CN102575304A - 一种还原铁制备装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种还原铁制备装置及其制备方法。还原铁制备方法，包括：i)在矿石干燥机中对矿石进行干燥，ii)将干燥后的矿石供给到至少一个还原炉，iii)在至少一个还原炉中还原矿石以制备还原铁，iv)从还原炉排出还原矿石后的废气，v)分离废气而提供矿石移送用气体；及vi)使废气及矿石移送用气体进行热交换，从而将废气的显热传递给矿石移送用气体。在将干燥后的矿石供给到至少一个还原炉时，通过矿石移送用气体将干燥后的矿石供给到至少一个还原炉。

Description

一种还原铁制备装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种还原铁制备装置及其制备方法。更具体地，本发明涉及提高还原铁制备效率的还原铁制备装置及其制备方法。

背景技术

在熔融还原制铁方法中将还原铁和煤装入熔融气化炉并使还原铁熔融而制备铁水。装入熔融气化炉的还原铁则用还原气体还原矿石而制备。

矿石可在流化床型还原炉或者填充床型还原炉中进行还原。矿石在装入流化床型还原炉或者填充床型还原炉之前被预热。若预热矿石，则能够预先除去含在矿石中的水分。由此能够在将矿石装入流化床型还原炉或者填充床型还原炉之前，对矿石的储藏、排出及移送等，防止因水分而产生的矿石间的粘着。另外，在矿石的储藏装置、排出装置或者移送装置中，能够防止矿石附着于其内部。而且将矿石装入还原炉后，能够降低水分干燥所需的必要能量，因此能够使用更少量的还原气体使矿石转换为还原铁。

尤其是，在流化床型还原炉中直接使用粉矿。由此前述的粘着及附着问题将成为严重的操作障碍因素。因此在将矿石装入还原炉之前，为了使粉矿干燥而需要一种矿石干燥装置，所述装置使用的能量高于因水分干燥而会降低的能量。

发明内容

本发明提供一种使还原铁制备费用最小化的还原铁制备装置。而且提供一种使还原铁制备费用最小化的还原铁制备方法。

本发明一实施例的还原铁制备方法，包括以下步骤：i)在矿石干燥机中对矿石进行干燥；ii)将干燥后的矿石供给到至少一个还原炉；iii)在至少一个还原炉中还原矿石而制备还原铁；iv)从还原炉排出还原矿石后的废气；v)分离废气而提供矿石移送用气体；及vi)使废气及矿石移送用气体进行热交换，从而将废气的显热传递给矿石移送用气体。在将干燥后的矿石供给到至少一个还原炉的步骤中，通过矿石移送用气体将干燥后的矿石供给到至少一个还原炉。

在将干燥后的矿石供给到至少一个还原炉的步骤中，对还原炉供给干燥后的矿石的方向与矿石移送用气体的流向一致，干燥后的矿石可以以线性流动方式供给到还原炉。将干燥后的矿石供给到至少一个还原炉的步骤，可包括：i)沿着第一方向供给干燥后的矿石；及ii)沿着与第一方向交叉的第二方向供给干燥后的矿石，干燥后的矿石沿着第二方向上升。在沿着第一方向供给干燥后的矿石的步骤中，沿着第一方向移送的干燥后的矿石的水分量可大于0wt％且等于或小于7wt％。将干燥后的矿石供给到至少一个还原炉的步骤，还可包含：沿着与第二方向交叉的多个第三方向，使干燥后的矿石下降并以放射状供给到还原炉的步骤。将干燥后的矿石供给到至少一个还原炉的步骤，还可包含：使干燥后的矿石在第二方向及第三方向之间的密闭空间内流动的步骤。

在分离废气而提供矿石移送用气体的步骤中，可压缩废气后分离废气。在分离废气而提供矿石移送用气体的步骤中，可将包含于废气中的粉尘干式集尘后，分离废气。在将废气的显热传递给矿石移送用气体的步骤中，在热交换器中废气的流向与矿石移送用气体的流向可彼此相反。在将干燥后的矿石供给到至少一个还原炉的步骤中，矿石移送用气体的温度可为150℃至300℃。

本发明一实施例的还原铁制备装置，包含：i)矿石干燥机，对矿石进行干燥；ii)矿石供给器，接收矿石干燥机供给的干燥后的矿石，并通过矿石移送用气体移送干燥后的矿石；iii)至少一个还原炉，接收干燥后的矿石，并使干燥后的矿石还原，从而制备还原铁；iv)废气管，连接于还原炉，使还原干燥后的矿石的废气排出；v)移送气管，从废气管分离而提供矿石移送用气体，通过矿石移送用气体，将干燥后的矿石从矿石供给器移送到还原炉；及vi)热交换器，供废气管及移送气管贯通，将废气管的显热传递至矿石移送用气体。

移送气管，可包括：i)第一移送气管部，沿第一方向延伸；及ii)第二移送气管部，与第一移送气管部连接，沿着与第一方向交叉的第二方向延伸，第二移送气管部可沿上下方向延伸。移送气管还可包括：多个第三移送气管部，与第二移送气管连接，沿着与第二方向交叉的第三方向延伸，多个第三移送气管部可以放射状连接于还原炉。移送气管，还可包括：分配器，使第二移送气管部与多个第三移送气管部彼此连接，且在内部形成有密闭空间。本发明一实施例的还原铁制备装置，还可包括：气体压缩器，设置于废气管，并在分离废气之前进行压缩。本发明一实施例的还原铁制备装置，还可包括：干式集尘器，设置于废气管，在分离废气之前，干式集尘包含于废气中的粉尘。

本发明一实施例的还原铁制备装置，还可包括：矿石供给管，连接矿石供给器和移送气管，矿石供给管可以沿着与移送气管延伸方向交叉的方向延伸。还原炉可以是流化床型还原炉或者填充床型还原炉。

本发明可以以适当的水平干燥及移送粉矿形态的矿石，从而将其直接装入于形成在还原炉内的矿石床内部。因此矿石干燥和移送工程变得简单，且减少还原铁的制备费用，提高工程效率。而且，提高还原炉内矿石的混合效率。

附图说明

图1是本发明第一实施例的还原铁制备装置的立体示意图。

图2是图1中的Ⅱ部分的放大示意图。

图3是沿着图2中的Ⅲ-Ⅲ线而剖开还原炉的剖面示意图。

图4是本发明第二实施例的还原铁制备装置的立体示意图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的实施例，从而使本发明所属技术领域中具有通常知识的人易于实施。但是本发明能够体现为各种不同的形态，并非局限于在此说明的实施例。

定义并无不同，在此使用的包括技术用语和科学用语的所有用语与本发明所属技术领域中具有通常知识的人一般理解的含义相同。平常使用的在词典中定义的用语，进一步解释为具有与有关技术文献和目前公开的内容相符的含义，只要没有被定义，就不解释为理想的或者非常正式的含义。

在以下使用的还原铁制备装置解释为包括可制备还原形态的铁的所有的装置。另外，还原铁可具有微粉状或者块状等任何形态。而且在铁水制备装置中制备铁水时可使用还原铁，因此铁水制备装置可包含还原铁制备装置。

图1是本发明的第一实施例的还原铁制备装置100的示意图。图1的还原铁制备装置100的结构仅仅是为了例示本发明，本发明并不局限于此。因此可将还原铁制备装置100的结构变更为多种形式。

如图1所示，还原铁制备装置100包括矿石干燥机10、矿石供给器15、还原单元20、废气管30、移送气管40及热交换器50。另外，还原铁制备装置100还可包括其他装置。

矿石从场地移送并供给至矿石干燥机10。矿石中可混有副原料，矿石可具有宽范围的粒度。虽在图1中并未图示，从场地移送的铁矿石内的水分为7wt％以下时，铁矿石可不经矿石干燥机10直接供给到矿石供给器15。

矿石干燥机10在常压和接触大气的状态下启动。因此为了将在矿石干燥机10中干燥后的矿石装入多个还原炉201的内部，提供防止与大气的接触并将矿石装入的矿石供给器15。

如图1所示，矿石供给器15接收从矿石干燥机10供给的干燥后的矿石。矿石供给器15通过矿石移送用气体移送干燥后的矿石。在此，矿石供给器15可移送定量的干燥后的矿石。

如图1所示，还原单元20包含多个还原炉201和氧气燃烧器203。多个还原炉201相互连接并依次移送还原气体，从而使装入多个还原炉201的矿石还原。为了使矿石还原，还原气体供给至还原单元20。在各还原炉20中完成矿石的还原之后的还原气体，其温度会降低，因此利用氧气燃烧器203加热还原气体。其结果，能够确保具有适当还原率的还原气体。矿石在还原单元20中被还原后，变换为还原铁而排出。矿石在还原炉201中流动并与还原气接触而被还原。因此还原炉201作为流化床型还原炉发挥功能。将还原铁装入电炉或者熔融气化炉后使之熔融，从而制备铁水。

如图1所示，废气管30与还原炉201连接。因此废气管30排出使干燥后的矿石还原后的废气。废气管30上设置有干式集尘器32、气体压缩器34及二氧化碳消除器36等。干式集尘器32利用高温陶瓷过滤器等干式集尘包含于废气中的微粉。包含于废气中的微粉在通过干燥气管40分离之前被干式集尘。当用水收集包含于废气中的微粉时会产生污泥，因此会消耗很多后处理费用。因此若通过干式集尘器32干式集尘而除去包含于废气中的微粉，即可降低还原铁制备费用。

气体压缩器34压缩通过干式集尘器32的废气。因此废气的流速压力会增加。废气在通过干燥气管40分离为矿石移送用气体之前，被气体压缩器34压缩。

经过气体压缩器34的废气中包含的二氧化碳在通过二氧化碳消除器36时被消除。因此能够提高废气的还原效率。将还原效率被提高的废气混合于还原气体并供给到还原单元20，从而可增加还原矿石所需的还原气体的量。

一方面，如图1所示，通过矿石供给管12向移送气管40侧供给(feeding)的矿石，通过在移送气管40内部流动的矿石移送用气体供给到还原炉201。移送气管40在气体压缩器34及二氧化碳消除器36之间连接于废气管30。即，从废气管30分离移送气管40以提供矿石移送用气体。

如图1所示，废气管30和移送气管40贯通热交换器50。因此热交换器50可使通过废气管30的废气与通过移送气管40的矿石移送用气体彼此间进行热交换。即，将废气的显热传递至矿石移送用气体，从而可使矿石移送用气体升温。

如在图1的热交换器50的内部用虚线箭头所示，废气沿着+x轴方向流动，矿石移送用气体沿着-x轴方向流动。因此在热交换器50中废气的流向与矿石移送用气体的流向相反。其结果，废气与矿石移送用气体有效地进行相互间的热交换，从而可使矿石移送用气体升温至所需要的温度。因此利用升温后的矿石移送用气体防止所移送的矿石内水分的凝聚。其结果，防止因水分凝聚而产生的矿石粒子间的相互粘着，顺利地移送矿石。因此矿石移送用气体的温度可为150℃至300℃。在此情况下，可防止在3大气压至4大气压下的矿石移送用气体的水分凝聚。

如图1所示，移送气管40包含第一移送气管部401，第二移送气管部403及第三移送气管部405。第一移送气管部401沿第一方向，即沿x轴方向延伸。第二移送气管部403与第一移送气管部401连接。第二移送气管部403沿着与第一方向交叉的第二方向，即沿着z轴方向延伸。第二移送气管部403沿上下方向延伸。利用第一移送气管部401及第二移送气管部403可向还原炉有效地进行移送。另一方面，第三移送管部405与第二移送气管部403连接。第三移送气管部405沿着与第二方向交叉的方向延伸。

如图1所示，矿石供给管12将矿石供给器10和移送气管40相互连接。矿石供给管12沿z轴方向，即沿着与干燥气管40的延伸方向交叉的方向延伸。因此矿石供给管12可利用重力向移送气管40供给矿石。

图2是图1中的Ⅱ部分的放大示意图。图2中仅图示了第三移送气管部405，但这仅为例示本发明的结构，本发明并不受此限定。因此可使用多个第三移送气管部405。

如图2中以箭头所示，干燥后的矿石沿着第一方向，即沿着x轴方向供给。然后，干燥后的矿石再沿第二方向，即沿着z轴方向上升。沿x轴方向移送的干燥后的矿石，其水分量可大于0wt％且等于或小于7wt％。当矿石的水分量超过7wt％时，由于矿石内的水分，矿石会附着于第二移送气管部403和第三移送气管部405的内壁。

如图2所示，分配器404将第二移送气管部403和第三移送气管部405彼此连接。在分配器404的内部形成有密闭空间。因此通过第二移送气管部403移送的矿石在分配器404内确保充分的流动空间并流动。因此即使第二移送气管部403和第三移送气管部405的连接部分弯曲，矿石不会停止在该连接部分，而是沿着箭头方向转换其移送方向，顺利地移送到还原炉201。

如图2所示，第三移送气管部405连接于还原炉201，将干燥后的矿石供给到还原炉201。干燥后的矿石沿着第三移送气管部405延伸的第三方向下降并供给到还原炉201。另一方面，矿石移送用气体沿着第三移送气管部405将干燥后的矿石移送到还原炉201。其结果，对还原炉201供给干燥后的矿石的方向与矿石移送用气体的流向一致。干燥后的矿石以线性流动方式供给到还原炉201。因此能够将矿石连续而高速地供给到还原炉201。

图3是沿着图2的Ⅲ-Ⅲ线剖开还原炉201的剖面示意图。

如图3所示，在还原炉201的外壁2011连接有多个第三移送气管部405。多个第三移送气管部405相互形成规定的角度并以放射状与还原炉201连接。因此干燥后的矿石不妨碍在还原炉201内部流动的还原气体流，可通过多个第三移送气管部405沿着箭头方向以放射状均匀地装入还原炉201。

图4是本发明第2实施例的还原铁制备装置200的示意图。图4的还原铁制备装置200除了填充床型还原炉25之外，与图1的还原铁制备装置100相同。因此对相同的部分使用了相同的符号，并省略详细的说明。

如图4所示，还原铁制备装置200包括填充床型还原炉25。将干燥后的矿石装入并填充于填充床型还原炉25中。填充后的矿石在填充床型还原炉25中被还原气体还原而转换为还原铁。利用前述方法可易于制备还原铁。

根据如前所述的内容说明了本发明，但本发明所属技术领域的技术人员可易于理解，在不脱离如下所述的权利要求书的概念与范围的情况下可进行多种修正和变形。

Claims (18)

1.一种还原铁制备方法，包括以下步骤：

在矿石干燥机中对矿石进行干燥；

将所述干燥后的矿石供给到至少一个还原炉；

在所述至少一个还原炉中还原矿石以制备还原铁；

从所述还原炉排出还原所述矿石后的废气；

分离所述废气而提供矿石移送用气体；及

使所述废气和所述矿石移送用气体进行热交换，从而将所述废气的显热传递给所述矿石移送用气体，

在所述将干燥后的矿石供给到至少一个还原炉的步骤中，通过所述矿石移送用气体，将所述干燥后的矿石供给到所述至少一个还原炉。

2.根据权利要求1所述的还原铁制备方法，其特征在于，

在将所述干燥后的矿石供给到至少一个还原炉的步骤中，对所述还原炉供给所述干燥后的矿石的方向与所述矿石移送用气体的流向一致，所述干燥后的矿石以线性流动供给到所述还原炉。

3.根据权利要求2所述的还原铁制备方法，其特征在于，

将所述干燥后的矿石供给到至少一个还原炉的步骤，包括以下步骤：

沿着第一方向供给所述干燥后的矿石；及

沿着与所述第一方向交叉的第二方向供给所述干燥后的矿石，所述干燥后的矿石沿着所述第二方向上升。

4.根据权利要求3所述的还原铁制备方法，其特征在于，

在沿着第一方向供给所述干燥后的矿石的步骤中，

沿着所述第一方向移送的所述干燥后的矿石的水分量大于0wt％且等于或小于7wt％。

5.根据权利要求3所述的还原铁制备方法，其特征在于，

将所述干燥后的矿石供给到至少一个还原炉的步骤，还包括以下步骤：

沿着与所述第二方向交叉的多个第三方向，使所述干燥后的矿石下降并以放射状供给到所述还原炉。

6.根据权利要求5所述的还原铁制备方法，其特征在于，

将所述干燥后的矿石供给到至少一个还原炉的步骤，还包括以下步骤：

使所述干燥后的矿石在所述第二方向和所述第三方向之间的密闭空间内流动。

7.根据权利要求1所述的还原铁制备方法，其特征在于，

在分离所述废气而提供矿石移送用气体的步骤中，压缩所述废气后进行分离。

8.根据权利要求1所述的还原铁制备方法，其特征在于，

在分离所述废气而提供矿石移送用气体的步骤中，

对包含于所述废气中的粉尘进行干式集尘后，分离所述废气。

9.根据权利要求1所述的还原铁制备方法，其特征在于，

在将所述废气的显热传递给所述矿石移送用气体的步骤中，在所述热交换器中所述废气的流向与所述矿石移送用气体的流向相反。

10.根据权利要求1所述的还原铁制备方法，其特征在于，

在将所述干燥后的矿石供给到至少一个还原炉的步骤中，所述矿石移送用气体的温度为150℃至300℃。

11.一种还原铁制备装置，包括：

矿石干燥机，对矿石进行干燥；

矿石供给器，接收从所述矿石干燥机供给的所述干燥后的矿石，并通过矿石移送用气体移送所述干燥后的矿石；

至少一个还原炉，接收所述干燥后的矿石，并还原所述干燥后的矿石以制备还原铁；

废气管，连接于所述还原炉，使还原所述干燥后的矿石后的废气排出；

移送气管，从所述废气管分离而提供所述矿石移送用气体，并通过所述矿石移送用气体，将所述干燥后的矿石从矿石供给器移送到所述还原炉；及

热交换器，供所述废气管及所述移送气管贯通，将所述废气管的显热传递至所述矿石移送用气体。

12.根据权利要求11所述的还原铁制备装置，其特征在于，所述移送气管包括：

第一移送气管部，沿第一方向延伸；及

第二移送气管部，与所述第一移送气管部连接，沿着与所述第一方向交叉的第二方向延伸，

所述第二移送气管部沿上下方向延伸。

13.根据权利要求12所述的还原铁制备装置，其特征在于，所述移送气管还包括：

多个第三移送气管部，与所述第二移送气管部连接，沿着与所述第二方向交叉的第三方向延伸，

所述多个第三移送气管部以放射状连接于所述还原炉。

14.根据权利要求13所述的还原铁制备装置，其特征在于，所述移送气管还包括：

分配器，使所述第二移送气管部和所述多个第三移送气管彼此连接，且在内部形成有密闭空间。

15.根据权利要求14所述的还原铁制备装置，其特征在于，还包括气体压缩器，设置于所述废气管，并在分离所述废气之前进行压缩。

16.根据权利要求15所述的还原铁制备装置，其特征在于，还包括：

干式集尘器，设置于所述废气管，在分离所述废气之前，干式集尘包含于所述废气中的粉尘。

17.根据权利要求11所述的还原铁制备装置，其特征在于，还包括：

矿石供给管，连接所述矿石供给器和所述移送气管，并沿着与所述移送气管延伸的方向交叉的方向延伸。

18.根据权利要求11所述的还原铁制备装置，其特征在于，

所述还原炉为流化床型还原炉或者填充床型还原炉。

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