一種直接還原鐵生產用還原爐的製作方法
2023-06-26 20:54:16
專利名稱：一種直接還原鐵生產用還原爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種直接還原鐵生產用還原爐，屬於直接還原鐵加工技術領域。
背景技術：
我國鋼鐵工業迅速發展，已成為世界上第一產鋼大國和耗鋼大國。2011年鋼產量突破7億噸，年需要廢鋼9000多萬噸，還原鐵需求量為500萬噸(其中進口還原鐵為400多萬噸)，可我國直接還原鐵的產量不及印度半個月的產量，造成鋼鐵公司的直接還原鐵有大量的缺口，不得不花高價大量進口國外的直接還原鐵。因此，我國並不是鋼鐵強國，鋼鐵產品在國際市場上沒有競爭力，在鋼材品種和質量方面，還不適應國民經濟發展的要求。我國每年還要從國外及進口鋼材4000餘萬噸(主要是優質鋼和特種鋼)，而海綿鐵正是解決優質鋼和特種鋼的唯一必備原材料。而我國的直接還原鐵(海綿鐵)年產量僅為60萬噸，世界冶金行業把我國的海綿鐵產量定為零。我國又是一個天然氣和焦煤儲量不豐富的國家，力口之我國貧、細、雜的鐵礦資源，直接還原鐵一直不能形成規模化。因此，國家出臺相關政策，鼓勵發展直接還原鐵和非焦煉鐵工藝技術開發與應用。提高還原鐵的產量與質量以及開發我國大量的貧、細、雜的鐵礦資源以及含鐵廢料和豐富的煤炭資源，使其資源化是一件迫在眉睫的事業。世界直接還原工藝個根據使用還原劑的不同，可分為兩大類使用氣體還原劑的氣基直接還原法和使用固體還原劑的煤基直接還原法。在走向鋼鐵強國的進程中，發展立足本國資源特徵的海綿鐵工業，才是發展鋼鐵強國的必經之路，氣基直接還原法，主要分布在中東、南美等天然氣資源豐富的地區，這些地區以電爐短流程為主的鋼鐵工業也得到迅猛發展。代表工藝為Midrex豎爐法、HYL反應罐法和流化床法。煤基直接還原法，主要分布在南非、印度、紐西蘭等地，天然氣資源有限，但有優質的鐵礦資源和豐富的煤炭資源。代 表工藝有SL-RN法和Krupp法。我國從能源儲量和合理利用考慮，還不能為冶金工業生產提供足夠的天然氣，即使有氣可用，成本也太高，生產一噸海綿鐵，若用天然氣要400— 500m3，若用煤氣，要1600m3。因此氣基直接還原無法考慮。在國內使用較多的工藝有隧道窯工藝、迴轉窯工藝和倒焰窯工藝三種，均為煤基還原法，國內一些單位也做了一些其他工藝的研究實驗，均未得到工業性生產的成功。因而煤基法生產海綿鐵工藝是我國首選工藝。倒焰窯在我國發展較早，其特點有投資少、上馬快、成本低、規模靈活、操作簡單、對原材料要求低，但其產品質量差且不穩定，生產效率低、能耗高、勞動強度大、操作環境差、環境汙染嚴重、裝備水平落後、全人工操作，無機械化可言，但因其投資少還有一些小型企業在使用，國家不提倡使用。迴轉窯工藝特點機械化程度較高、操作環境較、汙染較輕，但也存在這著產品成本高、投資大、易於發生結圈故障，產品質量較低，填充係數低(一般在10% — 20%)，產品分化率高。對原料及還原劑要求苛刻，生產效率較低，熱效率低等缺點，在國內有幾家使用過，但均不太成功。
傳統的隧道窯工藝必須採用昂貴的耐火罐，工藝落後、能耗高(每噸直接還原鐵要消耗500— 650 kg還原用煤，還要消耗450— 550 kg加熱用煤)、還原時間長(48— 76h)、勞動力消耗高、產品質量不穩定、生產運行成本高，銷路不暢，此工藝還存在著環境汙染嚴重(還原煤灰、廢還原罐等固體廢棄物多、粉塵多)、對原料要求過高(TFe ^ 66%)等缺點。上述所有國內外的直接還原鐵技術都無法利用低品位礦石、粉料以及含鐵廢料直接還原出高品位的還原鐵產品
發明內容
本發明的目的在於，提供一種直接還原鐵生產用還原爐。在我國低品位鐵礦資源以及豐富煤炭資源的基礎上，能將任意品位的塊礦、粉料和適量還原劑混合後，經還原爐直接還原成海綿鐵。本發明的技術方案。直接還原鐵生產用還原爐，構造包括爐體，爐體外壁為耐火絕緣保溫層，在耐火絕緣保溫層內設有發熱板，發熱板連接有導電裝置；爐體頂部設有進料口，爐體底部設有出料口。上述的直接還原鐵生產用還原爐，所述發熱板排列設置在爐體內，在相鄰發熱板之間為加熱通道。上述的直接還原鐵生產用還原爐，所述發熱板材質為碳化矽、石墨或金屬發熱板。上述的直接還原鐵生產用還原爐，所述爐體上連接煙氣管道。上述的直接還原鐵生產用還原爐，所述爐體由上至下分為預熱段、升溫段和還原反應段。現有的直接還原鐵加工方法，可分為兩大類使用氣體還原劑的氣基直接還原法和使用固體還原劑的煤基直接還原法。無論是哪種方法，對還原的鐵礦石原料品位均要求過高(TFe ^ 66%)ο本發明能夠將任意品位的塊礦和適量炭塊作為還原劑混合後，經本發明的裝置以固態直接還原成海綿鐵，金屬化率可達96%以上。生產過程中所需要的能量是由外部電能所輸入的，在整個工藝過程中沒有外界空氣進入，碳在還原鐵的過程中中所派出的氣體只有CO氣體，整個煙氣通過淨化後得到純淨的CO氣體，可直接用於發電，供還原爐自身使用。本發明的裝置擺脫了對鐵礦品位以及煤礦品質和品種的限制，還原劑既可以是焦煤、褐煤，也可以是大宗工業廢棄物深度資源化回收過程中富集的碳粉，取材豐富，結構簡單，技術可靠，環保性能優良，大幅降低了生產成本，特別是提高了生產過程中的附加值，能把最初含量很低，根本不能稱之為礦的超低品位有價金屬礦在直接還原鐵的生產過程中在渣中或煙氣回收物中富集成礦，形成新的資源。本發明的爐體，以電加熱體為加熱源，整個爐體的加熱溫度、功率可調，能夠對還原反應進行有效控制，既能達到鐵礦還原的溫度要求，又能防止加熱溫度過高，物料凝結。結構更加簡單，操作方便。
附圖I為本發明的一種結構示意圖；附圖2為附圖I爐體的側視圖；附圖3為附圖I中發熱板布置的俯視圖；附圖4為本發明的另一種結構示意附圖5為附圖4中發熱板布置的俯視圖；附圖6為本發明的第三種結構示意圖；附圖7為附圖6爐體的外形示意圖。
具體實施例方式本發明的實施例。直接還原鐵生產用還原爐，如圖1-7所示，基座2上製作爐體，爐體外壁為耐火絕緣保溫層5，在耐火絕緣保溫層5內安裝發熱板7，發熱板7連接有導電裝置3 ;爐體頂部連接進料口 4，爐體底部製作出出料口 I。爐體中，多個發熱板7排列設置在爐體內，在相鄰發熱板7之間為加熱通道。發熱 板7可以直插式並聯放置(如圖5所示)，或S型串聯放置(如圖3所示)。發熱板7材質可採用碳化矽、石墨或金屬發熱板等現有的電發熱體。在爐體上連接煙氣管道6，連接位置可以是爐體的頂部、側壁或底部等位置。爐體由上至下分為三段，分別是預熱段、升溫段和還原反應段。工作過程如下a、將脫硫劑、脫磷劑、還原劑混合後，再烘乾至物料含水量小於3%，烘乾後的物料，進行粉碎，物料粉碎粒度在I. 5mm以下,得到還原添加劑。b、將鐵礦石粉碎後烘乾，物料含水量小於3% ；C、將還原添加劑和鐵礦石粉從進料口 4送入爐體內，物料進入發熱板7之間的加熱通道，通過發熱板7加熱，物料先在預熱段預熱至30(TC -500°C，進入升溫段升溫至950°C，再在還原反應段加熱至950°C -1100°C進行還原反應，礦石中的氧化鐵還原得到單質鐵，然後落入出料口 I的冷卻段，等物料冷卻後出爐。 d、出爐物料經進一步冷卻後進行破碎，通過磁選，將還原的鐵選出，再通過壓塊機壓塊成型，得到直接還原鐵。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何形式上的限制，任何未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1.一種直接還原鐵生產用還原爐，構造包括爐體，其特徵在於爐體外壁為耐火絕緣保溫層(5)，在耐火絕緣保溫層(5)內設有發熱板(7)，發熱板(7)連接有導電裝置(3);爐體頂部設有進料口(4)，爐體底部設有出料口(I)。
2.根據權利要求I所述的直接還原鐵生產用還原爐，其特徵在於所述發熱板(7)排列設置在爐體內，在相鄰發熱板(7)之間為加熱通道。
3.根據權利要求I所述的直接還原鐵生產用還原爐，其特徵在於所述發熱板(7)材質為碳化娃、石墨或金屬發熱板。
4.根據權利要求I所述的直接還原鐵生產用還原爐，其特徵在於所述爐體上連接煙氣管道(6)。
5.根據權利要求I所述的直接還原鐵生產用還原爐，其特徵在於所述爐體由上至下分為預熱段、升溫段和還原反應段。
全文摘要
本發明公開了一種直接還原鐵生產用還原爐，構造包括爐體，其特徵在於爐體外壁為耐火絕緣保溫層(5)，在耐火絕緣保溫層(5)內設有發熱板(7)，發熱板(7)連接有導電裝置(3)；爐體頂部設有進料口(4)，爐體底部設有出料口(1)。本發明能夠將任意品位、形狀的鐵礦和適量炭(作為還原劑)混合後，經本發明的裝置以固態直接還原成海綿鐵。本發明的裝置擺脫了對鐵礦品位以及煤礦品質和品種的限制，取材豐富，結構簡單，技術可靠，環保性能優良，大幅降低了生產成本，特別是提高了生產過程中的附加值。
文檔編號C21B13/12GK102899438SQ20121041525
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者鄒建明 申請人:貴州新天地設備有限公司