CN108588408B - 一种氧化铁红隧道窑生产金属化球团的装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化铁红隧道窑生产金属化球团的装置及工艺，属于冶金和矿物工程技术领域，装置的焙烧段设置与换热器连通的高温烟气排出口和高温空气管路；每段连接处分别设置窑顶压下结构；气冷段和预热段分别设置连通的中温烟气抽出口和中温烟气管路，中温烟气管路上设置中温空气入口；气冷段设置自然吸风口；除尘装置分别通过管路与预热段和换热器连通。工艺包括还原物料制备、原料造块、料块装罐、装料罐装车、氧化铁红隧道窑直接还原和干式磁选。本发明利用钢铁企业冷轧酸再生工序的副产品氧化铁红生产金属化球团，回收氧化铁红隧道窑直接还原过程中排出的高温烟气余热，均衡隧道窑长度方向炉压分布、缩短窑体长度、提高焙烧产量。
Description
技术领域
本发明属于冶金和矿物工程技术领域，具体涉及一种氧化铁红隧道窑生产金属化球团的装置及工艺。
背景技术
在钢铁企业冷轧生产中，普遍对热轧钢板表面进行酸洗。钢板酸洗是一种表面处理技术，采用化学方法除去钢铁表面的氧化铁层，当用盐酸或硫酸对钢铁表面酸洗后，氧化铁层中大量的氧化物溶解生成FeCI2或FeSO4，因废酸液中溶解有大量的Fe2+及盐酸或硫酸，如果不经过处理直接排放将给环境带来较大的影响。酸洗废液的主要成分是氯化亚铁(FeCl2)，可通过高温加热使其分解生成氯化氢气体，氯化氢溶于水后得到的盐酸可返回冷轧酸洗工序进行重复利用，同时高温加热分解产生的副产品氧化铁红(主要成份为Fe2O3)可作为含铁原料进行利用。因此，冷轧酸洗废液通过酸再生工艺，不仅减小了酸的消耗量，杜绝了废酸排放所产生的环境污染，同时获得了高质量的氧化铁红产品（纯度在99.3%以上）。对于一个轧钢产能1000万t/a的钢铁企业来说，氧化铁红的产生量为3.3t/a左右。
氧化铁红是钢铁企业冷轧生产过程中酸再生的副产品，具有无毒、无味的特性。当氧化铁红粉体用作颜料时，由于其良好的耐温、耐候、耐酸、耐碱以及高附着力、高透明度和强烈吸收紫外线的性能，其优良特性是传统颜料无法比拟的。
在钢铁企业冷轧工序产生的氧化铁红中，Fe2O3的含量虽然可达到国家一级品铁含量的要求，但由于氧化铁红中SiO2含量偏高，当作为颜料的原料进行利用时，SiO2属于颜料中的有害物质，达不到颜料级氧化铁红的使用要求。如果对氧化铁红进行脱硅处理，可生产出Fe2O3含量大于99.3 %、SiO2含量小于80 ppm的高品质氧化铁红，满足颜料级氧化铁红的质量要求。如果对预脱硅后氧化铁红进一步进行深度脱硅处理，可生产出满足软磁铁氧体或磁器件需要的原料。由于氧化铁红脱硅处理投资较大、生产成本较高，不利于氧化铁红的开发利用。因此，研发一种回收利用钢铁企业冷轧废酸液中氧化铁红工艺，使之转化成为有价值的材料显得尤为重要。
目前，含铁物料隧道窑直接还原工艺是将含铁物料造块后与煤粉、石灰石粉按照一定比例配料并混合后装入到还原罐中，然后把还原罐装设在窑车上。装有还原罐的窑车推入到隧道窑内后，还原罐中的氧化铁红经温度1150-1250℃、时间25-40h的还原焙烧和无氧冷却后，可得到直接还原铁。含铁物料煤基隧道窑直接还原工艺具有技术成熟、设备投资低、生产操作简单的特点，但氧化铁红在隧道窑直接还原中存在着单条窑生产能力小、产品能耗高、生产过程环境污染严重等问题。
在隧道窑的窑型选择方面，由于窑车上还原罐沿窑车宽度和长度方向多点布罐、沿高度方向多层布罐，隧道窑两侧侧墙烧嘴喷出的高温火焰穿透能力较弱，为提高还原罐中焙烧物料温度的均匀性，隧道窑选择的宽度一般较窄。
在含铁物料隧道窑直接还原中，为均衡隧道窑内沿窑长方向的炉压分布，降低窑内正压冒火及负压吸风现象，普遍采用从隧道窑入料端和出料端两端排烟的方法。由于含铁物料采用煤炭作为还原剂，煤炭在300-500℃较低温度下有挥发份放出，造成隧道窑入窑端排出的烟气中含有一定的可燃气体，这些可燃气体在烟气中比例较低，在较低温度下不能将其进行燃烧，烟气直接排入大气既造成环境污染，同时又造成能源浪费。此外，隧道窑为回收从入料端排出的高温烟气余热，一般设有较长的预热段，造成含铁物料在隧道窑内焙烧时间较长、产能较低。
在含铁物料隧道窑焙烧过程中，物料加热一般采用外供气体燃料，对于气体燃料缺乏的地区使用这种生产工艺时，含铁物料隧道窑直接还原工艺受到了限制，一般为向隧道窑供给气体燃料，需要配套建设煤气发生炉设备，从而使含铁物料采用隧道窑焙烧的成本提高，同时煤炭的使用会带来一系列的环境问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种氧化铁红隧道窑生产金属化球团的装置及工艺，以解决现有技术中氧化铁红在隧道窑直接还原技术中存在着单条窑生产能力小、产品能耗高、生产过程环境污染严重等问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种氧化铁红隧道窑生产金属化球团的装置，依次包括预热段、焙烧段和气冷段，还包括除尘装置和窑车，还包括换热器，所述焙烧段的顶壁上设置若干高温烟气排出口，高温烟气排出口通过管道与换热器连通，焙烧段的顶壁上还穿设有若干高温空气管路，高温空气管路的顶端与换热器连通，穿入焙烧段的一端设置若干高温空气入口；预热段和焙烧段的连接处和焙烧段和气冷段的连接处分别设置窑顶压下结构；换热器上设置鼓风机；气冷段的入口处设置中温烟气抽出口，预热段的顶壁上穿设中温烟气管路与中温烟气抽出口连通，中温烟气管路穿入端至少设置上下两组中温空气入口，中温烟气管路上设置抽风机；气冷段的出口处设置自然吸风口；除尘装置分别通过管路与预热段和换热器连通。
所述换热器采用蓄热式换热器，蓄热式换热器内设置数个蓄热体，包括排烟蓄热体和加热空气蓄热体，排烟蓄热体与高温烟气排出口连通，加热空气蓄热体与高温空气管路连通。
所述高温烟气排出口设置于焙烧段靠近出料端的一侧；高温空气管路均匀穿设于焙烧段内，至少设置两组，每组高温空气管路上至少设置上下两组高温空气入口。
所述中温空气入口和高温空气入口的上层的高度高于窑车上部，下层的高度位于窑车的下部。
一种生产金属化球团的工艺，包括如下步骤：
步骤一、还原物料制备：
还原煤采用高挥发份煤与兰炭按100:20-30比例混合而成的物料，高挥发份煤与兰炭的粒度均为0-20mm；
高挥发份煤中挥发份含量为46-50%、固定炭含量为43-45%、灰份含量为8-10%；
兰炭中挥发份含量为11-14%、固定炭含量为74-76%、灰份含量为12-14%；
将还原煤经过隧道窑一次利用后剩余的残炭，经粒度分级后分为0-1mm残炭、1-5mm残炭、5-15mm残炭，盖面炭采用其中的1-5mm残炭，围边炭采用其中的5-15mm残炭，剩余的0-1mm残炭在反应罐装车时铺设在窑车台面的空闲区域；
步骤二、原料造块：
按照水与淀粉100:1.5-2.5的比例搅拌均匀得到淀粉溶液，按照淀粉与氢氧化钠100:2.0-3.0比例向淀粉溶液中加入氢氧化钠，充分搅拌至溶液呈粘稠状，再按照氧化铁红与水100:15-25的比例称取氧化铁红，将粘稠溶液倒入到氧化铁红中，并对其进行润磨，物料润磨均匀后得到造块原料；将造块原料装入到压块机料斗中进行压块，压块尺寸控制为长径20-30mm、短径10-15mm的椭球状；制成的氧化铁红料块从压块机料筒底部取出。
步骤三、料块装罐：
料块的装料罐分为顶层罐和下层罐两种：
A、顶层罐装料：
将还原煤的含量占40-60%的氧化铁红在反应罐中部装设成料柱，再将氧化铁红料块装设在还原煤料柱外圈，最后用残炭将氧化铁红料块与还原罐之间的间隙填满；在罐内物料的上表面加盖篦子，篦子上表面加盖盖面炭；
B、下层罐装料：
将还原煤的含量占40-60%的氧化铁红的还原煤在反应罐中部装设成料柱，再将氧化铁红料块装设在还原煤外圈，最后用残炭将氧化铁红料块与还原罐之间的间隙填满；
步骤四、装料罐装车
装料罐在窑车上布料时，沿窑车高度方向每组罐装设下层罐若干层、顶层罐1层；
步骤五、氧化铁红隧道窑直接还原：
装有氧化铁红的窑车进入到蓄热式隧道窑后，将物料温度控制在100-200℃进行干燥，控制在250-350℃脱出结晶水，调温至温度达到400℃以上使氧化铁红开始发生还原反应；
窑车出预热段时将物料温度控制为600-700℃；
窑车从预热段进入到焙烧段后，物料温度继续升高，通过控制物料焙烧段温度1000-1100℃、高温焙烧时间60-70min，使氧化铁红中铁氧化物得到充分还原；
窑车在从焙烧段进入到气冷段后，物料在自然吸风口吸入的常温空气下换热冷却；
步骤六、干式磁选：
装有物料窑车从隧道窑出来后，焙烧物料经干式磁选，得到高品质金属化球团。
步骤五中所述窑车从预热段进入到焙烧段后，在焙烧段前部，供入窑车下部的高温热风量大于供入窑车上部的高温热风量；在隧道窑焙烧段后部，供入窑车下部的高温热风量小于供入窑车上部的高温热风量。
步骤五中在物料温度为400-800℃时，还原反应中的还原剂为H2，在物料温度为800℃以上时，还原反应中的还原剂为CO。
步骤三中所述顶层罐内篦子的直径与罐内物料的直径相同，厚度4-6mm左右，篦子上设置若干直径小于1mm的气孔，盖面炭采用粒度1-5mm，厚度25-40mm的残炭。
步骤三中所述装料罐采用直径350-400mm、高度380-400mm的SiC反应罐；装料罐中部的氧化铁红还原煤料柱的直径为234-240mm，高度为355-370mm，料柱外圈的氧化铁红料块厚度为38-50mm，高度与氧化铁红还原煤相同，残炭的粒度为5-15mm，填充的残炭厚度控制在20-30mm，高度与还原煤相同；所述装料罐沿窑车高度方向每组罐装设下层罐3-4层，每组装料罐间距40-60mm，窑车两侧料罐外壁距窑墙内壁距离控制为150-200mm。
步骤三中所述装料罐在窑车上装设完毕后，再将0-1mm残炭铺设在窑车台面的空闲区域，铺设厚度控制为8-12mm。
本发明相较于现有技术的有益效果为：
1、在氧化铁红隧道窑直接还原过程中，通过将氧化铁红进行造块，料块与还原煤在反应罐内进行多层环状布料，可使氧化铁红在隧道窑内高温作用下进行碳氢联合还原，并在较短还原时间和较低还原温度下，达到较高的金属化率；
2、隧道窑采用蓄热式换热器回收高温烟气余热，采用物料双面加热技术强化物料传热，缩短了隧道窑的长度，提高了隧道窑的产量，降低了氧化铁红的焙烧成本；
3、隧道窑利用氧化铁红还原排出气体中可燃成份及铺设在窑车台面空闲区域的残炭作为燃料，可实现隧道窑在无外供煤气情况下进行氧化铁红焙烧；
4、在隧道窑气冷段，采用常温空气回收高温物料及窑车的余热，并将产生的中温空气送入到预热段进行窑车及物料的预热，可有效提高隧道窑的热效率。
本发明利用钢铁企业冷轧酸再生工序的副产品氧化铁红生产金属化球团，回收氧化铁红隧道窑直接还原过程中排出的高温烟气余热，均衡隧道窑长度方向炉压分布、缩短窑体长度、提高焙烧产量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
附图标记含义如下：1、换热器；2、高温烟气排出口；3、高温空气管路；4、高温空气入口；5、窑顶压下结构；6、鼓风机；7、中温烟气抽出口；8、中温烟气管路；9、中温空气入口；10、抽风机；11、焙烧段；12、预热段；13、气冷段；14、窑车；15、除尘装置；16、自然吸风口。
实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种氧化铁红隧道窑生产金属化球团的装置，依次包括预热段12、焙烧段11和气冷段13，还包括除尘装置和窑车14，还包括换热器1，所述焙烧段11的顶壁上设置若干高温烟气排出口2，高温烟气排出口2通过管道与换热器1连通，焙烧段11的顶壁上还穿设有若干高温空气管路3，高温空气管路3的顶端与换热器1连通，穿入焙烧段11的一端设置若干高温空气入口4；预热段12和焙烧段11的连接处和焙烧段11和气冷段13的连接处分别设置窑顶压下结构5；换热器1上设置鼓风机6；气冷段13的入口处设置中温烟气抽出口7，预热段12的顶壁上穿设中温烟气管路8与中温烟气抽出口7连通，中温烟气管路8穿入端至少设置上下两组中温空气入口9，中温烟气管路8上设置抽风机10；气冷段13的出口处设置自然吸风口16；除尘装置15分别通过管路与预热段12和换热器1连通。在焙烧段接近出料端一侧设置2-3个高温烟气排出口，焙烧段排出1000-1100℃高温烟气通过高温烟气排出口进入到蓄热式换热器中。在蓄热式换热器中高温烟气通过与鼓风机鼓入的常温空气进行热交换，可将高温烟气温度降至200℃左右，同时产生950-1000℃高温热风，降温后的烟气经除尘器除尘和抽烟机加压后进行排放。在隧道窑气冷段的入口位置设置中温空气抽出口，从气冷段出口侧通过气冷段负压吸入的常温空气在与窑车高温焙烧物料逆向换热过程中，常温空气吸收高温焙烧物料与窑车余热，当空气温度升高到500-600℃时，中温空气从气冷段入口侧窑顶位置抽出。抽出的中温空气再经抽风机加压后，分为上、下两股气流供入预热段。供入下层的中温空气从窑车下部通入，对窑车下部进行加热后再流动到窑车上部；供入上层的中温空气从窑车上部通入后，对窑车上部物料进行预热。在隧道窑预热段，中温空气在预热段逆流流动到入口侧且其温度降低到200℃左右时，从预热段入口侧窑顶位置经排放管道排出，再经除尘器除尘和抽烟机加压后进行排放。
所述换热器1采用蓄热式换热器，蓄热式换热器内设置数个蓄热体，包括排烟蓄热体和加热空气蓄热体，排烟蓄热体与高温烟气排出口2连通，加热空气蓄热体与高温空气管路3连通。
所述高温烟气排出口2设置于焙烧段11靠近出料端的一侧；高温空气管路3均匀穿设于焙烧段11内，至少设置两组，每组高温空气管路3上至少设置上下两组高温空气入口4。高温热风分为上、下两股气流并经管道分配给5-10个高温空气入口，下层高温热风从窑车料盆下部进行供入，对料盆下部加热后上流到隧道窑燃烧空间，并与上层高温热风进行混合后，作为隧道窑助燃空气进行利用。
所述中温空气入口9和高温空气入口4的上层的高度高于窑车14上部，下层的高度位于窑车14的下部。
一种生产金属化球团的工艺，包括如下步骤：
步骤一、还原物料制备：
还原煤采用高挥发份煤与兰炭按100:20-30比例混合而成的物料，高挥发份煤与兰炭的粒度均为0-20mm；
高挥发份煤中挥发份含量为46-50%、固定炭含量为43-45%、灰份含量为8-10%；
兰炭中挥发份含量为11-14%、固定炭含量为74-76%、灰份含量为12-14%；
将还原煤经过隧道窑一次利用后剩余的残炭，经粒度分级后分为0-1mm残炭、1-5mm残炭、5-15mm残炭，盖面炭采用其中的1-5mm残炭，围边炭采用其中的5-15mm残炭，剩余的0-1mm残炭在反应罐装车时铺设在窑车台面的空闲区域；围边炭可在保护窑车台面的同时，残炭作为隧道窑的燃料进行利用；
步骤二、原料造块：
按照水与淀粉100:1.5-2.5的比例搅拌均匀得到淀粉溶液，按照淀粉与氢氧化钠100:2.0-3.0比例向淀粉溶液中加入氢氧化钠，充分搅拌至溶液呈粘稠状，再按照氧化铁红与水100:15-25的比例称取氧化铁红，将粘稠溶液倒入到氧化铁红中，并对其进行润磨，物料润磨均匀后得到造块原料；将造块原料装入到压块机料斗中进行压块，压块尺寸控制为长径20-30mm、短径10-15mm的椭球状；制成的氧化铁红料块从压块机料筒底部取出。
步骤三、料块装罐：
料块的装料罐分为顶层罐和下层罐两种：
A、顶层罐装料：
将还原煤的含量占40-60%的氧化铁红在反应罐中部装设成料柱，再将氧化铁红料块装设在还原煤料柱外圈，最后用残炭将氧化铁红料块与还原罐之间的间隙填满；在罐内物料的上表面加盖篦子，篦子上表面加盖盖面炭；盖面炭可起到防止还原物料二次氧化，提高还原物料金属化率的作用；
B、下层罐装料：
将还原煤的含量占40-60%的氧化铁红在反应罐中部装设成料柱，再将氧化铁红料块装设在还原煤外圈，最后用残炭将氧化铁红料块与还原罐之间的间隙填满；
步骤四、装料罐装车
装料罐在窑车上布料时，沿窑车高度方向每组罐装设下层罐若干层、顶层罐1层；
步骤五、氧化铁红隧道窑直接还原：
装有氧化铁红的窑车进入到蓄热式隧道窑后，将物料温度控制在100-200℃进行干燥，控制在250-350℃脱出结晶水，调温至温度达到400℃以上使氧化铁红开始发生还原反应；装料窑车从隧道窑入料端进入到预热段后，装料罐与中温空气进行逆流式换热，即在隧道窑内，放置在窑车上的装料罐在随窑车从入料端向预热段移动过程中，与从焙烧段流向预热段的高温烟气进行逆流换热的过程，实现物料干燥及预热过程；
窑车出预热段时将物料温度控制为600-700℃；
窑车从预热段进入到焙烧段后，物料温度继续升高，通过控制物料焙烧段温度1000-1100℃、高温焙烧时间60-70min，使氧化铁红中铁氧化物得到充分还原；此时装料罐与高温空气进行逆流式换热，即在隧道窑内，放置在窑车上的装料罐在随窑车从焙烧段向出料端移动过程中，与焙烧段高温烟气在流向预热段的过程中进行逆流换热，实现物料的高温焙烧及还原过程；
窑车在从焙烧段进入到气冷段后，物料在自然吸风口吸入的常温空气下换热冷却；此时装料罐与从气冷段出口通过窑内负压吸入的常温空气进行逆流式换热，即在隧道窑内，放置在窑车上的装料罐在随窑车从焙烧段进入冷却段并继续在气冷段移动过程中，与从自然吸风口吸入的常温空气在从自然吸风口往焙烧段流动过程中进行逆流换热，实现还原物料的冷却过程；
步骤六、干式磁选：
装有物料窑车从隧道窑出来后，焙烧物料经干式磁选，得到高品质金属化球团。金属化率达95%以上。
步骤五中所述窑车从预热段进入到焙烧段后，在焙烧段前部，供入窑车下部的高温热风量大于供入窑车上部的高温热风量；在隧道窑焙烧段后部，供入窑车下部的高温热风量小于供入窑车上部的高温热风量。
步骤五中在物料温度为400-800℃时，还原反应中的还原剂为H2，在物料温度为800℃以上时，还原反应中的还原剂为CO。
步骤三中所述顶层罐内篦子的直径与罐内物料的直径相同，厚度4-6mm左右，篦子上设置若干直径小于1mm的气孔，盖面炭采用粒度1-5mm，厚度25-40mm的残炭。
步骤三中所述装料罐采用直径350-400mm、高度380-400mm的SiC反应罐；装料罐中部的氧化铁红还原煤料柱的直径为234-240mm，高度为355-370mm，料柱外圈的氧化铁红料块厚度为38-50mm，高度与氧化铁红还原煤相同，残炭的粒度为5-15mm，填充的残炭厚度控制在20-30mm，高度与还原煤相同；所述装料罐沿窑车高度方向每组罐装设下层罐3-4层，每组装料罐间距40-60mm，窑车两侧料罐外壁距窑墙内壁距离控制为150-200mm。
步骤三中所述装料罐在窑车上装设完毕后，再将0-1mm残炭铺设在窑车台面的空闲区域，铺设厚度控制为8-12mm。
作业时，装料窑车从隧道窑入料端进入到隧道窑中，装料罐外壁在窑膛空间高温辐射作用下，首先进行加热升温，并在升温过程中装料罐外壁将其吸收的热量逐渐向装料罐内部传递。当装料罐外壁将吸收的热量传递到内壁且其温度较高时，装料罐内壁将其热量向围边炭进行传递。围边炭将其吸收的热量以辐射传热的形式传递给氧化铁红压块，氧化铁红压块再将其吸收的热量以辐射传热的形式传递给料罐中部的还原煤。当还原煤温度升高到350-400℃时开始放出挥发份，挥发份中含有大量的H2。挥发份在沿装料罐径向流动过程中经过氧化铁红压块时，挥发份中H2与氧化铁红中铁氧化物发生还原反应，可使氧化铁红中Fe2O3还原为Fe3O4，Fe3O4还原为FeO，FeO再经过深度还原后还原为金属铁。铁氧化物还原后产生的水蒸汽在沿装料罐径向流动经过外层围边炭时，水蒸汽与围边炭中碳发生水煤气反应而生成H2和CO，由于装料罐外层围边炭径向厚度较薄，生成的大部分H2和CO又作为还原剂扩散到氧化铁红料层中，继续参与铁氧化物还原反应后生成水蒸汽和CO2，水蒸汽和CO2在沿装料罐径向流动经过外层围边炭时又与围边炭进行碳气化反应，就这样氧化铁红中铁氧化物还原反应与围边炭的碳气化反应形成了一个耦合反应，可使氧化铁红中铁氧化物得到充分还原。围边炭中大部分未参加反应的水蒸汽和CO2在沿围边炭中的孔隙上升过程中，在通过反应罐顶部的盖面炭时又参与盖面炭的碳气化反应而生成H2和CO，H2和CO再进入到窑膛空间作为燃料进行利用。
铺设在反应罐顶部的盖面炭在进行碳气化吸热反应过程中，可使盖面炭内部温度保持到850-950℃，同时碳气化反应放出的CO，可使反应罐内保持正压的还原性气氛，在防止顶层罐物料熔化的同时，避免了还原物料的二次氧化。
铺设在窑车台面空闲区域的0-1mm残炭，在隧道窑焙烧段高温作用下，残炭中的碳与窑气中的水蒸汽和CO2进行碳气化反应，可在保护窑车台面的同时，向隧道窑内提供一部分燃料。
氧化铁红在反应罐内，当压块温度达到400-450℃时还原反应开始进行，并随着氧化铁红温度的升高，其还原反应逐渐加快。当氧化铁红还原反应进行到中后期其金属化率达到65-75%时，氧化铁红还原速度逐渐减小，但此时位于反应罐中心部位的还原煤温度达到350℃以上，还原煤中的挥发份开始放出，同时反应罐内的围边炭也达到较高温度，其碳气化反应速度较快，还原煤放出的挥发份及碳气化反应产生的气体中含有大量H2及CO，又给氧化铁红中铁氧化物还原提供了较高的还原气氛浓度，可使铁氧化物的还原反应持续下去，最终可生产出金属化率95%以上的高品质金属化球团。
实施例1：
在隧道窑焙烧段接近出料端一侧设置3个高温烟气排出口，焙烧段排出1100℃高温烟气通过高温烟气排出口进入到蓄热式换热器中。在蓄热式换热器中高温烟气通过与鼓风机鼓入的常温空气进行热交换，可将高温烟气温度降至200℃左右，同时产生1000℃高温热风，降温后的烟气经除尘器除尘和抽烟机加压后进行排放。高温热风分为上、下两股气流并经管道分配给10个高温空气入口，下层高温热风从窑车料盆下部进行供入，对料盆下部加热后上流到隧道窑燃烧空间，并与上层高温热风进行混合后，作为隧道窑助燃空气进行利用。
在隧道窑焙烧段设置的蓄热式换热器中，蓄热体数量为3个，蓄热式换热器工作时2个蓄热体排烟、1个蓄热体加热空气；或蓄热体数量为5个，蓄热式换热器工作时3个蓄热体排烟、2个蓄热体加热空气，蓄热式换热器中各蓄热体按一定时间间隔进行切换。
步骤一、还原物料制备：
还原煤采用高挥发份煤与兰炭按100:25比例混合而成的物料，高挥发份煤与兰炭的粒度均为0-20mm；
高挥发份煤中挥发份含量为46%、固定炭含量为43%、灰份含量为10%；
兰炭中挥发份含量为14%、固定炭含量为74%、灰份含量为12%；
将还原煤经过隧道窑一次利用后剩余的残炭，经粒度分级后分为0-1mm残炭、1-5mm残炭、5-15mm残炭，盖面炭采用其中的1-5mm残炭，围边炭采用其中的5-15mm残炭，剩余的0-1mm残炭在反应罐装车时铺设在窑车台面的空闲区域；
步骤二、原料造块：
按照水与淀粉100:2的比例搅拌均匀得到淀粉溶液，按照淀粉与氢氧化钠100:2.5比例向淀粉溶液中加入氢氧化钠，充分搅拌至溶液呈粘稠状，再按照氧化铁红与水100:20的比例称取氧化铁红，将粘稠溶液倒入到氧化铁红中，并对其进行润磨，物料润磨均匀后得到造块原料；将造块原料装入到压块机料斗中进行压块，压块尺寸控制为长径30mm、短径15mm的椭球状；制成的氧化铁红料块从压块机料筒底部取出。
步骤三、料块装罐：
料块的装料罐采用直径400mm、高度400mm的SiC反应罐，装料罐分为顶层罐和下层罐两种：
A、顶层罐装料：
将还原煤的含量占50%的氧化铁红在反应罐中部装设成直径为240mm、高度370mm的料柱，再将氧化铁红料块装设在还原煤料柱外圈，装设成宽度50mm、高度与还原煤相同的料环，最后用5-15mm残炭将氧化铁红料块与还原罐之间的间隙填满，控制其料环宽度30mm、高度与还原煤相同；在罐内物料的上表面加盖与料面大小相同、厚度5mm左右的篦子，篦子上设有许多直径小于1mm的气孔，再在篦子上表面加盖厚度40mm、粒度1-5mm残炭作为盖面炭；
B、下层罐装料：
将还原煤的含量占50%的氧化铁红在反应罐中部装设成直径240mm、高度400mm的料柱，再将氧化铁红料块装设在还原煤外圈，装设成宽度50mm、高度与还原煤相同的料环，最后用5-15mm残炭将氧化铁红料块与还原罐之间的间隙填满，控制其料环宽度30mm、高度与还原煤相同；
步骤四、装料罐装车
装料罐在窑车上布料时，沿窑车高度方向每组罐装设下层罐4层、顶层罐1层，沿窑车宽度和长度方向按每组装料罐间距50mm进行布置料罐，窑车两侧料罐外壁距窑墙内壁距离控制为200mm；装料罐在窑车上装设完毕后，再将0-1mm残炭铺设在窑车台面的空闲区域，铺设厚度控制为10mm；
步骤五、氧化铁红隧道窑直接还原：
装有氧化铁红的窑车进入到蓄热式隧道窑后，将物料温度控制在100℃进行干燥，控制在250℃脱出结晶水，调温至温度达到400℃以上使氧化铁红开始发生还原反应；
窑车出预热段时将物料温度控制为600℃；
窑车从预热段进入到焙烧段后，物料温度继续升高，通过控制物料焙烧段温度1100℃、高温焙烧时间70min，使氧化铁红中铁氧化物得到充分还原；
窑车在从焙烧段进入到气冷段后，物料在自然吸风口吸入的常温空气下换热冷却；
步骤六、干式磁选：
装有物料窑车从隧道窑出来后，焙烧物料经干式磁选，得到金属化率95%以上的高品质金属化球团。
Claims (9)
1.一种氧化铁红隧道窑生产金属化球团的工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、还原物料制备：
还原煤采用高挥发份煤与兰炭按100:20-30比例混合而成的物料，高挥发份煤与兰炭的粒度均为0-20mm；
高挥发份煤中挥发份含量为46-50%、固定炭含量为43-45%、灰份含量为8-10%；
兰炭中挥发份含量为11-14%、固定炭含量为74-76%、灰份含量为12-14%；
将还原煤经过隧道窑一次利用后剩余的残炭，经粒度分级后分为0-1mm残炭、1-5mm残炭、5-15mm残炭，盖面炭采用其中的1-5mm残炭，围边炭采用其中的5-15mm残炭，剩余的0-1mm残炭在反应罐装车时铺设在窑车台面的空闲区域；
步骤二、原料造块：
按照水与淀粉100:1.5-2.5的比例搅拌均匀得到淀粉溶液，按照淀粉与氢氧化钠100:2.0-3.0比例向淀粉溶液中加入氢氧化钠，充分搅拌至溶液呈粘稠状，再按照氧化铁红与水100:15-25的比例称取氧化铁红，将粘稠溶液倒入到氧化铁红中，并对其进行润磨，物料润磨均匀后得到造块原料；将造块原料装入到压块机料斗中进行压块，压块尺寸控制为长径20-30mm、短径10-15mm的椭球状；制成的氧化铁红料块从压块机料筒底部取出；
步骤三、料块装罐：
料块的装料罐分为顶层罐和下层罐两种：
A、顶层罐装料：
将还原煤的含量占40-60%的氧化铁红在反应罐中部装设成料柱，再将氧化铁红料块装设在还原煤料柱外圈，最后用残炭将氧化铁红料块与还原罐之间的间隙填满；在罐内物料的上表面加盖篦子，篦子上表面加盖盖面炭；
B、下层罐装料：
将还原煤的含量占40-60%的氧化铁红在反应罐中部装设成料柱，再将氧化铁红料块装设在还原煤外圈，最后用残炭将氧化铁红料块与还原罐之间的间隙填满；
步骤四、装料罐装车
装料罐在窑车上布料时，沿窑车高度方向每组罐装设下层罐若干层、顶层罐1层；
步骤五、氧化铁红隧道窑直接还原：
装有氧化铁红的窑车进入到蓄热式隧道窑后，将物料温度控制在100-200℃进行干燥，控制在250-350℃脱出结晶水，调温至温度达到400℃以上使氧化铁红开始发生还原反应；
窑车出预热段时将物料温度控制为600-700℃；
窑车从预热段进入到焙烧段后，物料温度继续升高，通过控制物料焙烧段温度1000-1100℃、高温焙烧时间60-70min，使氧化铁红中铁氧化物得到充分还原；
窑车在从焙烧段进入到气冷段后，物料在自然吸风口吸入的常温空气下换热冷却；
步骤六、干式磁选：
装有物料窑车从隧道窑出来后，焙烧物料经干式磁选，得到高品质金属化球团；
所述生产金属化球团的工艺中使用的装置，依次包括预热段、焙烧段和气冷段，还包括除尘装置和窑车，还包括换热器（1），所述焙烧段（11）的顶壁上设置若干高温烟气排出口（2），高温烟气排出口（2）通过管道与换热器（1）连通，焙烧段（11）的顶壁上还穿设有若干高温空气管路（3），高温空气管路（3）的顶端与换热器（1）连通，穿入焙烧段（11）的一端设置若干高温空气入口（4）；预热段（12）和焙烧段（11）的连接处和焙烧段（11）和气冷段（13）的连接处分别设置窑顶压下结构（5）；换热器（1）上设置鼓风机（6）；气冷段（13）的入口处设置中温烟气抽出口（7），预热段（12）的顶壁上穿设中温烟气管路（8）与中温烟气抽出口（7）连通，中温烟气管路（8）穿入端至少设置上下两组中温空气入口（9），中温烟气管路（8）上设置抽风机（10）；气冷段（13）的出口处设置自然吸风口（16）；除尘装置（15）分别通过管路与预热段（12）和换热器（1）连通。
2.如权利要求1所述的氧化铁红隧道窑生产金属化球团的工艺，其特征在于：所述换热器（1）采用蓄热式换热器，蓄热式换热器内设置数个蓄热体，包括排烟蓄热体和加热空气蓄热体，排烟蓄热体与高温烟气排出口（2）连通，加热空气蓄热体与高温空气管路（3）连通。
3.如权利要求1或2所述的氧化铁红隧道窑生产金属化球团的工艺，其特征在于：所述高温烟气排出口（2）设置于焙烧段（11）靠近出料端的一侧；高温空气管路（3）均匀穿设于焙烧段（11）内，至少设置两组，每组高温空气管路（3）上至少设置上下两组高温空气入口（4）。
4.如权利要求3所述的氧化铁红隧道窑生产金属化球团的工艺，其特征在于：所述中温空气入口（9）和高温空气入口（4）的上层的高度高于窑车（14）上部，下层的高度位于窑车（14）的下部。
5.如权利要求1所述的氧化铁红隧道窑生产金属化球团的工艺，其特征在于：步骤五中所述窑车从预热段进入到焙烧段后，在焙烧段前部，供入窑车下部的高温热风量大于供入窑车上部的高温热风量；在隧道窑焙烧段后部，供入窑车下部的高温热风量小于供入窑车上部的高温热风量。
6.如权利要求5所述的氧化铁红隧道窑生产金属化球团的工艺，其特征在于：步骤五中在物料温度为400-800℃时，还原反应中的还原剂为H2，在物料温度为800℃以上时，还原反应中的还原剂为CO。
7.如权利要求6所述的氧化铁红隧道窑生产金属化球团的工艺，其特征在于：步骤三中所述顶层罐内篦子的直径与罐内物料的直径相同，厚度4-6mm左右，篦子上设置若干直径小于1mm的气孔，盖面炭采用粒度1-5mm，厚度25-40mm的残炭。
8.如权利要求7所述的氧化铁红隧道窑生产金属化球团的工艺，其特征在于：步骤三中所述装料罐采用直径350-400mm、高度380-400mm的SiC反应罐；装料罐中部的氧化铁红还原煤料柱的直径为234-240mm，高度为355-370mm，料柱外圈的氧化铁红料块厚度为38-50mm，高度与氧化铁红还原煤相同，残炭的粒度为5-15mm，填充的残炭厚度控制在20-30mm，高度与还原煤相同；所述装料罐沿窑车高度方向每组罐装设下层罐3-4层，每组装料罐间距40-60mm，窑车两侧料罐外壁距窑墙内壁距离控制为150-200mm。
9.如权利要求8所述的氧化铁红隧道窑生产金属化球团的工艺，其特征在于：步骤三中所述装料罐在窑车上装设完毕后，再将0-1mm残炭铺设在窑车台面的空闲区域，铺设厚度控制为8-12mm。
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