一種鐵礦石回轉窯還原焙燒工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鐵礦石回轉窯還原焙燒工藝，屬于冶金和選礦技術領域。本發(fā)明采用基于蓄熱式熱交換原理的高溫空氣煤氣換熱技術，在回轉窯外部設置蓄熱式空氣換熱器，對從回轉窯排出的焙燒煙氣余熱進行回收利用，減少鐵礦石焙燒時間，降低回轉窯的能耗；通過二次燃燒室對從回轉窯排出的含有可燃成分的焙燒煙氣進行二次燃燒，經(jīng)由蓄熱式空氣換熱器降溫后通過除塵器進行凈化，實現(xiàn)了煙氣的低污染排放；通過控制燃煤粉的粒徑和噴入距離提高了回轉窯入窯端的溫度，縮短了回轉窯長度，使該還原焙燒工藝可在長短徑比為8?12:1的粗短型回轉窯中實現(xiàn)。
【專利說明】
一種鐵礦石回轉窯還原焙燒工藝
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于冶金和選礦技術領域，具體涉及一種鐵礦石回轉窯還原焙燒工藝。
【背景技術】
[0002]目前，鐵礦石回轉窯直接還原焙燒工藝是將精礦粉、熔劑、粘結劑按一定比例混合造球，得到的球團礦再與一定比例的還原劑混合后，裝入回轉窯中進行加熱及還原，還原后的金屬化球團經(jīng)無氧冷卻后可直接得到還原鐵，該工藝技術成熟、操作簡單，但存在焙燒時間長、能耗高、窯體較長等問題。
[0003]在利用回轉窯對鐵礦石進行直接還原焙燒過程中，為盡可能回收高溫煙氣余熱，降低從回轉窯內排出的煙氣溫度，回轉窯通常都設置有較長的預熱段。因此，國內回轉窯的窯型一般選擇長徑比較大的回轉窯。當窯體較長時，通常采用從回轉窯中部供入常溫空氣參與窯內燃燒的方法來平衡回轉窯內沿窯長方向的爐壓分布，減少出窯端正壓冒火及入窯端負壓吸風現(xiàn)象，同時調節(jié)回轉窯各段的溫度。但常溫空氣從窯體中部供入后，回轉窯高溫煙氣的余熱不能通過預熱空氣進行回收，而只能通過在煙道中設置余熱鍋爐的方法進行回收利用，造成系統(tǒng)能源利用不合理、回轉窯能耗升高。
[0004]在回轉窯的預熱段，礦煤混合物中的煤炭在較低溫度下有揮發(fā)份析出，造成入窯端的煙氣中含有少量的可燃成分，這些可燃成分在較低溫度下不能進行燃燒，直接排入大氣又會造成環(huán)境污染。
[0005]冶金企業(yè)普遍使用的蓄熱式技術集成了空氣煤氣預熱、煙氣排放的功能，能最大限度地回收爐窯煙氣的顯熱，降低能耗，改善物料加熱質量?；谛顭崾綗峤粨Q原理的高溫空氣煤氣換熱技術，是近年來開始普遍推廣應用的一種換熱技術，它具有煙氣余熱高效回收、空氣高溫預熱、低污染排放等優(yōu)點。目前，該技術已應用于乳鋼加熱爐、室式爐等熱工設備中，但在鐵礦石回轉窯直接還原焙燒中還尚未見使用。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種鐵礦石回轉窯還原焙燒工藝，以減少鐵礦石焙燒時間、降低焙燒能耗、實現(xiàn)焙燒煙氣的低污染排放，并縮短窯體長度。
[0007]本發(fā)明的目的是通過如下方式實現(xiàn)的:在回轉窯外部設置二次燃燒室和蓄熱式空氣換熱器，對從回轉窯排出的煙氣余熱進行回收利用，減少鐵礦石焙燒時間，降低回轉窯的能耗，并通過除塵器對從蓄熱式空氣換熱器中排出的低溫煙氣進行凈化，實現(xiàn)煙氣的低污染排放;通過控制燃煤粉的粒徑和噴入距離以提高回轉窯入窯端的溫度，縮短回轉窯長度。
[0008]本發(fā)明的鐵礦石回轉窯還原焙燒工藝，具體包括以下步驟:
(I)粒徑為8-16_的球團礦與粒徑為5-15_還原煤的混合物料、燃煤粉、高溫空氣從回轉窯入窯端供入，混合物料在回轉窯內與爐氣順流流動過程中被加熱并進行鐵礦石還原，其中，還原煤中逸出的揮發(fā)份及炭氣化產(chǎn)生的氣體，一部分作為鐵礦石還原氣體進行利用，另一部分從物料中逸出進入到窯內空間作為燃料進行利用； (2)在助燃空氣射流作用下噴入到窯內的燃煤粉細粉與助燃空氣進行混合燃燒，燃燒產(chǎn)生的煙氣與從回轉窯入窯端供入的高溫空氣混合后向出窯端方向流動；
(3)噴入窯內的燃煤粉中未被氣化及燃燒的部分落入到混合物料中，一部分用作鐵礦石的還原劑，另一部分被CO2及水蒸汽氣化。氣化產(chǎn)生的氣體進入到窯內空間，一部分與窯氣中的氧接觸燃燒，另一部分與煙氣混合后流動到回轉窯的出窯端；
(4)通過控制回轉窯填充率20%-25%、高溫段窯溫1150-1250°C、還原焙燒時間60-90min ，可使鐵礦石充分還原焙燒；
(5 )還原焙燒后的高溫物料從回轉窯出窯端下部的出料口排出，焙燒煙氣從回轉窯出窯端上部出氣口排出；
(6 )從回轉窯出氣口排出的含有可燃成分的焙燒煙氣進入二次燃燒室與鼓風機引入的空氣混合后進行二次燃燒，通過調節(jié)空氣過剩系數(shù)控制煙氣出二次燃燒室的溫度為900-1200°C; 二次燃燒后的高溫焙燒煙氣送到蓄熱式空氣換熱器中與鼓風機引入的空氣進行換熱，可在空氣溫度提高到800-1100°C的同時，高溫煙氣溫度降低到150-180°C。降溫后的低溫煙氣經(jīng)除塵器除塵后排入大氣;升溫后的高溫空氣從入窯端進入回轉窯進行利用，一部分參與燃煤粉的燃燒，另一部分參與燃煤粉氣化產(chǎn)生的可燃氣體燃燒；
(7)焙燒后的高溫物料從回轉窯出料口排出后進行無氧冷卻，可得到鐵礦石焙燒產(chǎn)品。
[0009]上述混合物料中鐵礦石與還原煤的比例為100:12-16，可以保證鐵礦石達到良好的還原效果。
[0010]燃煤粉的粒徑小于1mm，其中粒度小于0.075mm的比例為48%-52%，可使細粒級燃煤粉燃燒產(chǎn)生煙氣，并通過控制燃煤粉噴入到入窯端的噴射距離來控制入窯端的燃煤粉供入量，使入窯端的窯氣溫度達到800-1000°C，實現(xiàn)入窯端混合物料的快速加熱。
[0011]本發(fā)明采用基于蓄熱式熱交換原理的高溫空氣煤氣換熱技術，在回轉窯外部設置蓄熱式空氣換熱器，對從回轉窯排出的焙燒煙氣余熱進行回收利用，減少鐵礦石焙燒時間，降低回轉窯的能耗;通過二次燃燒室對從回轉窯排出的含有可燃成分的焙燒煙氣進行二次燃燒，經(jīng)由蓄熱式空氣換熱器降溫后通過除塵器進行凈化，實現(xiàn)了煙氣的低污染排放;通過控制燃煤粉的粒徑和噴入距離提高了回轉窯入窯端的溫度，縮短了回轉窯長度，使該還原焙燒工藝可在長短徑比為8-12:1的粗短型回轉窯中實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0012]圖1為一種鐵礦石回轉窯還原焙燒工藝的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]為了更好地理解本發(fā)明，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明鐵礦石回轉窯還原焙燒工藝的實施步驟如下:
1、混合物料制備
將粒徑為8-16mm的球團礦與粒徑為5_15mm的還原煤按100:12-16的比例進行配料，制成混合物料。
[0015]2、回轉窯裝料及供熱
控制回轉窯填充率為20%-25%，將混合物料從回轉窯入窯端加入;燃煤粉按鐵礦石總量的5-10%從入窯端噴入，并導入高溫空氣。
[0016]3、鐵礦石還原焙燒
混合物料在回轉窯旋轉過程中，逐漸從入窯端流向出窯端?；旌衔锪狭鲃又惺艿饺济悍廴紵艧帷⑦€原煤逸出氣體燃燒放熱及高溫空氣的加熱，溫度逐漸升高，當物料溫度升高至Ij500-600°C時鐵礦石在還原煤的作用下開始還原，通過控制回轉窯高溫段焙燒溫度1150-1250 0C ^還原時間90-120min，可使鐵礦石得到充分還原。
[0017]4、焙燒煙氣二次燃燒與余熱回收
回轉窯內的煙氣與物料順流換熱后從出窯端排出，900-1200 °C的焙燒煙氣進入二次燃燒室與鼓風機引入的空氣混合后其中的可燃成分進行燃燒，通過調節(jié)空氣過剩系數(shù)控制煙氣從二次燃燒室排出的溫度為900-1200 °C; 二次燃燒后的高溫煙氣送到蓄熱式空氣換熱器中進行余熱回收，降溫到150-180°C的低溫煙氣經(jīng)除塵器除塵后由抽煙機排入大氣，升溫到800-1100°C的高溫空氣送到回轉窯進行利用。
[0018]5、焙燒后高溫物料冷卻
焙燒后的高溫物料從回轉窯出料端排出后進入到無氧冷卻器中進行冷卻，降溫到400°C以下后從無氧冷卻器中排出，得到的金屬化球團就可供轉爐、電爐或高爐進行利用。
【主權項】
1.一種鐵礦石回轉窯還原焙燒工藝，其特征在于:包括以下步驟: (1)鐵礦石與還原煤的混合物料、燃煤粉、高溫空氣從回轉窯入窯端供入，混合物料在回轉窯內與爐氣順流流動過程中被加熱并進行鐵礦石還原； (2)在助燃空氣射流作用下噴入到窯內的燃煤粉細粉與助燃空氣進行混合燃燒，燃燒產(chǎn)生的煙氣與從回轉窯入窯端供入的高溫空氣混合后向出窯端方向流動； (3)噴入窯內的燃煤粉中未被氣化及燃燒的燃煤粉落入到混合物料中，一部分用作鐵礦石的還原劑，另一部分被CO2及水蒸汽氣化，氣化產(chǎn)生的氣體進入到窯內空間，一部分與窯氣中的氧接觸燃燒，另一部分與煙氣混合后流動到回轉窯的出窯端； (4)通過控制回轉窯填充率、高溫段窯溫和焙燒時間，使鐵礦石充分還原焙燒； (5)還原焙燒后的高溫物料從回轉窯出窯端下部的出料口排出，焙燒煙氣從回轉窯出窯端上部出氣口排出； (6 )從回轉窯出氣口排出的含有可燃成分的焙燒煙氣進入二次燃燒室與鼓風機引入的空氣混合后進行二次燃燒，通過調節(jié)空氣過剩系數(shù)控制煙氣出二次燃燒室的溫度為900-1200°C; 二次燃燒后的高溫焙燒煙氣送到蓄熱式空氣換熱器中進行余熱回收，降溫到150-180°C的低溫煙氣經(jīng)除塵器凈化后排入大氣;升溫到800-1100°C的高溫空氣從入窯端進入回轉窯； (7)焙燒后的高溫物料從回轉窯出料口排出后進行無氧冷卻，可得到鐵礦石焙燒產(chǎn)品。2.根據(jù)權利要求1或2所述的一種鐵礦石回轉窯還原焙燒工藝，其特征在于:所述混合物料中鐵礦石與還原煤的比例為100:12-16。3.根據(jù)權利要求1所述的一種鐵礦石回轉窯還原焙燒工藝，其特征在于:所述鐵礦石為粒徑8 -16mm的球團礦。4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種鐵礦石回轉窯還原焙燒工藝，其特征在于:所述還原煤的粒徑為5-15mm。5.根據(jù)權利要求1所述的一種鐵礦石回轉窯還原焙燒工藝，其特征在于:所述燃煤粉的粒徑小于Imm，其中粒徑小于0.075mm的比例為48%_52%，通過控制燃煤粉的噴射距離調整回轉窯各段的焙燒溫度。6.根據(jù)權利要求1所述的一種鐵礦石回轉窯還原焙燒工藝，其特征在于:所述回轉窯的填充率為20%-25%，高溫段窯溫1150-1250°(:，還原焙燒時間60-901^111。
【文檔編號】C22B1/02GK106048211SQ201610557607
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月15日
【發(fā)明人】權芳民, 展仁禮, 雷鵬飛, 張志剛, 郭憶, 王欣, 邊立國, 李慧春, 白江虎, 寇明月, 王建平
【申請人】甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司