專利名稱：熱壓含碳礦球快速直接還原或煅燒工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直接還原或煅燒工藝，尤其是熱壓含碳礦球快速直接還原或煅燒工藝。
世界上的鐵礦直接還原工藝有兩類即氣基直接還原和煤基直接還原。我國天然氣資源相對比較貧乏，開發(fā)和采用氣基直接還原工藝主要受天然氣資源限制。我國煤炭資源豐富，宜大力發(fā)展煤基直接還原鐵工藝。
目前，世界上煤基直接還原鐵工藝主要有SL/RN和Fastmet工藝。SL/RN工藝是用回轉(zhuǎn)窯為還原反應(yīng)設(shè)備，以塊礦為原料，此法對采用的礦石及煤的性質(zhì)要求較嚴(yán)，其發(fā)展也受到一定程度的限制。Fastmet工藝是Midrex公司開發(fā)的一種將鐵礦粉和煤粉混合后加粘結(jié)劑造球，含碳球團(tuán)干燥后給入環(huán)形爐(轉(zhuǎn)底爐)，在爐內(nèi)1250-1350℃條件下快速還原(8-30分)生產(chǎn)直接還原鐵的工藝，此系生產(chǎn)供冶煉用的或直接作煉鋼原料的金屬化球團(tuán)的方法。此法與其它還原方式相比的優(yōu)點(diǎn)在于(1)對原料要求不高；(2)環(huán)形爐熱廢氣用于干燥濕球團(tuán)和金屬化球團(tuán)熱裝入電爐煉鋼而節(jié)能；(3)噸鐵單位投資低。Fastmet工藝用的還原劑限于低揮發(fā)分的煤粉，進(jìn)入環(huán)形爐的含碳球團(tuán)是冷的。
本發(fā)明的目的是提供一種熱壓含碳礦球快速直接還原或煅燒工藝，適用于該工藝作為還原劑的煤種寬，熱壓出的含碳礦球溫度高，熱裝入環(huán)形爐內(nèi)以縮短直接還原或煅燒的時(shí)間，強(qiáng)化生產(chǎn)，進(jìn)一步提高環(huán)形爐的生產(chǎn)能力、降低單位投資。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
精礦粉與無煙煤粉按(95-96)∶(5-4)的比例送入流化床內(nèi)，鼓入流化床的空氣為流化介質(zhì)，迅速地將無煙煤粉燃燒，燃燒的熱量將精礦粉迅速加熱，加熱到650-700℃的熱礦粉流入料倉即作為固體載熱體；從流化床導(dǎo)出的熱廢氣作為直立管預(yù)熱粘結(jié)性煙煤的熱源，燃燒爐的熱廢氣作為直立管的輔助熱源，經(jīng)直立管預(yù)熱后獲得200-250℃的預(yù)熱煤。
礦粉與預(yù)熱煤按預(yù)定比例進(jìn)入快速混料機(jī)，煙煤即被熱礦粉快速加熱到其塑性溫度范圍，該范圍是400-500℃，煙煤即軟化出現(xiàn)大量膠質(zhì)體，此膠質(zhì)體(類似瀝青物質(zhì))在成型時(shí)將礦粉粘結(jié)成型，即形成熱壓含碳礦球；熱壓含碳礦球熱裝入環(huán)形爐，在爐內(nèi)1000℃-1350℃條件下快速直接還原或煅燒。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)可使用更具普遍意義的粘結(jié)性煤，可選擇的煤種多，選用煤自由度大。(2)熱裝含碳礦球更可縮短環(huán)形爐內(nèi)直接還原及煅燒的時(shí)間，強(qiáng)化生產(chǎn)，進(jìn)一步提高環(huán)形爐的生產(chǎn)能力、降低單位投資及生產(chǎn)成本。


圖1是固體載熱體熱壓含碳礦球工藝流程圖。
圖2是熱壓含碳礦球直接還原或煅燒工藝流程圖。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
實(shí)施例1本實(shí)施例為熱壓含碳礦球快速直接還原鐵工藝。
原料條件①精礦粉顆粒30目-200目品位TFe＞65％
②無煙煤灰分Ad＜6％顆粒＜1mm③粘結(jié)性煤灰分Ad＜8％，膠質(zhì)層厚度y＞12mm，粒度＜3mm，揮發(fā)分不限，硫分St.ad＜0.6％，固定碳60-70％見圖1，料倉1及2內(nèi)的鐵精礦粉a和無煙煤粉b分別經(jīng)倉下的定量給料機(jī)3按(95-96)∶(5-4)比例卸到皮帶輸送機(jī)4上送到混料機(jī)5內(nèi)，混勻后的料卸入料倉6內(nèi)，經(jīng)給料機(jī)7送入流化床8內(nèi)，空氣通過空氣鼓風(fēng)機(jī)12鼓入流化床8，床內(nèi)無煙煤粉燃燒的熱量將精礦粉加熱，加熱到650-700℃的熱礦粉溢流入熱礦粉倉10，夾帶著細(xì)礦粉的煙氣由流化床8上部導(dǎo)出進(jìn)入旋風(fēng)分離器9，細(xì)礦粉由旋風(fēng)分離器9下部的鎖氣器22排出回到熱礦粉倉10，煙氣進(jìn)入直立管15。煤倉13內(nèi)的粘結(jié)性煤c經(jīng)倉下的給料機(jī)14送入直立管15，煤氣20和空氣21在燃燒爐19內(nèi)燃燒的熱廢氣亦進(jìn)入直立管15作為輔助熱源預(yù)熱粘結(jié)性煤，預(yù)熱到200-250℃的預(yù)熱煤通過兩個(gè)串聯(lián)的旋風(fēng)分離器16及17分離下來經(jīng)鎖氣器22被收集到預(yù)熱熱煤倉18中。由旋風(fēng)分離器17排出的廢氣進(jìn)入洗滌塔28及29被噴淋的循環(huán)洗滌水d冷卻及凈化。凈化后的廢氣經(jīng)抽氣機(jī)30送入煙囪31排入大氣中。洗滌后的含塵水流入沉降池及環(huán)水系統(tǒng)32，洗滌水d循環(huán)使用。
熱礦粉和預(yù)熱煤粉分別經(jīng)各自料倉10及18的倉下的定量給料機(jī)11按(75-80)∶(25-20)的比例進(jìn)入快速混料機(jī)23混合，繼而送入立式維溫機(jī)24，粘結(jié)性煤被熱礦粉快速加熱，加熱到預(yù)定的塑性溫度區(qū)間(該區(qū)間一般在400-500℃范圍內(nèi))時(shí)，粘結(jié)性煤即軟化成膠質(zhì)體，在對輥壓球機(jī)25里膠質(zhì)體與礦粉的混合物被壓成型球，煤的膠質(zhì)體緊密地將礦粉顆粒包裹成一體，即為熱壓含碳礦球，含碳礦球的溫度為420-460℃，這種含碳物質(zhì)的膠質(zhì)體與礦粉的結(jié)合狀態(tài)形成了最佳的還原條件。在大于1000℃條件下，熱壓含碳礦球內(nèi)部任何部位都具備了自還原條件，由于其化學(xué)反應(yīng)界面大，氣體擴(kuò)散行程短，具有最佳的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件，因此，反應(yīng)速度極快。熱壓含碳礦球進(jìn)入熱燜罐26，待其停止熱分解后卸入熱球輸送機(jī)27送往環(huán)形爐(底轉(zhuǎn)爐)進(jìn)行直接還原。
由立式維溫機(jī)24導(dǎo)出的荒煤氣經(jīng)煤氣洗滌塔33及34用熱環(huán)水e洗滌凈化，凈化后的煤氣經(jīng)煤氣風(fēng)機(jī)35送入儲(chǔ)氣罐37。洗滌下來的水流入沉降池及環(huán)水系統(tǒng)36，除去粉塵及焦油，洗滌水e循環(huán)使用。
見圖2，熱壓含碳礦球經(jīng)熱球輸送機(jī)27熱裝入環(huán)形爐38內(nèi)還原。由于420-460℃的熱球團(tuán)熱裝入環(huán)形爐帶入了相當(dāng)多的熱量，故可縮短還原時(shí)間，有助于提高環(huán)形爐的生產(chǎn)能力。
環(huán)形爐是靠噴燒煤粉或重油40使?fàn)t內(nèi)溫度達(dá)到1250-1350℃，一般在20分鐘內(nèi)含碳礦球的金屬還原率可達(dá)92％以上，還原出來的金屬化球團(tuán)進(jìn)入貯罐39。由環(huán)形爐38導(dǎo)出的夾帶粉塵的煙氣進(jìn)入集塵及燃燒爐41，煙氣中的可燃?xì)怏w與由空氣風(fēng)機(jī)44鼓入的空氣燃燒，將其燒盡，粉塵落入集塵斗42中，由集塵及燃燒爐41導(dǎo)出的高溫廢氣進(jìn)入空氣換熱器43內(nèi)將由空氣鼓風(fēng)機(jī)44鼓入的空氣預(yù)熱，預(yù)熱的空氣鼓入環(huán)形爐38將噴燒的燃料40燃燒供熱。在空氣換熱器43內(nèi)換熱后的廢氣進(jìn)入廢氣洗滌塔45冷卻和凈化，由抽風(fēng)機(jī)46鼓入煙囪47放散。
實(shí)施例2本實(shí)施例為熱壓含碳鉻礦球快速煅燒工藝。
將精鉻鐵礦粉與粘結(jié)性煤按(75-80)∶(25-20)的比例混合，工藝及原料條件同實(shí)施例1，制成熱壓含碳鉻礦球，熱壓含碳鉻礦球熱裝入環(huán)形爐煅燒后，熱裝入電爐作為煉鉻鐵的原料。
實(shí)施例3本實(shí)施例為熱壓含碳錳礦球快速煅燒工藝。
將軟錳礦的精礦粉與粘結(jié)性煤按(70-74)∶(30-26)的比例混合，工藝及原料條件同實(shí)施例1，制成熱壓含碳錳礦球，熱壓含碳錳礦球熱裝入環(huán)形爐煅燒后，熱裝入電爐作為煉錳鐵的原料。
實(shí)施例4本實(shí)施例為熱壓含碳石英砂礦球快速煅燒工藝。
將含SiO298％的石英砂與粘結(jié)性煤按(60-65)∶(40-35)的比例混合，工藝及原料條件同實(shí)施例1，制成熱壓含碳石英砂球，熱壓含碳石英砂球熱裝入環(huán)形爐煅燒后，熱裝入電爐作為煉元素硅的原料。
將含SiO298％的石英砂與粘結(jié)性煤按(50-55)∶(50-45)的比例混合，工藝及原料條件同實(shí)施例1，制成熱壓含碳石英砂球，熱壓含碳石英砂球熱裝入環(huán)形爐煅燒后，熱裝入電爐作為煉碳化硅(金鋼砂)的原料。
權(quán)利要求
1.一種熱壓含碳礦球快速直接還原或煅燒工藝，它包括制造含碳礦球工藝和環(huán)形爐快速還原含碳礦球工藝，其特征在于1)精礦粉與無煙煤粉按(95-96)∶(5-4)的比例送入流化床內(nèi)，鼓入流化床的空氣為流化介質(zhì)，迅速地將無煙煤粉燃燒，燃燒的熱量將精礦粉迅速加熱，加熱到650-700℃的熱礦粉流入料倉作為固體載熱體；2)從流化床導(dǎo)出的熱廢氣作為直立管預(yù)熱粘結(jié)性煙煤的熱源，燃燒爐的熱廢氣作為直立管的輔助熱源，預(yù)熱后的預(yù)熱煤溫度為200-250℃；3)礦粉與預(yù)熱煤按預(yù)定比例進(jìn)入快速混料機(jī)，煙煤被熱礦粉快速加熱到其塑性溫度范圍，此范圍為400-500℃，煙煤軟化出現(xiàn)大量膠質(zhì)體，此膠質(zhì)體在成型時(shí)將礦粉粘結(jié)成型，形成熱壓含碳礦球；4)熱壓含碳礦球熱裝入環(huán)形爐，在爐內(nèi)1000℃-1350℃條件下快速直接還原或煅燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱壓含碳礦球快速直接還原工藝，其特征在于精礦粉為鐵精礦粉，鐵精礦粉與粘結(jié)性煤的比例為(75-80)∶(25-20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱壓含碳礦球快速煅燒工藝，其特征在于精礦粉為精鉻鐵礦粉，精鉻鐵礦粉與粘結(jié)性煤的比例為(75-80)∶(25-20)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱壓含碳礦球快速煅燒工藝，其特征在于精礦粉為軟錳礦的精礦粉，軟錳礦的精礦粉與粘結(jié)性煤的比例為(70-74)∶(30-26)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱壓含碳礦球快速煅燒工藝，其特征在于精礦粉為含SiO298％的石英砂，當(dāng)熱裝入電爐作為煉元素硅的原料時(shí)，石英砂與粘結(jié)性煤的比例為(60-65)∶(40-35)；當(dāng)熱裝入電爐作為煉碳化硅(金鋼砂)的原料時(shí)，石英砂與粘結(jié)性煤的比為(50-55)∶(50-45)。
全文摘要
本發(fā)明涉及直接還原或煅燒工藝，尤其是熱壓含碳礦球快速直接還原及煅燒工藝，其主要技術(shù)特征是熱壓含碳礦球熱裝入環(huán)形爐在爐內(nèi)1000℃-1350℃條件下快速直接還原或煅燒。適用于該工藝作為還原劑的煤種寬，熱壓出的含碳礦球溫度高，熱裝入環(huán)形爐內(nèi)以縮短直接還原或煅燒的時(shí)間，強(qiáng)化生產(chǎn)，進(jìn)一步提高環(huán)形爐的生產(chǎn)能力、降低單位投資。該工藝可為電爐煉鋼、煉鉻鐵、煉錳鐵、煉元素硅和碳化硅提供熱裝的原料。
文檔編號(hào)C22B1/00GK1125255SQ9511391
公開日1996年6月26日 申請日期1995年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月10日
發(fā)明者李竹君, 王為鋼 申請人:冶金工業(yè)部鞍山熱能研究院