CN104313227B - 利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法和系统，该方法包括：(1)将含铁矿物粉料、碳素原料粉料和助熔剂混合；(2)将混合粉料的一部分进行成型处理，得到混合球团；(3)将混合球团进行干燥；(4)将经过干燥的混合球团进行筛分；(5)将筛上混合球团进行还原反应，得到金属化球团；(6)将金属化球团进行熔分处理，以便得到含铁熔体和炉渣；(7)将混合粉料的另一部分和筛下混合粉料与含铁熔体进行接触，以便使得混合粉料利用含铁熔体的余热发生还原反应。该方法可以使得含铁矿物与碳素原料发生还原反应所得的含铁熔体的余热得以充分利用，并且使得粉料合理利用，从而在降低能耗的同时实现资源的最大化利用。

Description

利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法和系统

技术领域

本发明属于冶金领域，具体而言，本发明涉及一种利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法和系统。

背景技术

随着我国钢铁行业的发展，传统高炉炼铁工艺日臻成熟，但需要面对环境、能源多方面的挑战，且工艺流程长、能耗高和污染重的缺点使其发展受到一定的阻碍。与此同时，一些流程短、生产成本低的非高炉炼铁工艺受到普遍的重视，近年来也获得快速的发展，如煤基直接还原炼铁工艺，该工艺的显著特点是能够采用替代焦炭的煤粉作为还原剂，流程短，效率高。

在直接还原工艺中，在将原料布入还原装置进行高温还原之前，需要对原料进行成型处理，即使原料成型且具有一定的强度。一般的成型处理是对原料进行压球或者造球，在这两个工序中原料均不可避免的会存在一定损失，对这些损失原料的处理是一般返回重新配料或混合后再成型，因此这些损失原料也称为“返料”。在经直接还原—熔分工艺冶炼后，获得半成品或最终产品以液态铁水的形式进行出料，进入盛装容器或者模具后，缓慢冷却形成一定的形状。液态铁水的温度在1500℃左右，自身携带大量的物理热，然而在冷却过程中这些热量并没有得到有效利用，造成了能源的白白浪费。

在国家越来越注重可持续发展、环境保护和绿色制造的大环境里，在日益激烈的社会竞争条件下，为了促进冶金企业的健康发展，能耗高、成本高及粉料无法利用的问题亟待解决。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法和系统，该方法可以使得含铁矿物与碳素原料发生还原反应所得的含铁熔体的余热得以充分利用，并且使得粉料合理利用，从而在降低能耗的同时实现资源的最大化利用。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法，包括：

(1)将含铁矿物粉料、碳素原料粉料和助熔剂混合，以便得到混合粉料；

(2)将所述混合粉料的一部分进行成型处理，以便得到混合球团；

(3)将所述混合球团进行干燥处理，以便得到经过干燥的混合球团；

(4)将所述经过干燥的混合球团进行筛分处理，以便分别得到筛上混合球团和筛下混合粉料；

(5)将所述筛上混合球团在还原装置中进行还原反应，以便得到金属化球团；

(6)将所述金属化球团在熔分装置进行熔分处理，以便得到含铁熔体和炉渣；

(7)将所述混合粉料的另一部分和所述筛下混合粉料与所述含铁熔体进行接触，以便使得所述混合粉料利用所述含铁熔体的余热发生还原反应，以便得到还原产物。

根据本发明实施例的利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法通过将含铁矿物和碳素原料发生还原反应得到含铁熔体余热用于含有含铁矿物粉料和碳素原料粉料的混合粉料的还原反应，可以实现能源的充分利用，从而显著降低生产能耗，同时采用含铁熔体与混合粉料接触的方式使得混合粉料发生还原反应，可以解决以往粉料无法直接使用的难题，从而拓宽了原料来源，并且实现了资源的最大化利用，另外，较传统工艺将粉料造球后再进行反应相比，本发明可以直接将粉料进行使用，进而节省了造球成本，从而显著降低生产成本。

另外，根据本发明上述实施例的利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述含铁矿物为选自铁精矿、钒钛磁铁矿、高磷铁矿石、红土镍矿、铬铁矿、冶金渣、冶金粉尘和赤泥中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，所述碳素原料为选自兰炭、焦粉和无烟煤中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，在步骤(7)中，所述混合粉料的另一部分和所述筛下混合粉料与所述含铁熔体进行接触采用以下任意一种方式进行：a、将所述混合粉料铺于铁水包底部，然后向底部铺有所述混合粉料的铁水包内加入所述含铁熔体，以便使得所述混合粉料利用所述含铁熔体的余热发生还原反应；或b、采用喷吹方式使得所述混合粉料与所述含铁熔体进行接触。由此，可以显著提高产品产量。

在本发明的一些实施例中，a方式中，所述混合粉料的总质量为所述含铁熔体质量的1～20％。由此，可以实现余热的最大化利用。

在本发明的一些实施例中，b方式中，所述混合粉料的总质量为所述含铁熔体的质量的1～50％。由此，可以使得混合粉料充分利用含铁熔体到凝固时所携带的热量，从而避免能耗的浪费。

在本发明的另一个方面，本发明提出了一种利用含铁熔体余热进行碳热还原的系统，包括：

第一混合装置，所述第一混合装置适于将含铁矿物粉料、碳素原料粉料和助熔剂混合，以便得到混合粉料；

成型装置，所述成型装置与所述第一混合装置相连，且适于将所述混合粉料的一部分进行成型处理，以便得到混合球团；

干燥装置，所述干燥装置与所述成型装置相连，且适于将所述混合球团进行干燥处理，以便得到经过干燥的混合球团；

筛分装置，所述筛分装置与所述干燥装置相连，且适于将所述经过干燥的混合球团进行筛分处理，以便分别得到筛上混合球团和筛下混合粉料；

还原装置，所述还原装置与所述筛分装置相连，且适于将所述筛上混合球团进行还原反应，以便得到金属化球团；

熔分装置，所述熔分装置与所述还原装置相连，且适于将所述金属化球团进行熔分处理，以便得到含铁熔体和炉渣；以及

第二混合装置，所述第二混合装置分别与第一混合装置、筛分装置和熔分装置相连，且适于将所述混合粉料的另一部分和所述筛下混合粉料与所述含铁熔体进行接触，以便使得所述混合粉料利用所述含铁熔体的余热发生还原反应，以便得到还原产物。

根据本发明实施例的利用含铁熔体余热进行碳热还原的系统通过将含铁矿物和碳素原料发生还原反应得到含铁熔体余热用于含有含铁矿物粉料和碳素原料粉料的混合粉料的还原反应，可以实现能源的充分利用，从而显著降低生产能耗，同时采用含铁熔体与混合粉料接触的方式使得混合粉料发生还原反应，可以解决以往粉料无法直接使用的难题，从而拓宽了原料来源，并且实现了资源的最大化利用，另外，较传统工艺将粉料造球后再进行反应相比，本发明可以直接将粉料进行使用，进而节省了造球成本，从而显著降低生产成本。

另外，根据本发明上述实施例的利用含铁熔体余热进行碳热还原的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述的利用含铁熔体余热进行碳热还原的系统进一步包括：喷吹装置，所述喷吹装置与所述第一混合装置、筛分装置和所述第二混合装置相连，且适于将所述混合粉料的另一部分和所述筛下混合粉料以喷吹方式与所述含铁熔体在所述第二混合装置中进行接触。由此，可以显著提高产品产量。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法流程示意图；

图2是根据本发明一个实施例的利用含铁熔体余热进行碳热还原的系统结构示意图；

图3是根据本发明又一个实施例的利用含铁熔体余热进行碳热还原的系统结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法。下面参考图1对本发明实施例的利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：

S100：将含铁矿物粉料、碳素原料粉料和助熔剂混合

根据本发明的实施例，将含铁矿物粉料、碳素原料粉料和助熔剂混合，从而可以得到混合粉料。

根据本发明的实施例，含铁矿物可以为选自铁精矿、钒钛磁铁矿、高磷铁矿石、红土镍矿、铬铁矿、冶金渣、冶金粉尘和赤泥中的至少一种，碳素原料为选自兰炭、焦粉和无烟煤中的至少一种。

根据本发明的实施例，助熔剂的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，助熔剂可以为电石渣。由此，采用廉价的电石渣作为助熔剂，可以提高后续金属化球团的熔分效率，从而显著降低处理成本。

S200：将混合粉料的一部分进行成型处理

根据本发明的实施例，将上述得到的混合粉料的一部分进行成型处理，从而可以得到混合球团。由此，可以增加不同原料间的接触点，同时易于充分还原。

根据本发明的实施例，混合球团的粒径并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，混合球团的平均粒径可以为8～14mm。根据本发明的实施例，成型处理的方法并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，可以采用加压成型的方式进行成型处理。在该步骤中，具体的，将混合粉料与粘结剂和水进行混合后进行成型处理。

S300：将混合球团进行干燥处理

根据本发明的实施例，将上述得到的混合球团进行干燥处理，从而可以得到经过干燥的混合球团。

根据本发明的实施例，干燥处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，干燥处理可以在温度为200～400摄氏度和压力为0.1MPa条件下进行。发明人发现，该条件下可以显著提高混合球团的干燥效率。

S400：将经过干燥的混合球团进行筛分处理

根据本发明的实施例，将上述得到的经过干燥的混合球团进行筛分处理，从而可以分别得到筛上混合球团和筛下混合粉料。发明人发现，若将混合球团直接入炉，其中粉料还原效果较差，不易出料，且易于炉床粘结使炉床升高，对生产不利，由此通过筛分处理将该部分混合粉料进行回收，从而避免了生产不畅和物料的浪费。

S500：将筛上混合球团在还原装置中进行还原反应

根据本发明的实施例，将以上所得到的筛上混合球团在还原装置中进行还原反应，从而可以得到金属化球团。由此，可以使得碳素原料中的碳可以将混合球团中的氧化铁还原为金属铁单质。

S600：将金属化球团在熔分装置中进行熔分处理

根据本发明的实施例，将以上得到的金属化球团在熔分炉中进行熔分处理，从而可以分离得到含铁熔体和炉渣。由此，可以实现渣铁的有效分离。

根据本发明的实施例，含铁熔体的温度可以为1450～1650摄氏度。由此，可以将含铁熔体的余热用于后续混合粉料的还原反应。

S700：将混合粉料的另一部分和筛下混合粉料与含铁熔体进行接触

根据本发明的实施例，将混合粉料的另一部分和筛下混合粉料与含铁熔体进行接触，以便使得混合粉料利用所述含铁熔体的余热发生还原反应，从而可以得到还原产物。发明人发现，通过将含铁矿物和碳素原料发生还原反应得到含铁熔体余热用于含有含铁矿物粉料和碳素原料粉料的混合粉料的还原反应，可以实现能源的充分利用，从而显著降低生产能耗，同时采用含铁熔体与混合粉料接触的方式使得混合粉料发生还原反应，可以解决以往粉料无法直接使用的难题，从而拓宽了原料来源，并且实现了资源的最大化利用，另外，较传统工艺将粉料造球后再进行反应相比，本发明可以直接将粉料进行使用，进而节省了造球成本，从而显著降低生产成本。

根据本发明的实施例，将混合粉料的另一部分和筛下混合粉料与含铁熔体进行接触采用以下任意一种方式进行：例如可以采用a方式：首先将混合粉料铺于铁水包底部，然后向底部铺有混合粉料的铁水包内加入含铁熔体，以便使得混合粉料利用含铁熔体的余热发生还原反应。根据本发明的具体实施例，混合粉料的质量可以为含铁熔体质量的1～20％。发明人发现，若混合粉料质量过多会产生大量气体造成液体喷溅，并且使得混合粉料还原反应不充分，而若混合粉料质量过低，使得含铁熔体所携带的余热不能充分利用，从而造成能源的浪费，由此选择混合粉料的质量为含铁熔体质量的1～20％，不仅可以避免液体的喷溅，又能使得含铁熔体的余热得以充分利用。

例如也可以采用b方式：可以采用喷吹方式使得混合粉料与含铁熔体进行接触。具体的，可以在含铁熔体出料过程中，采用气体输送装置通过控制流速向含铁熔体喷入一定质量的混合粉料，载气可以为氩气或氮气，并且可以采用边排出熔体边喷粉料的方式或在含铁熔体占到容器体积的三分之一时，开始喷加混合粉料，从而使得混合粉料利用含铁熔体的余热进行还原反应。发明人发现，采用喷吹方式使得混合粉料与含铁熔体进行接触可以显著增加产品的产量，进而显著降低单位产品的能源消耗。根据本发明的实施例，该方式中，混合粉料的质量可以为含铁熔体的质量的1～50％。发明人发现，采用该混合配比可以使得混合粉料充分利用含铁熔体到凝固时所携带的热量，从而避免能源的浪费。

根据本发明实施例的利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法通过将含铁矿物和碳素原料发生还原反应得到含铁熔体余热用于含有含铁矿物粉料和碳素原料粉料的混合粉料的还原反应，可以实现能源的充分利用，从而显著降低生产能耗，同时采用含铁熔体与混合粉料接触的方式使得混合粉料发生还原反应，可以解决以往粉料无法直接使用的难题，从而拓宽了原料来源，并且实现了资源的最大化利用，另外，较传统工艺将粉料造球后再进行反应相比，本发明可以直接将粉料进行使用，进而节省了造球成本，从而显著降低生产成本。

在本发明的另一个方面，本发明提出了一种利用含铁熔体余热进行碳热还原的系统。下面参考图2-3对本发明实施例的利用含铁熔体余热进行碳热还原的系统进行详细描述。根据本发明的实施例，该系统包括：

第一混合装置100：根据本发明的实施例，第一混合装置100适于将含铁矿物粉料、碳素原料粉料和助熔剂混合，从而可以得到混合粉料。

根据本发明的实施例，含铁矿物可以为选自铁精矿、钒钛磁铁矿、高磷铁矿石、红土镍矿、铬铁矿、冶金渣、冶金粉尘和赤泥中的至少一种，碳素原料为选自兰炭、焦粉和无烟煤中的至少一种。

根据本发明的实施例，助熔剂的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，助熔剂可以为电石渣。由此，采用廉价的电石渣作为助熔剂，可以提高后续金属化球团的熔分效率，从而显著降低处理成本。

成型装置200：根据本发明的实施例，成型装置200与第一混合装置100相连，且适于将上述得到的混合粉料的一部分进行成型处理，从而可以得到混合球团。由此，可以增加不同原料间的接触点，同时易于充分还原。

根据本发明的实施例，混合球团的粒径并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，混合球团的平均粒径可以为8～14mm。根据本发明的实施例，成型处理的方法并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，可以采用加压成型的方式进行成型处理。在该步骤中，具体的，将混合粉料与粘结剂和水进行混合后进行成型处理。

干燥装置300：根据本发明的实施例，干燥装置300与成型装置200相连，且适于将上述得到的混合球团进行干燥处理，从而可以得到经过干燥的混合球团。

根据本发明的实施例，干燥处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，干燥处理可以在温度为200～400摄氏度和压力为0.1MPa条件下进行。发明人发现，该条件下可以显著提高混合球团的干燥效率。

筛分装置400：根据本发明的实施例，筛分装置400与干燥装置300相连，且适于将上述得到的经过干燥的混合球团进行筛分处理，从而可以分别得到筛上混合球团和筛下混合粉料。发明人发现，若将混合球团直接入炉，其中粉料还原效果较差，不易出料，且易于炉床粘结使炉床升高，对生产不利，由此通过筛分处理将该部分混合粉料进行回收，从而避免了生产不顺和物料的浪费。

还原装置500：根据本发明的实施例，还原装置500与筛分装置400相连，且适于将以上所得到的筛上混合球团进行还原反应，从而可以得到金属化球团。由此，可以使得碳素原料中的碳可以将混合球团中的氧化铁还原为金属铁单质。

根据本发明的实施，还原装置可以为转底炉。由此，可以显著提高还原效率。

熔分装置600：根据本发明的实施例，熔分装置600与还原装置500相连，且适于将金属化球团在中进行熔分处理，从而可以得到含铁熔体和炉渣。由此，可以实现渣铁的有效分离。

根据本发明的实施例，含铁熔体的温度可以为1450～1650摄氏度。由此，可以将含铁熔体的余热用于后续混合粉料的还原反应。

根据本发明的实施例，熔分装置可以为熔分炉。

第二混合装置700：根据本发明的实施例，第二混合装置700分别与第一混合装置100、筛分装置400和熔分装置600相连，且适于将混合粉料的另一部分和筛下混合粉料与含铁熔体进行接触，以便使得混合粉料利用含铁熔体的余热发生还原反应，从而可以得到还原产物。发明人发现，通过将含铁矿物和碳素原料发生还原反应得到含铁熔体余热用于含有含铁矿物粉料和碳素原料粉料的混合粉料的还原反应，可以实现能源的充分利用，从而显著降低生产能耗，同时采用含铁熔体与混合粉料接触的方式使得混合粉料发生还原反应，可以解决以往粉料无法直接使用的难题，从而拓宽了原料来源，并且实现了资源的最大化利用，另外，较传统工艺将粉料造球后再进行反应相比，本发明可以直接将粉料进行使用，进而节省了造球成本，从而显著降低生产成本。

根据本发明的实施例，将混合粉料的另一部分和筛下混合粉料与含铁熔体进行接触采用以下方式进行：首先将混合粉料铺于第二混合装置底部，然后向底部铺有混合粉料的第二混合装置内加入含铁熔体，以便使得混合粉料利用含铁熔体的余热发生还原反应。根据本发明的具体实施例，混合粉料的质量可以为含铁熔体质量的1～20％。发明人发现，若混合粉料质量过多会产生大量气体造成液体喷溅，并且使得混合粉料还原反应不充分，而若混合粉料质量过低，使得含铁熔体所携带的余热不能充分利用，从而造成能源的浪费，由此选择混合粉料的质量为含铁熔体质量的1～20％，不仅可以避免液体的喷溅，又能使得含铁熔体的余热得以充分利用。

根据本发明实施例的利用含铁熔体余热进行碳热还原的系统通过将含铁矿物和碳素原料发生还原反应得到含铁熔体余热用于含有含铁矿物粉料和碳素原料粉料的混合粉料的还原反应，可以实现能源的充分利用，从而显著降低生产能耗，同时采用含铁熔体与混合粉料接触的方式使得混合粉料发生还原反应，可以解决以往粉料无法直接使用的难题，从而拓宽了原料来源，并且实现了资源的最大化利用，另外，较传统工艺将粉料造球后再进行反应相比，本发明可以直接将粉料进行使用，进而节省了造球成本，从而显著降低生产成本。

参考图3，本发明实施例的利用含铁熔体余热进行碳热还原的系统进一步包括：

喷吹装置800：根据本发明的实施例，喷吹装置800与第一混合装置100、筛分装置400和第二混合装置700相连，且适于将混合粉料的另一部分和筛下混合粉料以喷吹方式与含铁熔体在第二混合装置中进行接触。具体的，可以在含铁熔体出料过程中，采用喷吹装置通过控制流速向含铁熔体喷入一定质量的混合粉料，载气可以为氩气或氮气，并且可以采用边排出熔体边喷粉料的方式或在含铁熔体占到容器体积的三分之一时，开始喷加混合粉料，从而使得混合粉料利用含铁熔体的余热进行还原反应。发明人发现，采用喷吹方式使得混合粉料与含铁熔体进行接触可以显著增加产品的产量，进而显著降低单位产品的能源消耗。根据本发明的实施例，该方式中，混合粉料的质量可以为含铁熔体的质量的1～50％。发明人发现，采用该混合配比可以使得混合粉料充分利用含铁熔体到凝固时所携带的热量，从而避免能耗的浪费。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

将铜冶炼渣粉料(TFe大于35wt％)、兰炭粉末和助熔剂混合，得到混合粉料，将混合粉料的一部分进行成型处理，得到混合球团，将混合球团进行干燥处理，得到经过干燥的混合球团，将经过干燥的混合球团进行筛分处理，分别得到筛上混合球团和筛下混合粉料，将筛上混合球团在转底炉中进行还原反应，得到金属化球团，将金属化球团在燃气熔分炉中进行熔分处理，得到含铁熔体和炉渣，将混合粉料的另一部分和筛下混合粉料收集与喷吹装置中，采用喷吹粉料方式，在含铁熔体出料占铁水包的三分之一时开始喷加混合粉料，使得混合粉料中的氧化铁和兰炭利用含铁熔体的余热发生还原反应，其中，混合粉料的质量为含铁熔体质量的5％，由于脉石成分组成的熔渣密度较铁水低，会上浮到铁水表面，待出料结束时除去表层熔渣即获得铁水产品。

实施例2

将铜冶炼渣粉料(TFe大于35wt％)、兰炭粉末和助熔剂混合，得到混合粉料，将混合粉料的一部分进行成型处理，得到混合球团，将混合球团进行干燥处理，得到经过干燥的混合球团，将经过干燥的混合球团进行筛分处理，分别得到筛上混合球团和筛下混合粉料，将筛上混合球团在转底炉中进行还原反应，得到金属化球团，将金属化球团在燃气熔分炉中进行熔分处理，得到含铁熔体和炉渣，将混合粉料的另一部分和筛下混合粉料收集与喷吹装置中，采用喷吹粉料方式，边排出含铁熔体边喷吹混合粉料，使得混合粉料中的氧化铁和兰炭利用含铁熔体的余热发生还原反应，其中，混合粉料的质量为含铁熔体质量的20％，由于脉石成分组成的熔渣密度较铁水低，会上浮到铁水表面，待出料结束时除去表层熔渣即获得铁水产品。

实施例3

将钒钛磁铁矿粉料(TFe大于56wt％)、焦粉粉末和助熔剂混合，得到混合粉料，将混合粉料的一部分进行成型处理，得到混合球团，将混合球团进行干燥处理，得到经过干燥的混合球团，将经过干燥的混合球团进行筛分处理，分别得到筛上混合球团和筛下混合粉料，将筛上混合球团在转底炉中进行还原反应，得到金属化球团，将金属化球团在电炉中进行熔分处理，得到含铁熔体和炉渣，将混合粉料的另一部分和筛下混合粉料收集与喷吹装置中，采用喷吹粉料方式，在含铁熔体出料占铁水包的三分之一时开始喷加混合粉料，使得混合粉料中的氧化铁和焦粉利用含铁熔体的余热发生还原反应，其中，混合粉料的质量为含铁熔体质量的10％，由于脉石成分组成的熔渣密度较铁水低，会上浮到铁水表面，待出料结束时除去表层熔渣即获得铁水产品。

实施例4

将铁精矿粉料(TFe大于60wt％)、无烟煤粉末和助熔剂混合，得到混合粉料，将混合粉料的一部分进行成型处理，得到混合球团，将混合球团进行干燥处理，得到经过干燥的混合球团，将经过干燥的混合球团进行筛分处理，分别得到筛上混合球团和筛下混合粉料，将筛上混合球团在转底炉中进行还原反应，得到金属化球团，将金属化球团在燃气熔分炉中进行熔分处理，得到含铁熔体和炉渣，将混合粉料的另一部分和筛下混合粉料收集与喷吹装置中，采用喷吹粉料方式，边排出含铁熔体边喷吹混合粉料，使得混合粉料中的氧化铁和无烟煤利用含铁熔体的余热发生还原反应，其中，混合粉料的质量为含铁熔体质量的30％，由于脉石成分组成的熔渣密度较铁水低，会上浮到铁水表面，待出料结束时除去表层熔渣即获得铁水产品。

实施例5

将含锌粉尘(TFe大于45wt％)、焦粉粉末和助熔剂混合，得到混合粉料，将混合粉料的一部分进行成型处理，得到混合球团，将混合球团进行干燥处理，得到经过干燥的混合球团，将经过干燥的混合球团进行筛分处理，分别得到筛上混合球团和筛下混合粉料，将筛上混合球团在转底炉中进行还原反应，得到金属化球团，将金属化球团在燃气熔分炉中进行熔分处理，得到含铁熔体和炉渣，将混合粉料的另一部分和筛下混合粉料收集与喷吹装置中，采用喷吹粉料方式，边排出含铁熔体边喷吹混合粉料，使得混合粉料中的氧化铁和焦粉利用含铁熔体的余热发生还原反应，其中，混合粉料的质量为含铁熔体质量的20％，由于脉石成分组成的熔渣密度较铁水低，会上浮到铁水表面，待出料结束时除去表层熔渣即获得铁水产品。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法，其特征在于，包括：

(1)将含铁矿物粉料、碳素原料粉料和助熔剂混合，以便得到混合粉料；

(2)将所述混合粉料的一部分进行成型处理，以便得到混合球团；

(3)将所述混合球团进行干燥处理，以便得到经过干燥的混合球团；

(4)将所述经过干燥的混合球团进行筛分处理，以便分别得到筛上混合球团和筛下混合粉料；

(5)将所述筛上混合球团在还原装置中进行还原反应，以便得到金属化球团；

(6)将所述金属化球团在熔分装置中进行熔分处理，以便得到含铁熔体和炉渣；

(7)将所述混合粉料的另一部分和所述筛下混合粉料与所述含铁熔体进行接触，以便使得所述混合粉料利用所述含铁熔体的余热发生还原反应，以便得到还原产物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含铁矿物为选自铁精矿、钒钛磁铁矿、高磷铁矿石、红土镍矿、铬铁矿、冶金渣、冶金粉尘和赤泥中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳素原料为选自兰炭、焦粉和无烟煤中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(7)中，所述混合粉料的另一部分和所述筛下混合粉料与所述含铁熔体进行接触采用以下任意一种方式进行：

a、将所述混合粉料的另一部分和所述筛下混合粉料铺于铁水包底部，然后向底部铺有所述混合粉料的另一部分和所述筛下混合粉料的铁水包内加入所述含铁熔体，以便使得所述混合粉料的另一部分和所述筛下混合粉料利用所述含铁熔体的余热发生还原反应；或

b、采用喷吹方式使得所述混合粉料的另一部分和所述筛下混合粉料与所述含铁熔体进行接触。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，a方式中，所述混合粉料的另一部分和所述筛下混合粉料的总质量为所述含铁熔体质量的1～20％。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，b方式中，所述混合粉料的另一部分和所述筛下混合粉料的总质量为所述含铁熔体的质量的1～50％。

7.一种利用含铁熔体余热进行碳热还原的系统，其特征在于，包括：

第一混合装置，所述第一混合装置适于将含铁矿物粉料、碳素原料粉料和助熔剂混合，以便得到混合粉料；

成型装置，所述成型装置与所述第一混合装置相连，且适于将所述混合粉料的一部分进行成型处理，以便得到混合球团；

干燥装置，所述干燥装置与所述成型装置相连，且适于将所述混合球团进行干燥处理，以便得到经过干燥的混合球团；

筛分装置，所述筛分装置与所述干燥装置相连，且适于将所述经过干燥的混合球团进行筛分处理，以便分别得到筛上混合球团和筛下混合粉料；

还原装置，所述还原装置与所述筛分装置相连，且适于将所述筛上混合球团进行还原反应，以便得到金属化球团；

熔分装置，所述熔分装置与所述还原装置相连，且适于将所述金属化球团进行熔分处理，以便得到含铁熔体和炉渣；以及

第二混合装置，所述第二混合装置分别与第一混合装置、筛分装置和熔分装置相连，且适于将所述混合粉料的另一部分和所述筛下混合粉料与所述含铁熔体进行接触，以便使得所述混合粉料利用所述含铁熔体的余热发生还原反应，以便得到还原产物。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，进一步包括：喷吹装置，所述喷吹装置与所述第一混合装置、筛分装置和所述第二混合装置相连，且适于将所述混合粉料的另一部分和所述筛下混合粉料以喷吹方式与所述含铁熔体在所述第二混合装置中进行接触。