CN107560430A - 转底炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转底炉，所述转底炉包括环形的炉体、炉床和加料部，所述炉体内限定出炉腔，所述炉腔内限定出彼此连通的进料区、预热区、还原区和出料区，所述进料区具有进料口，所述出料区具有出料口。所述炉床设在所述炉腔内，所述炉床用于承载物料依次流经所述进料区、所述预热区、所述还原区和所述出料区。所述加料部用于向所述出料区内加入抗氧化剂。根据本发明实施例的转底炉，由于在炉腔内设有向出料区加入抗氧化剂的加料部，因此，可以有效且安全地防止出料过程中高温金属化球团再次氧化。

Description

转底炉

技术领域

本发明涉及化工及冶金设备领域，尤其涉及一种转底炉。

背景技术

近年来，金属化球团的发展主要有三个方面：第一，非焦炭炼铁资源要求；第二，寻求废钢资源的代用品；第三，直接还原铁生产技术。在直接还原铁生产过程中，特别是用转底炉直接还原技术中，反应温度为1200-1400℃，还原焙烧得到的金属化球团排料温度多为800-1100摄氏度，且金属化率高，金属铁活性高。但是，在高温的环境中，金属化球团非常容易再氧化并且互相粘接，这不仅会影响出料设备的正常工作，影响转底炉平稳生产运行，还不能获得合格的金属化球团，影响后续冶炼工序。目前，如何防止金属化球团在出料过程中的在氧化是一个重要问题。也就是说，目前，亟待开发一种可以有效防止金属球团再氧化并高效回收镍铁的新技术和新设备。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种转底炉，所述转底炉可以有效地及安全地防止还原铁在出料时出现再次氧化的现象，

根据本发明实施例的转底炉，包括：环形的炉体，所述炉体内限定出炉腔，所述炉腔内限定出彼此连通的进料区、预热区、还原区和出料区，所述进料区具有进料口，所述出料区具有出料口；炉床，所述炉床设在所述炉腔内，所述炉床用于承载物料依次经过所述进料区、所述预热区、所述还原区和所述出料区；以及，用于向所述出料区加入抗氧化剂的加料部。

根据本发明实施例的转底炉，由于在炉体设有向出料区加入抗氧化剂的加料部，因此，可以有效且安全地防止出料过程中高温金属化球团再次氧化。

在一些实施例中，所述加料部向所述出料区充入冷却用气体。

在一些实施例中，所述加料部向所述出料区充入的所述抗氧化剂包括煤粉和石灰石中的至少一种。

在一些实施例中，所述加料部将所述抗氧化剂覆盖在所述物料表面。

在一些可选的实施例中，所述加料部为喷嘴，所述喷嘴以惰性气体为载体朝向所述炉床喷射煤粉、石灰石的混合抗氧化剂。

在一些实施例中，所述转底炉还包括：隔墙，所述隔墙设在所述炉体内，所述隔墙用于将所述出料区与所述进料区和所述还原区中的至少一个间隔开。

具体地，所述隔墙包括：第一子隔墙，所述第一子隔墙设在所述炉腔内以分隔所述还原区与所述出料区；第二子隔墙，所述第二子隔墙设在所述炉腔内以分隔所述进料区与所述出料区；其中，所述第一子隔墙与所述第二子隔墙分别由所述炉体的顶壁朝向所述炉床延伸，且所述第一子隔墙与所述第二子隔墙分别与所述炉床之间形成有隔缝。

在一些实施例中，所述出料区为气压20pa-50pa的微正压区。

在一些实施例中，所述出料区在整个所述炉体的环形炉腔的中心角为20°-40°。

在一些实施例中，所述炉体上位于所述预热区和还原区设有烧嘴，所述炉体上位于所述预热区设有排烟口。

在一些实施例中，煤粉和石灰石的粒径为150目以下。

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

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的转底炉的整体结构俯视图。

图2是本发明实施例的转底炉的剖面示意图。

图3是本发明实施例的转底炉的炉床的局部结构图。

附图标记：

转底炉1、

炉体10、炉腔110、进料区111、预热区112、还原区113、出料区114、排烟口115、炉床20、加料部30、

隔墙40、第一子隔墙410、第二子隔墙420、

布料器50、出料装置60、炉底支架70、水封80、烧嘴90。

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，仅用于解释本发明，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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的转底炉1的具体结构。

如图1-图2所示，根据本发明实施例的转底炉1包括环形的炉体10、炉床20和加料部30。炉体10内限定出炉腔110，炉腔110内限定出彼此连通的进料区111、预热区112、还原区113和出料区114，进料区111具有进料口，出料区114具有出料口。炉床20设在炉腔110内，炉床20用于承载物料依次流过进料区111、预热区112、还原区113和出料区114，加料部30用于向出料区114加入抗氧化剂。

可以理解的是，加料部30用于向位于出料区114的物料加入抗氧化剂，由此，可以改善出料区114内的环境气氛，避免了排料过程中高温的金属化球团和氧气发生反应，从而达到了防止高温金属化球团再氧化的目的。此外，利用向出料区内加入抗氧化剂来防止高温金属化球团再氧化的方案安全性能较高。

根据本发明实施例的转底炉1，由于在炉腔110内设有向出料区114加入抗氧化剂的加料部30，因此，可以有效且安全地防止出料过程中高温金属化球团再次氧化。

在一些实施例中，加料部30向出料区114充入冷却气体。可以理解的是，冷却气体起到对高温金属化球团降温的作用，温度降低的金属化球团不易互相粘接，使得物料可以顺畅的排出炉腔110。

具体的，冷却气体为惰性气体。温度较低的惰性气体不但可以降低高温金属化球团的温度，还可以在一定程度上防止金属化球团氧化。当然，冷却气体的种类还可以有其他气体，例如一氧化碳、氮气等等。

在一些实施例中，加料部30向出料区114充入煤粉和石灰石的混合抗氧化剂。需要说明的是，石灰石在高温下发生分解及煤的气化反应需要大量的热量，降低了金属化球团的温度，温度降低的金属化球团不易互相粘接。此外，石灰石的分解产物为氧化钙，氧化钙附着在金属化球团上，不但可以在运输及后续装入其他熔炼装置的过程中防止金属化球团发生再氧化，还可以在进入后续熔炼工艺时，改善金属化球团的熔炼条件，降低熔炼温度及生产能耗。当然在本发明的实施例中，抗氧化剂并不局限于石灰石和煤粉，还可以是其他工业抗氧化剂。

在一些实施例中，加料部30将抗氧化剂覆盖在物料表面。可以理解的是，将抗氧化剂覆盖在物料表面不但可以防止出料过程中金属化球团发生再氧化，还可以在运输及后续装入其他熔炼装置的过程中，防止金属化球团发生再氧化。

在一些可选的实施例中，加料部30为喷嘴，喷嘴以惰性气体为载体朝向炉床20喷射煤粉、石灰石的混合抗氧化剂。需要说明的是，金属化球团的降温效果主要是通过以下手段实现的：石灰石分解反应和碳的气化反应均是吸热反应，将惰性气体喷至金属化球团能够将其温度降至1100℃以下，保证金属化球团平稳出料，金属化球团不会发生黏连。此外，在将惰性气体喷至金属化球团时，金属化球团被惰性气体包围，同时碳的气化反应会产生部分一氧化碳，产生的一氧化碳气体也包围在金属化球团周围，由此，出料区整体都充满了弱还原性气氛，使得金属化球团处于弱还原性气氛中，从而有效防止了金属化球团的再氧化。将石灰石喷至金属化球团表面时，在金属化球团的高温作用下，石灰石发生分解反应产生氧化钙，产生的氧化钙包覆在金属化球团的表面，这样产生的氧化钙包覆层不仅能够防止金属化球团在出料过程中发生氧化，还能够防止金属化球团在后续热装入熔炼装置的过程中发生氧化，同时，在熔炼过程，这样的氧化钙包覆层起到了调渣剂的作用，而不需额外加入钙质调渣剂，并且能够改善熔炼条件，降低熔炼温度及生产能耗。

在一些实施例中，转底炉1还包括隔墙40，隔墙40设在炉体10内，隔墙40用于将出料区114与进料区111和还原区113中的至少一个间隔开。由此，可以使得出料区114处于相对封闭的状态，防止了加料部30加入的抗氧化剂进入进料区111或者还原区113影响上述两区的正常工作。

具体地，如图1所示，隔墙40包括第一子隔墙410和第二子隔墙420。第一子隔墙410设在炉腔110内以分隔还原区113与出料区114，第二子隔墙420设在炉腔110内以分隔进料区111与出料区114。第一子隔墙410与第二子隔墙420分别由炉体10的顶壁朝向炉床20延伸，且第一子隔墙410与第二子隔墙420分别与炉床20之间形成有隔缝。

可以理解的是，物料从隔缝中进入和离开出料区114，而加料部30加入的抗氧化由于第一子隔墙410和第二子隔墙420的隔档作用，不会进入还原区113和出料区114。由此，保证了出料区114处于相对隔离的空间，防止了加料部30加入的抗氧化剂进入进料区111和还原区113影响上述两区的正常工作。当然，隔墙40还可以形成为其他形式，例如隔墙40形成为圆柱面将出料114包裹在内。需要额外说明的是，隔墙40可以形成为平板状，也可以形成为圆弧状等其他形状，在这里不对隔墙40的具体形状做出限制。

综上所述，本发明的一个目的在于提出一种用于防止金属化球团再氧化的转底炉1，该方法通过在出料区111两侧建立隔墙10，使出料区111处于相对独立空间，并在出料区111的炉体顶部设置喷嘴，由此，以惰性气体为载体，将煤粉和石灰石的混合物料携带喷至金属化球团表面，其中，惰性气体的温度可以是室温或更低。更优的是，惰性气体的温度在0-25℃。

在一些实施例中，出料区114为气压20pa-50pa的微正压区。

在一些实施例中，出料区114在整个炉体10的环形炉腔110的中心角为20°-40°。需要说明的是，如果中心角较小，则物料在出料区114留存时间太短，金属化球团的温度不能快速下降，对出料螺旋的压力较大，且有可能造成物料粘接，影响生产顺行；但如果中心角较大，则会缩小还原区113的大小，影响物料的还原效果。综上所述，出料区114在整个炉体10的环形炉腔110的中心角可控制在20°-40°，这样既可以保证物料顺畅排出，又可以保证物料的还原效果。当然，出料区114在整个炉体10的环形炉腔110的中心角并不局限于上述范围，用户可以根据实际需要做出适当调整。

在一些实施例中，炉体10上位于还原区113设有烧嘴90，炉体10上位于预热区112设有排烟口115。由此，炉内烟气从排烟口115排出，烟气余热再回收可用于预热煤气助燃风和二次风，使得烟气得到了二次利用，降低了能量损失。

下面参考图1-图3描述本发明一个具体实施例的转底炉1的具体结构。

如图1-图3所示，本实施例的转底炉1的炉底直径为20米，包括环形的炉体10、炉床20和加料部30。炉体10内限定出炉腔110，炉腔110内限定出彼此连通的进料区111、预热区112、还原区113和出料区114，进料区111具有进料口，出料区114具有出料口，且出料区114的中心角为20°-40°。炉床20设在炉腔110内，炉床20用于承载物料依次流经进料区111、预热区112、还原区113和出料区114，加料部30用于向出料区114的炉床20上加入抗氧化剂。

如图1所示，炉体10上临近进料口处设有布料器50，临近出料口处设有出料装置60。炉体10上位于还原区113还设有烧嘴90，炉体10上位于预热区112设有排烟口115。炉内烟气从排烟口115排出，烟气余热再回收将转底炉1所需的煤气助燃风和二次风进行预热，预热后的煤气助燃风和二次风通过管道连接到转底炉1的加热装置。如图2所示，炉床20下方设有用于支撑炉床20的炉底支架70，炉床20下方设有防止炉内烟气泄露的水封80。

工作时，物料通过进料区111的布料器50将物料均匀的布置在炉床20上形成物料层，通过炉床20的传动系统驱动炉床20转动，物料与炉床20无相对运动，随着炉床20的转动，物料在炉腔110内依次经过预热区112、还原区113和出料区114。在出料区114内，加料部30形成为喷嘴，喷嘴将煤粉、石灰石混合物料采用强冷惰性气体为载体喷至物料表面，利用强冷惰性气体及石灰石分解、碳的气化反应吸热可使金属化球团温度降至1100℃以下，并且使出料区114呈弱还原气氛，可有效防止金属化球团的再氧化。石灰石分解产生的氧化钙包裹在金属化球团表面，在金属化球团出料过程及后续热装入熔炼装置的过程中亦可防止金属化球团的再氧化，且在后续熔炼过程加入一定量的氧化钙可调整渣系，改善熔炼条件，降低熔炼温度及生产能耗。

本实施例的转底炉1，通过建立隔墙40隔离出料区114并在炉体10设置加料部30，采用强冷惰性气体为载体喷入适量石灰石和煤粉，利用石灰石分解及布多尔反应吸热及强冷惰性气体使金属化球团降温，保证转底炉1正常出料，同时反应后产生一氧化碳及石灰石分解生成的氧化钙附着在金属化球团表可有效防止金属化球团再氧化，并可改善后续熔炼条件。本实施例的转底炉1具有防止金属化球团再氧化，改善熔炼条件，降低生产过程能耗等优点。

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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种转底炉，其特征在于，包括：

环形的炉体，所述炉体内限定出炉腔，所述炉腔内限定出彼此连通的进料区、预热区、还原区和出料区，所述进料区具有进料口，所述出料区具有出料口；

炉床，所述炉床设在所述炉腔内，所述炉床用于承载物料依次经过所述进料区、所述预热区、所述还原区和所述出料区；以及，

用于向所述出料区内加入抗氧化剂的加料部。

2.根据权利要求1所述的转底炉，其特征在于，所述加料部被设置成向所述出料区充入冷却用气体。

3.根据权利要求1所述的转底炉，其特征在于，所述加料部被设置成向所述出料区充入的所述抗氧化剂包括煤粉和石灰石中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的转底炉，其特征在于，所述加料部将所述抗氧化剂覆盖在所述物料表面。

5.根据权利要求1所述的转底炉，其特征在于，所述加料部为喷嘴，所述喷嘴以惰性气体为载体朝向所述炉床喷射煤粉、石灰石的混合抗氧化剂。

6.根据权利要求1所述的转底炉，其特征在于，还包括：隔墙，所述隔墙设在所述炉体内，所述隔墙用于将所述出料区与所述进料区和所述还原区中的至少一个间隔开。

7.根据权利要求6所述的转底炉，其特征在于，所述隔墙包括：

第一子隔墙，所述第一子隔墙设在所述炉腔内以分隔所述还原区与所述出料区；

第二子隔墙，所述第二子隔墙设在所述炉腔内以分隔所述进料区与所述出料区；

其中，所述第一子隔墙与所述第二子隔墙分别由所述炉体的顶壁朝向所述炉床延伸，且所述第一子隔墙与所述第二子隔墙分别与所述炉床之间形成有隔缝。

8.根据权利要求1所述的转底炉，其特征在于，所述出料区为气压20pa-50pa的微正压区。

9.根据权利要求1所述的转底炉，其特征在于，所述出料区在整个所述炉体的环形炉腔的中心角为20°-40°。

10.根据权利要求1所述的转底炉，其特征在于，所述炉体上位于所述预热区和还原区设有烧嘴，所述炉体上位于所述预热区设有排烟口。