一種聯合氧化‑還原焙燒的轉底爐的製作方法

2023-10-05 22:17:49

本發明屬於冶金設備技術領域，尤其涉及一種聯合氧化-還原焙燒的轉底爐。

背景技術：

轉底爐直接還原工藝是近三十年間發展起來的煉鐵和處理特殊有色金屬礦石的新工藝。轉底爐直接還原省去了高爐煉焦流程，是一項節能環保的技術。由於此項工藝對原料和燃料的要求不高，能夠合理利用自然資源，因而受到冶金和有色行業的高度關注。

轉底爐油環形爐床、內外側壁、爐頂、燃燒系統等組成。側壁、爐頂固定不動，爐床由爐底傳動機構帶動循環旋轉。轉底爐的工藝流程是將細礦石和還原劑加入粘結劑後造球，並將球團均勻排布在轉底爐的爐底，在爐底上的球團隨爐底轉動一圈的過程中，完成還原。由轉底爐產生的金屬化球團可作為高爐或熔分爐等的原料，以獲得金屬。

轉底爐的工藝特點：

(1)在轉底爐內還原焙燒的物料是含碳球團，碳和氧化鐵之間的接觸緊密，具有良好的快速還原條件。

(2)轉底爐還原焙燒工藝是薄料層在高溫中加熱，可實現快速還原，爐料在爐內還原時間短。

(3)由於薄料層、爐料在轉底爐中不受壓，且爐料與爐襯之間無相對運動，因此對爐料的強度要求不高，不會產生料團與爐體耐材粘結現象。

目前的轉底爐，雖然單臺的處理量較大，但功能單一，僅有還原效果，對於一些需要氧化焙燒的原料直接還原效果差，限制了轉底爐的使用；轉底爐的爐內氣氛不可控，物料加熱不均勻等問題需要改進。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提出一種聯合氧化-還原焙燒的轉底爐，擋牆將轉底爐分隔為氧化焙燒區和還原焙燒區，氧化焙燒區可將氣氛控制為氧化性氣氛，空心擋牆將經氧化焙燒後的物料鋪蓋一層還原劑，還原焙燒區為還原氣氛，還原效果好，能耗低，運行成本小。

本發明提供一種聯合氧化-還原焙燒的轉底爐，包括爐體、爐底、擋牆、煙道和燃燒器；

所述爐體包括外側壁、爐頂和內側壁，所述外側壁通過爐頂連接所述內側壁，所述爐體的橫截面積為環形；

所述爐底為環狀，位於所述爐體下方，所述爐底與所述爐體構成環形空間；

所述擋牆設置在所述爐體內，所述擋牆連接所述外側壁、爐頂和內側壁，所述擋牆將所述環形空間分割為氧化焙燒區和還原焙燒區，所述擋牆包括空心擋牆和實心擋牆，所述空心擋牆上設有還原劑入口，所述空心擋牆內部上下貫通；

所述煙道設置在所述氧化焙燒區爐頂，多個所述煙道沿圓形方向均勻布置；

所述燃燒器安裝於所述爐體上。

轉底爐的爐底可旋轉，帶動物料在爐體內運動。擋牆豎直設置在爐體內，將轉底爐內的環形空間分隔為不同的區域，不同的區域可以設置不同的氣氛，不同區域的氣氛不會互相干擾，實現了轉底爐的多功能利用。在氧化焙燒區轉底爐的爐頂設置多個煙道，用於將氧化焙燒區產生的大量煙氣排出。

還原劑入口設置在空心擋牆的頂端，空心擋牆內部中空，作為還原劑進入轉底爐的通道，可防止還原劑在落下過程發生燃燒和不均勻布料。

進一步的，所述爐體上設置入料口和出料口，所述入料口設置在所述氧化焙燒區外側壁上，所述出料口設置在所述還原焙燒區外側壁上。

具體的，所述入料口設置在所述氧化焙燒區實心擋牆端。所述出料口設置在所述還原焙燒區實心擋牆端。所述入料口與出料口之間扇形區域的弧度為10°～20°。入料口和出料口的設置可儘量延長球團在轉底爐中的時間，提高還原效果。

作為本發明的優選方案，所述氧化焙燒區弧度為90°～120°。氧化焙燒區的燃燒器為蓄熱式燃燒器，氧化焙燒區控制為氧化性氣氛，物料經氧化的同時去除部分雜質，可提高物料的還原性。

作為本發明的優選方案，所述還原焙燒區弧度為220°～260°。還原焙燒區的燃燒器為蓄熱式燃燒器，還原焙燒區為還原氣氛，球團在還原焙燒區與還原劑接觸發生還原反應，獲得金屬化球團。

進一步的，所述還原焙燒區分為還原區和冷卻區，所述冷卻區弧度為50°～90°，所述冷卻區一端與出料口連接，所述冷卻區爐頂和兩側壁安裝有水冷壁。將還原焙燒區分為還原區和冷卻區有利於球團的後續處理。水冷壁安裝在冷卻區爐頂和兩側壁，控制水冷壁水流使冷卻區溫度控制至出料要求溫度。

作為優選的實施方案，所述擋牆底部與所述爐底垂直距離為10～20cm。擋牆底部到轉底爐的爐底上表面的距離既要保證物料的順利通過，又要保證氧化焙燒區氣氛和還原焙燒區氣氛不互相干擾。

進一步的，所述氧化焙燒區爐底的下方沿圓形方向均勻設置數個通氣孔，孔徑為3～6mm。通氣孔可通入氧氣或大量空氣，保持氧化焙燒區的氧化性氣氛。

本發明的聯合氧化-還原焙燒的轉底爐，通過擋牆可以實現爐體內兩種氣氛互不幹擾；物料在轉底爐內氧化焙燒與還原焙燒一體完成；物料經氧化焙燒後，還原效果好；還原焙燒區充分利用氧化焙燒區物料的顯熱，能耗小、成本低。

附圖說明

圖1是本發明的轉底爐的俯視示意圖；

圖2是本發明空心擋牆的局部視圖。

圖中：

1-爐體；101-還原劑入口；102-入料口；103-出料口；104-通氣孔；

2-爐底；3-擋牆；4-煙道；5-燃燒器；6-氧化焙燒區；7-還原焙燒區；701-還原區；702-冷卻區。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發明的方案及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發明的限制。

如圖1和圖2所示，本發明實施例提供一種聯合氧化-還原焙燒的轉底爐，包括爐體1、爐底2、擋牆3、煙道4和燃燒器5。

爐體1包括外側壁、爐頂和內側壁，外側壁通過爐頂連接內側壁，爐體的橫截面積為環形。

爐底2為環狀，位於爐體1下方，爐底2與爐體1構成環形空間。爐底2可繞轉底爐的中心軸旋轉，進入轉底爐的物料落在爐底2上，爐底2的旋轉帶動物料在轉底爐內旋轉。

擋牆3設置在爐體1內，擋牆連接外側壁、爐頂和內側壁，擋牆3將轉底爐內的環形空間分割為氧化焙燒區6和還原焙燒區7。擋牆3底部與爐底2上表面的垂直距離為10～20cm。擋牆底部到轉底爐的爐底上表面的距離既要保證物料的順利通過，又要保證氧化焙燒區氣氛和還原焙燒區氣氛不互相干擾。

擋牆3包括空心擋牆301和實心擋牆302。空心擋牆301上設有還原劑入口101，空心擋牆301內部上下貫通。

還原劑入口101設置在空心擋牆301的頂端，空心擋牆301內部中空，作為還原劑進入轉底爐的通道，可防止還原劑在落下過程發生燃燒和不均勻布料。

煙道4設置在氧化焙燒區6爐頂，多個煙道4沿圓形方向均勻布置。在氧化焙燒區轉6底爐的爐頂設置多個煙道4，用於將氧化焙燒區產生的大量煙氣排出。

燃燒器5安裝於爐體1的兩側壁上。燃燒器5為蓄熱式燃氣燃燒器，相對於電加熱，燃氣加熱能耗較小。蓄熱式燃氣燃燒器噪音小、壽命長、火焰穩定、鋪展性好、燃燒完全、氣氛易於控制。

進一步的，爐體1上設置入料口102和出料口103，入料口102設置在氧化焙燒區6外側壁上，出料口103設置在還原焙燒區7外側壁上。

具體的，入料口102設置在氧化焙燒區6實心擋牆端。出料口103設置在還原焙燒區7實心擋牆端。入料口102與出料口103之間扇形區域的弧度為10°～20°。換句話說，實心擋牆302設置在入料口102與出料口103之間扇形區域中。入料口102和出料口103的設置可儘量延長球團在轉底爐中的時間，提高還原效果。

本發明實施例中，氧化焙燒區6弧度為90°～120°。氧化焙燒區的燃燒器為蓄熱式燃燒器，氧化焙燒區控制為氧化性氣氛，物料經氧化的同時去除部分雜質，可提高物料的還原性。

本發明實施例中，還原焙燒區7弧度為220°～260°。還原焙燒區的燃燒器為蓄熱式燃燒器，還原焙燒區為還原氣氛，球團在還原焙燒區與還原劑接觸發生還原反應，獲得金屬化球團。

進一步的，還原焙燒區7分為還原區701和冷卻區702。冷卻區702弧度為50°～90°，冷卻區702一端與出料口103連接，冷卻區702爐頂和兩側壁安裝有水冷壁。將還原焙燒區7分為還原區701和冷卻區702有利於球團的後續處理。水冷壁安裝在冷卻區爐頂和兩側壁，控制水冷壁水流使冷卻區溫度控制至出料要求溫度。

本發明實施例中，氧化焙燒區爐底的下方沿圓形方向均勻設置數個通氣孔104，孔徑為3～6mm。通氣孔104可通入氧氣或大量空氣，保持氧化焙燒區的氧化性氣氛。

圖1和圖2中的箭頭代表物料的運動方向，陰影部分代表還原劑。

轉底爐的爐底可旋轉，球團由轉底爐入料口進入，隨轉底爐的爐底轉動，先後經過氧化焙燒區和還原焙燒區，物料(球團)在氧化焙燒區中氧化焙燒，還原劑經空心擋牆進入轉底爐，氧化後的物料進入還原焙燒區被均勻鋪設一層還原劑，在具有還原氣氛的還原焙燒區被還原成金屬化球團，最後從出料口排出。

本發明實施例提供的轉底爐，通過在轉底爐內設置擋牆，實現爐體內兩種氣氛互不幹擾；將空心擋牆作為還原劑進入轉底爐的通道，防止了還原劑的燃燒和布料不均；物料在轉底爐內先氧化焙燒，後還原焙燒，還原效果好；還原焙燒區充分利用氧化焙燒區物料的顯熱，能耗小、成本低。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發明而非限制本發明的範圍，本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離本發明的精神和範圍的前提下對本發明進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明的範圍之內。此外，除上下文另有所指外，以單數形式出現的詞包括複數形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那麼任何實施例的全部或一部分可結合任何其它實施例的全部或一部分來使用。