一種煙氣循環(huán)式預(yù)還原燒結(jié)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種鐵礦石的煙氣循環(huán)式預(yù)還原燒結(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前我國(guó)以高爐煉鐵工藝為主，燒結(jié)礦占入爐原料的70%~90%，燒結(jié)工序能耗 占煉鐵能耗的10%~15%，存在能耗高、污染大、余熱利用率低等問題。傳統(tǒng)燒結(jié)工藝流程 如圖1所示，傳統(tǒng)鐵礦燒結(jié)工藝主要以焦粉和無煙煤作為燃料為燒結(jié)過程提供熱量，采用 抽風(fēng)燒結(jié)的方式，生產(chǎn)以鐵酸鈣為粘結(jié)相的高堿度燒結(jié)礦。
[0003] 中國(guó)專利 CN101343689B，CN101608256B，CN101921909B，CN102127636B， CN102676797B和中國(guó)專利公開CN103911507A公開了燒結(jié)礦的制備方法。
[0004] 另外，CN1940092A和CN100532579C公開了預(yù)還原球團(tuán)的制備。
[0005] 國(guó)內(nèi)目前為了增加產(chǎn)量和實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，在寧鋼和沙鋼等燒結(jié)廠采用了燒結(jié)煙氣 內(nèi)循環(huán)式燒結(jié)方案，內(nèi)循環(huán)工藝是由新增抽風(fēng)機(jī)將溫度較高、O 2含量較高、SO2含量較低的 風(fēng)箱煙氣直接抽入新設(shè)管道而不進(jìn)入原有煙道，再經(jīng)過多管除塵后或補(bǔ)充新鮮空氣或與環(huán) 冷循環(huán)煙氣在混合器中混勻，并進(jìn)入燒結(jié)臺(tái)車面機(jī)罩內(nèi)，再次通過料層參與燒結(jié)過程。與 之對(duì)應(yīng)的是一種燒結(jié)煙氣外循環(huán)式燒結(jié)方案，外循環(huán)工藝是在常規(guī)燒結(jié)工藝基礎(chǔ)上，將O 2 含量較高、SO2^量較低的某一煙道的煙氣在主抽風(fēng)機(jī)后由循環(huán)風(fēng)機(jī)引出，再經(jīng)過重力除塵 或旋風(fēng)除塵后與補(bǔ)充的新鮮富氧空氣或與環(huán)冷機(jī)廢氣在混合器中混勻，并進(jìn)入燒結(jié)臺(tái)車面 機(jī)罩內(nèi)，再次通過料層參與燒結(jié)過程。這兩種燒結(jié)煙氣循環(huán)利用方式一定程度上可以實(shí)現(xiàn) 節(jié)能減排，但煙氣循環(huán)率低，原因如下：試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐證明，為了保證燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì) 量指標(biāo)要求，燒結(jié)空氣中的氧氣含量不能低于16 %~18%，而燒結(jié)煙氣中的氧氣含量?jī)H為 13%左右，所以進(jìn)行煙氣循環(huán)時(shí)，如果不配加富氧空氣或純氧，煙氣循環(huán)率低于35%以下， 即使采用富氧或純氧，也只能循環(huán)50%左右。）目前的生產(chǎn)應(yīng)用顯示節(jié)能效果并不明顯，工 藝技術(shù)上還有待進(jìn)一步的完善，因此還沒有得到大規(guī)模推廣應(yīng)用。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中提到了預(yù)還原的概念，但是僅僅是局部設(shè)計(jì)或設(shè)想。目前作為一種尚 未工業(yè)化應(yīng)用的新技術(shù)，預(yù)還原燒結(jié)工藝所生產(chǎn)的燒結(jié)礦中還含有金屬鐵和氧化鐵，用于 高爐中具有還原鐵的作用。
[0007]目前，節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)提出了更高的要求，現(xiàn)有燒結(jié)生產(chǎn)技術(shù)具 有能耗高，煙氣排放量大，脫硫成本高等缺陷。為了適應(yīng)燒結(jié)生產(chǎn)的需要，采用煙氣循環(huán)燒 結(jié)技術(shù)，從源頭治理出發(fā)，一方面，可以利用煙氣中的顯熱和潛熱；另一方面，可以降低煙氣 的排放量，減少脫硫成本。
[0008] 焦炭的短缺和高爐生產(chǎn)對(duì)焦炭需求（焦炭作為料層的骨架和直接還原反應(yīng)的還 原劑）的矛盾制約了長(zhǎng)流程煉鐵工藝的發(fā)展，以及大型高爐生產(chǎn)對(duì)原料透氣性提出了更高 的要求。為了增強(qiáng)長(zhǎng)流程煉鐵工藝的生命力，采用預(yù)還原燒結(jié)技術(shù)，使得一部分還原脫氧過 程在燒結(jié)中完成，不僅可以減少焦炭的消耗，而且預(yù)還原燒結(jié)礦孔隙率高，提高了料層的透 氣性，有助于大型高爐生產(chǎn)率的提高。
[0009] 另外，磷作為鋼鐵冶煉過程中的主要有害元素之一，必須去除，但目前鋼鐵生產(chǎn)工 藝只能在選礦和煉鋼過程中脫磷，這是儲(chǔ)量豐富的高磷鐵礦石資源利用困難的主要原因， 如果能夠在燒結(jié)過程中直接脫磷，減少磷對(duì)后續(xù)工序設(shè)備和產(chǎn)品質(zhì)量的影響，將有助于高 磷鐵礦資源的開發(fā)利用。
[0010] 針對(duì)以上缺陷，本專利以現(xiàn)有技術(shù)為基礎(chǔ)，通過融合煙氣循環(huán)燒結(jié)和預(yù)還原燒結(jié) 兩種技術(shù)，研發(fā)出了一種煙氣循環(huán)式預(yù)還原燒結(jié)工藝和裝置，能夠一定程度上解決上述面 臨的技術(shù)難題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0011] 現(xiàn)有預(yù)還原燒結(jié)技術(shù)尚處于概念和基礎(chǔ)研究階段，沒有一套具體的實(shí)施方案，預(yù) 還原后的煙氣含有較高的C0,并且對(duì)后續(xù)煙氣處理帶來困難；而現(xiàn)有煙氣循環(huán)燒結(jié)技術(shù)不 僅煙氣的循環(huán)率低，節(jié)能減排效果也很有限，經(jīng)濟(jì)效益不顯著；另外，現(xiàn)有傳統(tǒng)燒結(jié)技術(shù)是 在一種氧化氣氛下完成燒結(jié)過程，不可能實(shí)現(xiàn)高磷鐵礦的直接脫磷。
[0012] 針對(duì)上述現(xiàn)有燒結(jié)技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提出了一種煙氣循環(huán)式預(yù)還原燒 結(jié)工藝，旨在生產(chǎn)預(yù)還原燒結(jié)礦的同時(shí)還可以利用內(nèi)配碳還原出高磷鐵礦中的磷。在現(xiàn)有 技術(shù)的直接還原過程中，磷鐵礦被還原成氣體P2，接觸到金屬鐵后又生成了Fe2P，因此在現(xiàn) 有技術(shù)中不具有本實(shí)用新型所述的內(nèi)配碳脫磷的效果。而在本實(shí)用新型的技術(shù)中，內(nèi)配碳 小球可以是高磷鐵礦內(nèi)配碳球團(tuán)，小球中的磷被還原成氣體？ 2后，及時(shí)地?cái)U(kuò)散到球團(tuán)外部， 與之接觸的是燒結(jié)礦（沒有金屬鐵）和弱氧化性氣氛（氧氣含量較低，一般在10%以下）， 因此確保了磷的脫除。另外，本實(shí)用新型采用煙氣循環(huán)燒結(jié)的方式，實(shí)現(xiàn)磷資源的富集和回 收利用，以及高效利用煙氣中的顯熱和潛熱，達(dá)到資源高效利用和節(jié)能減排的目的。
[0013] 本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)人經(jīng)過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果表明，預(yù)還原燒結(jié)礦在還原 度達(dá)到40%~60%時(shí)，高爐燃料比可降至450kg/t以下，煉鐵成本將大幅降低，同時(shí)ay咸 排將超過10%。
[0014] 由于預(yù)還原后的煙氣含有較高的C0,本實(shí)用新型的解決它的辦法就是煙氣循環(huán)燒 結(jié)，還可以利用煙氣中的CO潛熱，降低能耗，避免了對(duì)后續(xù)煙氣處理的影響。另外，本實(shí)用 新型可以采用大部分的煙氣進(jìn)行循環(huán)利用，因?yàn)樵摴に嚍榱吮ＷC物料外部弱氧化和球團(tuán)里 面還原氣氛，對(duì)燒結(jié)氣體的氧氣含量要求更低，采用的是小風(fēng)量和低負(fù)壓燒結(jié)方式，而且對(duì) 預(yù)還原燒結(jié)礦的強(qiáng)度要求也降低，因?yàn)轭A(yù)還原燒結(jié)礦的固結(jié)機(jī)理，主要是硅酸鐵和硅酸鈣 的液相，以及部分鐵酸鈣的液相固結(jié)；而傳統(tǒng)燒結(jié)主要是鐵酸鈣的液相固結(jié)，本質(zhì)上也不可 能生產(chǎn)高強(qiáng)度的預(yù)還原燒結(jié)礦。而且高爐生產(chǎn)對(duì)預(yù)還原燒結(jié)礦的強(qiáng)度要求也更低，采用預(yù) 還原燒結(jié)礦作為高爐爐料時(shí)，解決了高爐上部低溫還原粉化的問題，強(qiáng)度損失極大減小，同 時(shí)預(yù)還原燒結(jié)礦具有發(fā)達(dá)的孔隙率，從而保證了料層的透氣性，這也是采用預(yù)還原燒結(jié)礦 時(shí)高爐生產(chǎn)率提高的根本原因。
[0015] 根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方案，提供一種鐵礦石預(yù)還原燒結(jié)方法，該方法包括：
[0016] 1)將鐵礦石粉（例如鐵精礦粉，如普通鐵礦或高磷鐵礦）和煤炭燃料（例如焦粉 或煤粉）混勻后造球（例如圓盤造球或壓球）而獲得內(nèi)配碳的球團(tuán)，其中：煤與礦的重量比 是在0. 08~0. 35:1 (wt)、優(yōu)選0. 1~0. 3:1 (wt)、更優(yōu)選0. 15~0. 2:1 (wt)的范圍，球團(tuán) 平均直徑在3~15mm，優(yōu)選4~11mm，更優(yōu)選5~8mm;
[0017] 2)用鐵礦石粉、熔劑和煤炭燃料粉進(jìn)行配料，其中鐵礦石粉、熔劑和煤炭燃料的用 量比為75-85:10 - 15:3 - 6 ;然后，在一次混合機(jī)中添加水（例如基于固體物料總重量的 5-9wt%，如7wt% )進(jìn)行混合以獲得燒結(jié)混合料，
[0018] 3)將步驟1)中獲得的內(nèi)配碳的球團(tuán)、步驟2)中獲得的燒結(jié)混合料和附加的煤炭 燃料細(xì)粉在二次混合機(jī)中進(jìn)行混合，獲得預(yù)還原燒結(jié)混合料，其中：燒結(jié)混合料、內(nèi)配碳球 團(tuán)和附加的煤炭燃料細(xì)粉的用量比（按wt)為50-70:28 - 48:1 - 5,優(yōu)選53-65:34 - 46: L 2 - 3 ;更優(yōu)選 55-62:36 - 43: L 5 - 2. 5 ;和
[0019] 4)將預(yù)還原燒結(jié)混合料布置到燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)臺(tái)車上進(jìn)行預(yù)還原燒結(jié)（優(yōu)選，進(jìn)行 煙氣循環(huán)式預(yù)還原燒結(jié)，更優(yōu)選在低負(fù)壓、小風(fēng)量下進(jìn)行燒結(jié)）。這里的低負(fù)壓是指相當(dāng)于 常規(guī)燒結(jié)負(fù)壓（例如-14至-17. 2KPa)的70 %~90 %的負(fù)壓（例如-IlKPa至-15KPa， 如-11. 2至-14. 4KPa)。這里所述的小風(fēng)量是指相當(dāng)于常規(guī)風(fēng)量的80 %~90 %的風(fēng)量（例 如 72m3/ (m2. min)至 81m3/ (m2. min))。
[0020] 優(yōu)選的是，燒結(jié)機(jī)的底部具有例如20-34個(gè)、優(yōu)選22-32個(gè)、更優(yōu)選24-28個(gè)風(fēng)箱。
[0021] 優(yōu)選的是，上述方法還包括：
[0022] 5)預(yù)還原燒結(jié)后的燒結(jié)礦在絕氧的條件下（即在低氧（如0? l_3vol % )或無氧 的條件下）進(jìn)行冷卻。優(yōu)選的是，在罐式冷卻器中采用惰性氣體（如氮?dú)猓├鋮s。
[0023] 在步驟1)中，一般來說，在制備球團(tuán)的過程中采用潤(rùn)濕量的水（例如基于固體物 料總重量的5-9wt %，如7wt % )。
[0024] 在步驟2)中，一般來說，煤炭燃料為焦粉或焦粉和煤粉二者的混合，并且，煤炭燃 料與鐵礦石粉的重量比為3~10 : 75~85,優(yōu)選4~6 : 75~85。
[0025] -般，步驟4)中的煙氣循環(huán)式預(yù)還原燒結(jié)是指：來自燒結(jié)機(jī)頭部或前端的幾個(gè)風(fēng) 箱（例如第3至第12個(gè)風(fēng)箱，如第3-10個(gè)風(fēng)箱）以及來自燒結(jié)機(jī)尾部（或后端）的幾個(gè) 風(fēng)箱（例如倒數(shù)第1至倒數(shù)第8個(gè)風(fēng)箱）的煙氣作為循環(huán)煙氣，循環(huán)煙氣在簡(jiǎn)單的重力除 塵之后或在利用第一除塵器（8)進(jìn)行除塵之后（例如利用旋風(fēng)式除塵器（8)進(jìn)行旋風(fēng)除塵 之后）與富