CN1042346C - 热压含碳矿球快速直接还原或煅烧工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及直接还原或煅烧工艺，尤其是热压含碳矿球快速直接还原及煅烧工艺，其主要技术特征是热压含碳矿球热装入环形炉在炉内1000℃-1350℃条件下快速直接还原或煅烧。适用于该工艺作为还原剂的煤种宽，热压出的含碳矿球温度高，热装入环形炉内以缩短直接还原或煅烧的时间，强化生产，进一步提高环形炉的生产能力、降低单位投资。该工艺可为电炉炼钢、炼铬铁、炼锰铁、炼元素硅和碳化硅提供热装的原料。

Description

热压含碳矿球快速直接还原或煅烧工艺

本发明涉及直接还原或煅烧工艺，尤其是热压含碳矿球快速直接还原或煅烧工艺。

世界上的铁矿直接还原工艺有两类：即气基直接还原和煤基直接还原。我国天然气资源相对比较贫乏，开发和采用气基直接还原工艺主要受天然气资源限制。我国煤炭资源丰富，宜大力发展煤基直接还原铁工艺。

目前，世界上煤基直接还原铁工艺主要有SL/RN和Fastmet工艺。SL/RN工艺是用回转窑为还原反应设备，以块矿为原料，此法对采用的矿石及煤的性质要求较严，其发展也受到一定程度的限制。Fastmet工艺是Midrex公司开发的一种将铁矿粉和煤粉混合后加粘结剂造球，含碳球团干燥后给入环形炉(转底炉)，在炉内1250-1350℃条件下快速还原(8-30分)生产直接还原铁的工艺，此系生产供冶炼用的或直接作炼钢原料的金属化球团的方法。此法与其它还原方式相比的优点在于：(1)对原料要求不高；(2)环形炉热废气用于干燥湿球团和金属化球团热装入电炉炼钢而节能；(3)吨铁单位投资低。Fastmet工艺用的还原剂限于低挥发分的煤粉，进入环形炉的含碳球团是冷的。

本发明的目的是提供一种热压含碳矿球快速直接还原或煅烧工艺，适用于该工艺作为还原剂的煤种宽，热压出的含碳矿球温度高，热装入环形炉内以缩短直接还原或煅烧的时间，强化生产，进一步提高环形炉的生产能力、降低单位投资。

本发明的目的是这样实现的：

精矿粉与无烟煤粉按(95-96)∶(5-4)的比例送入流化床内，鼓入流化床的空气为流化介质，迅速地将无烟煤粉燃烧，燃烧的热量将精矿粉迅速加热，加热到650-700℃的热矿粉流入料仓即作为固体载热体；从流化床导出的热废气作为直立管预热粘结性烟煤的热源，燃烧炉的热废气作为直立管的辅助热源，经直立管预热后获得200-250℃的预热煤。

矿粉与预热煤按预定比例进入快速混料机，烟煤即被热矿粉快速加热到其塑性温度范围，该范围是400-500℃，烟煤即软化出现大量胶质体，此胶质体(类似沥青物质)在成型时将矿粉粘结成型，即形成热压含碳矿球；热压含碳矿球热装入环形炉，在炉内1000℃-1350℃条件下快速直接还原或煅烧。

本发明的优点是：(1)可使用更具普遍意义的粘结性煤，可选择的煤种多，选用煤自由度大。(2)热装含碳矿球更可缩短环形炉内直接还原及煅烧的时间，强化生产，进一步提高环形炉的生产能力、降低单位投资及生产成本。

图1是固体载热体热压含碳矿球工艺流程图。

图2是热压含碳矿球直接还原或煅烧工艺流程图。

下面结合附图进一步说明本发明的实施方式。

实施例1：

本实施例为热压含碳矿球快速直接还原铁工艺。

原料条件：

①精矿粉：颗粒：30目-200目

          品位：TFe＞65％

②无烟煤：灰分A_d＜6％

          颗粒＜1mm

③粘结性煤：灰分A_d＜8％，胶质层厚度y＞12mm，

粒度＜3mm，挥发分不限，硫分S_t.ad＜0.6％，

固定碳60-70％

见图1，料仓1及2内的铁精矿粉a和无烟煤粉b分别经仓下的定量给料机3按(95-96)∶(5-4)比例卸到皮带输送机4上送到混料机5内，混匀后的料卸入料仓6内，经给料机7送入流化床8内，空气通过空气鼓风机12鼓入流化床8，床内无烟煤粉燃烧的热量将精矿粉加热，加热到650-700℃的热矿粉溢流入热矿粉仓10，夹带着细矿粉的烟气由流化床8上部导出进入旋风分离器9，细矿粉由旋风分离器9下部的锁气器22排出回到热矿粉仓10，烟气进入直立管15。煤仓13内的粘结性煤c经仓下的给料机14送入直立管15，煤气20和空气21在燃烧炉19内燃烧的热废气亦进入直立管15作为辅助热源预热粘结性煤，预热到200-250℃的预热煤通过两个串联的旋风分离器16及17分离下来经锁气器22被收集到预热热煤仓18中。由旋风分离器17排出的废气进入洗涤塔28及29被喷淋的循环洗涤水d冷却及净化。净化后的废气经抽气机30送入烟囱31排入大气中。洗涤后的含尘水流入沉降池及环水系统32，洗涤水d循环使用。

热矿粉和预热煤粉分别经各自料仓10及18的仓下的定量给料机11按(75-80)∶(25-20)的比例进入快速混料机23混合，继而送入立式维温机24，粘结性煤被热矿粉快速加热，加热到预定的塑性温度区间(该区间一般在400-500℃范围内)时，粘结性煤即软化成胶质体，在对辊压球机25里胶质体与矿粉的混合物被压成型球，煤的胶质体紧密地将矿粉颗粒包裹成一体，即为热压含碳矿球，含碳矿球的温度为420-460℃，这种含碳物质的胶质体与矿粉的结合状态形成了最佳的还原条件。在大于1000℃条件下，热压含碳矿球内部任何部位都具备了自还原条件，由于其化学反应界面大，气体扩散行程短，具有最佳的反应动力学条件，因此，反应速度极快。热压含碳矿球进入热焖罐26，待其停止热分解后卸入热球输送机27送往环形炉(底转炉)进行直接还原。

由立式维温机24导出的荒煤气经煤气洗涤塔33及34用热环水e洗涤净化，净化后的煤气经煤气风机35送入储气罐37。洗涤下来的水流入沉降池及环水系统36，除去粉尘及焦油，洗涤水e循环使用。

见图2，热压含碳矿球经热球输送机27热装入环形炉38内还原。由于420-460℃的热球团热装入环形炉带入了相当多的热量，故可缩短还原时间，有助于提高环形炉的生产能力。

环形炉是靠喷烧煤粉或重油40使炉内温度达到1250-1350℃，一般在20分钟内含碳矿球的金属还原率可达92％以上，还原出来的金属化球团进入贮罐39。由环形炉38导出的夹带粉尘的烟气进入集尘及燃烧炉41，烟气中的可燃气体与由空气风机44鼓入的空气燃烧，将其烧尽，粉尘落入集尘斗42中，由集尘及燃烧炉41导出的高温废气进入空气换热器43内将由空气鼓风机44鼓入的空气预热，预热的空气鼓入环形炉38将喷烧的燃料40燃烧供热。在空气换热器43内换热后的废气进入废气洗涤塔45冷却和净化，由抽风机46鼓入烟囱47放散。

实施例2：

本实施例为热压含碳铬矿球快速煅烧工艺。

将精铬铁矿粉与粘结性煤按(75-80)∶(25-20)的比例混合，工艺及原料条件同实施例1，制成热压含碳铬矿球，热压含碳铬矿球热装入环形炉煅烧后，热装入电炉作为炼铬铁的原料。

实施例3：

本实施例为热压含碳锰矿球快速煅烧工艺。

将软锰矿的精矿粉与粘结性煤按(70-74)∶(30-26)的比例混合，工艺及原料条件同实施例1，制成热压含碳锰矿球，热压含碳锰矿球热装入环形炉煅烧后，热装入电炉作为炼锰铁的原料。

实施例4：

本实施例为热压含碳石英砂矿球快速煅烧工艺。

将含SiO₂ 98％的石英砂与粘结性煤按(60-65)∶(40-35)的比例混合，工艺及原料条件同实施例1，制成热压含碳石英砂球，热压含碳石英砂球热装入环形炉煅烧后，热装入电炉作为炼元素硅的原料。

将含SiO₂ 98％的石英砂与粘结性煤按(50-55)∶(50-45)的比例混合，工艺及原料条件同实施例1，制成热压含碳石英砂球，热压含碳石英砂球热装入环形炉煅烧后，热装入电炉作为炼碳化硅(金钢砂)的原料。

Claims (1)

1．一种热压含碳矿球快速直接还原或锻烧工艺，它包括制造热压含碳矿球工艺和环形炉快速还原热压含碳矿球工艺，其特征在于：

1)．热压含碳矿球工艺是精矿粉和粘结性煤的予加热采用流化床与直立管串联加热工艺，以燃烧炉产生的热废气作为直立管辅助热源，以控制设定的予热煤温度；

2)．精矿粉中配入作为燃料的无烟煤的配料送入流化床，鼓入流化床的冷空气为流化介质，并迅速地将无烟煤粉燃烧，燃烧的热量将精矿粉迅速而均匀地加热到650-700℃，溢流入料仓作为固体载热体；

3)．从流化床导出的除尘后的热废气为直立管予热粘结性烟煤的热源，燃烧炉产生的热废气作为直立管予热粘结性烟煤的辅助热源，予热后的粘结性煤的温度为200-250℃；

4)．热矿粉与予热煤按予定比例进入快速混料机，混合料温度迅速达到420-460℃，混合料中的粘结性煤迅速软化并产生大量胶质体；混合料在成型过程中，煤的胶质体将矿粉粘结成型，制得热压含碳矿球。

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