CN104673953A - 一种多管式直接还原铁的窑炉装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多管式直接还原铁的窑炉装置和方法，本发明窑炉装置还原管内设有螺旋机构，螺旋机构由螺旋驱动装置驱动，所述螺旋机构包括无轴螺旋片和螺旋叶片孔道，螺旋机构的存在能够推动被还原物料缓慢向前运行，同时使还原物料不停在翻滚，使被还原物料还原更加彻底、均衡，并防止金属化球团相互之间发生粘连，确保还原后品位和密度的稳定，同时保证了被还原物料的还原时间，保证还原反应彻底，本发明的窑炉装置和方法能适用于低品位的难选矿、复合矿、含铁废料等一切含铁物料，对还原煤炭要求低、可选择性强。

Description

一种多管式直接还原铁的窑炉装置和方法

技术领域

本发明涉及一种还原铁的窑炉装置和方法，尤其涉及一种直接还原铁的窑炉装置和方法，属于黑色冶金技术领域。

背景技术

中国是世界第一大粗钢产量国，2014年钢产量突破8亿多吨，年需要废钢(含还原铁)2800多万吨，其中还原铁需求量为500万吨。我国年进口还原铁300万吨，而还原铁(海绵铁)年产量仅为50万吨，不到世界直接还原铁总产量的1.0％，属于世界还原铁产量最低的国家之一。随着国家钢铁行业节能减排降碳的环保要求越来越严格，要求进一步提高电炉优钢比例，因此，还原铁缺口会进一步曾大。

我国是一个贫铁矿资源丰富的国家，低贫呆矿占铁矿资源96％以上，但每年还需要从国外进口8亿吨的富铁矿，进口依赖度为55％。国家出台相关政策，鼓励发展直接还原铁和非焦炼铁工艺技术开发与应用。提高还原铁的产量和质量以及开发我国大量的低贫呆矿及含铁废料使其资源，这是一件化迫在眉睫的事业。

我国还原铁工艺主要有煤基隧道窑罐式法和煤基回转窑法，传统的煤基罐式隧道窑法生产直接还原铁(海绵铁)，必须采用昂贵的耐火罐，耐火罐，而且消耗量大，工艺落后，还原时间长、能耗高、劳动强度大、产品品质低下，只能应用高品位铁矿粉等原因，造成产能低、生产运行成本高、销路不畅等很多实际问题，也制约了我国还原铁行业的发展。煤基回转窑法工艺技术逐渐成熟、运行成本较低，正在逐渐推广，但对还原煤有着严格的要求。

煤基竖炉法、转底炉、车底炉等法技术有待完善。

上述的几种还原铁方法，每条生产线投资均在几千万到几个亿的投资，同时，也存在者运行能耗高、操作难等缺陷，限制了投资者进军还原铁行业的发展。

中国还原铁领域，基本上是民营企业在投资发展，存在着投资风险，并缺乏操作高水平的技术人员。还原铁行业，渴望寻找出一种一种投资比小、窑炉装置结构简单、机械化程度高、还原气氛强、可操作性强、产能弹性大、能耗低、原料适应性强、节能环保降碳，由多套耐高温反应管机构组成的直接还原铁窑炉装置和工艺技术。

发明内容

本发明针对现有直接还原铁设备和方法不足，提供一种多管式直接还原铁的窑炉装置和方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种多管式直接还原铁的窑炉装置，包括窑顶、窑墙、卸料密封管、多个还原管、还原管支撑墙、烧嘴、窑炉地基、出料热刮板输送机、燃烧室、煤气燃烧出口、原料给料口、还原剂给料口、烟气出口支管、烟气出口总管、还原管烟气出口，所述卸料密封管位于窑炉装置右侧，所述出料热刮板输送机位于卸料密封管的下部，所述原料给料口和还原剂给料口位于还原管的左上方，所述还原管右侧设有还原管卸料口，所述还原管内安装有螺旋机构，所述螺旋机构包括无轴螺旋片和螺旋叶片孔道，所述螺旋机构由螺旋驱动装置驱动。

本发明的有益效果是：

1、螺旋机构的存在能够推动被还原物料缓慢向前运行，同时使还原物料不停在翻滚，使被还原物料还原更加彻底、均衡，并防止金属化球团相互之间发生粘连，确保还原后品位和密度的稳定；

2、还原管内无轴螺旋片上设有的螺旋叶片孔道在螺旋翻转的过程中，使得大部分物料从螺旋叶片的孔道中回流，保证了被还原物料的还原时间，保证还原反应彻底；

3、本发明的窑炉装置可以一个还原管和螺旋机构为一个单元，在横向和纵向上设置多个单元组成一个窑炉装置，多个窑炉装置组成一条生产线，最大规模可年处理上百万吨的原矿；

4、本发明除了能将高品位铁矿粉还原成高品位还原铁外，还能适用于低品位的难选矿、复合矿、含铁废料等一切含铁物料；对还原煤炭要求低、可选择性强。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述螺旋机构的右侧还设有无轴螺旋出料端引导轴。

采用上述进一步方案的有益效果是，可防止螺旋在高温状态下变形，避免设备事故，同时促使还原后的金属化球团和残留的煤焦在此聚集，进行更深程度的还原和冷却，同时避免煤气反向流动。

进一步，所述还原管和螺旋机构可相对水平面倾斜0.0～3.5°的角度安装。

采用上述进一步方案的有益效果是，可有效辅助待还原物料在还原管内的前进，节约能源。

进一步，所述窑炉装置包括10-100个还原管，每个还原管相应配套一支螺旋机构。

采用上述进一步方案的铁原料，可以将其造成直径5—20mm的球团，也可以压成直径15—28mm的球块，可以是5—20mm的颗粒矿，甚至粉矿直接进行入炉还原。还原煤可以是全部内配煤，也可以球块外配0—20mm的混合煤，也可以内外均配煤，进行还原。

采用上述进一步方案的有益效果是，可合理有效的提高还原铁的产量，充分利用能源，进一步提高铁的产能。

本发明还提供一种利用前述装置还原铁的方法，包括如下步骤：

Ⅰ.采用发生炉煤气、焦炉煤气、天然气等可燃气体或喷吹煤粉，通过烧嘴，对燃烧室进行燃烧加热，将燃烧室预热至一定温度；

Ⅱ.烘干后的待还原物料和还原剂经原料给料口和还原剂给料口进入还原管，螺旋机构在螺旋驱动装置的驱动下匀速转动，待还原物料和还原剂在无轴螺旋片和螺旋叶片孔道的推动作用下不断翻转、混合、回流同时缓慢向前运行；

Ⅲ.还原后的物料和剩余的还原剂通过还原管卸料口排出进入卸料密封管内，通过出料热刮板输送机输出。

附图说明

图1为本发明窑炉装置整体结构示意图；

图2为本发明窑炉装置侧视图；

图3为本发明窑炉装置螺旋机构示意图；

图4为本发明窑炉装置还原管和螺旋机构示意图；

图1-4中，1、窑顶；2、窑墙；3、卸料密封管；4、还原管；5、还原管支撑墙；6、烧嘴；7、窑炉地基；8、出料热刮板输送机；9、燃烧室；10、煤气燃烧出口；11、原料给料口；12、还原剂给料口；13、烟气出口支管；14、烟气出口总管；15、还原管烟气出口；16、还原管螺旋结构；17、螺旋驱动装置；18、无轴螺旋片；19、无轴螺旋出料端引导轴；20、还原管卸料口21、待还原物料；22、螺旋叶片孔道；

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至4所示，一种多管式直接还原铁的窑炉装置，包括窑顶1、窑墙2、卸料密封管3、还原管4、还原管支撑墙5、烧嘴6、窑炉地基7、出料热刮板输送机8、燃烧室9、煤气燃烧出口10、原料给料口11、还原剂给料口12、烟气出口支管13、烟气出口总管14、还原管烟气出口15，卸料密封管3位于窑炉装置右侧，出料热刮板输送机8位于卸料密封管3的下部，原料给料口11和还原剂给料口12位于还原管4的左上方，还原管4右侧设有还原管卸料口20，还原管4内安装有螺旋机构16，螺旋机构16包括无轴螺旋片18和螺旋叶片孔道22，螺旋机构16由螺旋驱动装置17驱动，窑炉装置内安装有6*6个还原管4以及螺旋机构16，无轴螺旋片18、旋叶片孔道22、还原管4和还原管卸料口20均由310S系列不锈钢制成。

一种使用前述直接还原铁的窑炉装置还原铁的方法，包括步骤如下：

(1)采用天然气通过烧嘴6，对燃烧室9进行燃烧加热，将燃烧室9预热至1050-1150℃；

(2)将烘干后的待还原物料21和还原剂经原料给料口11和还原剂给料口12进入还原管4，螺旋机构16在螺旋驱动装置17的驱动下以0.5-5r/min的速度转动，物料在螺旋机构的带动下不断翻转、混合、回流同时缓慢向前移动；

(3)还原后的物料和剩余的还原剂通过还原管卸料口20排出进入卸料密封管3内，通过出料热刮板输送机8输出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多管式直接还原铁的窑炉装置，包括窑顶(1)、窑墙(2)、卸料密封管(3)、还原管(4)、还原管支撑墙(5)、烧嘴(6)、窑炉地基(7)、出料热刮板输送机(8)、燃烧室(9)、煤气燃烧出口(10)、原料给料口(11)、还原剂给料口(12)、烟气出口支管(13)、烟气出口总管(14)、还原管烟气出口(15)，所述卸料密封管(3)位于窑炉装置右侧，所述出料热刮板输送机(8)位于卸料密封管(3)的下部，所述原料给料口(11)和还原剂给料口(12)位于还原管(4)的左上方，所述还原管(4)右侧设有还原管卸料口(20)，其特征在于，所述还原管(4)内安装有螺旋机构(16)，所述螺旋机构(16)包括无轴螺旋片(18)和螺旋叶片孔道(22)，所述螺旋机构(16)由螺旋驱动装置(17)驱动。

2.根据权利要求1所述的一种多管式直接还原铁的窑炉装置，其特征在于，所述螺旋机构(16)的右侧还设有无轴螺旋出料端引导轴(19)。

3.根据权利要求1或2所述的一种多管式直接还原铁的窑炉装置，其特征在于，所述还原管(4)和螺旋机构(16)可相对水平面倾斜0.0～3.5°的角度安装。

4.根据权利要求3所述的一种多管式直接还原铁的窑炉装置，其特征在于所述窑炉装置包括10-100个还原管(4)，每个还原管(4)相应配套一支螺旋机构(16)。

5.根据权利要求3所述的一种多管式直接还原铁的窑炉装置，其特征在于，所述螺旋机构(16)的转速为0.5-5r/min。

6.一种使用根据权利要求1或2所述的一种多管式直接还原铁的窑炉装置还原铁的方法，包括如下步骤：

Ⅰ.采用发生炉煤气、焦炉煤气、天然气等可燃气体或喷吹煤粉，通过烧嘴(6)，对燃烧室(9)进行燃烧加热，将燃烧室(9)预热至一定温度；

Ⅱ.烘干后的待还原物料(21)和还原剂经原料给料口(11)和还原剂给料口(12)进入还原管(4)，螺旋机构(16)在螺旋驱动装置(17)的驱动下匀速转动，待还原物料(21)和还原剂在无轴螺旋片(18)和螺旋叶片孔道(19)的推动作用下不断翻转、混合、回流同时缓慢向前运行；

Ⅲ.还原后的物料和剩余的还原剂通过还原管卸料口(20)排出进入卸料密封管(3)内，通过出料热刮板输送机(8)输出。