專利名稱：步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種直接還原鐵的生產(chǎn)方法，尤其涉及一種步進式單體串聯(lián)焙燒爐生 產(chǎn)直接還原鐵的方法，屬于鋼鐵冶金技術領域。
背景技術：
金屬化球團是直接還原鐵的一種，是重要的冶金原料，可用于煉鐵或煉鋼。直接 還原鐵生產(chǎn)工藝的原理，是將鐵礦粉或含鐵原料在低于鐵的熔化溫度的條件下進行還原反 應，將鐵礦中的氧奪走而形成金屬鐵。傳統(tǒng)金屬化球團的制造工藝中，通常將以煤做還原劑來進行還原反應的方法，稱 為煤基直接還原法，其主要有回轉窯法、隧道窯法和轉底爐法，然而，上述傳統(tǒng)方法均存在 生產(chǎn)效率低、金屬化率低等缺點。中國專利CN101148686A公開了一種隧道車底式快速還 原爐直接還原鐵的工藝，與傳統(tǒng)隧道窯法相比，具有球團反應速度快、反應時間縮短、直接 還原鐵質量提升及產(chǎn)量提高的優(yōu)點，然而，仍然存在如下缺點工序能耗高，單位能耗高達 900kcal/kg以上；生產(chǎn)效率低，爐內(nèi)焙燒時間高達130分鐘以上，嚴重制約產(chǎn)量提高；設備 維護難度大，因設備損壞后，隧道窯內(nèi)降溫過程長，延長了維修時間。中國專利CN1191377C公告了一種用含碳鐵礦球團生產(chǎn)直接還原鐵的方法，該方 法用類似燒結球團的生產(chǎn)方法生產(chǎn)金屬化球團，使含碳鐵礦球團料層連續(xù)順流還原焙燒， 還原反應生成的CO在球團周圍燒燒放熱以加熱球團，縮短傳熱距離，提高了生產(chǎn)率；但 是，這種方法仍然存在以下缺點，由于料層厚度薄，生產(chǎn)效率低，單位爐底面積生產(chǎn)率僅為 200kg/(m2 -h)；金屬化率不穩(wěn)定，這是因為在該工藝中球團料層的底部比上部焙燒時間短， 底部球團因還原時間過短而造成還原率低；若要保證底部球團的還原率，就需要延長焙燒 還原時間，然而在底部料層進行充分還原時，含氧量高的氣流就會穿過底部料層上升到料 層上部，將已還原的金屬再氧化，從而無法保證金屬化率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，該工藝 具有生產(chǎn)率高、金屬化率高并且穩(wěn)定的特點。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案本發(fā)明提供的步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，包括如下工序造球將鐵礦粉、煤粉和粘結劑混合壓制成球團并經(jīng)烘干，制取自還原球團；裝料向單體焙燒爐內(nèi)依次裝入下層燃料、自還原球團、上層燃料，形成厚度為 400—900mm 的料層；焙燒在單體焙燒爐內(nèi)，點燃所述上層燃料、加熱焙燒自還原球團并引燃自還原球 團上表面，形成還原焙燒層，并從上向下鼓入助燃風，同時從下部引風，使還原焙燒層從上 向下擴展；在上部料層完成還原后，改變鼓風和引風方向，即從下向上鼓入助燃風，從上部 引風，使下部料層完成還原，制得金屬化球團。
進一步，所述料層中還包括墊底料，鋪設在所述下層燃料與所述單體焙燒爐爐底 之間，厚度為25—50mm。其中，所述工藝，還包括如下工序單體串聯(lián)將若干個單體焙燒爐串聯(lián)成焙燒爐組，該焙燒爐組以步進方式移動，每 次移動一個單體焙燒爐工作位，每個工作位的上部和下部分別設有風箱；每個單體焙燒爐 移動到一個工作位時，與該工作位的風箱密封對接。所述造球工序中，鐵礦粉、煤粉和粘結劑按重量份配比為鐵礦粉68-74份，煤粉 22-26份，粘結劑3-5份。所述裝料工序中，上層燃料、自還原球團和下層燃料的厚度分別為50-100mm、 300—700mm、50—100mm。所述助燃風為冷空氣、熱風、富氧冷風或富氧熱風。所述單體焙燒爐，包括筒形爐體，該爐體的上端面開口，下端面設有箅條，所述爐 體壁的上、下兩端設有密封裝置，向上、向下分別與風箱密封連接；所述爐體壁外下端部相 對設有輪對。本發(fā)明提供的步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，采用單體焙燒爐來 制取金屬化球團，并在自還原球團料層的上下兩面分別鋪裝燃料；在焙燒過程中，首先點燃 上層燃料、引燃自還原球團上表面，形成還原焙燒層，并從上向下鼓入助燃風，同時從下部 引風，使還原焙燒層從上向下擴展；在上部料層完成還原后，改變鼓風和引風方向，即從下 向上鼓入助燃風，從上部引風，使下部料層完成還原，制得金屬化球團。在焙燒過程中，無論是從上向下鼓風、從下部引風，即上吹下引，還是從下向上鼓 風、從上部引風，即下吹上引，均能通過調(diào)節(jié)風壓和風量，使整個料層的球團焙燒溫度穩(wěn)步 上升并保持在1000-1350°C，并能控制爐內(nèi)氣體的氣氛，保障充分的還原溫度及時間，使整 個料層上下部球團均得到充分還原。在焙燒過程中，由于上層或下層燃料，在燃燒后首先與助燃風中的氧反應，因此穿 過料層的煙氣中含氧量非常低，不會使已還原的金屬鐵再被氧化，從而保證了金屬化率的 穩(wěn)定性。同時，由于采用了上吹下引和下吹上引的技術措施，增強了助燃風穿透料層的能 力，使單體焙燒爐內(nèi)料層的鋪裝厚度能達到900mm，從而有效地提高了金屬化球團的生產(chǎn)效率。


為了更清楚地說明本發(fā)明的技術方案，下面對實施例描述中所需要使用的附圖作 簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通 技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明提供的步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法的單體焙燒 爐的結構示意圖；圖2為本發(fā)明提供的步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法的流程圖；圖3為本發(fā)明提供的步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法的一實施方 式的示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述，顯 然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實 施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬 于本發(fā)明保護的范圍。如圖1所示，本發(fā)明提供的步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原 鐵的方法的專用 單體焙燒爐，所述單體焙燒爐10，包括筒形爐體11，該爐體11的上端面開口，下端面設有箅 條12，所述爐體11壁上、下兩端設有密封裝置13、14，向上、向下分別與風箱20、30密封連 接；所述爐體11壁外下端部相對設有輪對15，該輪對15放置在固定于地面上的軌道16上， 方便單體焙燒爐10的行進。如圖2所示，本發(fā)明提供的步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，包括 如下工序S201造球將鐵礦粉、煤粉和粘結劑混合壓制成球團并經(jīng)烘干，制取自還原球團；在該工序中，鐵礦粉、煤粉和粘結劑按重量份配比為鐵礦粉68-76份，煤粉22_26 份，粘結劑3-5份。S202裝料向單體焙燒爐內(nèi)依次裝入下層燃料60、自還原球團50、上層燃料40形 成厚度為400-900mm的料層，如圖1所示；其中，上層燃料、自還原球團和下層燃料的厚度分別為50--100mm、300--700mm、 50—100mm。進一步，在所述下層燃料與所述單體焙燒爐爐底之間，還鋪裝厚度為25-50mm的 墊底料70，使料層形成四層布料結構。所述墊底料為耐火材料起著保護爐箅條的作用。S203焙燒在單體焙燒爐內(nèi)，點燃所述上層燃料，以加熱焙燒自還原球團，并引燃自 還原球團上表面，形成還原焙燒層，并從上向下鼓入助燃風，同時從下部引風，即上吹下引， 使還原焙燒層從上向下擴展，上部料層完成還原；此后，改變吹風方向，即從下向上鼓入助 燃風，從上部引風，即下吹上引，使下部料層完成還原，制得金屬化球團。所述助燃風可以為冷空氣或熱風；也可以為富氧冷風或熱風。在本工序中，也可以先點燃下層燃料、引燃自還原球團下表面，并先下吹上引，后 上吹下引，進行還原焙燒。本發(fā)明提供的步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，在焙燒過程中， 無論是從上向下鼓風、從下部引風，即上吹下弓丨，還是從下向上鼓風、從上部引風，即 下吹上弓丨，均能通過調(diào)節(jié)風壓和風量，使整個料層的球團焙燒溫度穩(wěn)步上升并保持在 1000-1350°C，并能控制爐內(nèi)氣體的氣氛，保障充分的還原溫度及時間，使整個料層上下部 球團均得到充分還原。另外，在焙燒過程中，由于上層或下層燃料，在燃燒后首先與助燃風中的氧反應， 因此穿過料層的煙氣中含氧量非常低，不會使已還原的金屬鐵再被氧化，從而保證了金屬 化率的穩(wěn)定性。同時，由于采用了上吹下引和下吹上引的技術措施，增強了助燃風穿透料層 的能力，使單體焙燒爐內(nèi)料層的鋪裝厚度能達到900mm，從而有效地提高了金屬化球團的生
產(chǎn)效率。在本工藝中，一個單體焙燒爐在固定焙燒位進行焙燒還原，完成上吹下引及下吹上引的全部工序后，制得金屬化球團；本實施例的特點是一個單體焙燒爐在一個固定工作 位完成還原反應，在焙燒過程中，通過不斷調(diào)節(jié)風箱的風向、風壓和風量來保證還原反應的 順利進行。實施例1按重量份計，將72份含鐵65 %的鐵礦粉、24份煤粉和4份粘結劑，混合壓制成 自還原球團，并烘干；將燃料、自還原球團及墊底料分層裝入單體焙燒爐內(nèi)，料層厚度為 500mm，其中，上層燃料、下層燃料及墊底料的厚度分別 為55mm、55mm、25mm ；經(jīng)23分鐘的焙 燒還原后，經(jīng)過冷卻獲得金屬化率80 %，全鐵為77 %的金屬化球團。實施例2按重量份計，將70份含鐵65%的鐵礦粉、22份煤粉和3份粘結劑，混合壓制成還 原球團，并烘干；將燃料、還原球團及墊底料分層裝入單體焙燒爐內(nèi)，料層厚度為700mm，其 中，上層燃料、下層燃料及墊底料的厚度分別為75mm、75mm、35mm ；經(jīng)30分鐘的焙燒還原后， 經(jīng)過冷卻獲得金屬化率82%，全鐵為79%的金屬化球團。實施例3按重量份計，將76份含鐵65%的鐵礦粉、26份煤粉和5份粘結劑，混合壓制成還 原球團，并烘干；將燃料、還原球團及墊底料分層裝入單體焙燒爐內(nèi)，料層厚度為900mm，其 中，上層燃料、下層燃料及墊底料的厚度分別為95mm、95mm、45mm;經(jīng)37分鐘的焙燒還原后， 經(jīng)過冷卻獲得金屬化率81 %，全鐵為78%的金屬化球團。如圖3所示，為提高生產(chǎn)效率，方便組織生產(chǎn)，本工藝中采取按如下實施方式組織 生產(chǎn)單體串聯(lián)將若干個，如10個單體焙燒爐串聯(lián)成焙燒爐組，該焙燒爐組以步進方 式移動，每次移動一個單體焙燒爐工作位，每個工作位的上部和下部分別設有風箱；每個單 體焙燒爐移動到一個工作位時，與該工作位的風箱密封對接。在本實施例中，一組焙燒爐在焙燒過程中，以步進方式移動，每個單體焙燒爐移動 到一個工作位時，與該工作位的風箱連接；通過設置每一個工作位風箱的風向、風壓和風 量，控制爐內(nèi)氣體的氣氛，保持充分的還原溫度及時間，使整個料層的球團得到充分還原。 在運行中，可以先點燃上部燃料，前部采用上吹下引，后部下吹上引的方法進行還原焙燒； 也可以先點燃下部燃料，前部采用下吹上引，后部上吹下引的方法進行還原焙燒。本實施例的特點是一個單體焙燒爐步進式經(jīng)過多個工作位、與多個風箱連接，每 個工作位風箱給出所需的風向、風壓和風量，單體焙燒爐經(jīng)過多個工作位后，完成焙燒還原 反應。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵 蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
一種步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于，包括如下工序造球將鐵礦粉、煤粉和粘結劑混合壓制成球團并經(jīng)烘干，制取自還原球團；裝料向單體焙燒爐內(nèi)依次裝入下層燃料、自還原球團、上層燃料，形成厚度為400--900mm的料層；焙燒在單體焙燒爐內(nèi)，點燃所述上層燃料、加熱焙燒自還原球團并引燃自還原球團上表面，形成還原焙燒層，并從上向下鼓入助燃風，同時從下部引風，使還原焙燒層從上向下擴展；在上部料層完成還原后，改變鼓風和引風方向，即從下向上鼓入助燃風，從上部引風，使下部料層完成還原，制得金屬化球團。
2.根據(jù)權利要求1所述的步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在 于，所述料層中還包括墊底料，鋪設在所述下層燃料與所述單體焙燒爐爐底之間，厚度為 25—50mmo
3.根據(jù)權利要求1所述的步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在 于，還包括如下工序單體串聯(lián)將若干個單體焙燒爐串聯(lián)成焙燒爐組，該焙燒爐組以步進方式移動，每次移 動一個單體焙燒爐工作位，每個工作位的上部和下部分別設有風箱；每個單體焙燒爐移動 到一個工作位時，與該工作位的風箱密封對接。
4.根據(jù)權利要求1所述的步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在 于，所述造球工序中，鐵礦粉、煤粉和粘結劑按重量份配比為鐵礦粉68-76份，煤粉22-26 份，粘結劑3-5份。
5.根據(jù)權利要求1所述的步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特 征在于，所述裝料工序中，下層燃料、自還原球團和上層燃料的厚度分別為50-100mm、 300—700mm、50—100mm。
6.根據(jù)權利要求1所述的步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在 于，所述助燃風為冷空氣、熱風、富氧冷風或富氧熱風。
7.根據(jù)權利要求1或3所述的步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征 在于，所述單體焙燒爐，包括筒形爐體，該爐體的上端面開口，下端面設有箅條，所述爐體壁 的上、下兩端設有密封裝置，向上、向下分別與風箱密封連接；所述爐體壁外下端部相對設 有輪對。
全文摘要
本發(fā)明公開一種步進式單體串聯(lián)焙燒爐生產(chǎn)直接還原鐵的方法，用以解決現(xiàn)有技術存在的生產(chǎn)效率低、無法保證金屬化率的問題；其包括如下工序造球，將鐵礦粉、煤粉和粘結劑混合壓制成球團并經(jīng)烘干；裝料，向單體焙燒爐內(nèi)依次裝入下層燃料、自還原球團、上層燃料，形成厚度為400--900mm的料層；焙燒，在單體焙燒爐內(nèi)，點燃所述上層燃料、加熱焙燒自還原球團并引燃自還原球團上表面，形成還原焙燒層，并從上向下鼓入助燃風，同時從下部引風，使還原焙燒層從上向下擴展；在上部料層完成還原后，改變鼓風和引風方向，即從下向上鼓入助燃風，同時從上部引風，使下部料層完成還原。本發(fā)明工藝能夠高生產(chǎn)效率，高金屬化率地生產(chǎn)金屬化球團。
文檔編號C21B13/00GK101818225SQ20101017161
公開日2010年9月1日 申請日期2010年5月6日 優(yōu)先權日2010年5月6日
發(fā)明者萬宇, 劉國林, 黃永志 申請人:劉國林;萬宇;黃永志