專利名稱：一種直接還原鐵生產(chǎn)用還原爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直接還原鐵生產(chǎn)用電熱還原回轉(zhuǎn)爐，屬于直接還原鐵加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)鋼鐵工業(yè)迅速發(fā)展，已成為世界上第一產(chǎn)鋼大國(guó)和耗鋼大國(guó)。2011年鋼產(chǎn)量突破7億噸，年需要廢鋼9000多萬(wàn)噸，還原鐵需求量為500萬(wàn)噸(其中進(jìn)口還原鐵為400多萬(wàn)噸)，可我國(guó)直接還原鐵的產(chǎn)量不及印度半個(gè)月的產(chǎn)量，造成鋼鐵公司的直接還原鐵有大量的缺口，不得不花高價(jià)大量進(jìn)口國(guó)外的直接還原鐵。因此，我國(guó)并不是鋼鐵強(qiáng)國(guó)，鋼鐵產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力，在鋼材品種和質(zhì)量方面，還不適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。我國(guó)每年還要從國(guó)外及進(jìn)口鋼材4000余萬(wàn)噸(主要是優(yōu)質(zhì)鋼和特種鋼)，而海綿鐵正是解決優(yōu)質(zhì)鋼和特種鋼的唯一必備原材料。而我國(guó)的直接還原鐵(海綿鐵)年產(chǎn)量?jī)H為60萬(wàn)噸，世界冶金行業(yè)把我國(guó)的海綿鐵產(chǎn)量定為零。我國(guó)又是一個(gè)天然氣和焦煤儲(chǔ)量不豐富的國(guó)家，力口·之我國(guó)貧、細(xì)、雜的鐵礦資源，直接還原鐵一直不能形成規(guī)模化。因此，國(guó)家出臺(tái)相關(guān)政策，鼓勵(lì)發(fā)展直接還原鐵和非焦煉鐵工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。提高還原鐵的產(chǎn)量與質(zhì)量以及開(kāi)發(fā)我國(guó)大量的貧、細(xì)、雜的鐵礦資源以及含鐵廢料和豐富的煤炭資源，使其資源化是一件迫在眉睫的事業(yè)。世界直接還原工藝個(gè)根據(jù)使用還原劑的不同，可分為兩大類(lèi)使用氣體還原劑的氣基直接還原法和使用固體還原劑的煤基直接還原法。在走向鋼鐵強(qiáng)國(guó)的進(jìn)程中，發(fā)展立足本國(guó)資源特征的海綿鐵工業(yè)，才是發(fā)展鋼鐵強(qiáng)國(guó)的必經(jīng)之路，氣基直接還原法，主要分布在中東、南美等天然氣資源豐富的地區(qū)，這些地區(qū)以電爐短流程為主的鋼鐵工業(yè)也得到迅猛發(fā)展。代表工藝為Midrex豎爐法、HYL反應(yīng)罐法和流化床法。煤基直接還原法，主要分布在南非、印度、新西蘭等地，天然氣資源有限，但有優(yōu)質(zhì)的鐵礦資源和豐富的煤炭資源。代表工藝有SL-RN法和Krupp法。我國(guó)從能源儲(chǔ)量和合理利用考慮，還不能為冶金工業(yè)生產(chǎn)提供足夠的天然氣，SP使有氣可用，成本也太高，生產(chǎn)一噸海綿鐵，若用天然氣要400-500m3，若用煤氣，要1600m3。因此氣基直接還原無(wú)法考慮。在國(guó)內(nèi)使用較多的工藝有隧道窯工藝、回轉(zhuǎn)窯工藝和倒焰窯工藝三種，均為煤基還原法，國(guó)內(nèi)一些單位也做了一些其他工藝的研究實(shí)驗(yàn)，均未得到工業(yè)性生產(chǎn)的成功。因而煤基法生產(chǎn)海綿鐵工藝是我國(guó)首選工藝。倒焰窯在我國(guó)發(fā)展較早，其特點(diǎn)有投資少、上馬快、成本低、規(guī)模靈活、操作簡(jiǎn)單、對(duì)原材料要求低，但其產(chǎn)品質(zhì)量差且不穩(wěn)定，生產(chǎn)效率低、能耗高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、操作環(huán)境差、環(huán)境污染嚴(yán)重、裝備水平落后、全人工操作，無(wú)機(jī)械化可言，但因其投資少還有一些小型企業(yè)在使用，國(guó)家不提倡使用?；剞D(zhuǎn)窯工藝特點(diǎn)機(jī)械化程度較高、操作環(huán)境較、污染較輕，但也存在這著產(chǎn)品成本高、投資大、易于發(fā)生結(jié)圈故障，產(chǎn)品質(zhì)量較低，填充系數(shù)低(一般在10%-20%)，產(chǎn)品分化率高。對(duì)原料及還原劑要求苛刻，生產(chǎn)效率較低，熱效率低等缺點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)有幾家使用過(guò)，但均不太成功。傳統(tǒng)的隧道窯工藝必須采用昂貴的耐火罐，工藝落后、能耗高(每噸直接還原鐵要消耗500-650 kg還原用煤，還要消耗450-550 kg加熱用煤)、還原時(shí)間長(zhǎng)(48-76h)、勞動(dòng)力消耗高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)運(yùn)行成本高，銷(xiāo)路不暢，此工藝還存在著環(huán)境污染嚴(yán)重(還原煤灰、廢還原罐等固體廢棄物多、粉塵多)、對(duì)原料要求過(guò)高(TFe ^ 66%)等缺點(diǎn)。上述所有國(guó)內(nèi)外的直接還原鐵技術(shù)都無(wú)法利用低品位礦石、粉料以及含鐵廢料直接還原出高品位的還原鐵產(chǎn)品
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種直接還原鐵生產(chǎn)用電熱還原回轉(zhuǎn)爐。在我國(guó)低品位鐵礦資源以及豐富煤炭資源的基礎(chǔ)上，能將任意品位的塊礦、粉料和適量還原劑混合后，經(jīng)還原爐直接還原成海綿鐵。本發(fā)明的技術(shù)方案。直接還原鐵生產(chǎn)用電熱還原回轉(zhuǎn)爐，構(gòu)造包括回轉(zhuǎn)爐爐體，爐體外壁為殼體、殼體內(nèi)有耐火絕緣保溫層，在耐火絕緣保溫層內(nèi)設(shè)有發(fā)熱內(nèi)膽層，爐體的一端為導(dǎo)電爐頭，導(dǎo)電爐頭設(shè)有進(jìn)料口和煙氣管道，爐體的另一端為導(dǎo)電爐尾，導(dǎo)電爐尾設(shè)有出料口，導(dǎo)電爐頭和導(dǎo)電爐尾分別連接有爐頭導(dǎo)電裝置、爐尾導(dǎo)電裝置。上述的直接還原鐵生產(chǎn)用電熱還原回轉(zhuǎn)爐，爐體上設(shè)有支承用的滾圈和傳動(dòng)用的齒圈，滾圈設(shè)置在基座的滾輪上。上述的直接還原鐵生產(chǎn)用電熱還原回轉(zhuǎn)爐，所述發(fā)熱內(nèi)膽層由前至后分為預(yù)熱段、升溫段和還原反應(yīng)段。上述的直接還原鐵生產(chǎn)用電熱還原回轉(zhuǎn)爐，導(dǎo)電爐尾設(shè)有觀察取樣孔?，F(xiàn)有的直接還原鐵加工方法，可分為兩大類(lèi)使用氣體還原劑的氣基直接還原法和使用固體還原劑的煤基直接還原法。無(wú)論是哪種方法，對(duì)還原的鐵礦石原料品位均要求過(guò)高(TFe ^ 66%)ο本發(fā)明能夠?qū)⑷我馄肺坏膲K礦和適量炭塊作為還原劑混合后，經(jīng)本發(fā)明的裝置以固態(tài)直接還原成海綿鐵，金屬化率可達(dá)96%以上。生產(chǎn)過(guò)程中所需要的能量是由外部電能所輸入的，在整個(gè)工藝過(guò)程中沒(méi)有外界空氣進(jìn)入，碳在還原鐵的過(guò)程中所排出的氣體只有CO氣體，整個(gè)煙氣通過(guò)凈化后得到純凈的CO氣體，可直接用于發(fā)電，供還原爐自身使用。本發(fā)明的裝置擺脫了對(duì)鐵礦品位以及煤礦品質(zhì)和品種的限制，還原劑既可以是焦煤、褐煤，也可以是大宗工業(yè)廢棄物深度資源化回收過(guò)程中富集的碳粉，取材豐富，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)可靠，環(huán)保性能優(yōu)良，大幅降低了生產(chǎn)成本，特別是提高了生產(chǎn)過(guò)程中的附加值，能把最初含量很低，根本不能稱之為礦的超低品位有價(jià)金屬礦在直接還原鐵的生產(chǎn)過(guò)程中在渣中或煙氣回收物中富集成礦，形成新的資源。本發(fā)明的爐體，采用回轉(zhuǎn)爐的方式，以電加熱體為加熱源，整個(gè)爐體的加熱溫度、功率可調(diào)，能夠?qū)€原反應(yīng)進(jìn)行有效控制，既能達(dá)到鐵礦還原的溫度要求，又能防止加熱溫度過(guò)高，物料凝結(jié)。結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，操作方便。
附圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的實(shí)施例。直接還原鐵生產(chǎn)用電熱還原回轉(zhuǎn)爐，如圖I所示，構(gòu)造包括回轉(zhuǎn)爐爐體，爐體傾斜安裝，爐體外壁采用金屬的殼體4、殼體4內(nèi)設(shè)置耐火絕緣保溫層5，在耐火絕緣保溫層5內(nèi)安裝發(fā)熱內(nèi)膽層7，發(fā)熱內(nèi)膽層7采用現(xiàn)有的電加熱體作為加熱源，如碳化硅或石墨發(fā)熱膽，也可以是金屬體發(fā)熱膽等。爐體的一端為導(dǎo)電爐頭8，導(dǎo)電爐頭8連接進(jìn)料口 9和煙氣管道10，爐體的另一端為導(dǎo)電爐尾11，導(dǎo)電爐尾11連接出料口 14，導(dǎo)電爐頭8和導(dǎo)電爐尾11分別連接有爐頭導(dǎo)電裝置6、爐尾導(dǎo)電裝置12。導(dǎo)電爐尾11還連接有觀察取樣孔13。爐體上安裝支承用的滾圈2和傳動(dòng)用的齒圈15，滾圈2安裝在基座3的滾輪I上，使得爐體可以轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)熱內(nèi)膽層7由前至后分為預(yù)熱段、升溫段和還原反應(yīng)段。工作過(guò)程如下a、將脫硫劑、脫磷劑、還原劑混合后，再烘干至物料含水量小于3%，烘干后的物料，進(jìn)行粉碎，物料粉碎粒度在I. 5mm以下,得到還原添加劑。b、將鐵礦石粉碎后烘干，物料含水量小于3% ；C、將還原添加劑和鐵礦石粉從進(jìn)料口 9送入爐體內(nèi)，爐體不停轉(zhuǎn)動(dòng)，使得物料進(jìn)入發(fā)熱內(nèi)膽層7之間，通過(guò)發(fā)熱內(nèi)膽層7加熱，物料先在預(yù)熱段預(yù)熱至300 V -500°C，進(jìn)入升溫段升溫至950°C，再在還原反應(yīng)段加熱至950°C -1100°C進(jìn)行還原反應(yīng)，礦石中的氧化鐵還原得到單質(zhì)鐵，然后落入出料口 14的冷卻段，等物料冷卻后出爐。d、出爐物料經(jīng)進(jìn)一步冷卻后進(jìn)行破碎，通過(guò)磁選，將還原的鐵選出，再通過(guò)壓塊機(jī)壓塊成型，得到直接還原鐵。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種直接還原鐵生產(chǎn)用電熱還原回轉(zhuǎn)爐，構(gòu)造包括回轉(zhuǎn)爐爐體，其特征在于爐體外壁為殼體(4)、殼體(4)內(nèi)有耐火絕緣保溫層(5)，在耐火絕緣保溫層(5)內(nèi)設(shè)有發(fā)熱內(nèi)膽層(7)，爐體的一端為導(dǎo)電爐頭(8)，導(dǎo)電爐頭(8)設(shè)有進(jìn)料口(9)和煙氣管道(10)，爐體的另一端為導(dǎo)電爐尾(11)，導(dǎo)電爐尾(11)設(shè)有出料口(14)，導(dǎo)電爐頭(8)和導(dǎo)電爐尾(11)分別連接有爐頭導(dǎo)電裝置(6)、爐尾導(dǎo)電裝置(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直接還原鐵生產(chǎn)用電熱還原回轉(zhuǎn)爐，其特征在于爐體上設(shè)有支承用的滾圈(2 )和傳動(dòng)用的齒圈(15 )，滾圈(2 )設(shè)置在基座(3 )的滾輪(I)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直接還原鐵生產(chǎn)用電熱還原回轉(zhuǎn)爐，其特征在于所述發(fā)熱內(nèi)膽層(7)由前至后分為預(yù)熱段、升溫段和還原反應(yīng)段。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直接還原鐵生產(chǎn)用電熱還原回轉(zhuǎn)爐，其特征在于導(dǎo)電爐尾(11)設(shè)有觀察取樣孔(13)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種構(gòu)造包括回轉(zhuǎn)爐爐體，其特征在于爐體外壁為殼體(4)、殼體(4)內(nèi)有耐火絕緣保溫層(5)，在耐火絕緣保溫層(5)內(nèi)設(shè)有發(fā)熱內(nèi)膽層(7)，爐體的一端為導(dǎo)電爐頭(8)，導(dǎo)電爐頭(8)設(shè)有進(jìn)料口(9)和煙氣管道(10)，爐體的另一端為導(dǎo)電爐尾(11)，導(dǎo)電爐尾(11)設(shè)有出料口(14)，導(dǎo)電爐頭(8)和導(dǎo)電爐尾(11)分別連接有導(dǎo)電裝置(6)、導(dǎo)電裝置(12)。本發(fā)明能夠?qū)⑷我馄肺?、形狀的鐵礦和適量炭(作為還原劑)混合后，經(jīng)本發(fā)明的裝置以固態(tài)直接還原成海綿鐵。本發(fā)明的裝置擺脫了對(duì)鐵礦品位以及煤礦品質(zhì)和品種的限制，取材豐富，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)可靠，環(huán)保性能優(yōu)良，大幅降低了生產(chǎn)成本，特別是提高了生產(chǎn)過(guò)程中的附加值。
文檔編號(hào)C21B13/08GK102912060SQ20121041525
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者鄒建明 申請(qǐng)人:貴州新天地設(shè)備有限公司