金屬化球團(tuán)和珠鐵的設(shè)備。轉(zhuǎn)底爐技術(shù)是將含鐵礦物或粉塵、煤粉和粘結(jié)劑混合造球，干燥后通過布料機(jī)均勻鋪在轉(zhuǎn)底爐的爐底上，爐底以一定速度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，礦料在2(Γ30分鐘內(nèi)經(jīng)歷預(yù)熱段、還原段和冷卻段，最后還原為金屬化球團(tuán)或珠鐵的工藝。轉(zhuǎn)底爐在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，爐內(nèi)能量通過燒嘴中煤氣、天然氣或油的燃燒供給，爐內(nèi)產(chǎn)生的廢氣溫度很高，可通過蓄熱室和換熱器回收熱能，從而把煤氣和助燃空氣預(yù)熱到指定的溫度，以用于生球的烘干，所述煤氣和助燃空氣最后經(jīng)過除塵排入大氣。與其它煉鐵方法相比較，基于轉(zhuǎn)底爐的煉鐵方法具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì):完全的煤基煉鐵，無需焦炭；對(duì)原料、燃料和還原劑的要求比較靈活，對(duì)原料機(jī)械強(qiáng)度要求不高；采用敞焰加熱，加熱溫度比其它直接還原工藝中的加熱溫度高，因而還原后易于形成顆粒較粗大的鐵珠，而且還原速度快，在2(Γ40分鐘內(nèi)即可完成，生產(chǎn)效率較高；工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備的構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用相對(duì)較低；工藝操作簡(jiǎn)單，易于掌握。然而實(shí)際生產(chǎn)中，除了規(guī)模較小外，還存在以下不足:(I) 一般來說爐內(nèi)氣氛分為兩階段，前段是氧化氣氛，要求迅速提高物料溫度；后段是還原氣氛，以利于迅速還原。這在中小型爐中較難控制，而且理論研究證實(shí)鐵氧化物的還原是分段進(jìn)行的，在較低溫時(shí)即可全部完成，在此階段沒有必要將爐溫保持得很高。(2)轉(zhuǎn)底爐內(nèi)加熱所用的硅鑰棒長(zhǎng)期在高溫下工作容易燒斷，使用壽命較短，不斷地更換硅鑰棒會(huì)降低轉(zhuǎn)底爐的爐齡，還影響工作效率。隨著進(jìn)口鐵礦石價(jià)格的日益上漲，迫切需要我們加快開發(fā)利用國(guó)內(nèi)鐵礦石的步伐。我國(guó)鐵礦石資源儲(chǔ)量巨大，但貧礦多富礦少，伴生夾雜礦較多，針對(duì)貧礦需要嚴(yán)格選礦獲得鐵精礦才能用于生產(chǎn)，針對(duì)難以處理，或者難以綜合回收利用的復(fù)雜礦，如高磷礦、稀土礦和硼鎂礦，設(shè)計(jì)新的生產(chǎn)工藝勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的煉鐵設(shè)備煉鐵規(guī)模小、使用壽命短等缺陷，從而提供一種能夠分段溫控的冶煉設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種分段處理鐵礦石的轉(zhuǎn)底爐設(shè)備，包括:爐體、轉(zhuǎn)動(dòng)爐底、傳動(dòng)部分、電氣控制部分以及活動(dòng)隔墻裝置；其中，所述的爐體包括爐壁與爐頂；在所述爐壁外側(cè)上高于爐底40(Tl000mm的部位以一定的距離呈圓環(huán)形間隔安裝50^100個(gè)煤氣燒嘴，在每個(gè)煤氣燒嘴的上方還各自安裝有一個(gè)二次風(fēng)噴嘴；所述煤氣燒嘴和二次風(fēng)噴嘴均能夠單獨(dú)控制；在所述爐體內(nèi)靠近爐頂處安裝有圓周軌道，在所述圓周軌道上懸掛有兩套活動(dòng)隔墻裝置，所述兩套活動(dòng)隔墻裝置沿著所述圓周軌道在轉(zhuǎn)底爐的入料口和出料口之間移動(dòng)；所述活動(dòng)隔墻裝置的高度略低于所述爐體的爐高，保證鋪滿生球的轉(zhuǎn)動(dòng)爐底旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)與所述活動(dòng)隔墻裝置接觸；所述 活動(dòng)隔墻裝置將轉(zhuǎn)底爐內(nèi)部按照溫度的不同分隔為三段:1000^1200°C的低溫還原段、130(Tl400°C的高溫熔融段、50(T900°C的冷卻段；所述爐壁的外側(cè)均勻布置1(Γ20組水冷管，每組均由單獨(dú)閥門控制。上述技術(shù)方案中，所述低溫還原區(qū)間占整個(gè)爐內(nèi)圓周的5(Γ70%，高溫熔融區(qū)間占整個(gè)爐內(nèi)圓周的2(Γ30%，冷卻區(qū)間占整個(gè)爐內(nèi)圓周的1(Γ30%。本發(fā)明還提供了一種基于所述的轉(zhuǎn)底爐設(shè)備所實(shí)現(xiàn)的分段處理方法，包括:步驟I)、首先根據(jù)礦料確定最優(yōu)生產(chǎn)溫度和各生產(chǎn)階段所需時(shí)間，結(jié)合生產(chǎn)中爐底旋轉(zhuǎn)速度，計(jì)算每個(gè)溫度區(qū)所占爐體的圓周比例；步驟2)、根據(jù)步驟I)的計(jì)算結(jié)果移動(dòng)爐體上部的活動(dòng)隔墻裝置，將爐內(nèi)分隔為低溫還原段、高溫熔融段與冷卻段，并將所述低溫還原段、高溫熔融段與冷卻段維持在一定比例；步驟3)、開啟爐壁上相應(yīng)位置的煤氣燒嘴，保證爐內(nèi)各區(qū)間的生產(chǎn)溫度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明在鐵礦資源中主要物相的熱力學(xué)分析基礎(chǔ)上，通過對(duì)轉(zhuǎn)底爐配套設(shè)備(主要是燒嘴和活動(dòng)隔墻擋板)實(shí)施改造，采用分段溫度控制的方法生產(chǎn)出較為純凈的珠鐵，可代替廢鋼用作電爐或轉(zhuǎn)爐煉鋼，實(shí)現(xiàn)了鐵礦資源的高效利用，具有一定的價(jià)值。


圖1是本發(fā)明的分段處理鐵礦石的轉(zhuǎn)底爐設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。參考圖1，本發(fā)明的轉(zhuǎn)底爐包括:爐體、轉(zhuǎn)動(dòng)爐底、傳動(dòng)部分、電氣控制部分以及懸掛式活動(dòng)隔墻裝置；其中，所述的爐體包括爐壁與爐頂。在轉(zhuǎn)底爐外側(cè)爐壁上高于爐底40(Tl000mm的部位以一定的距離呈圓環(huán)形間隔安裝5(Γ100個(gè)煤氣燒嘴，在每個(gè)煤氣燒嘴的上方還各自安裝有一個(gè)二次風(fēng)噴嘴，即在轉(zhuǎn)底爐外側(cè)爐壁上安裝有5(Γ100個(gè)二次風(fēng)噴嘴；所述煤氣燒嘴和二次風(fēng)噴嘴均可單獨(dú)控制。在爐內(nèi)靠近爐頂處安裝有圓周軌道，在所述圓周軌道上懸掛有兩套活動(dòng)隔墻裝置，這兩套活動(dòng)隔墻裝置可以沿著圓周軌道在入料口和出料口之間的范圍內(nèi)移動(dòng)；所述活動(dòng)隔墻裝置的高度略低于所述爐體的爐高，保證鋪滿生球的轉(zhuǎn)動(dòng)爐底旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)與所述活動(dòng)隔墻裝置接觸。通過這兩套活動(dòng)隔墻裝置，可以調(diào)整爐內(nèi)不同溫度區(qū)間的分配范圍。利用所述的活動(dòng)隔墻裝置，轉(zhuǎn)底爐內(nèi)部按照溫度區(qū)間的需要分隔為三段:i00(Ti20(rc的低溫還原段；130(Tl40(rC的高溫熔融段；50(Γ900 的冷卻段。一般來說，低溫還原區(qū)間占整個(gè)爐內(nèi)圓周的5(Γ70%，高溫熔融區(qū)間占整個(gè)爐內(nèi)圓周的2(Γ30%，冷卻區(qū)間占整個(gè)爐內(nèi)圓周的1(Γ30%。外側(cè)爐壁上均勻布置1(Γ20組水冷管，每組均可由單獨(dú)閥門控制。以上是對(duì)本發(fā)明的轉(zhuǎn)底爐的結(jié)構(gòu)所做的說明?；诒景l(fā)明的轉(zhuǎn)底爐所實(shí)現(xiàn)的分段處理方法包括以下步驟:首先根據(jù)礦料確定最優(yōu)生產(chǎn)溫度和各生產(chǎn)階段所需時(shí)間，結(jié)合生產(chǎn)中爐底旋轉(zhuǎn)速度，計(jì)算每個(gè)溫度區(qū)所占爐體的圓周比例；接著，根據(jù)之前的計(jì)算結(jié)·果移動(dòng)爐體上部的活動(dòng)隔墻裝置，將爐內(nèi)分隔為低溫還原段、高溫熔融段與冷卻段，并將所述低溫還原段、高溫熔融段與冷卻段維持在一定比例。最后開啟爐壁上相應(yīng)位置的煤氣燒嘴，保證爐內(nèi)各區(qū)間的生產(chǎn)溫度。采用之前描述的本發(fā)明的轉(zhuǎn)底爐以及基于該轉(zhuǎn)底爐的分段處理方法，能夠提高提高鐵礦石的冶煉質(zhì)量。已知:鐵礦石中主要有用礦物為鐵氧化物，還同時(shí)含有脈石，如硅、鋁、鈣、鎂氧化物。理論研究表明:鐵氧化物在1200°C以下便可還原形成彌散的金屬鐵，之后金屬鐵在凝聚長(zhǎng)大的同時(shí)會(huì)與其他物質(zhì)擴(kuò)散接觸，如碳、硅、磷、硫等元素，作為有害元素的磷和硫是不希望擴(kuò)散滲入金屬鐵的，而溫度越高保持時(shí)間越長(zhǎng)擴(kuò)散越充分，尤其是在液態(tài)下的物質(zhì)擴(kuò)散。當(dāng)還原出的金屬鐵進(jìn)入高溫(約1400°C以上)時(shí)，金屬鐵和渣料分別熔化凝聚長(zhǎng)大，基于兩者密度、表面張力的差異出現(xiàn)分離，從而得到較為純凈的珠鐵。往往鐵礦中含有特殊的有價(jià)元素或雜質(zhì)元素，如硼鎂礦中的硼元素，稀土礦中的稀土元素，高磷礦中的磷元素等，為了實(shí)現(xiàn)鐵礦資源的高效利用，需要將不同有價(jià)元素分離富集，而基于本發(fā)明的轉(zhuǎn)底爐的分段處理方法便可實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。具體來說，該發(fā)明中轉(zhuǎn)底爐分段處理有三個(gè)主要階段:1000^1200 V的充分保溫還原區(qū)間，1300^1400 V的快速熔融長(zhǎng)大區(qū)間，500^900 V的冷去區(qū)間。此外低溫還原階段用時(shí)是高溫熔融階段的2 3倍，所以合理分布溫度區(qū)間的比例可以提高能量利用率。下面結(jié)合多個(gè)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的效果做進(jìn)一步描述。實(shí)施例1取鐵精礦進(jìn)行探索，表I是該礦粉成分，可知該礦含鐵較高，堿度較低，不利于熔融，在配碳充足的前提下再配加適量的石灰石和螢石，生產(chǎn)時(shí)熔融階段要保持足夠長(zhǎng)時(shí)間。表2是生產(chǎn)配料，爐內(nèi)生產(chǎn)條件設(shè)定為:低溫還原區(qū)保持1200°C，時(shí)長(zhǎng)25分鐘；高溫熔融區(qū)保持1400°C，時(shí)長(zhǎng)10分鐘；冷卻區(qū)保持500°C，時(shí)長(zhǎng)5分鐘。經(jīng)過40分鐘的爐內(nèi)高溫反應(yīng)，在出料口收集產(chǎn)物，破碎得到珠鐵，經(jīng)分析，成分見表3。表I鐵精粉的化學(xué)成分
權(quán)利要求
1.一種分段處理鐵礦石的轉(zhuǎn)底爐設(shè)備，其特征在于，包括:爐體、轉(zhuǎn)動(dòng)爐底、傳動(dòng)部分、電氣控制部分以及活動(dòng)隔墻裝置；其中，所述的爐體包括爐壁與爐頂； 在所述爐壁外側(cè)上高于爐底40(Tl000mm的部位以一定的距離呈圓環(huán)形間隔安裝50^100個(gè)煤氣燒嘴，在每個(gè)煤氣燒嘴的上方還各自安裝有一個(gè)二次風(fēng)噴嘴；所述煤氣燒嘴和二次風(fēng)噴嘴均能夠單獨(dú)控制； 在所述爐體內(nèi)靠近爐頂處安裝有圓周軌道，在所述圓周軌道上懸掛有兩套活動(dòng)隔墻裝置，所述兩套活動(dòng)隔墻裝置沿著所述圓周軌道在轉(zhuǎn)底爐的入料口和出料口之間移動(dòng)；所述活動(dòng)隔墻裝置的高度略低于所述爐體的爐高，保證鋪滿生球的轉(zhuǎn)動(dòng)爐底旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)與所述活動(dòng)隔墻裝置接觸；所述活動(dòng)隔墻裝置將轉(zhuǎn)底爐內(nèi)部按照溫度的不同分隔為三段:1000^1200°C的低溫還原段、130(Tl400°C的高溫熔融段、50(T900°C的冷卻段； 所述爐壁的外側(cè)均勻布置1(Γ20組水冷管，每組均由單獨(dú)閥門控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段處理鐵礦石的轉(zhuǎn)底爐設(shè)備，其特征在于，所述低溫還原區(qū)間占整個(gè)爐內(nèi)圓周的5(Γ70%，高溫熔融區(qū)間占整個(gè)爐內(nèi)圓周的2(Γ30%，冷卻區(qū)間占整個(gè)爐內(nèi)圓周的10 30%。
3.一種基于權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)底爐設(shè)備所實(shí)現(xiàn)的分段處理方法，包括: 步驟I)、首先根據(jù)礦料確定最優(yōu)生產(chǎn)溫度和各生產(chǎn)階段所需時(shí)間，結(jié)合生產(chǎn)中爐底旋轉(zhuǎn)速度，計(jì)算每個(gè)溫度區(qū)所占爐體的圓周比例； 步驟2)、根據(jù)步驟I)的計(jì)算結(jié)果移動(dòng)爐體上部的活動(dòng)隔墻裝置，將爐內(nèi)分隔為低溫還原段、高溫熔融段與冷卻段，并將所述低溫還原段、高溫熔融段與冷卻段維持在一定比例；步驟3)、開啟爐壁上 相應(yīng)位置的煤氣燒嘴，保證爐內(nèi)各區(qū)間的生產(chǎn)溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分段處理鐵礦石的轉(zhuǎn)底爐設(shè)備，包括爐體、轉(zhuǎn)動(dòng)爐底、傳動(dòng)部分、電氣控制部分以及活動(dòng)隔墻裝置；其中，爐體包括爐壁與爐頂；在爐壁外側(cè)上高于爐底400~1000mm的部位以一定的距離呈圓環(huán)形間隔安裝50~100個(gè)煤氣燒嘴，在每個(gè)煤氣燒嘴的上方各自安裝有一個(gè)二次風(fēng)噴嘴；在爐體內(nèi)靠近爐頂處安裝有圓周軌道，在圓周軌道上懸掛有兩套活動(dòng)隔墻裝置，沿著圓周軌道在轉(zhuǎn)底爐的入料口和出料口之間移動(dòng)；活動(dòng)隔墻裝置的高度略低于爐體的爐高；活動(dòng)隔墻裝置將轉(zhuǎn)底爐內(nèi)部按照溫度的不同分隔為三段1000~1200℃的低溫還原段、1300~1400℃的高溫熔融段、500~900℃的冷卻段；爐壁的外側(cè)均勻布置10~20組水冷管。
文檔編號(hào)C21B13/10GK103074460SQ201310002859
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者曾暉, 薛慶國(guó), 梁棟, 劉江, 張毅, 王靜松, 張炯, 佘雪峰 申請(qǐng)人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司