CN110229939A - 一种两段回转窑法非焦炼铁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金及冶金设备领域，尤其涉及一种两段回转窑法非焦炼铁装置。本发明装置为两条回转窑窑炉，两段窑采用不同的温度、转速、斜度等和不同的结构及参数，缓解了各自的压力，最终共同实现深度还原和渣铁分离还原的工艺技术。因此，本发明装置设备顺行、故障率低、安全可靠、回转窑不结圈、操作简单；不但可以实现深度还原，也可做到渣铁分离还原；可以是煤基深度还原，也可以做到半煤基半气基深度还原，甚至是熔融还原；可以分离出优质高品位的粒铁和金属铁粉产品，也可以还原出高密度金属化球团(HD‑DRI)产品，甚至是铁锭产品。
Description
技术领域
本发明属于冶金及冶金设备领域，尤其涉及一种两段回转窑法非焦炼铁装置。
背景技术
我国是一个低贫呆难选铁矿资源丰富的国家，低贫呆铁矿占铁矿资源96％以上，但每年需要从国外进口10亿吨以上的富铁矿石，国内大量的赤铁矿、褐铁矿、镜铁矿、菱铁矿、鲕状赤铁矿、羚羊石铁矿等铁晶粒细小、低贫呆难选铁矿，锰铁矿、红土镍矿、钒钛磁铁矿、钛铁矿等难选复合矿及硫酸渣、氧化铝赤泥、铜冶炼渣、铬渣、铅锌冶炼渣、钢厂除尘灰、钢厂污泥等难选含铁固废，甚至是六价铬渣等危废，均没有很好的办法将其综合开发和利用，造成资源浪费，大量的堆放也污染土地，污染环保，甚至成为灾难。
2011年日本神户钢铁公司采用转底炉法，将铁矿粉内配碳压球，薄料层布料，采用直径￠4.5m的中试转底炉，在1450℃左右的还原温度下，使铁粒与渣分离。他们把高炉炼铁称为第一代炼铁法；把直接还原称为第二代炼铁法，而本工艺被称为“第三代炼铁法”(ITmk3)。
国家产业政策很早就明文规定，鼓励大力开发、建设直接还原铁、熔融还原铁等非焦炼铁项目；鼓励开各种难选铁矿、供(伴)生复合铁矿、冶金固废等含铁物料的综合利用和开发。
当今世界，除了还原铁回转窑、氧化锌回转窑、RKEF回转窑等还原金属类的回转窑，就连处理非金属的水泥回转窑、白灰回转窑、白云石分解回转窑、菱镁矿分解回转窑，甚至是陶粒回转窑、耐火材料焙烧回转窑等所有的回转窑设备，只要使用温度超过1000℃的回转窑，几乎都存在结圈问题，回转窑结圈问题就是一个无法逾越的鸿沟，严重制约了高温回转窑技术的发展。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种两段回转窑法非焦炼铁装置。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种两段回转窑法非焦炼铁装置，其特殊之处在于，包括一段窑、二段窑和驱动装置；所述驱动装置包括一段窑窑尾驱动装置、一段窑中段驱动装置、一段窑窑头驱动装置和二段窑驱动装置；
所述一段窑包括一段窑还原筒体，所述一段窑还原筒体内设有螺旋片；所述一段窑还原筒体从前到后依次包括加料段、加热段和出料段；
所述加料段前端与所述加料装置相衔接，所述加料段前端设有一段窑窑尾罩，所述一段窑窑尾罩上设有荒煤气排放管，所述加料段外设有一段窑窑尾托圈，所述一段窑窑尾驱动装置通过一段窑窑尾托圈带动加料段旋转；
所述加热段前端设有排烟口；
所述加热段中，所述一段窑还原筒体内设有网格筒体，所述一段窑还原筒体外设有若干组保温棉块；所述若干组保温棉块和所述一段窑还原筒体之间形成若干组加热室Ⅰ；
所述若干组加热室Ⅰ之间通过烟气连接管连通；所述若干组加热室Ⅰ之间设有支撑外壳，所述支撑外壳和所述一段窑还原筒体之间设有稳固拨块和支撑筋板；所述稳固拨块均布在所述支撑外壳内表面，所述支撑筋板均布在所述一段窑还原筒体外表面，所述支撑筋板***所述稳固拨块之间；
所述支撑外壳外设有一段窑中段托圈，所述一段窑中段驱动装置通过一段窑中段托圈带动加热段旋转；
所述出料段外设有一段窑窑头托圈，所述一段窑窑头驱动装置通过一段窑窑头托圈带动出料段旋转；
所述出料段后端设有一段窑窑头罩；所述一段窑窑头罩上设有加料口、调速螺旋机和落料管Ⅱ；
所述二段窑包括二段窑还原筒体，所述二段窑还原筒体内形成加热室Ⅱ，所述二段窑还原筒体外设有炉衬砖；所述落料管Ⅱ连通入所述加热室Ⅱ；
所述二段窑还原筒体前端设有二段窑窑尾罩，所述二段窑窑尾罩上设有高温烟气输入管，所述高温烟气输入管连通入所述一段窑还原筒体；
所述二段窑还原筒体外从前之后依次设有二段窑窑尾托圈、驱动齿圈和二段窑窑头托圈，所述二段窑驱动装置通过所述驱动齿圈带动二段窑还原筒体旋转；
所述二段窑还原筒体后端设有二段窑窑头罩，所述二段窑窑头罩上设有落料管Ⅲ，所述落料管Ⅲ连通至水淬池；所述二段窑还原筒体后端连通有主燃烧平焰喷枪；
所述水淬池通过埋刮板机依次连接湿式球磨机、一道湿式磁选机、二道湿式磁选机、三道湿式磁选机和真空过滤机。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述加料装置包括依次连接的网带机、给料斗、防爆无料钟给料机和落料斗Ⅰ；所述落料斗Ⅰ连通入所述一段窑还原筒体内；
更进一步，所述防爆无料钟给料机为申请号201910223614.9的【一种正负压两用防爆给料装置】。
采用上述进一步方案的有益效果是，将被还原物料置于网带机上，排烟口排出的高温烟气可对网带机上的被还原物料进行烘干；防爆无料钟给料机能够有效防止空气通过落料管Ⅰ进入一段窑还原筒体内，同时也防止一段窑还原筒体内煤气在给料斗处泄露。
进一步，所述网格筒体的筒壁上设有孔径为6-8mm的网格孔；所述一段窑还原筒体和所述网格筒体之间设有扬料格板。
采用上述进一步方案的有益效果是，一段窑还原筒体和网格筒体直接由螺旋片进行焊接连接，之间还设有扬料格板，能够进一步加强一段窑还原筒体的机械强度，还可将被还原物料扬起，使其充满一段窑还原筒体内的四周，特别利于窑内气体还原剂(CO、H2)的还原效率和效果，也相对增加了一段窑还原筒体内的填充系数，为25～35％，比传统的回转窑填充系数增加2倍以上。
螺旋片、扬料格板和网格筒体是金属材质，可使一段窑还原筒体从加热室Ⅰ吸收到的热量迅速传导给被还原物料，促使被还原物料迅速吸热，加快还原速度，利于加强气基还原强度(被还原物料在还原筒体的四周，利于跟还原气体接触)，也提高装置的使用寿命；其组合的功效如同散热器片的功效一样，使其还原时间仅需2～2.5h。
进一步，所述一段窑窑头罩、一段窑窑尾罩、二段窑窑头罩和二段窑窑尾罩内侧均设有鱼鳞片密封圈。
采用上述进一步方案的有益效果是，鱼鳞片密封圈能够提高窑炉的密封性，提高还原效果。
进一步，所述高温烟气输入管上设有风量控制阀。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过风量控制阀控制一段窑还原筒体的出料段呈微负压或微正压状态。
进一步，所述一段窑窑尾托圈、一段窑窑头托圈与所述一段窑还原筒体之间设有托圈软连接筋板；所述一段窑中段托圈与所述支撑外壳之间设有托圈软连接筋板；所述二段窑窑尾托圈、二段窑窑头托圈与所述炉衬砖之间设有托圈软连接筋板。
采用上述进一步方案的有益效果是，托圈软连接筋板能够有效解决窑炉的径向膨胀问题。
进一步，所述一段窑窑头托圈的后侧、一段窑中段托圈的两侧、二段窑窑尾托圈的前侧、二段窑窑头托圈的后侧均设有挡轮。
采用上述进一步方案的有益效果是，挡轮能够有效解决窑炉因自由膨胀引起的窜动问题。
进一步，所述加热段中，所述一段窑还原筒体外设有两组保温棉块；所述两组保温棉块和所述一段窑还原筒体之间分别形成第一组加热室Ⅰ和第二组加热室Ⅰ，所述第二组加热室Ⅰ内设有若干烧嘴。
采用上述进一步方案的有益效果是，第一组加热室Ⅰ中，通过回收利用二段窑中的高温烟气余热和第二组加热室Ⅰ中的煤气显热，实现对被还原物料的预热；第二组加热室Ⅰ中，荒煤气排放管回收的荒煤气经处理后，作为能源通入烧嘴，被还原物料在第二组加热室Ⅰ中实现加热还原。
进一步，所述二段窑还原筒体的轴线与水平线的夹角为1.5°-15°，所述二段窑还原筒体的前端高于后端。
采用上述进一步方案的有益效果是，倾斜设置，能够使二段窑还原筒体内的半熔融状态物料靠自身重力缓缓下流，还原过程中产生的煤气和烟气上浮，通过高温烟气输入管进入一段窑还原筒体内，实现预热再利用。
进一步，所述网格筒体内设有若干档板。
采用上述进一步方案的有益效果是，档板能够防止被还原物料进入网格筒体内，同时阻止还原气体向后快速运行，让还原气体穿过网格筒体的网格孔向四周扩散，加强被还原物料的还原强度和还原效果。
进一步，所述一段窑还原筒体和所述支撑外壳之间充满保温棉快。
进一步，所述一段窑为隔焰式外加热回转窑，所述二段窑为内燃式回转窑
本发明的有益效果是：
1、适合多个矿种或含铁物料
本发明装置适合品位TFe30～60％的赤铁矿、褐铁矿、镜铁矿、菱铁矿、鲕状赤铁矿、羚羊石铁矿等铁晶粒细小低贫呆难选铁矿；锰铁矿、红土镍矿、钒钛磁铁矿、钛铁矿等难选复合矿；也适合硫酸渣、氧化铝赤泥、铜冶炼渣、铬渣、铅锌冶炼渣、钢厂除尘灰、钢厂除尘污泥等难选含铁固废，甚至是六价铬渣等危废；均可采用两段回转窑法还原—磨选分离出尾渣，获得品位TFe90～98％、还原率ηFe93～98％、回收率93～99％的“3个90”优质粒铁和还原金属铁粉产品。
2、分解成一长一短功能不同的两段还原窑炉
本发明装置是采取两段式窑炉设计：第一段窑炉为隔焰外加热式回转窑，长度为30～80m，转速为0.3～1.5r/min，物料运行是靠螺旋片输送，其安装斜度为水平状；其主要功能是回收利用第二段窑炉的高温烟气余热和回收第一段窑炉的煤气燃烧加热，对被还原物料进行预热和预还原；
第二段窑炉为内加热式回转窑，长度为8～16m，转速为0.3～1.5r/min，安装斜度为1.5°～15°；其主要功能是对被还原物料进行深度还原和渣铁分离还原，再转化成被渣铁分离还原的乳状物料，甚至是熔融还原。
3、二段窑补充加入还原剂，加强还原动力的强度和效果
本发明将部分还原剂与铁物料一起从给料斗加入一段窑中；另外一部分还原剂是在一段窑的一段窑窑头罩处与高温被还原物料一起密闭加入二段窑，为二段窑的深度还原和渣铁分离还原提供新的能量的同时，也加强了其还原动力的强度和效果。
4、产能大、余热综合利用，节能减排环保
加热室Ⅰ高温还原段的最高温度为950～1000℃，其热源来自两部分：一部分热源是荒煤气排放管的富含CO、H2的煤气，经回收后，再脱焦、脱水、除尘、降温后，获得冷净煤气，再经增压通过烧嘴对加热室Ⅰ和一段窑还原筒体进行补充加热；另一部分热源是二段窑的950～1000℃的高温烟气的显热(富含CO、H2、CO2，而不含O2)通过落料管Ⅱ和高温烟气输入管直接打入一段窑还原筒体内，利用其显热对被还原物料进行加热，也进一步加强利用高温烟气中的还原气体对被还原物料的气基还原作用。
二段窑为深度还原和渣铁分离还原窑炉，其热源来自主燃烧平焰喷枪，燃料可以是外加的喷煤粉、天然气、冷煤气、甲醇、油类等，只要能满足工艺温度要求即可；助燃风可以是换热的热风，也可是富氧或纯氧助燃。
二段窑窑尾的温度靠窑头高温进行辐射，一般物料温度为1050～1200℃，使被还原物料进行快速的深度还原和渣铁分离还原。
水淬池的热水经换热(热风或热水)可用于助燃风或洗浴、供暖等使用，比传统的方法可减少排放40％以上。最大限度做到余热综合利用，节能减排，磁选分离出的尾渣为熟料，是生产建材或水泥很好的原料。
本发明窑炉的直径可以达到￠8m以上，单条生产线年处理矿量的产能可达到百万吨的规模，处理产能规模较大，比传统的内燃式回转窑方法可减少排放40％以上。
5、主燃烧平焰喷枪为大型平焰型，火焰呈伞状，利于深度还原和渣铁分离还原
二段窑的加热是靠主燃烧平焰喷枪，其火焰较短，火焰厚度一般在200～300mm，火焰直径可达￠1000～￠3000mm，火焰呈伞状，火焰直接辐射到被还原物料上表层，二段窑的加热室Ⅱ保持在最高1200～1350℃的温度，甚至更高，被还原物料很快就形成被渣铁分离还原的乳状物料，辐射到被还原物料上表层的火焰回反射形成反射火焰，本段距离较短，只有1～1.5m，并靠近二段窑窑头端。
6、中段支撑设计
一段窑的中部支撑段具体为：一段窑还原筒体与支撑外壳之间由12～16块支撑筋板组成，其孔隙中加塞了保温棉块，在支撑外壳内部焊接了12～16块稳固拨块，支撑筋板***并卡在稳固拨块之间，并在其上下及两侧各留有2～5mm的间隙，有效解决一段窑还原筒体径向膨胀的问题，装置拆装也方便。
7、产品多样化
本发明装置主要适合各种难选铁矿、难选复合矿及难选含铁固废，采用二段式回转窑法进行渣铁分离还原冶选出高品位粒铁和还原金属铁粉产品。
如果将二段窑的还原温度降低到1130～1150℃时，被还原物料仍然为固体状态，可以还原生产密度较高的DRI产品，称为高密度金属化球团(HD-DRI)。
如果将二段窑的还原温度降升高到1400～1550℃时，被还原物料转化成被渣铁分离还原的乳状物料，甚至流动性更好的液态铁和液态渣，最后获得铁锭或铁水产品，此方法可转化为典型的二步熔融还原铁法。
8、减少投资比
本发明取消了设备投资和土建投资昂贵的链篦机***，将笨重的内燃回转窑分解成轻松的隔焰式回转窑和短内燃回转窑，设备投资也大大降低了，同时也大大降低笨重内燃式回转窑的基础投资，大大降低生产线的投资比。
9、彻底根治回转窑结圈的弊病
传统的回转窑生产线是一条还原窑炉，因其前后段的温度相差悬殊，但转速和斜度却一样，从而必然产生无法逾越的结圈问题。本发明的装置为两条窑炉，两段窑采用不同的温度、转速、斜度等参数，缓解了各自的压力，最终共同实现深度还原和渣铁的工艺技术。因此，本发明装置设备顺行、故障率低、安全可靠、回转窑不结圈、操作简单；不但可做到渣铁分离还原，也可以实现深度还原；可以是煤基深度还原，也可以做到半煤基半气基深度还原，甚至是熔融还原；可以分离优质高品位的粒铁和金属铁粉产品，也可以还原高密度金属化球团(HD-DRI)产品，甚至是熔融铁锭产品。
附图说明
图1为本发明的纵向剖面示意图；
图2为图1的A-A方向断面示意图；
图3为图1的B-B方向断面示意图；
图4为图3中的M处放大示意图；
图中，1、一段窑；2、二段窑；3、一段窑窑尾驱动装置；4、一段窑中段驱动装置；5、一段窑窑头驱动装置；6、二段窑驱动装置；7、一段窑还原筒体；8、螺旋片；9、加料段；10、加热段；11、出料段；12、一段窑窑尾罩；13、荒煤气排放管；14、一段窑窑尾托圈；15、排烟口；16、网格筒体；17、保温棉块；18、第一组加热室Ⅰ；19、第二组加热室Ⅰ；20、烧嘴；21、烟气连接管；22、支撑外壳；23、稳固拨块；24、支撑筋板；25、一段窑中段托圈；26、一段窑窑头托圈；27、一段窑窑头罩；28、加料口；29、调速螺旋机；30、落料管Ⅱ；31、二段窑还原筒体；32、加热室Ⅱ；33、炉衬砖；34、二段窑窑尾罩；35、高温烟气输入管；36、二段窑窑尾托圈；37、驱动齿圈；38、二段窑窑头托圈；39、二段窑窑头罩；40、落料管Ⅲ；41、水淬池；42、主燃烧平焰喷枪；43、埋刮板机；44、湿式球磨机；45、一道湿式磁选机；46、二道湿式磁选机；47、三道湿式磁选机；48、真空过滤机；49、网带机；50、给料斗；51、防爆无料钟给料机；52、落料斗Ⅰ；53、网格孔；54、鱼鳞片密封圈；55、扬料格板；56、风量控制阀；57、托圈软连接筋板；58、挡轮；59、档板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种两段回转窑法非焦炼铁装置，其特征在于，包括一段窑1、二段窑2和驱动装置；所述驱动装置包括一段窑窑尾驱动装置3、一段窑中段驱动装置4、一段窑窑头驱动装置5和二段窑驱动装置6；
所述一段窑包括一段窑还原筒体7，所述一段窑还原筒体内设有螺旋片8；所述一段窑还原筒体从前到后依次包括加料段9、加热段10和出料段11；
所述加料段前端与所述加料装置相衔接，所述加料段前端设有一段窑窑尾罩12，所述一段窑窑尾罩上设有荒煤气排放管13，所述加料段外设有一段窑窑尾托圈14，所述一段窑窑尾驱动装置通过一段窑窑尾托圈带动加料段旋转；
所述加热段前端设有排烟口15；
所述加热段中，所述一段窑还原筒体内设有网格筒体16，所述一段窑还原筒体外设有两组保温棉块17；所述两组保温棉块和所述一段窑还原筒体之间分别形成第一组加热室Ⅰ18和第二组加热室Ⅰ19，所述第二组加热室Ⅰ内设有若干烧嘴20；
所述第一组加热室Ⅰ和第二组加热室Ⅰ之间通过烟气连接管21连通；所述第一组加热室Ⅰ和第二组加热室Ⅰ之间设有支撑外壳22，所述支撑外壳和所述一段窑还原筒体之间设有稳固拨块23和支撑筋板24；所述稳固拨块均布在所述支撑外壳内表面，所述支撑筋板均布在所述一段窑还原筒体外表面，所述支撑筋板***所述稳固拨块之间；
所述支撑外壳外设有一段窑中段托圈25，所述一段窑中段驱动装置通过一段窑中段托圈带动加热段旋转；
所述出料段外设有一段窑窑头托圈26，所述一段窑窑头驱动装置通过一段窑窑头托圈带动出料段旋转；所述出料段后端设有一段窑窑头罩27；所述一段窑窑头罩上设有加料口28、调速螺旋机29和落料管Ⅱ30；
所述二段窑包括二段窑还原筒体31，所述二段窑还原筒体内形成加热室Ⅱ32，所述二段窑还原筒体外设有炉衬砖33；所述落料管Ⅱ连通入所述加热室Ⅱ；
所述二段窑还原筒体前端设有二段窑窑尾罩34，所述二段窑窑尾罩上设有高温烟气输入管35，所述高温烟气输入管连通入所述一段窑还原筒体；
所述二段窑还原筒体外从前之后依次设有二段窑窑尾托圈36、驱动齿圈37和二段窑窑头托圈38，所述二段窑驱动装置通过所述驱动齿圈带动二段窑还原筒体旋转；
所述二段窑还原筒体后端设有二段窑窑头罩39，所述二段窑窑头罩上设有落料管Ⅲ40，所述落料管Ⅲ连通至水淬池41；所述二段窑还原筒体后端连通有主燃烧平焰喷枪42；
所述水淬池通过埋刮板机43依次连接湿式球磨机44、一道湿式磁选机45、二道湿式磁选机46、三道湿式磁选机47和真空过滤机48；
其中，所述加料装置包括依次连接的网带机49、给料斗50、防爆无料钟给料机51和落料斗Ⅰ52；所述落料斗Ⅰ连通入所述一段窑还原筒体内；
所述网格筒体的筒壁上设有孔径为6-8mm的网格孔53；
所述一段窑窑头罩、一段窑窑尾罩、二段窑窑头罩和二段窑窑尾罩内侧均设有鱼鳞片密封圈54；
所述一段窑还原筒体和所述网格筒体之间设有扬料格板55；
所述高温烟气输入管上设有风量控制阀56；
所述一段窑窑尾托圈、一段窑窑头托圈与所述一段窑还原筒体之间设有托圈软连接筋板57；所述一段窑中段托圈与所述支撑外壳之间设有托圈软连接筋板57；所述二段窑窑尾托圈、二段窑窑头托圈与所述炉衬砖之间设有托圈软连接筋板57；
所述一段窑窑头托圈的后侧、一段窑中段托圈的两侧、二段窑窑尾托圈的前侧、二段窑窑头托圈的后侧均设有挡轮58；
所述二段窑还原筒体的轴线与水平线的夹角为1.5°-15°，所述二段窑还原筒体的前端高于后端；
所述网格筒体内设有若干档板59。
实施例1(铁矿粉还原高比例粒铁)
采用品位TFe:66.66％、细度160～180目的辽宁北票铁精矿粉，其自然四元碱度R为0.18；按铁精矿粉重量比，配加2.0％无烟煤粉，其细度(120～160目)、1.5％水玻璃、5％还原金属铁粉(细度100～300目)和5％石灰粉(细度120～160目)，其碱度R达到0.55，物料进行均匀混合、混碾后，喷洒8～9％的清水，采用￠1200mm造球盘，筛分分离出粒度￠8～16mm的球团，备用；
吨球团按干基重量比配加50％的本溪市小市无烟煤做还原剂，加工分离出粒度5～20mm颗粒，无烟煤指标见表1：
本溪小市无烟煤指标 表1
按照干基球团重量配加50％的无烟煤颗粒中的80％还原剂，与烘干后的球团一起加入一段窑，进行烘干、预还原，一段隔焰外加热式回转窑规格为￠1000mm×39m。
一段窑加热的热源为回收经处理的冷煤气，一段窑的高温区长为28m、还原温度为980～1020℃、还原时间为2.5h，回转窑转速为0.45r/min，一段窑出口处物料取样保护冷却，经检测：金属化球团的还原率ηFe为86.88％。
金属化球团密闭进入二段窑，二段窑的窑尾950～980℃的高温烟气也进入一段窑，二段窑的规格为￠1500mm×8m。
按照干基球团重量配加50％的无烟煤颗粒中剩下的20％还原剂颗粒，在一段窑的窑头罩处，采用调速螺旋机密闭加入，与高温预还原球团一起进入二段窑，进行深度还原和渣铁分还原。
二段窑主烧嘴采用富氧喷煤加热方式；煤粉采用优质神木煤，煤粉细度120～160目，氧气浓度30～35％，窑内高温段1～1.2m，温度1350～1380℃，还原时间1h，二段窑转速为1.2r/min，二段窑出口1m处的被还原物料呈半熔融乳状，自流入水淬池，水淬后物料经打磨、3200Gs、1800Gs、800Gs的三次磁选，获得94％的粒铁和6％的还原铁粉产品，铁回收率98.5％，其主要指标见表2。
粒铁及还原金属铁粉指标 表2
实施例2(难选铁矿还原高比例粒铁)
采用品位TFe:42.5％、磨矿细度160～180目的湖南石门县鲕状赤铁矿，其自然四元碱度R为0.08，按铁矿粉重量比，按铁矿粉的重量比配加8％石灰粉(细度120～200目)、2％水玻璃、3％还原金属铁粉(细度100～300目)和5％煤粉(细度120～200目)，使其碱度R达到0.44，物料进行均匀混合、混碾后，喷洒8～9％的清水，采用压球机，球团粒度为22mm，备用；
吨球团按干基重量比配加50％的神木兰炭做还原剂，加工分离出粒度5～20mm颗粒，兰炭指标见表3：
兰炭指标 表3
元素分析(％)
按照干基球团重量配加40％的兰炭颗粒中的70％还原剂，与湿球团一起加入一段窑，进行烘干、预还原，一段转窑规格为￠1000mm×39m。
一段窑加热的热源为回收经处理的冷煤气，一段窑的高温区长为28m、还原温度为980～1010℃、还原时间为2.5h，回转窑转速为0.5r/min，回转窑出口处物料取样保护冷却，经检测：金属化球团的还原率ηFe为85.98％。
金属化球团密闭进入二段窑，二段窑的窑尾950～980℃的高温烟气也进入一段窑，二段窑的规格为￠1500mm×8m。
按照干基球团重量配加40％的兰炭颗粒中剩下的30％还原剂颗粒，在一段窑的窑头罩处，采用调速螺旋机密闭加入，与高温预还原球团一起进入二段窑，进行深度还原和渣铁分还原。
二段窑主烧嘴采用天然气加热方式；助燃风为富氧燃烧，富氧浓度30～35％，窑内高温段1～1.2m，温度1340～1370℃，还原时间50min，二段窑转速为1.1r/min，二段窑出口1m处的被还原物料呈半熔融乳状，自流入水淬池，水淬后物料经打磨、3200Gs、1800Gs、800Gs的三次磁选，获得88％的粒铁和12％的还原铁粉产品，其主要指标见表4。
粒铁及还原金属铁粉指标 表4
实施例3(含铁固废还原高比例粒铁)
采用品位TFe:47.15％、磨矿细度160～180目的山东魏桥氧化铝赤泥选出的铁粉，其自然四元碱度R为0.96，按赤泥铁粉重量比，按铁矿粉的重量比配加2％石灰粉(细度120～200目)、2％水玻璃、3％还原金属铁粉(细度100～300目)和6％煤粉(细度120～200目)，使其碱度R达到0.44，物料进行均匀混合、混碾后，喷洒8～9％的清水，采用￠1200mm造球盘，筛分分离出粒度￠8～16mm的球团，备用；
吨球团按干基重量比配加50％的神木兰炭做还原剂，加工分离出粒度5～20mm颗粒，兰炭指标见表5：
兰炭指标 表5
按照干基球团重量配加45％的兰炭颗粒中的75％还原剂，与湿球团一起加入一段窑，进行烘干、预还原，一段窑规格为￠1000mm×39m。
一段窑加热的热源为回收经处理的冷煤气，一段窑的高温区长为28m、还原温度为980～1010℃、还原时间为2.5h，一段窑转速为0.45r/min，一段窑出口处物料取样保护冷却，经检测：金属化球团的还原率ηFe为78.78％。
金属化球团密闭进入二段窑，二段窑的窑尾950～980℃的高温烟气进入一段窑，二段窑的规格为￠1500mm×8m。
按照干基球团重量配加45％的兰炭颗粒中剩下的25％还原剂颗粒，在一段窑的窑头罩处，采用调速螺旋机密闭加入，与高温预还原球团一起进入二段窑，进行深度还原和渣铁分还原。
二段窑主烧嘴采用富氧喷煤加热方式；煤粉采用优质神木煤，煤粉细度120～160目，氧气浓度30～35％，窑内高温段1～1.2m，温度1350～1400℃，还原时间60min，二段窑转速为1.2r/min，二段窑出口1m处的被还原物料呈半熔融乳状，自流入水淬池，水淬后物料经打磨、3200Gs、1800Gs、800Gs的三次磁选，获得82％的粒铁和18％的还原铁粉产品，其主要指标见表6。
粒铁及还原金属铁粉指标 表6
实施例4(难选铁矿生产还原铁粉)
本实施例为半煤基半气基还原铁方式。
采用品位TFe:40.77％、磨矿细度160～180目的青海德令哈镜铁矿，其自然四元碱度R为0.018，按铁矿粉的重量比配加2％石灰粉(细度120～200目)、1.6％水玻璃、3％还原金属铁粉(细度100～300目)和5％(细度120～200目煤粉)，使其碱度R达到0.38，物料进行均匀混合、混碾后，喷洒8～9％的清水，采用￠1200mm造球盘，筛分分离出粒度￠8～16mm的球团，备用；
吨球团按干基重量比配加氨水分解的气体还原剂(气体含H275％、N225％)和25％的本溪市小市无烟煤做还原剂，加工分离出粒度5～20mm颗粒，无烟煤指标见表7：
本溪小市无烟煤指标 表7
湿球团单独加入一段窑，进行烘干、预还原，一段窑规格为￠1000mm×39m。
一段窑加热的热源为回收经处理的冷煤气，一段窑的高温区长为28m、还原温度为980～1020℃、还原时间为2.3h，一段窑转速为0.40r/min，一段窑出口处物料取样保护冷却，经检测：金属化球团的还原率ηFe为76.27％。
金属化球团密闭进入二段窑，二段窑的窑尾950～980℃的高温烟气进入一段窑，二段窑的规格为￠1500mm×8m。
按照干基球团重量配加25％的无烟煤颗粒，在一段窑的窑头罩处，采用调速螺旋机密闭加入，与高温预还原球团一起进入二段窑，进行深度还原和渣铁分还原。
二段窑主烧嘴采用富氧喷煤加热方式。煤粉采用天然气，采用氧气助燃，氧气浓度为99％，窑内高温段1～1.2m，温度1250～1280℃，还原时间60min，二段窑转速为1.0r/min，二段窑出口1m处的被还原物料呈半熔融乳状，自流入水淬池，水淬后物料经打磨、3200Gs、1800Gs、800Gs的三次磁选，获得18％的粒铁和82％的还原铁粉产品，其主要指标见表8。
粒铁及还原金属铁粉指标 表8
实施例5(优质铁矿粉还原高密度金属化球团)
采用品位TFe:66.66％、细度160～180目的辽宁北票铁精矿粉，按铁矿粉的重量比配加2.0％无烟煤粉(细度120～160目)和2％糊精有机粘结剂(细度120～160目)和2％水玻璃，三种物料进行均匀混合、混碾后，喷洒8～9％的清水，采用￠1200mm造球盘，筛分分离出粒度￠8～16mm的球团，备用；
吨球团按干基重量比配加40％的神木兰炭做还原剂，加工分离出粒度5～20mm颗粒，兰炭指标见表9：
兰炭指标 表9
按照干基球团重量配加50％的兰炭颗粒中的80％还原剂，与湿球团一起加入一段窑，进行烘干、预还原，一段窑规格为￠1000mm×39m。
一段窑加热的热源为回收经处理的冷煤气，一段窑的高温区长为28m、还原温度为980～1020℃、还原时间为2.5h，一段窑转速为0.5r/min，一段窑出口处物料取样保护冷却，经检测：金属化球团的还原率ηFe为87.18％。
金属化球团密闭进入二段窑，二段窑的窑尾950～980℃的高温烟气进入一段回转窑，二段窑的规格为￠1500mm×8m。
按照干基球团重量配加40％的兰炭颗粒中剩下的20％还原剂颗粒，在一段窑的窑头罩处，采用调速螺旋机密闭加入，与高温预还原球团一起进入二段窑，进行深度还原和渣铁分还原。
二段窑主烧嘴采用热风助燃，燃烧天然气加热方式。窑内高温段1～2m，温度1130～1150℃，还原时间1.2h，二段窑转速为0.6r/min，被还原物料自流入水淬池，水淬后物料经打磨1800Gs一次磁选，分离出残留还原剂，高密度金属化球团产品(HD-DRI)。其主要指标见表10。
HD-DRI主要指标 表10
实施例6(含铁固废熔融还原铁)
采用品位TFe:59.26％、细度200～300目的内蒙齐华矿业公司硫酸渣烧粉，经润磨改善晶格后，按硫酸烧渣粉重量比，配加3％石灰粉(细度120～200目)、2％水玻璃、3％还原金属铁粉(细度100～300目)和2％煤粉(细度120～200目)，使其碱度R达到0.44，物料进行均匀混合、混碾后，喷洒8～9％的清水，采用￠1200mm造球盘，筛分分离出粒度￠8～16mm的球团，备用；
吨球团按干基重量比配加60％的神木兰炭做还原剂，加工分离出粒度5～20mm颗粒，兰炭指标见表11：
兰炭指标 表11
按照干基球团重量配加60％的兰炭颗粒中的65％还原剂，与湿球团一起加入一段窑，进行烘干、预还原，一段隔焰外加热式回转窑规格为￠1000mm×39m。
一段窑加热的热源为回收经处理的冷煤气，一段窑的高温区长为28m、还原温度为1000～1020℃、还原时间为2.5h，回转窑转速为0.5r/min，一段窑出口处物料取样保护冷却，经检测：金属化球团的还原率ηFe为89.12％。
金属化球团密闭进入二段窑，二段窑的窑尾980～1100℃的高温烟气进入一段窑，二段窑的规格为￠1500mm×8m。
按照干基球团重量配加60％的兰炭颗粒中剩下的35％还原剂颗粒，在一段窑的窑头罩处，采用调速螺旋机密闭加入，与高温预还原球团一起进入二段窑，进行深度还原和渣铁分还原。
二段窑主烧嘴采用纯氧助燃，燃烧天然气加热方式。窑内高温段1～2m，温度1400～1550℃，还原时间1.3h，二段窑转速为0.9r/min，被还原物料形成液态铁水和液态渣，自流入简易铸铁槽中，冷却后，捡出铁锭(或铁块)，打钻取样，检测其主要指标见表12。
熔融铁锭主要指标 表12
此铁锭为半钢成份，非常适合直接冶炼钢水。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种两段回转窑法非焦炼铁装置，其特征在于，包括一段窑、二段窑和驱动装置；所述驱动装置包括一段窑窑尾驱动装置、一段窑中段驱动装置、一段窑窑头驱动装置和二段窑驱动装置；
所述一段窑包括一段窑还原筒体，所述一段窑还原筒体内设有螺旋片；所述一段窑还原筒体从前到后依次包括加料段、加热段和出料段；
所述加料段前端与所述加料装置相衔接，所述加料段前端设有一段窑窑尾罩，所述一段窑窑尾罩上设有荒煤气排放管，所述加料段外设有一段窑窑尾托圈，所述一段窑窑尾驱动装置通过一段窑窑尾托圈带动加料段旋转；
所述加热段前端设有排烟口；
所述加热段中，所述一段窑还原筒体内设有网格筒体，所述一段窑还原筒体外设有若干组保温棉块；所述若干组保温棉块和所述一段窑还原筒体之间形成若干组加热室Ⅰ；
所述若干组加热室Ⅰ之间通过烟气连接管连通；所述若干组加热室Ⅰ之间设有支撑外壳，所述支撑外壳和所述一段窑还原筒体之间设有稳固拨块和支撑筋板；所述稳固拨块均布在所述支撑外壳内表面，所述支撑筋板均布在所述一段窑还原筒体外表面，所述支撑筋板***所述稳固拨块之间；
所述支撑外壳外设有一段窑中段托圈，所述一段窑中段驱动装置通过一段窑中段托圈带动加热段旋转；
所述出料段外设有一段窑窑头托圈，所述一段窑窑头驱动装置通过一段窑窑头托圈带动出料段旋转；所述出料段后端设有一段窑窑头罩；所述一段窑窑头罩上设有加料口、调速螺旋机和落料管Ⅱ；
所述二段窑包括二段窑还原筒体，所述二段窑还原筒体内形成加热室Ⅱ，所述二段窑还原筒体外设有炉衬砖；所述落料管Ⅱ连通入所述加热室Ⅱ；
所述二段窑还原筒体前端设有二段窑窑尾罩，所述二段窑窑尾罩上设有高温烟气输入管，所述高温烟气输入管连通入所述一段窑还原筒体；
所述二段窑还原筒体外从前之后依次设有二段窑窑尾托圈、驱动齿圈和二段窑窑头托圈，所述二段窑驱动装置通过所述驱动齿圈带动二段窑还原筒体旋转；
所述二段窑还原筒体后端设有二段窑窑头罩，所述二段窑窑头罩上设有落料管Ⅲ，所述落料管Ⅲ连通至水淬池；所述二段窑还原筒体后端连通有主燃烧平焰喷枪；
所述水淬池通过埋刮板机依次连接湿式球磨机、一道湿式磁选机、二道湿式磁选机、三道湿式磁选机和真空过滤机。
2.根据权利要求1所述的两段回转窑法非焦炼铁装置，其特征在于，所述加料装置包括依次连接的网带机、给料斗、防爆无料钟给料机和落料斗Ⅰ；所述落料斗Ⅰ连通入所述一段窑还原筒体内。
3.根据权利要求1所述的两段回转窑法非焦炼铁装置，其特征在于，所述网格筒体的筒壁上设有孔径为6-8mm的网格孔；所述一段窑还原筒体和所述网格筒体之间设有扬料格板；所述网格筒体内设有若干档板。
4.根据权利要求1所述的两段回转窑法非焦炼铁装置，其特征在于，所述一段窑窑头罩、一段窑窑尾罩、二段窑窑头罩和二段窑窑尾罩内侧均设有鱼鳞片密封圈。
5.根据权利要求1所述的两段回转窑法非焦炼铁装置，其特征在于，所述加热段中，所述一段窑还原筒体外设有两组保温棉块；所述两组保温棉块和所述一段窑还原筒体之间分别形成第一组加热室Ⅰ和第二组加热室Ⅰ，所述第二组加热室Ⅰ内设有若干烧嘴。
6.根据权利要求1所述的两段回转窑法非焦炼铁装置，其特征在于，所述高温烟气输入管上设有风量控制阀。
7.根据权利要求1所述的两段回转窑法非焦炼铁装置，其特征在于，所述一段窑窑尾托圈、一段窑窑头托圈与所述一段窑还原筒体之间设有托圈软连接筋板；所述一段窑中段托圈与所述支撑外壳之间设有托圈软连接筋板；所述二段窑窑尾托圈、二段窑窑头托圈与所述炉衬砖之间设有托圈软连接筋板。
8.根据权利要求1所述的两段回转窑法非焦炼铁装置，其特征在于，所述一段窑窑头托圈的后侧、一段窑中段托圈的两侧、二段窑窑尾托圈的前侧、二段窑窑头托圈的后侧均设有挡轮。
9.根据权利要求1所述的两段回转窑法非焦炼铁装置，其特征在于，所述二段窑还原筒体的轴线与水平线的夹角为1.5°-15°，所述二段窑还原筒体的前端高于后端。
10.根据权利要求1所述的两段回转窑法非焦炼铁装置，其特征在于，所述一段窑为隔焰式外加热回转窑，所述二段窑为内燃式回转窑。
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