CN107354259A - 一种煤基直接还原竖炉及采用该竖炉进行冶炼的方法 - Google Patents

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尹鑫平
裴培
赵吉诗
季爱兵
雷华
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Abstract

本发明公开了一种煤基直接还原竖炉及采用该竖炉进行冶炼的方法，竖炉包括炉体、设于炉体上端的进料口及设于炉体下端的出料口，所述炉体内、靠近进料口端设有布料器，所述炉体的侧壁设有燃烧室，该燃烧室上分别设有煤气进气口及空气进气口。采用该竖炉进行冶炼的方法，包括如下步骤：按质量比100:5～20:5～15将矿石、还原剂及溶剂混合制成含碳球团后，将其置于竖炉内，调节煤气、空气流量及炉内温度，使球团中的碳还原金属氧化物，生产金属化球团。优点为该竖炉为静态设备，不需驱动装置，大大降低电耗，同时炉内布满物料，炉子利用系数高，设备产能大。

Description

一种煤基直接还原竖炉及采用该竖炉进行冶炼的方法
技术领域
本发明属于非高炉炼铁领域，尤其涉及一种煤基直接还原竖炉及采用该竖炉进行冶炼的方法。
背景技术
金属化球团是铁矿在固态条件下直接还原为金属铁，由于金属化球团未经过熔炼，在脱氧过程中形成多微孔的结构，状似海绵，因此又称海绵铁。海绵铁可替代废钢作为电炉原料，也可其他熔融还原的原料。
直接还原按照主体能源可分为煤基直接还原、气基直接还原和电热直接还原。传统的煤基直接还原设备主要有回转窑、隧道窑等，其最大特征在于设备主体是运动的，物料与设备一起运动，炉子利用系数低，同时电耗较高。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的是提供一种能够降低煤基还原装置的冶炼电耗、提高设备产能的还原竖炉；
本发明的第二目的是提供采用该竖炉进行冶炼的方法。
技术方案：本发明的直接还原竖炉，包括炉体、设于炉体上端的进料口及设于炉体下端的出料口，所述炉体内、靠近进料口端设有布料器，所述炉体的侧壁设有燃烧室，该燃烧室上分别设有煤气进气口及空气进气口，所述炉体上设置废气出口。
进一步说，炉体上设有1～8个出料口；燃烧室设于炉体的中部或中下部。
再进一步说，本发明的布料器为均匀分布的若干布料管布料或旋转布料器。
本发明采用直接还原竖炉进行冶炼的方法，包括如下步骤：按质量比100:5～20:5～15将矿石、还原剂及溶剂混合制成含碳球团后，将其置于竖炉内，调节煤气、空气流量及炉内温度，使球团中的碳还原金属氧化物，生产金属化球团。
更进一步说，矿石包括铁精矿、钒钛磁铁矿、钒钛海砂、红土镍矿或铬铁矿；还原剂包括无烟煤、兰碳、半焦；溶剂包括石灰石、白云石、硅石；炉内温度为600～1400℃。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：与传统煤基还原回转窑、隧道窑等设备相比，该竖炉为静态设备，不需驱动装置，大大降低电耗，同时炉内布满物料，炉子利用系数高，设备产能大。与现有氧化球团竖炉、现有气基竖炉相比，该煤基直接还原竖炉，其采用内配碳球团作为原料，通过煤基还原冶炼含有价金属具有高附加值的直接还原铁，能够有效解决现有气基竖炉对还原煤气要求苛刻的弊端。
附图说明
图1为本发明直接还原竖炉的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。
如图1所示，本发明的煤基直接还原竖炉，包括炉体1、设于炉体1上端的进料口2及设于炉体1下端的出料口3，该出料口3可为1～8个。所述炉体1内、靠近进料口2端设有布料器4，所述炉体1中部或中下部的侧壁设有燃烧室5，该燃烧室5上分别设有煤气进气口6及空气进气口7，该炉体1上还设有废气出口8。其中，布料器4为均匀分布的若干布料管布料或旋转布料器。
工作原理：含碳球团从进料口2经布料器4布入炉内，煤气、空气分别经煤气进口6、空气进口7进入燃烧室5内燃烧，生产的高温气体进入炉内，提供含碳球团直接还原所需的热量。球团在600～1400℃温度下，碳直接还原金属氧化物，生成金属化球团，从底部出料口3排出，废气从废气出口8流出。
本发明采用直接还原竖炉进行冶炼的方法，包括如下步骤：
(1)矿石、还原剂、熔剂等物料经磨细混合造球，制备成含碳球团，通过调节熔剂、还原剂配入量，调节矿石、还原剂、熔剂粒度，调节还原反应效果，其中，矿石、还原剂、熔剂的质量比为100:5～20:5～15；
(2)含碳球团在竖炉装置内，通过控制煤气、空气流量，调节炉内温度，使球团中的碳还原金属氧化物，生产金属化球团。
实施例1
设置年处理30万吨铁精矿煤基还原竖炉，采用高炉煤气作为燃气，按质量比100:15:10将铁精矿、兰碳及石灰石混合制成含碳球团后，将其置于竖炉内，调节煤气流量22000～25000Nm3/h、空气流量70000～80000Nm3/h及炉内温度850℃，使球团中的碳还原金属氧化物，生产金属化球团。
实施例2
设置年处理50万吨红土镍矿煤基还原竖炉，采用焦炉煤气作为燃气，按质量比100:10:5将红土镍矿、无烟煤及白云石混合制成含碳球团后，将其置于竖炉内，调节煤气流量5000～6000Nm3/h、空气流量32000～40000Nm3/h及炉内温度800℃，使球团中的碳还原金属氧化物，生产金属化球团。
实施例3
设置年处理80万吨铬铁矿煤基还原竖炉，采用天然气作为燃气，按质量比100:20:10将铬铁矿、兰碳及石灰石、硅石混合制成含碳球团后，将其置于竖炉内，调节天然气8000～9000Nm3/h、空气流量60000～70000Nm3/h及炉内温度1200℃，使球团中的碳还原金属氧化物，生产金属化球团。
其中，该实施例中钒钛海砂可替换为钒钛磁铁矿或钒钛海砂矿。

Claims (9)

1.一种煤基直接还原竖炉，包括炉体(1)、设于炉体(1)上端的进料口(2)及设于炉体(1)下端的出料口(3)，其特征在于：所述炉体(1)内、靠近进料口(2)端设有布料器(4)，所述炉体(1)的侧壁设有燃烧室(5)，该燃烧室(5)上分别设有煤气进气口(6)及空气进气口(7)，所述炉体(1)上设置废气出口(8)。
2.根据权利要求1所述的煤基直接还原竖炉，其特征在于：所述布料器(4)为均匀分布的若干布料管布料或旋转布料器。
3.根据权利要求1所述的煤基直接还原竖炉，其特征在于：所述出料口(3)为1～8个。
4.根据权利要求1所述的煤基直接还原竖炉，其特征在于：所述燃烧室(5)设于炉体(1)的中部或中下部。
5.一种采用权利要求1-4任一项所述的煤基直接还原竖炉进行冶炼的方法，其特征在于包括如下步骤：按质量比100:5～20:5～15将矿石、还原剂及溶剂混合制成含碳球团后，将其置于该竖炉内，调节煤气、空气流量及炉内温度，使球团中的碳还原金属氧化物，生产金属化球团。
6.根据权利要求5所述的采用煤基直接还原竖炉进行冶炼的方法，其特征在于：所述矿石包括铁精矿、钒钛磁铁矿、钒钛海砂、红土镍矿或铬铁矿。
7.根据权利要求5所述的采用煤基直接还原竖炉进行冶炼的方法，其特征在于：所述还原剂包括无烟煤、兰碳或半焦。
8.根据权利要求5所述的采用煤基直接还原竖炉进行冶炼的方法，其特征在于：所述溶剂包括石灰石、白云石或硅石。
9.根据权利要求5所述的采用煤基直接还原竖炉进行冶炼的方法，其特征在于：所述炉内温度为600～1400℃。
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