本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及由冷固結(jié)球團(tuán)制備海綿鐵的氣基豎爐及其方法。

背景技術(shù)：

氣基豎爐制備海綿鐵采用氧化球團(tuán)或焙燒球團(tuán)為原料，往往需要將冷固結(jié)球團(tuán)經(jīng)過干燥、焙燒和冷卻后方能進(jìn)入氣基豎爐內(nèi)。生球干燥過程在鏈篦機(jī)中進(jìn)行，焙燒往往在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行，冷卻在環(huán)冷機(jī)上進(jìn)行。氣基豎爐制備海綿鐵所采用的原料為室溫或低溫下的氧化球團(tuán)，這涉及到冷固結(jié)球團(tuán)的干燥、焙燒和冷卻過程，流程長，設(shè)備復(fù)雜，造成了大量的能量耗散。

近年來，有專利報(bào)道采用冷固結(jié)球團(tuán)直接輸送至氣基豎爐生產(chǎn)海綿鐵，可極大的縮短工藝流程，降低能量耗散。然而，由于冷固結(jié)球團(tuán)抗壓強(qiáng)度低、易粉碎，且在已有氣基豎爐內(nèi)直接使用可操作性不強(qiáng)，因此采用冷固結(jié)球團(tuán)在氣基豎爐內(nèi)制備海綿鐵仍需更多的實(shí)踐和探索。

氣基豎爐內(nèi)不同溫度帶和位置的冷固結(jié)球團(tuán)所能承受的抗壓強(qiáng)度是不同的。已有氣基豎爐為立式爐，爐內(nèi)球團(tuán)承受自身上部及周圍球團(tuán)帶來的壓力和摩擦力，且豎爐越高，爐內(nèi)球團(tuán)所承受的來自垂直距離上的壓力和摩擦力越大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述氣基豎爐制備海綿鐵存在的問題，本發(fā)明提出一種采用冷固結(jié)球團(tuán)制備海綿鐵的氣基豎爐及其方法。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供一種冷固結(jié)球團(tuán)制備海綿鐵的氣基豎爐，該氣基豎爐包括：

爐體，其沿豎直方向延伸，爐體內(nèi)部設(shè)有空腔，空腔自上而下分成干燥段、預(yù)熱段以及還原段，并且空腔相對的側(cè)壁自上而下交替設(shè)置有多對傾斜的左支撐料板和右支撐料板，每個左支撐料板和右支撐料板在朝向腔體的豎直中心線的方向上向下傾斜延伸至所述豎直中心線；

冷固結(jié)球團(tuán)入口，其位于爐體上端；

爐頂氣出口，其位于所述爐體的干燥段；

還原氣入口，其位于還原段；以及

海綿鐵出口，其位于還原段底端。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中爐頂氣出口位于爐體干燥段的側(cè)面的上部并且還原氣入口位于還原段的側(cè)面的下部。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，左支撐料板和右支撐料板與水平面的夾角為5°～30°，并且該角度優(yōu)選為10°～20°。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供一種采用氣基豎爐由冷固結(jié)球團(tuán)制備海綿鐵的方法，該方法包括下列步驟：

1)制備冷固結(jié)球團(tuán)并將所述冷固結(jié)球團(tuán)由冷固結(jié)球團(tuán)入口加入到氣基豎爐干燥段內(nèi)；

2)經(jīng)預(yù)熱段自下而上的第一氣體在干燥段對步驟1)中加入的冷固結(jié)球團(tuán)進(jìn)行干燥，得到干燥后的冷固結(jié)球團(tuán)；

3)干燥后的冷固結(jié)球團(tuán)在預(yù)熱段交替地沿左支撐料板和右支撐料板下落，同時(shí)被來自還原段的第二氣體預(yù)熱，得到預(yù)熱后的冷固結(jié)球團(tuán)和第一氣體；

4)預(yù)熱后的冷固結(jié)球團(tuán)在還原段交替地沿左支撐料板和右支撐料板下落，同時(shí)與經(jīng)還原氣入口通入的還原氣體發(fā)生還原反應(yīng)，生成海綿鐵和第二氣體；

5)使步驟4)中生成的海綿鐵經(jīng)氣基豎爐底端的海綿鐵出口排出。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，步驟1)中所制備的冷固結(jié)球團(tuán)的水分質(zhì)量含量不大于10％。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，步驟1)中制備冷固結(jié)球團(tuán)的方式包括圓盤造球、對輥壓球或壓制成球方式中的一種或幾種。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，步驟4)中還原氣的溫度為850℃～950℃。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，步驟4)中還原氣包含H₂和CO，并且H₂和CO的總的體積百分比不小于80％。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，步驟4)中還原后海綿鐵溫度為400℃～600℃。

本發(fā)明采用的氣基豎爐以及由冷固結(jié)球團(tuán)制備海綿鐵的方法將氣基豎爐裝置分為干燥段、預(yù)熱段和還原段三部分，特別是還原段內(nèi)部設(shè)置了左支撐料板和右支撐料板，減少了下部冷固結(jié)球團(tuán)所承受的來自垂直距離上的壓力和來自周圍球團(tuán)的摩擦力，降低了球團(tuán)粉化率。左支撐料板和右支撐料板的引入促使還原氣沿“之”字路徑向上運(yùn)動，極大的改善和提高了冷固結(jié)球團(tuán)的干燥、預(yù)熱和還原效果。將冷固結(jié)球團(tuán)干燥、預(yù)熱、還原和深還原過程集中于氣基豎爐干燥段、預(yù)熱段和還原段內(nèi)完成，大大簡化了工藝流程，節(jié)省了氧化球團(tuán)或焙燒球團(tuán)制備過程所需設(shè)備，節(jié)約了綜合能耗，提高了海綿鐵的金屬化率和生產(chǎn)效率，海綿鐵的金屬化率較傳統(tǒng)工藝得到的海綿鐵的金屬化率高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的冷固結(jié)球團(tuán)制備海綿鐵的氣基豎爐的主視圖；

圖2是本發(fā)明的冷固結(jié)球團(tuán)制備海綿鐵的氣基豎爐的側(cè)視圖；以及

圖3是本發(fā)明的采用氣基豎爐由冷固結(jié)球團(tuán)制備海綿鐵的方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

應(yīng)當(dāng)理解，在示例性實(shí)施例中所示的本發(fā)明的實(shí)施例僅是說明性的。雖然在本發(fā)明中僅對少數(shù)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易領(lǐng)會在未實(shí)質(zhì)脫離本發(fā)明主題的教導(dǎo)情況下，多種修改是可行的。相應(yīng)地，所有這樣的修改都應(yīng)當(dāng)被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在不脫離本發(fā)明的主旨的情況下，可以對以下示例性實(shí)施例的設(shè)計(jì)、操作條件和參數(shù)等做出其他的替換、修改、變化和刪減。

下面參照圖1和2描述本發(fā)明實(shí)施例的冷固結(jié)球團(tuán)制備海綿鐵的氣基豎爐。該氣基豎爐總體包括爐體，其沿豎直方向延伸，爐體內(nèi)部設(shè)有空腔，空腔自上而下分成干燥段200、預(yù)熱段300以及還原段400，并且空腔相對的側(cè)壁自上而下交替設(shè)置有多對傾斜的右支撐料板800和左支撐料板900，每個左支撐料板900和右支撐料板800在朝向腔體的豎直中心線的方向上向下傾斜延伸至所述豎直中心線，左支撐料板900和右支撐料板800與水平面的夾角為5°～30°，并且該角度優(yōu)選為10°～20°。爐體上端設(shè)置有冷固結(jié)球團(tuán)100，爐頂氣出口700位于爐體的干燥段200側(cè)面的上部，還原氣入口500位于還原段300側(cè)面的下部，海綿鐵出口600位于還原段400底端。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的采用氣基豎爐由冷固結(jié)球團(tuán)制備海綿鐵的方法的示意性流程圖。結(jié)合圖1-2并參照圖3來說明本發(fā)明所公開的制備海綿鐵的方法。

該方法開始于步驟S100。在步驟S100中，制備冷固結(jié)球團(tuán)并將冷固結(jié)球團(tuán)由冷固結(jié)球團(tuán)入口100加入到氣基豎爐干燥段內(nèi)。所制備的冷固結(jié)球團(tuán)的水分質(zhì)量含量不大于10％，通過圓盤造球、對輥壓球或壓制成球方式中的一種或幾種來制備該冷固結(jié)球團(tuán)。

在步驟S200中，經(jīng)預(yù)熱段300自下而上的第一氣體在干燥段200對步驟S100中加入的冷固結(jié)球團(tuán)進(jìn)行干燥，得到干燥后的冷固結(jié)球團(tuán)。

在步驟S300中，干燥后的冷固結(jié)球團(tuán)在預(yù)熱段300交替地沿左支撐料板900和右支撐料板800下落，同時(shí)被來自還原段400的第二氣體預(yù)熱，得到預(yù)熱后的冷固結(jié)球團(tuán)和第一氣體。

在步驟S400中，預(yù)熱后的冷固結(jié)球團(tuán)在還原段400交替地沿左支撐料板900和右支撐料板800下落，同時(shí)與經(jīng)還原氣入口500通入的還原氣體發(fā)生還原反應(yīng)，生成海綿鐵和第二氣體。還原氣的溫度為850℃～950℃。還原氣包含H₂和CO，并且H₂和CO的總的體積百分比不小于80％。還原后海綿鐵溫度為400℃～600℃。

最后，在步驟S500中，使步驟S400中生成的海綿鐵經(jīng)氣基豎爐底端的海綿鐵出口600排出。

實(shí)施例一

將水分質(zhì)量含量10％的冷固結(jié)球團(tuán)由冷固結(jié)球團(tuán)入口100加入氣基豎爐干燥段200內(nèi)。經(jīng)預(yù)熱段300自下而上的第一氣體在氣基豎爐干燥段200與加入的冷固結(jié)球團(tuán)接觸并對冷固結(jié)球團(tuán)進(jìn)行干燥，干燥冷固結(jié)球團(tuán)所產(chǎn)生的爐頂氣經(jīng)爐頂氣出口700排出。干燥后的冷固結(jié)球團(tuán)在預(yù)熱段300交替地沿左支撐料板900和右支撐料板800下落，同時(shí)被來自還原段400的第二氣體預(yù)熱，得到預(yù)熱后的冷固結(jié)球團(tuán)和第一氣體。預(yù)熱后的冷固結(jié)球團(tuán)在還原段400交替地沿左支撐料板900和右支撐料板800下落，同時(shí)與經(jīng)還原氣入口500通入的850℃的還原氣體發(fā)生還原反應(yīng)，生成海綿鐵和第二氣體。還原氣包含H₂和CO，并且H₂和CO的總的體積百分比為81％。還原后海綿鐵溫度為400℃，生成的海綿鐵經(jīng)氣基豎爐底端的海綿鐵出口600排出。

采用本方法制備的海綿鐵的金屬化率約83.5％，采用傳統(tǒng)工藝制備的海綿鐵金屬化率約82.4％。

實(shí)施例二

將水分質(zhì)量含量9％的冷固結(jié)球團(tuán)由冷固結(jié)球團(tuán)入口100加入氣基豎爐干燥段200內(nèi)。經(jīng)預(yù)熱段300自下而上的第一氣體在氣基豎爐干燥段200與加入的冷固結(jié)球團(tuán)接觸并對冷固結(jié)球團(tuán)進(jìn)行干燥，干燥冷固結(jié)球團(tuán)所產(chǎn)生的爐頂氣經(jīng)爐頂氣出口700排出。干燥后的冷固結(jié)球團(tuán)在預(yù)熱段300交替地沿左支撐料板900和右支撐料板800下落，同時(shí)被來自還原段400的第二氣體預(yù)熱，得到預(yù)熱后的冷固結(jié)球團(tuán)和第一氣體。預(yù)熱后的冷固結(jié)球團(tuán)在還原段400交替地沿左支撐料板900和右支撐料板800下落，同時(shí)與經(jīng)還原氣入口500通入的900℃的還原氣體發(fā)生還原反應(yīng)，生成海綿鐵和第二氣體。還原氣包含H₂和CO，并且H₂和CO的總的體積百分比為85％。還原后海綿鐵溫度為500℃，生成的海綿鐵經(jīng)氣基豎爐底端的海綿鐵出口600排出。

采用本方法制備的海綿鐵的金屬化率約86.3％，采用傳統(tǒng)工藝制備的海綿鐵金屬化率約84.1％。

實(shí)施例三

將水分質(zhì)量含量8％的冷固結(jié)球團(tuán)由冷固結(jié)球團(tuán)入口100加入氣基豎爐干燥段200內(nèi)。經(jīng)預(yù)熱段300自下而上的第一氣體在氣基豎爐干燥段200與加入的冷固結(jié)球團(tuán)接觸并對冷固結(jié)球團(tuán)進(jìn)行干燥，干燥冷固結(jié)球團(tuán)所產(chǎn)生的爐頂氣經(jīng)爐頂氣出口700排出。干燥后的冷固結(jié)球團(tuán)在預(yù)熱段300交替地沿左支撐料板900和右支撐料板800下落，同時(shí)被來自還原段400的第二氣體預(yù)熱，得到預(yù)熱后的冷固結(jié)球團(tuán)和第一氣體。預(yù)熱后的冷固結(jié)球團(tuán)在還原段400交替地沿左支撐料板900和右支撐料板800下落，同時(shí)與經(jīng)還原氣入口500通入的950℃的還原氣體發(fā)生還原反應(yīng)，生成海綿鐵和第二氣體。還原氣包含H₂和CO，并且H₂和CO的總的體積百分比為88％。還原后海綿鐵溫度為600℃，生成的海綿鐵經(jīng)氣基豎爐底端的海綿鐵出口600排出。

采用本方法制備的海綿鐵的金屬化率約88.5％，采用傳統(tǒng)工藝制備的海綿鐵金屬化率約87.3％。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。