CN103484674A - 铁合金生产过程中原料加热预还原工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁合金生产过程中原料加热预还原工艺，它包括以下步骤：a.物料混合后细磨、造球、烘干；b.将物料颗粒提升进入矿热炉上部的配料仓；c.通过配料仓内的移动配料机构将物料分别连续送入多个密封预热罐内；d.高温焰气在无氧环境对其进行加热到800～1100℃；e.物料进入矿热炉体内熔炼；f.间歇得到铁合金。本发明通过调整了d步骤与b步骤工艺顺序，增加c步骤：将预热罐由单个静态创造性修改为多体环形动态形式，使得矿热炉车间高度降低，重心降低，一次建设投资变小，安全性也大大提高，混合均匀保证了物料理化状态的一致性，并带来还原反应的稳定性、产品的可靠性、运行的低成本性。

Description

铁合金生产过程中原料加热预还原工艺

技术领域

本发明属于铁合金还原工艺技术领域，特别是一种铁合金生产过程中原料加热预还原工艺。

背景技术

矿热炉法是目前用于生产铁合金的常规方法，它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料，主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金。可供选择的材料比如有木炭、石油焦、沥青焦、煤气焦、冶金焦、烟煤及无烟煤等。但从理化性能和实际生产综合考虑，矿热炉法中所用的碳质还原剂主要是冶金焦。尽管日本、挪威、德国、美国及前苏联等国家除冶金焦以外还按不同的比例配加了烟煤、木片、无烟煤和半焦来进步碳质还原剂的比电阻和透气性（见《铁合金冶金学》），但冶金焦仍然是其中的主要组成部分。

 矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉，主要由炉壳，炉盖、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成，采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培电极。电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料的，因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属，陆续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。

密闭式矿热炉可以产生大量煤气，这些煤气可用于烧结机、预热器。利用煤气在烧结机中预处理矿石，在预热罐中将原料加热，然后热料入炉。源自南非SALDANHA（撒旦那）钢厂、邓斯沃特钢铁公司的热料入炉的通常做法是：先将原料经细磨、造球、烘干后在预热器中用煤气热风炉加热，物料在600～1000℃下加热两小时后放入保温料斗内，此时预还原比例达到40～60%，再用起重机将料斗提至炉顶保温料仓，后经布料系统加入炉内，该方案能够大大的降低能耗，充分利用热能，大约每吨产品节省电能1000～1200KWh左右。此热装工艺存在着如下缺陷：生产线过长，造成占地面积大，建筑、设备一次投资大。热料经过反复倒运，造成热量损失大，另外，国内的冶炼矿石品位较差，贫矿多，矿量小，矿石大都依赖进口，而且进货渠道杂，造球烘干过程中物料的物理性能不易把握，在窑内加热翻动时，物料表面强度低，粉化率高，窑体内壁上易固结，不能顺利生产。热料倒运过程中的辐射热对周边设备损伤大，严重影响相关设备以及工厂建筑的寿命。

为解决这些问题，国内大型铁合金设计企业曾设计将预热罐直接安装在炉顶，然后通过若干只布料管将热料布入炉中，预热罐通常为单罐或三罐。其工艺为：矿石与焦炭粉经研磨后造球烧结，在预热罐内加热还原，还原反应进行到规定标准后，热料再次配炭入炉，再次配炭入炉后，未经充分搅拌，炉内情况不易控制，炭遇高温易烧失，加入还原剂热损较优大，同时该工艺方案在装置上也存在以下难题：预热罐高度大，重量大，载荷集中，安置在炉顶时，造成矿热炉车间高度和载荷都过大，建筑设计有很大困难，一次建设投资仍然很大，而且在长期高温连续作业的情况下安全性也不能得到保障。每只预热罐都安装有若干只布料管，一旦某只布料管下料不畅，很难及时排除问题。再者每只料管的实际加料量不容易监控，预热罐及溜管会影响电极筒焊接和加电极糊，而且还会造成炉顶电极糊平台的工作面积狭窄，工作环境差。

发明内容

本发明提供一种投资小、安全性强、节省空间、降低运行成本、可控性能出色、热损少、能耗低、金属化率高的铁合金生产过程中原料加热预还原工艺。

一种铁合金生产过程中原料加热预还原工艺，它包括以下步骤：

a.将各种矿石与还原剂按5～50毫米的常规比例混合；

b.将物料颗粒通过提升机构进入矿热炉上部的配料仓；

c.通过配料仓内的移动配料机构将物料分别连续送入多个密封预热罐内，多个预热罐在配料仓内呈环形均匀设置；

d.进入预热罐内的物料由高温焰气穿透均匀分布的物料对其进行加热到1300～1500℃，局部开始还原反应反应比例为30～60%，所述高温焰气由下部全密封矿热炉在还原反应中所产生煤气燃烧产生的；

e.由c、d步骤得到的加热充分混合均匀的物料通过预热罐下部的下料管连续进入全封闭矿热炉体内，利用矿热炉体内电极产生的电弧能量及电流通过炉料电阻而产生能量来熔炼金属；

f. 矿热炉体内进入还原反应时产生的煤气通过除尘净化设备后进入的c步骤精确配氧预热物料，再还原反应进行至熔炼合金合格后即可间歇得到铁合金。

优选的，一种铁合金生产过程中原料加热预还原工艺，它包括以下步骤：

a.将各种矿石与还原剂按15～40毫米的常规比例混合；

b.将物料颗粒通过提升机构进入矿热炉上部的配料仓；

c.通过配料仓内的移动配料机构将物料分别连续送入5～17个密封预热罐内，多个预热罐在配料仓内呈环形均匀设置；

d.进入预热罐内的物料由高温焰气穿透均匀分布的物料对其进行加热到1300～1500℃，局部开始还原反应反应比例为30～60%，所述高温焰气由下部全密封矿热炉在还原反应中所产生煤气燃烧产生的；

e.由c、d步骤得到的加热充分混合均匀的物料通过预热罐下部的下料管连续进入全封闭矿热炉体内，利用矿热炉体内电极产生的电弧能量及电流通过炉料电阻而产生能量来熔炼金属；

f. 矿热炉体内进入还原反应时产生的煤气通过除尘净化设备后进入的c步骤精确配氧预热物料，再还原反应进行至熔炼合金合格后即可间歇得到铁合金。

本发明通过上述工艺在原南非矿热炉工艺的基础上调整了d步骤（预加热）与b步骤（上料）工艺的顺序，反映在结构上大大减少设备占用的空间，将上料前的动作设置在上料之后，原（预加热）区大笔的资金投入与空间占用都在矿热炉顶部处理了，同时增加了c步骤：即通过配料仓内的移动配料机构将物料分别连续送入多个密封预热罐内，多个预热罐在配料仓内呈环形均匀设置；将国内目前在实验期的安置在矿热炉顶的高度大、重量大、载荷集中的预热罐由单个静态创造性修改为多体环形动态形式，一方面使得矿热炉车间高度大大降低，同时载荷自中心向四周均匀化处理，重心也大大降低，一次建设投资变小，而且长期高温连续作业的情况下安全性也大大提高，建筑结构更容易设计和施工。更出人意料的是，多少公司解决不了的大吨位物料在高温炉体上部充分混合均匀的问题，通过配料仓内的移动配料机构将物料分别连续送入多个密封预热罐内，多个预热罐在配料仓内呈环形均匀设置，由单个大体静态到多个罐体动态布料就轻易实现了，物料的均匀保证了物料理化状态的一致性，一致性便带来反应的稳定性、产品的可靠性、运行的低成本性。而且在d步骤中，进入预热罐内的物料由高温焰气穿透均匀分布的物料对其进行加热到1300～1500℃左右，局部开始还原反应反应比例为30～60%，所述高温焰气由下部全密闭矿热炉在还原反应中所产生煤气完全燃烧产生的，在此过程中确保物料处于还原气氛中，这样既充分获得了煤气的热能，产生更好的加热效果，特别是在如此有限的空间内，在矿热炉上部这样一个不易操作的位置上更是难能可贵。多个预热罐有效地减小了自身的体积，安装更容易，每个预热罐一个溜管，发生堵料事故后便于检修维护，通过检测机构还可以看出每个加料部位的详细吃料量，从而便于及时调整。本发明省去了现在非常流行的南非工艺中的烘干工艺，避免了含水量过高，在高温密闭环境中产生氢气，大大降低了矿热炉爆炸发生的机率。还有一个意外获得的效果，环形安置的多个预热罐方案可以给电极筒的焊接及加电极弧的工作留出更大、更为充分的空间。节省横向、纵向空间的结果便是热料入炉路径短，加热集中，没有热损失，与常规工艺比，吨产品节约用电1450KWh；与背景技术提到的大型铁合金设计企业设计的理论值相比，吨产品节约用电500～800KWh，但一次建设成本节约可达10%；与南非工艺相比，吨产品节约用电200～300KWh，但比南非工艺一次建设成本节约可达30%。最后，本发明公开的工艺使得矿热炉整体系统设备设备大幅减少，方便后期维护，减少了空气污染，更节能降耗、环保公益。

具体实施方式

实施例一：

一种锰铁合金生产过程中原料加热预还原工艺，它包括以下步骤：

a.将各种矿石与还原剂按5～50毫米的常规比例混合；

b.将物料颗粒通过提升机构进入矿热炉上部的配料仓；

c.通过配料仓内的移动配料机构将物料送入单体的密封预热罐内，单体预热罐的形状在预热仓内呈环形；

d.进入预热罐内的物料由高温焰气穿透均匀分布的物料对其进行加热到1300～1350℃，局部开始还原反应反应比例为32～36%，所述高温焰气由下部全密封矿热炉在还原反应中所产生煤气燃烧产生的

e.由c、d步骤得到的加热充分混合均匀的物料通过预热罐下部的下料管连续进入全封闭矿热炉体内，利用矿热炉体内电极产生的电弧能量及电流通过炉料电阻而产生能量来熔炼金属；

f. 矿热炉体内进入还原反应时产生的煤气通过除尘净化设备后进入的c步骤精确配氧预热物料，再还原反应进行至熔炼合金合格后即可间歇得到铁合金。

实施例二：

一种铬铁合金生产过程中原料加热预还原工艺，它包括以下步骤：

a.将各种矿石与还原剂按5～50毫米的常规比例混合；

b.将物料颗粒通过提升机构进入矿热炉上部的配料仓；

c.通过配料仓内的移动配料机构将物料分别连续送入24个密封预热罐内，24个预热罐在配料仓内呈环形均匀设置；

d.进入预热罐内的物料由高温焰气穿透均匀分布的物料对其进行加热到1400℃左右，局部开始还原反应反应比例为35%左右，所述高温焰气由下部全密封矿热炉在还原反应中所产生煤气燃烧产生的，在此过程中确保物料处于还原气氛；

e.由c、d步骤得到的加热充分混合均匀的物料通过预热罐下部的下料管连续进入全封闭矿热炉体内，利用矿热炉体内电极产生的电弧能量及电流通过炉料电阻而产生能量来熔炼金属；

f. 矿热炉体内进入还原反应时产生的煤气通过除尘净化设备后进入的c步骤预热物料，再还原反应进行至熔炼合金合格后即可间歇得到铁合金。

实施例三：

一种高碳锰铁合金生产过程中原料加热预还原工艺，它包括以下步骤：

a.将各种矿石与还原剂按25～40毫米的常规比例混合；

b.将物料颗粒通过提升机构进入矿热炉上部的配料仓；

c.通过配料仓内的移动配料机构将物料分别连续送入20个密封预热罐内，20个预热罐在配料仓内呈环形均匀设置；

d.进入预热罐内的物料由高温焰气穿透均匀分布的物料对其进行加热到1400～1500℃，局部开始还原反应反应比例为50～55%，所述高温焰气由下部全密封矿热炉在还原反应中所产生煤气燃烧产生的，在此过程中确保物料处于还原气氛；

e.由c、d步骤得到的加热充分混合均匀的物料通过预热罐下部的下料管连续进入全封闭矿热炉体内，利用矿热炉体内电极产生的电弧能量及电流通过炉料电阻而产生能量来熔炼金属；

f. 矿热炉体内进入还原反应时产生的煤气通过除尘净化设备后进入的c步骤精确配氧预热物料，再还原反应进行至熔炼合金合格后即可间歇得到铁合金。

实施例四：

一种硅铁合金生产过程中原料加热预还原工艺，它包括以下步骤：

a.将各种矿石与还原剂按5～50毫米的常规比例混合；

b.将物料颗粒通过提升机构进入矿热炉上部的配料仓；

c.通过配料仓内的移动配料机构将物料分别连续送入14个密封预热罐内，14个预热罐在配料仓内呈环形均匀设置；

d.进入预热罐内的物料由高温焰气穿透均匀分布的物料对其进行加热到1300～1500℃，局部开始还原反应反应比例为52～60%，所述高温焰气由下部全密封矿热炉在还原反应中所产生煤气燃烧产生的，在此过程中确保物料处于还原气氛；

e.由c、d步骤得到的加热充分混合均匀的物料通过预热罐下部的下料管连续进入全封闭矿热炉体内，利用矿热炉体内电极产生的电弧能量及电流通过炉料电阻而产生能量来熔炼金属；

f. 矿热炉体内进入还原反应时产生的煤气通过除尘净化设备后进入的c步骤精确配氧预热物料，再还原反应进行至熔炼合金合格后即可间歇得到铁合金。

下面结合本发明的实施例与两个对比例来说明本发明技术方案带来的有益效果。

通过上述表格可以得出结论：用本发明公开的技术方案能够达到节省空间、降低运行成本、减少反应时间、热损少、能耗低、金属化率高等效果。

Claims (2)

1.一种铁合金生产过程中原料加热预还原工艺，其特征在于，它包括以下步骤：

a.将各种矿石与还原剂按5～50毫米的常规比例混合；

b.将物料颗粒通过提升机构进入矿热炉上部的配料仓；

c.通过配料仓内的移动配料机构将物料分别连续送入多个密封预热罐内，多个预热罐在配料仓内呈环形均匀设置；

d.进入预热罐内的物料由高温焰气穿透均匀分布的物料对其进行加热到1300～1500℃，局部开始还原反应反应比例为30～60%，所述高温焰气由下部全密封矿热炉在还原反应中所产生煤气燃烧产生的；

e.由c、d步骤得到的加热充分混合均匀的物料通过预热罐下部的下料管连续进入全封闭矿热炉体内，利用矿热炉体内电极产生的电弧能量及电流通过炉料电阻而产生能量来熔炼金属；

f. 矿热炉体内进入还原反应时产生的煤气通过除尘净化设备后进入的c步骤精确配氧预热物料，再还原反应进行至熔炼合金合格后即可间歇得到铁合金。

2.如权利要求1所述的铁合金生产过程中原料加热预还原工艺，其特征在于，它包括以下步骤：

a.将各种矿石与还原剂按15～40毫米的常规比例混合；

b.将物料颗粒通过提升机构进入矿热炉上部的配料仓；

c.通过配料仓内的移动配料机构将物料分别连续送入5～17个密封预热罐内，多个预热罐在配料仓内呈环形均匀设置；

d.进入预热罐内的物料由高温焰气穿透均匀分布的物料对其进行加热到1300～1500℃，局部开始还原反应反应比例为30～60%，所述高温焰气由下部全密封矿热炉在还原反应中所产生煤气燃烧产生的；

e.由c、d步骤得到的加热充分混合均匀的物料通过预热罐下部的下料管连续进入全封闭矿热炉体内，利用矿热炉体内电极产生的电弧能量及电流通过炉料电阻而产生能量来熔炼金属；

f. 矿热炉体内进入还原反应时产生的煤气通过除尘净化设备后进入的c步骤精确配氧预热物料，再还原反应进行至熔炼合金合格后即可间歇得到铁合金。