CN106244755B - 一种海绵铁生产装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海绵铁生产装置,所述的装置主要包括:混料模块(1)、预处理模块(2)、还原反应模块(3)、冷却成型模块(4),其工作原理为:将铁矿石及其辅料在混料模块粉碎并混合,在预处理模块(2)进行微波预热,通过还原反应模块(3)进行还原反应,反应完全得到的海绵铁通过冷却成型模块(4)进行冷却,并通过挤压破碎装置进行成型得到满足要求的海绵钛。本发明的海绵铁生产装置设计合理,混料粒径控制简单,通过加热系统智能化,余热回收再利用等环节快速完成海绵铁的制备,节能环保,结构紧凑,产出率高。

Description

一种海绵铁生产装置
技术领域
本发明涉及海绵钛生产设备制造技术领域,具体是指一种海绵铁生产装置。
背景技术
海绵铁又称直接还原铁,主要是采用优质矿石,利用氧化还原反应原理,通过滤式除淀方式进行排除,对管道、锅炉和氧循环水溶解腐蚀经水处理后水溶解氧含量可将到0.05mg/L以下。在回转窑、竖炉或其他反应器内,用煤、焦炭,天然气或氢气,使铁矿石或铁精矿球团在低于物料熔化温度的条件下进行低温还原,变成多孔状的产物。其中被还原出来的铁呈细小铁核,形如海绵,故称。海绵铁经冷却、破碎、磁选,可除去脉石或其他杂质。
目前,还原炼铁是钢铁生产的重要组成部分,其主要特点是用非焦煤作为一次性能源和还原剂,将铁的氧化物在熔融状态下还原,具有以煤代焦、流程短、对环境污染小,建设投资少,生产成本低等优点,是被业内广泛看好的领域,然而还原炼铁工艺,由于能耗高、生产成本高等方面的原因,难与高炉工艺竞争。生产海绵铁主要有回转炉和隧道窑两种装置,但都存在还原时间长,对原燃料要求苛刻的问题,因而导致生产成本高,浪费能源,设备利用率低,传统海绵铁生产都具有炉体大型化生产方式,绝大多数炉料都是装入炉罐内进行焙烧,炉料结构都是静态式,这给直接还原海绵铁生产带来了很多不利因素,主要为混料过程的原料浪费,加热方式间接造成热源浪费,控温智能化差,造成耗能大,金属化率低,还原气氛不活跃,与原料的接触面不完全,反应率低等问题。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种设计合理、智能化控制、节能环保、结构紧凑、产出率高海绵铁生产装置。
本发明的技术方案为:一种海绵铁生产装置,主要包括:混料模块、预处理模块、还原反应模块、冷却成型模块,所述的混料模块是在粉碎电机的作用下通过固定刀盘和旋转刀盘快速旋转使生产海绵铁的铁矿石和辅料粉碎并混合,混合后的物料根据粒径控制器中粒径设置面板提前设置的筛的目数来得到不同粒径大小的混合细粉,然后通过辊式传料带将混合料传递到预处理模块,所述的预处理模块是指将原料通过蓄热器提供热源,在微波处理器的作用下进行预热,微波处理器与蓄热器通过导线连接,根据热量进行智能控制,预热后的混合料通过进料装置进入还原反应模块,所述的还原反应模块主要包括:进料装置、还原剂入口、炉体耐火层、出料装置、加热装置、余热回收装置、废料排放通道,所述的余热回收装置与蓄热器连接,混合料完成还原反应后从出料装置进入所述的冷却成型模块,通过机械风冷对反应后的混合料进行冷却,并通过挤压破碎装置进行成型,使海绵铁粉碎成所需求的形状。
进一步的,所述的微波处理器是指在预处理模块侧壁上交错设有微波源,微波源下侧设有两层内腔分隔板,两个内腔分隔板上下交错,水平倾斜角30°,呈倾斜坡面状,内腔分隔板嵌装入微波处理器内腔壁敷设的保温材料上的预留槽中,混合料从上层的内腔分隔板进入,从下层的内腔分隔版排出,依次循环,微波源通过导线及控制器与蓄热器连接,对混合料进行快速加热,由蓄热器和微波源联合作用形成加热微波源;混合料在移动经过内腔分隔板的过程中受到多个加热微波源的辐照温度不断升高,通过调整加热时间从而控制混合料的加热温度达到预热效果。
进一步的,所述的炉体耐火层为高密度氧化铝陶瓷纤维材料,具有耐高温、机械强度、耐腐蚀性能和耐磨性,而且具有导电率高、重量轻、抗拉强度高和寿命长的特点,使用环境中仍能保持良好的稳定性和耐候性,耐热温度1300-1700℃。
进一步的,所述的还原剂入口是指在炉体的侧部和顶部设有还原性气体进气管路,其中侧部的进气管路为上下层次分布,以使还原性气体可以与铁矿粉表面充分接触,达到完全反应的效果,从进气管路通入的还原性气体可以使高温铁矿粉还原气氛中还原成海绵铁,所述的还原性气体为H2和CO其中的一种或者两种的混合,对金属氧化物的还原性好,接触面积大,还原率高。
进一步的,所述的高温铁矿粉的温度为1100-1300℃。
进一步的,所述的加热装置为智能电磁感应加热器,主要包括智能感应电源加热控制器、三相电源、电源开关、接触器,所述智能感应电源加热控制器与PC机和PLC控制器相连接,同时连接感应加热线圈来控制加热温度,所述加热线圈为环向缠绕的铜线圈,串接后与中频电源相接,通过PC机设置的还原温度在加热过程中受PLC控制器中的智能控温设备来控温,所述的智能控温设备采用HT-2C热处理智能控温装置,数量根据加热装置功率大小而定,智能控温装置与温度传感器连接,温度传感器与PC机连接,通过显示屏显示温度值,具有功耗低、成本低、省电的效果。
一种海绵铁生产装置的工作原理为:先将铁矿石及其辅料加入混料模块,在粉碎电机的作用下通过固定刀盘和旋转刀盘快速旋转使铁矿石和辅料粉碎并混合,混合后的物料根据粒径控制器中粒径设置面板提前设置的筛的目数来得到所要求的粒径大小的混合细粉,然后通过辊式传料带将混合料传递到预处理模块,在蓄热器提供热源,微波处理器的微波作用下进行预热,预热后的混合料通过进料装置进入还原反应模块,从还原剂入口通入还原性气体,加热装置使混合料达到所述还原反应的温度范围内,进行还原反应,余热回收装置与蓄热器连接将余热回收再利用,废料通过废料排放通道排出,反应完全得到的海绵铁通过出料装置进入所述的冷却成型模块,通过机械风冷对反应后的混合料进行冷却,并通过挤压破碎装置进行成型,从而得到满足不同形状要求的海绵钛。
与现有技术相比,本发明的有益效果体现在:本发明的海绵铁生产装置可根据粒径控制器中粒径设置面板来控制不同粒径大小的混合细粉,微波处理器与蓄热器根据热量进行智能控制预热,加热装置中的智能控温与温度传感器连接到PC机,可清楚便捷的观察和控制温度,设计合理,混料粒径控制简单,通过加热系统智能化,余热回收再利用等环节快速完成海绵铁的制备,节能环保,结构紧凑,产出率高。
附图说明
图1是本发明所述的一种海绵铁生产装置的结构流程示意图;
图2是本发明所述的一种海绵铁生产装置的混料处理模块示意图;
图3是本发明所述的一种海绵铁生产装置的预处理模块示意图;
图4是本发明所述的一种海绵铁生产装置的还原反应模块示意图;
其中,1-混料模块;2-预处理模块;3-还原反应模块;4-冷却成型模块;5-粉碎电机;6-固定刀盘;7-旋转刀盘;8-粒径控制器;9-粒径设置面板;10-辊式传料带;11-微波处理器;12-导线;13-蓄热器;14-进料装置;15-还原剂入口;16-炉体耐火层;17-出料装置;18-加热装置;19-余热回收装置;20-废料排放通道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明:
如图1所示,一种海绵铁生产装置,主要包括:混料模块1、预处理模块2、还原反应模块3、冷却成型模块4,如图2所示,所述的混料模块1是在粉碎电机5的作用下通过固定刀盘6和旋转刀盘7快速旋转使生产海绵铁的铁矿石和辅料粉碎并混合,混合后的物料根据粒径控制器8中粒径设置面板9提前设置的筛的目数来得到不同粒径大小的混合细粉,然后通过辊式传料带10将混合料传递到预处理模块2,如图3所示,所述的预处理模块2是指将原料通过蓄热器13提供热源,在微波处理器11的作用下进行预热,微波处理器11与蓄热器13通过导线12连接,根据热量进行智能控制,预热后的混合料通过进料装置14进入还原反应模块3,如图4所示,所述的还原反应模块3主要包括:进料装置14、还原剂入口15、炉体耐火层16、出料装置17、加热装置18、余热回收装置19、废料排放通道20,所述的余热回收装置19与蓄热器13连接,混合料完成还原反应后从出料装置17进入所述的冷却成型模块4,通过机械风冷对反应后的混合料进行冷却,并通过挤压破碎装置进行成型,使海绵铁粉碎成所需求的形状。
其中,所述的微波处理器11是指在预处理模块2侧壁上交错设有微波源,微波源下侧设有两层内腔分隔板,两个内腔分隔板上下交错,水平倾斜角30°,呈倾斜坡面状,内腔分隔板嵌装入微波处理器11内腔壁敷设的保温材料上的预留槽中,混合料从上层的内腔分隔板进入,从下层的内腔分隔版排出,依次循环,微波源通过导线及控制器与蓄热器13连接,对混合料进行快速加热,由蓄热器13和微波源联合作用形成加热微波源;混合料在移动经过内腔分隔板的过程中受到多个加热微波源的辐照温度不断升高,通过调整加热时间从而控制混合料的加热温度达到预热效果。所述的炉体耐火层16为高密度氧化铝陶瓷纤维材料,具有耐高温、机械强度、耐腐蚀性能和耐磨性,而且具有导电率高、重量轻、抗拉强度高和寿命长的特点,使用环境中仍能保持良好的稳定性和耐候性,耐热温度1700℃。所述的还原剂入口15是指在炉体的侧部和顶部设有还原性气体进气管路,其中侧部的进气管路为上下层次分布,以使还原性气体可以与铁矿粉表面充分接触,达到完全反应的效果,从进气管路通入的还原性气体可以使高温铁矿粉还原气氛中还原成海绵铁,所述的还原性气体为H2,对金属氧化物的还原性好,接触面积大,还原率高。所述的高温铁矿粉的温度为1200℃。所述的加热装置18为智能电磁感应加热器,主要包括智能感应电源加热控制器、三相电源、电源开关、接触器,所述智能感应电源加热控制器与PC机和PLC控制器相连接,同时连接感应加热线圈来控制加热温度,所述加热线圈为环向缠绕的铜线圈,串接后与中频电源相接,通过PC机设置的还原温度在加热过程中受PLC控制器中的智能控温设备来控温,所述的智能控温设备采用HT-2C热处理智能控温装置,数量根据加热装置18功率大小而定,智能控温装置与温度传感器连接,温度传感器与PC机连接,通过显示屏显示温度值,具有功耗低、成本低、省电的效果。
所述的海绵铁生产装置的工作步骤为:先将铁矿石及其辅料加入混料模块1,在粉碎电机5的作用下通过固定刀盘6和旋转刀盘7快速旋转使铁矿石和辅料粉碎并混合,混合后的物料根据粒径控制器8中粒径设置面板9提前设置的筛的目数来得到所要求的粒径大小为200目的混合细粉,然后通过辊式传料带10将混合料传递到预处理模块2,在蓄热器13提供热源,微波处理器11的微波作用下进行预热,预热温度为750℃,预热后的混合料通过进料装置14进入还原反应模块3,从还原剂入口15通入还原性气体H2,加热装置18使混合料达到所述还原反应的温度1200℃,进行还原反应,余热回收装置19与蓄热器13连接将余热回收再利用,废料通过废料排放通道20排出,反应完全得到的海绵铁通过出料装置17进入所述的冷却成型模块4,通过机械风冷对反应后的混合料进行冷却,并通过挤压破碎装置进行成型,从而得到要求的20目大小的海绵钛。
上述只是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围的情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种海绵铁生产装置,其特征在于,所述的装置主要包括:混料模块(1)、预处理模块(2)、还原反应模块(3)、冷却成型模块(4),所述的混料模块(1)是在粉碎电机(5)的作用下通过固定刀盘(6)和旋转刀盘(7)快速旋转使生产海绵铁的铁矿石和辅料粉碎并混合,混合后的物料根据粒径控制器(8)中粒径设置面板(9)提前设置的筛的目数来得到不同粒径大小的混合细粉,然后通过辊式传料带(10)将混合料传递到预处理模块(2),所述的预处理模块(2)是指将原料通过蓄热器(13)提供热源,在微波处理器(11)的作用下进行预热,微波处理器(11)与蓄热器(13)通过导线(12)连接,根据热量进行智能控制,预热后的混合料通过进料装置(14)进入还原反应模块(3),所述的还原反应模块(3)主要包括:进料装置(14)、还原剂入口(15)、炉体耐火层(16)、出料装置(17)、加热装置(18)、余热回收装置(19)、废料排放通道(20),所述的余热回收装置(19)与蓄热器(13)连接,混合料完成还原反应后从出料装置(17)进入所述的冷却成型模块(4),通过机械风冷对反应后的混合料进行冷却,并通过挤压破碎装置进行成型,使海绵铁粉碎成所需求的形状;
所述的微波处理器(11)是指在预处理模块(2)侧壁上交错设有微波源,微波源下侧设有两层内腔分隔板,两个内腔分隔板上下交错,水平倾斜角30°,呈倾斜坡面状,内腔分隔板嵌装入微波处理器(11)内腔壁敷设的保温材料上的预留槽中,混合料从上层的内腔分隔板进入,从下层的内腔分隔版排出,依次循环,微波源通过导线及控制器与蓄热器(13)连接,对混合料进行快速加热,由蓄热器(13)和微波源联合作用形成加热微波源;混合料在移动经过内腔分隔板的过程中受到多个加热微波源的辐照温度不断升高,通过调整加热时间从而控制混合料的加热温度达到预热效果。
2.根据权利要求1所述的一种海绵铁生产装置,其特征在于,优选地,所述的炉体耐火层(16)为高密度氧化铝陶瓷纤维材料,耐热温度1300-1700℃。
3.根据权利要求1所述的一种海绵铁生产装置,其特征在于,所述的还原剂入口(15)是指在炉体的侧部和顶部设有还原性气体进气管路,其中侧部的进气管路为上下层次分布,以使还原性气体可以与铁矿粉表面充分接触,从进气管路通入的还原性气体可以使高温铁矿粉还原气氛中还原成海绵铁。
4.根据权利要求3所述的一种海绵铁生产装置,其特征在于,优选地,所述的高温铁矿粉的温度为1100-1300℃。
5.根据权利要求1所述的一种海绵铁生产装置,其特征在于,所述的加热装置(18)为智能电磁感应加热器,主要包括智能感应电源加热控制器、三相电源、电源开关、接触器,所述智能感应电源加热控制器与PC机和PLC控制器相连接,同时连接感应加热线圈来控制加热温度,所述加热线圈为环向缠绕的铜线圈,串接后与中频电源相接,通过PC机设置的还原温度在加热过程中受PLC控制器中的智能控温设备来控温,所述的智能控温设备采用HT-2C热处理智能控温装置,数量根据加热装置(18)功率大小而定,智能控温装置与温度传感器连接,温度传感器与PC机连接,通过显示屏显示温度值。
6.根据权利要求1所述的一种海绵铁生产装置,其特征在于,所述的海绵铁生产装置工作原理为:先将铁矿石及其辅料加入混料模块(1),在粉碎电机(5)的作用下通过固定刀盘(6)和旋转刀盘(7)快速旋转使铁矿石和辅料粉碎并混合,混合后的物料根据粒径控制器(8)中粒径设置面板(9)提前设置的筛的目数来得到所要求的粒径大小的混合细粉,然后通过辊式传料带(10)将混合料传递到预处理模块(2),在蓄热器(13)提供热源,微波处理器(11)的微波作用下进行预热,预热后的混合料通过进料装置(14)进入还原反应模块(3),从还原剂入口(15)通入还原性气体,加热装置(18)使混合料达到所述还原反应的温度范围内,进行还原反应,余热回收装置(19)与蓄热器(13)连接将余热回收再利用,废料通过废料排放通道(20)排出,反应完全得到的海绵铁通过出料装置(17)进入所述的冷却成型模块(4),通过机械风冷对反应后的混合料进行冷却,并通过挤压破碎装置进行成型,从而得到满足不同形状要求的海绵铁。
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