CN109536703A - 一种铬铁合金冶炼装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铬铁合金冶炼装置及工艺，该方法包括：S1：将铬铁原料与还原剂粉料的均匀混合物装入还原室中，并保持还原室中所述混合物均匀分布；S2：通过燃烧室均匀加热所述还原室，并保持所述还原室炉膛温度均匀以及还原性气氛均匀；S3：将还原室反应后得到的热态铬铁球团热装进入矿热炉，进行铬铁合金熔分后得到液态铬铁合金。本发明一方面避免了回转窑易结圈、球团中的预还原率较难把握的问题，另一方面，由于还原室具有温度场可控以及原料分布均匀的特点，从而提高了还原产品的整体质量以及还原产品金属化率。

Description

一种铬铁合金冶炼装置及工艺

技术领域

本发明涉及有色冶金技术领域，尤其涉及一种铬铁合金冶炼装置及工艺。

背景技术

目前，铬铁矿原料有块矿及粉矿两种形式。随着优质块矿资源越来越少，面临着粉矿多块矿少的局面。粉矿采购成本比块矿要低得多，但是铬铁矿粉不能直接进入矿热炉冶炼，必须造块后方可入炉。因此，全世界的相关领域已开始致力于铬铁粉矿预处理技术的研究和开发。

当前，烧结、压块、预还原球团、氧化球团等铬铁粉矿预处理工艺技术不断涌现。根据铬铁合金粉矿预处理的效果来区分，预处理方法主要有两种：预氧化处理和预还原处理。烧结法、回转窑法及氧化球团竖炉法等均属于前者，回转窑预还原法等属于后者。由于铬铁球团在进入矿热炉前Cr氧化物及Fe氧化物等已被部分或全部还原成金属，与氧化球团技术相比，使用预还原金属化球团冶炼高碳铬铁，可以提高矿热炉的生产能力，降低电耗，减少冶炼用焦，同时生产成本更低。

现有的铬铁矿预还原代表技术有SRC预还原球团处理工艺，但是，该技术主要存在以下缺点：1)链篦机故障率较高，回转窑易结圈；2)球团中的预还原率较难把握，矿热炉冶炼配碳难控制，矿热炉冶炼操作难度极大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铬铁合金冶炼装置及工艺，它通过将铬铁原料与还原剂粉料的均匀混合物装入还原室中，通过燃烧室均匀加热所述还原室，将还原室反应后得到的热态铬铁球团热装进入矿热炉熔分后得到液态铬铁合金，一方面避免了回转窑易结圈、球团中的预还原率较难把握的问题，另一方面，由于还原室具有温度场可控以及原料分布均匀的特点，从而提高了还原产品的整体质量以及还原产品金属化率。。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种铬铁合金冶炼装置，其包括用于对铬铁原料和还原剂粉料的混合物进行还原反应的还原设备，该还原设备包括至少一个还原室和至少两个燃烧室，还原室上设有进料口和出料口，其内设有用于放置铬铁原料与还原剂粉料的均匀混合物的腔室，该腔室用于保持混合物均匀分布；燃烧室布置在还原室的两侧，用于均匀加热还原室，并保持还原室炉膛温度均匀以及还原性气氛均匀。

优选的，还原室设有多个，还原室和燃烧室间隔布置。

优选的，还原室与燃烧室为模块化组合。

相应的，本发明还提供一种铬铁合金冶炼工艺，采用上述装置实现，包括以下步骤：

S1、将铬铁原料与还原剂粉料的均匀混合物装入还原室中，并保持还原室中所述混合物均匀分布；

S2、通过燃烧室均匀加热所述还原室，并保持所述还原室炉膛温度均匀以及还原性气氛均匀；

S3、将还原室反应后得到的热态铬铁球团热装进入矿热炉，进行铬铁合金熔分后得到液态铬铁合金。

优选的，还原剂粉料包括无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭、木炭中的一种或多种。

优选的，还原室反应后还得到半焦，将半焦用于向矿热炉提供燃料。

优选的，燃烧室排出的高温烟气通过高温热交换器预热通入燃烧室的燃料和助燃气体。

优选的，高温热交换器为蓄热炉或耐高温金属换热器。

优选的，矿热炉产生的煤气余热经发电后用于矿热炉。

优选的，矿热炉进行铬铁合金熔分过程得到炉顶煤气，该炉顶煤气用于向燃烧室提供燃料或用于发电。

本发明产生的有益效果是：通过将铬铁原料与还原剂粉料的均匀混合物装入还原室中，通过燃烧室均匀加热所述还原室，将还原室反应后得到的热态铬铁球团热装进入矿热炉熔分后得到液态铬铁合金。一方面，避免了使用回转窑时链篦机故障率较高，回转窑易结圈的问题。另一方面，由于还原室具有温度场可控以及原料分布均匀的特点，解决了球团中的预还原率较难把握的问题，从而提高了还原产品的整体质量以及还原产品金属化率。与此同时，由于矿热炉中入炉料的还原度提高，从而降低了矿热炉冶炼的配碳控制难度，以及降低了矿热炉冶炼操作难度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例提供的一种铬铁合金冶炼工艺的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种铬铁合金冶炼工艺的详细流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

一种铬铁合金冶炼装置，包括：用于对铬铁原料和还原剂粉料的混合物进行还原反应的还原设备，该还原设备包括至少一个还原室和至少两个燃烧室，还原室上设有进料口和出料口，其内设有用于放置铬铁原料与还原剂粉料的均匀混合物的腔室，腔室用于保持所述混合物均匀分布；燃烧室布置在还原室的两侧，用于均匀加热还原室，并保持还原室炉膛温度均匀以及还原性气氛均匀。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，还原室和燃烧室均设置有多个，多个还原室和多个燃烧室间隔布置，以使得多个还原室的炉膛温度均匀以及还原性气氛均匀。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，还原室与燃烧室为模块化组合。

图1是本发明实施例提供的一种铬铁合金冶炼工艺流程图，如图1所示，本发明实施例提供一种铬铁合金冶炼工艺，包括：

S1：将铬铁原料与还原剂粉料的均匀混合物装入还原室中，并保持还原室中混合物均匀分布。

S1中，铬铁原料的可以为铬铁粉矿，或者铬铁粉矿、粘结剂的混合物。将铬铁粉矿、粘结剂混匀后制粒，并与还原剂粉料混匀装入还原室中，在还原室中物料处于分散、均匀分布的状态，装料完毕后密封。

S2：通过燃烧室均匀加热还原室，并保持还原室炉膛温度均匀以及还原性气氛均匀。

S2中，通过燃烧室均为还原室加热，点燃燃烧室内持续供应的燃料和助燃气体，产生的热量均匀加热还原室内的物料，使粒状原料和还原剂在还原室内进行还原反应；还原室整个炉膛温度均匀一致，还原性气氛均匀一致。

S3：将还原室反应后得到的热态铬铁球团热装进入矿热炉，进行铬铁合金熔分后得到液态铬铁合金。

S3中，待还原室物料反应完毕后，得到热态高金属化率铬铁球团及半焦，通过热送方式将热态球团及半焦运至装料设备，热装进入矿热炉，矿热炉内完成铬铁合金熔分，得到液态铬铁合金及炉渣。

本发明实施例提供的种铬铁合金冶炼工艺，通过将铬铁原料与还原剂粉料的均匀混合物装入还原室中，通过燃烧室均匀加热所述还原室，将还原室反应后得到的热态铬铁球团热装进入矿热炉熔分后得到液态铬铁合金。一方面，避免了使用回转窑时链篦机故障率较高，回转窑易结圈的问题。另一方面，由于还原室具有温度场可控以及原料分布均匀的特点，解决了球团中的预还原率较难把握的问题，从而提高了还原产品的整体质量以及还原产品金属化率。与此同时，由于矿热炉中入炉料的还原度提高，从而降低了矿热炉冶炼的配碳控制难度，以及降低了矿热炉冶炼操作难度。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，上述还原剂粉料使用无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭、木炭中的一种或多种。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，还原剂粉料使用无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭、木炭中的一种或多种，具有两个作用，一方面作铬铁矿的还原剂，另一方面煤粉在还原室内经高温碳化得到半焦，S3中半焦可以随金属化球团一起进入矿热炉做燃料，矿热炉无需外购焦炭，大大降低了铬铁合金的生产成本。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，步骤S2中燃烧室内排出的高温烟气，通过高温热交换器来预热燃料和助燃气体，高温热交换器包括蓄热炉或耐高温金属换热器。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，步骤S3中，矿热炉所耗电力由矿热炉自身产生的煤气余热及余能发电提供，提供足够的能量给矿热炉。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，步骤S3中，矿热炉进行铬铁合金熔分过程得到炉顶煤气，炉顶煤气用于向燃烧室提供燃料或用于发电。

本发明上述实施例提供的铬铁合金冶炼工艺，具有以下有益效果：

1、还原室内铬铁球团与煤粉等处于均匀、松散状态，球团间避免了发生摩擦破损，因此对粒状原料的强度要求降低，提高了制粒工序生产效率，减少粘结剂的使用量，从而降低制粒工序的能耗和成本；

2、还原室内物料停留时间可以延长，提高了还原产品的金属化率，产品质量更高，有利于降低矿热炉电耗。

3、还原室内物料可实现还原过程温度场均匀、还原室空间密闭、还原性气氛均匀一致，工况稳定，提高还原产品的整体质量；

4、还原室内物料可实现还原温度可调、可控，提高还原产品金属化率，可使产品金属化率达90％以上。

5、粒状原料和还原剂粉料在还原室中处于分散、均匀分布的状态，可达到的效果有：

a、还原剂和粒状原料充分接触，提高还原效率；

b、粒状原料处于疏松状态的还原剂粉料中，能充分消除还原过程中粒状原料的膨胀作用，整体物料对还原室大墙无应力作用，延长还原室大墙寿命。

6、还原室内使用无烟煤、烟煤、褐煤等原料，具有两个作用，一方面作铬铁矿的还原剂，另一方面煤粉在还原室内经高温碳化得到半焦，半焦可以随金属化球团一起进入矿热炉做燃料，矿热炉无需外购焦炭，大大降低了铬铁合金的生产成本。

7、热态金属化球团和半焦通过热送、热装进入矿热炉，减少了热量损失，降低矿热能耗，能源利用充分。

8、矿热炉主要是实现铬铁矿的终还原及融化，由于金属化球团的金属化率高，呈热态，还可以直接使用预处理工序产生的半焦，矿热炉电耗更低，生产成本更低。

9、矿热炉产生的高温煤气经过余热利用及净化后，一部分发电，直供矿热炉，另外一部分做预还原工序的燃料，整个工艺流程工序间能源介质循环利用程度高，大大减少了有害气体及固体排放，环保效果极佳。

10、与其它处理工艺相比，该工艺完全使用粒度范围广的铬铁粉矿作原料，大大降低了原料采购成本，所生产的铬铁合金产品成本更低。

在具体应用时，如图2所示，一种铬铁合金冶炼工艺，具体包括以下步骤：

1、将铬铁粉矿、粘结剂或煤粉等配料充分混均后制粒，粒度大小约10mm～40mm，经干燥工序处理，直接运至料仓。在本步骤中，也可以将还原剂和含铁原料一起制粒，可缩短还原时间，提高还原效率。本步骤中选用铬铁粉矿粒度范围广，粒度小于1mm粉矿均可。

2、将还原剂粉料和上述粒状原料等配料，充分混均后由布料器从还原室顶部或侧部进料，除还原室料面上方留有少量空间供还原气汇集外，其余空间由被还原物料填充，物料呈分散、均匀分布状态，还原室中物料的填充率约90％，装料完毕后，还原室各进料口完成自动封闭；还原剂为无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭、木炭等的至少一种。

3、燃烧室位于还原室两侧，还原过程所需热量完全由燃烧室提供。燃烧室内设置若干个烧嘴，实现不同燃料和助燃气体的燃烧，点燃燃料和助燃气体会产生1000～1450℃的高温烟气，正常生产时为连续不间断燃烧，高温烟气热量整体均匀加热还原室内被还原物料；燃料为矿热炉产生的煤气、高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、煤制煤气、天然气等的至少一种。

4、粒状原料与还原剂粉料在还原室内进行充分的还原反应，还原室物料温度在1100℃～1400℃之间可调可控；；还原室2内的温度可调、可控，还原反应时间可调、可控。

5、燃烧室排出的烟气温度较高，约700～1200℃，排出后的高温烟气通过热交换器进行热量回收，预热进入燃烧室的燃料和助燃气体，燃料可预热至500～1000℃，助燃气体可预热至500～1000℃，热交换结束后的烟气温度降低至200～300℃，还可用于干燥原料等，烟气除尘后通过烟囱外排。

6、各个还原室内部被还原物料在反应过程中，产生的还原性气体，如CO、H₂等，在还原室顶部空间富集后，由顶部导管导出，总管汇集后返回至各燃烧室1作为补充燃料。

7、待还原室物料化学反应完毕后，从还原室的一侧或底部出料，就单个还原室而言，采取一次整体出料或连续出料方式。出料端的热态高金属化率铬铁球团和半焦呈独立、均匀、不粘结、无粉化的状态，由排料设备装入罐内，金属球团的金属化率高达90％以上。

8、通过热送方式将热态金属化球团和半焦一起运至装料设备，热装进入矿热炉。

9、在矿热炉完成熔融冶炼，实现渣和铬铁的熔融，渣铁分离后得到铬铁合金和炉渣。矿热炉产生的高温煤气经过余热利用、净化后，一部分送给预还原工序燃烧室燃烧，提供足够的热量给还原室，另外一部分煤气发电，电量供矿热炉自用，工序间能源介质循环利用程度高。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种铬铁合金冶炼装置，包括用于对铬铁原料和还原剂粉料的混合物进行还原反应的还原设备，其特征在于，所述还原设备包括至少一个还原室和至少两个燃烧室，所述还原室上设有进料口和出料口，其内设有用于放置铬铁原料与还原剂粉料的均匀混合物的腔室，所述腔室用于保持所述混合物均匀分布；所述燃烧室布置在所述还原室的两侧，用于均匀加热所述还原室，并保持所述还原室炉膛温度均匀以及还原性气氛均匀。

2.根据权利要求1所述的铬铁合金冶炼装置，其特征在于，所述还原室设有多个，所述还原室和燃烧室间隔布置。

3.根据权利要求1或2所述的铬铁合金冶炼装置，其特征在于，所述还原室与燃烧室为模块化组合。

4.一种铬铁合金冶炼工艺，其特征在于，采用权利要求1-3中任一项所述的铬铁合金冶炼装置，该工艺包括以下步骤：

S1、将铬铁原料与还原剂粉料的均匀混合物装入还原室中，并保持还原室中所述混合物均匀分布；

S2、通过燃烧室均匀加热所述还原室，并保持所述还原室炉膛温度均匀以及还原性气氛均匀；

S3、将还原室反应后得到的热态铬铁球团热装进入矿热炉，进行铬铁合金熔分后得到液态铬铁合金。

5.根据权利要求4所述的铬铁合金冶炼工艺，其特征在于，所述还原剂粉料包括无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭、木炭中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的铬铁合金冶炼工艺，其特征在于，步骤S3中，所述还原室反应后还得到半焦，所述半焦用于向所述矿热炉提供燃料。

7.根据权利要求4所述的铬铁合金冶炼工艺，其特征在于，步骤S2中，所述燃烧室排出的高温烟气通过高温热交换器预热通入燃烧室的燃料和助燃气体。

8.根据权利要求7所述的铬铁合金冶炼工艺，其特征在于，步骤S2中，所述高温热交换器为蓄热炉或耐高温金属换热器。

9.根据权利要求4所述的铬铁合金冶炼工艺，其特征在于，步骤S3中，所述矿热炉产生的煤气余热经发电后用于矿热炉。

10.根据权利要求4所述的铬铁合金冶炼工艺，其特征在于，步骤S3中，所述矿热炉进行铬铁合金熔分过程得到炉顶煤气，所述炉顶煤气用于向所述燃烧室提供燃料或用于发电。