CN102242258B

CN102242258B - 一种制备热压含碳球团的装置

Info

Publication number: CN102242258B
Application number: CN2011101647960A
Authority: CN
Inventors: 储满生; 雷爱军; 赵庆杰
Original assignee: LUOYANG SHINE MECHANICAL ENGINEERING Co Ltd; Northeastern University China
Current assignee: LUOYANG SHINE MECHANICAL ENGINEERING Co Ltd; Northeastern University China
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2031-06-17
Also published as: CN102242258A

Abstract

一种制备热压含碳球团的装置，属于冶金技术领域。本发明包括铁精粉加热机，铁精粉加热机与煤粉加热机通过热风管道串接在一起，铁精粉加热机的出口与铁粉缓冲料斗的入口相连接，煤粉加热机的出口与煤粉缓冲料斗的入口相连接；铁粉缓冲料斗的出口与煤粉缓冲料斗的出口分别通过铁粉定量给料机和煤粉定量给料机与混合料仓相连接；混合料仓的出口与强力混合机的入口相连接，强力混合机的出口通过管道与高压热态压块机的入口相连接；在强力混合机与高压热态压块机之间设置有荒煤气排除系统，煤粉加热机与热烟气除尘系统相连接；在高压热态压块机的出口的下方设置有热闷罐。

Description

一种制备热压含碳球团的装置

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别是涉及一种制备热压含碳球团的装置。

背景技术

当前钢铁生产的主要问题是工艺流程长，能耗高，环境负荷大。在钢铁生产的整个体系中，炼铁系统(包括烧结、炼焦、高炉)是最耗能的，而且对环境造成的影响也很大(主要是CO₂排放)。2002年炼铁系统的能量消耗占整个钢铁产业的69.4％，CO₂排放量占整个体系的73.4％。其中高炉生产这一环节，其能量消耗和CO₂排放量分别占整个钢铁生产体系的49.0％和53.0％。

随着钢铁工业的不断发展，原燃料条件逐渐劣化，优质富矿资源逐渐减少，高结晶水和高Al₂O₃铁矿石的使用量相对增加，烧结和球团矿生产面临更大的困难，大幅加重了高炉的负担，导致冶炼指标下降。另外，世界范围内优质炼焦煤资源日渐匮乏，价格昂贵。因此，为了促进钢铁产业的可持续发展，各国都致力于开发新技术，其中包括炼铁原料生产技术以及钢铁冶炼工艺的优化。作为高还原性的炼铁原料，含碳球团一直倍受重视，成为研究和应用的热点。含碳球团作为一项新的炼铁技术无论在高炉高效炼铁，还是以煤代焦、短流程炼铁技术中都备受关注。其原因主要有如下三点：(1)省去焦化、烧结工艺，可降低能耗，减轻环境负荷；(2)原料来源广泛，是处理低品位矿石及其它含铁粉尘(如电炉粉尘、高炉瓦斯泥等)的有效手段之一；另外，含碳球团可配入非炼焦用煤，节约了焦煤，是现代钢铁企业普遍追求的高炉降焦的最佳炼铁原料；(3)还原速度快。含碳球团自身带有还原剂，碳与铁矿粉紧密接触，扩大了铁氧化物与碳的反应界面，使每个球团成为一个独立的自还原体系，减少了气体在固相中的扩散行程，为还原反应创造良好的动力学条件，不需要外界的强烈还原气氛，只要加热到适当温度，就能自行快速还原，使还原速度的限制环节由传统传质的过程转变为界面化学反应。含碳球团极高的还原性，是烧结矿和普通球团矿无法比拟的，也是其发展的潜力所在。

传统生产方法采用冷固结生产含碳球团，但由于强度差以及使用粘结剂等问题，限制了其进一步的应用和发展。近年来国内外开始重点研究一种新型的炼铁原料-热压含碳球团，它是具有一定热塑性的煤与含铁资源的热压产物。与冷固结球团及其他炉料相比，热压含碳球团具有高温强度高(实验表明，在1000℃左右热压含碳球团的高温抗压强度在450N/个以上，明显优于冷固结含碳球团和常见的氧化焙烧球团)、还原性好、原料适应性强、无需外加粘结剂等优点，是应用于熔融还原乃至高炉炼铁的新型优质原料。

针对我国钢铁生产的实际和原燃料条件，热压含碳球团在我国钢铁产业发展过程中具有广阔的应用前景。但是，对于热压含碳球团这种新型优质炼铁炉料，目前国内外均未见工业化生产设备。因此，开发合理可行的热压含碳球团生产工艺流程及其工业化生产设备，促进热压含碳球团向高炉或熔融还原炉内的应用，对于钢铁工业减少能量消耗，降低环境负荷及减少CO₂的减排，实现钢铁工业可持续发展具有重要的现实意义。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的不足，提供一种制备热压含碳球团的装置，该装置投资费用低，能耗低，生产效率高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种制备热压含碳球团的装置，包括铁精粉加热机、煤粉加热机、热风管道、热烟气除尘系统、铁粉缓冲料斗、煤粉缓冲料斗、铁粉定量给料机、煤粉定量给料机、混合料仓、强力混合机、荒煤气排除系统、高压热态压块机及热焖罐，其中，铁精粉加热机与煤粉加热机通过热风管道串接在一起，铁精粉加热机的出口与铁粉缓冲料斗的入口相连接，煤粉加热机的出口与煤粉缓冲料斗的入口相连接；铁粉缓冲料斗的出口与煤粉缓冲料斗的出口分别通过铁粉定量给料机和煤粉定量给料机与混合料仓相连接；混合料仓的出口与强力混合机的入口相连接，强力混合机的出口通过管道与高压热态压块机的入口相连接；在强力混合机与高压热态压块机之间设置有荒煤气排除系统，煤粉加热机与热烟气除尘系统相连接；在高压热态压块机的出口的下方设置有热闷罐。

所述热烟气除尘系统的粗除尘设备的入口与煤粉加热机相连接，粗除尘设备的出口与精除尘设备的入口相连接，精除尘设备的出口与引风系统相连接。

本发明的有益效果：

(1)本发明为国内第一台热压含碳球团生产设备，可进行热压含碳球团的工业化生产；

(2)本发明设计紧凑，集成了多种设备技术，投资费用低；

(3)本发明属于低能耗工艺设备，整个生产过程热利用率高，余热得到充分利用，而且由于热压温度为500℃左右，远低于烧结或氧化球团焙烧的温度，能耗大幅降低；

(4)本发明在混合原料热压成块之前通过预压，增大了颗粒间的接触，最终使得球团成球效果提高，漏粉率降低，球团强度升高；

(5)本发明生产效率高，自动化控制程度高，易于操作；

(6)本发明属于环保型工艺设备，充分考虑了烟气的除尘、废热的回收以及粉尘的再利用。

附图说明

图1是本发明的制备热压含碳球团的装置的结构示意图；

图2是图1中热烟气除尘系统的结构示意图；

图3是图1中高压热态压块机的结构示意图；

图4是图1中煤粉加热机的结构示意图；

图5是图1中强力混合机的结构示意图；

图6是图3的左视图；

图7是图1中铁精粉加热机的结构示意图；

其中，1-铁精粉加热机，2-煤粉加热机，3-热风管道，4-热烟气除尘系统，5-铁粉缓冲料斗，6-煤粉缓冲料斗，7-铁粉定量给料机，8-煤粉定量给料机，9-混合料仓，10-强力混合机，11-荒煤气排除系统，12-高压热态压块机，13-热焖罐；14-粗除尘设备，15-精除尘设备，16-引风系统，17-预压机，18-热压主机，19-冷却系统，20-传动系统，21-液压站，22-煤粉加热机的传动装置，23-强力混合机的传动装置，24-强力混合机的壳体，25-混合转子，26-煤粉加热机的壳体，27-转子，28-矿粉给料仓，29-窑头，30-筒体，31-窑尾，32-烧嘴，33-测温装置，34-混合料仓的出口，35-铁粉缓冲料斗的出口，36-铁精粉加热机的出口，37-铁粉缓冲料斗的入口，38-煤粉加热机的出口，39-煤粉缓冲料斗的入口，40-煤粉缓冲料斗的出口，41-强力混合机的入口，42-强力混合机的出口，43-高压热态压块机的入口，44-高压热态压块机的出口，45-粗除尘设备的入口，46-粗除尘设备的出口，47-精除尘设备的入口，48-精除尘设备的出口，49-预压机的入口，50-热压主机的入口，51-预压机的出口，52-矿粉给料仓的出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围不仅限于下述的实施例。

如图1所示，一种制备热压含碳球团的装置，包括铁精粉加热机1、煤粉加热机2、热风管道3、热烟气除尘系统4、铁粉缓冲料斗5、煤粉缓冲料斗6、铁粉定量给料机7、煤粉定量给料机8、混合料仓9、强力混合机10、荒煤气排除系统11、高压热态压块机12及热焖罐13，其中，铁精粉加热机1与煤粉加热机2通过热风管道3串接在一起，铁精粉加热机1的出口36与铁粉缓冲料斗5的入口37相连接，煤粉加热机2的出口38与煤粉缓冲料斗6的入口39相连接；铁粉缓冲料斗5的出口35与煤粉缓冲料斗6的出口40分别通过铁粉定量给料机7和煤粉定量给料机8与混合料仓9相连接；混合料仓9的出口34与强力混合机10的入口41相连接，强力混合机10的出口42通过管道与高压热态压块机12的入口43相连接；在强力混合机10与高压热态压块机12之间设置有荒煤气排除系统11，所述荒煤气排除系统11由荒煤气排除管道组成，煤粉加热机2与热烟气除尘系统4相连接；在高压热态压块机12的出口44的下方设置有热闷罐13，热焖罐13作为整个生产装置的附件而独立存在。

如图2所示，所述热烟气除尘系统4包括粗除尘设备14、精除尘设备15及引风系统16，粗除尘设备14的入口45与煤粉加热机2相连接，粗除尘设备14的出口46与精除尘设备15的入口47相连接，精除尘设备15的出口48与引风系统16相连接。

如图3所示，高压热态压块机12采用专利号为200720089679.1的中国专利，用来实现对混合后的物料进行压块成型，采用对辊式结构，使用温度不低于450℃，最高线比压为11t/cm。由于为高温热压操作，设备部件材料会发生热膨胀，导致不能传递足够的传递扭矩或无法正常运转。为此，在热压主机18和预压机17的旋转轴外围均设有通冷却液的可旋转的密封夹套冷却系统19，热压主机18和预压机17外围的夹套分别与冷却液管、回液管相连接，为使物料高压成球，采用预压螺旋将被成型物料强制压入对辊，由于等速反向转动使物料进行压缩成型，单位压力由小到大直到对辊中心线处，成型单位压力达到最大值，随着对辊继续转动，成型压强不断降低，进入脱球状态；辊皮材质为红硬性较高的合金钢，对辊咬合紧密，保持较高的成球率(粉料＜10％)，对辊出料端还设有箅子筛分去除未能成球的粉料，压辊名义直径为400mm，压辊宽度为106mm，最大线比压为11t/cm，总压力为100t，主电机功率为11KW，预压机电动机功率为3KW。液压站21的液压系统由油箱、油泵、滤油器、溢流器、单向阀及蓄能器等组成，具有蓄能和安全溢流的作用，从而为压辊提供一个稳定的压力。

如图4所示，煤粉加热机2由壳体26、转子27及传动装置22构成，其中，壳体26为螺旋夹套结构，用来支撑转子27；热烟气切向进入壳体26的夹套内对煤粉进行间接加热，煤粉由转子27推动前进和充分搅拌，从而均匀受热。壳体26长度为1500mm，转子27上的叶片最大直径为160mm，传动装置22的电机功率为0.55KW，煤粉的流量通过调整转子转速而控制，煤粉的温度采用混风调节和调整转子转速共同控制。此外，煤粉加热机壳体26外部用玻璃纤维棉包裹，并用白铁皮造面，实现保温目的，增强加热效果。本实施例的煤粉加热机2以铁精粉加热机1的尾气为热源完成对煤粉的加热。

铁粉定量给料机7和煤粉定量给料机8用来调控铁精粉和煤粉的流量，从而获得二者之间理想的工艺配比要求，为后续混合设备作物料准备。铁粉定量给料机7和煤粉定量给料机8可采用叶轮给料机或螺旋输送机或其它适合粉体的定量给料设备。本实施例所采用的叶轮给料机的型号为DXV-2F，通过调整转速控制物料流量及配比，叶轮最高转速为24r/min，电机功率为0.55KW。

如图5所示，强力混合机10为卧式强力混合机，主要依靠混合转子25对物料在轴向和径向相反的作用力实现强对流混合，将加热后的铁精粉与煤粉混合，具备高的混合精度、混合时间短等要求，混合转子25经过动、静平衡，平衡等级为G6.3，混合转子25的主轴结构为一段固定，一段游动，其游动量足以满足由于热变形引起的主轴伸长，强力混合机10的筒体直径为300mm，进出料口长度为1200mm，传动装置23的电机型号为Y90S-4，电机功率为1.1KW。

如图7所示，铁精粉加热机1为回转式加热机，其最高温度不超过900℃，操作温度为750℃，该设备包括：矿粉给料仓28、窑头29、筒体30、窑尾31、测温装置33及烧嘴32。其中，矿粉给料仓28的出口52与窑头29相连，窑头29与窑尾31经筒体30相连，烧嘴32及测温装置33安装于窑尾31，窑尾31再与热风管道3的入口相连，热风管道3的出口与煤粉加热机2的相连；矿粉给料仓28主要实现定量连续给料，其出口处配置有平板阀，用于控制物料流量，铁精粉由热烟气直接对流加热。筒体30为分段式筒体，整体加工，可确保大齿轮、拖轮位置的同轴度，筒体30内径为530mm。窑头29、窑尾31的密封装置采用接触式密封，主要密封元件有玻璃丝布及弹性板，密封结构简单可靠；铁精粉加热机1的电机功率为1.1KW，测温装置33固定在处于窑尾31的密封罩上，可直接接触物料实时反映物料温度。

热焖罐13用来对型块进行热处理，通过在密闭的环境里静置保温，型块的物理性质会发生变化，其抗压强度等指标会得到提高。本发明所采用的热焖罐13的尺寸为Φ450×500mm，容积为0.087m³，材料为16Mn，内衬为耐火材料。

下面结合附图具体描述本发明的一次使用过程：

将粒度＜0.074mm占70％的铁精粉在铁精粉加热机1中加热至600～800℃，煤粉中按质量百分比灰份≤9.5～10％，挥发份28～32％，硫份≤0.7％，粘结性指数＞75，S＜0.5％，其余为煤，其中煤粉粒度＜0.074mm的占80％；煤粉由煤粉加热机2间接加热，其热源是独立热源或通过热风管道导入的铁精粉加热机1的尾气，煤粉加热机2将煤粉加热至150～250℃，铁精粉和煤粉分别进入铁粉缓冲料斗5和煤粉缓冲料斗6，并由铁粉定量给料机7和煤粉定量给料机8按铁粉和煤粉的重量比为1∶3喂入混合料仓9，然后在强力混合机10中进行混合，混合后的物料温度控制在450～550℃，然后在密闭的环境里将混合料粉送入高压热态压块机12中进行压块成型，最高线比压为11t/cm，成型后的物料存入预先加热到550℃的热闷罐13进行热处理，最终得到的含碳球团作为后续炼铁原料，其中煤粉加热机2的热烟气通过热烟气除尘系统4进行除尘，强力混合机10及高压热态压块机12与荒煤气排除系统11相连接，荒煤气排除系统11将荒煤气燃烧并除尘后排入大气。

Claims

1.一种制备热压含碳球团的装置，其特征在于，包括铁精粉加热机、煤粉加热机、热风管道、热烟气除尘系统、铁粉缓冲料斗、煤粉缓冲料斗、铁粉定量给料机、煤粉定量给料机、混合料仓、强力混合机、荒煤气排除系统、高压热态压块机及热焖罐，其中，铁精粉加热机的窑尾与热风管道的入口相连，热风管道的出口与煤粉加热机相连，铁精粉加热机的出口与铁粉缓冲料斗的入口相连接，煤粉加热机的出口与煤粉缓冲料斗的入口相连接；铁粉缓冲料斗的出口与煤粉缓冲料斗的出口分别通过铁粉定量给料机和煤粉定量给料机与混合料仓相连接；混合料仓的出口与强力混合机的入口相连接，强力混合机的出口通过管道与高压热态压块机的入口相连接；在强力混合机与高压热态压块机之间设置有荒煤气排除系统，煤粉加热机与热烟气除尘系统相连接；在高压热态压块机的出口的下方设置有热闷罐；所述热烟气除尘系统的粗除尘设备的入口与煤粉加热机相连接，粗除尘设备的出口与精除尘设备的入口相连接，精除尘设备的出口与引风系统相连接。