CN109536662B - 一种回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转窑气基还原‑全氧熔池熔炼炼铁装置，属于非高炉炼铁技术领域，解决了现有技术中的非高炉炼铁工艺燃料比高以及无法大规模低成本生产的问题。本发明的回转窑气基还原‑全氧熔池熔炼炼铁装置，包括原料仓、回转窑、全氧熔池熔炼炉、煤粉仓、氧气罐、渣罐和铁水罐；原料仓、回转窑和全氧熔池熔炼炉依次连接，全氧熔池熔炼炉的渣铁出口分别与渣罐和铁水罐连接，煤粉仓的出料口和氧气罐的出气口分别与全氧熔池熔炼炉的风口连通；回转窑的出气口与回转窑的进气口连通，全氧熔池熔炼炉的出气口与回转窑窑头的进气口连通。本发明的炼铁装置可用于铁矿粉的还原。

Description

一种回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置

技术领域

本发明设计一种非高炉炼铁技术，具体地说是一种回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置。

背景技术

高炉炼铁是当今世界最主要的炼铁流程，具有生产规模大、能耗低、生铁质量好以及效率高等特点。然而，高炉炼铁主要存在两个问题：第一，高炉炼铁原料要求达到一定的粒度和强度，铁矿粉需要制备成烧结矿或球团矿才可以入炉，而烧结和球团工艺能耗高、污染大；第二，高炉炼铁需要使用大量优质焦炭，而焦煤资源的短缺和焦化工序废水废气的排放制约了高炉炼铁生产。

目前，以少焦或无焦著称的非高炉炼铁工艺主要有COREX、FINEX和HISMELT流程，实现工业化生产的只有COREX流程，韩国浦项的FINEX流程和HISMELT流程还在进行中试。

从COREX生产状况看，虽然可以少量降低焦比，但煤比大幅度升高，燃料比远远高于高炉炼铁工艺。对于FINEX工艺，只有韩国浦项钢铁拥有该技术，由于技术保密的原因，其实际冶炼参数尚未得知。我国也开展了粉矿流化床熔融还原炼铁工艺研究，掌握了粉矿流化床熔融还原原理和工艺方案，但均未进行工业化生产，主要原因是粉矿流化床还原工艺过程难以控制，还原后的粉料需要压球热装送入熔分炉，工艺衔接困难。

综上，现有的非高炉炼铁工艺受自身技术缺点以及资源能源的制约，尚未进行大规模低成本生产。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置，解决了现有技术中的非高炉炼铁工艺燃料比高以及无法大规模低成本生产的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置，包括原料仓、回转窑、全氧熔池熔炼炉、煤粉仓、氧气罐、渣罐和铁水罐；原料仓、回转窑和全氧熔池熔炼炉依次连接，全氧熔池熔炼炉的渣铁出口分别与渣罐和铁水罐连接，煤粉仓的出料口和氧气罐的出气口均与全氧熔池熔炼炉的进风口连通；回转窑的出气口与回转窑的进气口连通，全氧熔池熔炼炉的出气口与回转窑窑头的进气口连通。

在一种可能的设计中，回转窑的出气口通过除尘器与回转窑的进气口连接。

在一种可能的设计中，回转窑的出气口通过换热器与除尘器连接，使得窑尾煤气的温度降低至除尘器除尘所需温度。

在一种可能的设计中，除尘器的出气口依次通过CO₂脱除器和换热器与回转窑的进气口连接，利用除尘之前的窑尾煤气加热脱除CO₂后的窑尾煤气。

在一种可能的设计中，除尘器的粉尘出口与全氧熔池熔炼炉连接，除尘器收集的粉尘喷入全氧熔池熔炼炉。

在一种可能的设计中，回转窑出气口与回转窑进气口的连接管路上设有窑尾煤气流量阀，全氧熔池熔炼炉与回转窑进气口的连接管路上设有熔炼炉煤气流量阀。

在一种可能的设计中，全氧熔池熔炼炉的出气口通过下料管与回转窑的进气口连接，回转窑中的预还原原料通过下料管加入全氧熔池熔炼炉中。

在一种可能的设计中，原料仓包括铁矿粉仓、熔剂仓和混料仓，铁矿粉仓和熔剂仓的出料口均与混料仓的进料口连接，混料仓的出料口与回转窑的进料口连接。

在一种可能的设计中，回转窑包括从内至外依次套合的内衬、保温砖、外壳以及设于内衬内壁的多个铲料板；铲料板的固定端与内衬固定连接，铲料板的悬空端设有朝向回转窑转动方向的弯折部；相对于内衬的径向，铲料板的悬空端向回转窑转动方向偏斜。

在一种可能的设计中，铲料板与弯折部的连接处为弧形；铲料板与内衬的连接处为弧形；弧形为外凸的弧形。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：

a)本发明提供的回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置可以直接采用粉矿作为铁矿石原料，省去了烧结、球团等原料预处理工序，基建投资少，建设周期短；冶炼速度快，生产效率高，生产成本低；煤气的热能和化学能全部回收利用；自动化程度高，污染物排放少。

b)本发明提供的回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置的技术核心是控制铁矿粉在回转窑内的气基直接还原以及预还原炉料在全氧熔池熔炼炉内的终还原和渣铁分离，确保铁矿粉在回转窑内具有较高的还原度和全氧熔池熔炼炉内氧化铁彻底还原和渣铁分离，在不需要对铁矿粉造块和不消耗焦炭的条件下，可以生产出与高炉铁水质量相当的炼钢铁水，由于回转窑气基还原与全氧熔池熔炼炉是连成一体的，原料在回转窑内预还原后直接热装进入全氧熔池熔炼炉，进入全氧熔池熔炼炉的预还原物料温度可以达到700～1000℃，还原度为40％～95％，可以大大降低物料全氧熔池熔炼炉内终还原和渣铁分离所需能耗。同时，上述炼铁装置中，将回转窑的还原煤气为全氧熔池熔炼炉产生的熔炼炉煤气和回转窑的窑尾煤气，其中，熔炼炉煤气组成的体积百分比为CO+H₂ 70～80％、CO₂20～30％，窑尾煤气组成的体积百分比为CO+H₂ 45～55％、CO₂ 25～35％，余量为粉尘，利用熔炼炉煤气和窑尾煤气中的CO能够实现Fe₂O₃和FeO的还原，还能够减少上述炼铁装置的尾气排放。

c)本发明提供的回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置，由于全氧熔池熔炼炉炉顶煤气的温度较高(可达1500℃左右)，直接通入回转窑温度太高，会导致回转窑炉料熔化或结圈，所以利用回转窑窑尾循环煤气回兑冷却，使得两者混合后的煤气温度降低至铁矿粉气基还原的合适温度(700～1000℃)，然后从窑头通入回转窑。

d)本发明提供的回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置由于回转窑内氧化铁与煤气的还原为放热反应，所以回转窑不需要外加热，只要控制煤气进入回转窑的温度在700～1000℃范围内，就能够实现回转窑内的高效还原。

e)本发明提供的回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置设有铲料板，铲料板的悬空端设有朝向回转窑转动方向的弯折部，弯折部可以保证将铁矿粉提高到一定高度，从而确保铁矿粉的还原时间；同时，回转窑旋转过程中，铁矿粉反复被扬起和还原，从而达到较高的还原率和金属化率。同时，上述回转窑中，相对于内衬的径向，铲料板的悬空端向回转窑转动方向偏斜，从而保证落下的铁矿粉能够被铲料板再次提起来。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例一提供的回转窑预还原-全氧熔池熔炼炼铁装置的结构示意图。

图2为本发明实施例一提供的回转窑预还原-全氧熔池熔炼炼铁装置中回转窑的结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的回转窑预还原-全氧熔池熔炼炼铁装置中铲料板和弯折部的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的回转窑预还原-全氧熔池熔炼炼铁装置中铲料板和弯折部的主视图。

附图标记：

1-铁矿粉仓；2-熔剂仓；3-回转窑；4-下料管；5-全氧熔池熔炼炉；6-煤粉仓；7-铁水罐；8-渣罐；9-氧气罐；10-换热器；11-除尘器；12-CO₂脱除器；13-混料仓；14-窑尾煤气流量阀；15-熔炼炉煤气流量阀；16-外壳；17-保温砖；18-内衬；19-铲料板；20-弯折部；D-铲料板长度；d-弯折部长度；L-铲料板宽度；α-铲料板与内衬径向的夹角。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

实施例一

本实施例提供了一种回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置，参见图1至图4，包括原料仓、回转窑3、全氧熔池熔炼炉5、煤粉仓6、氧气罐9、渣罐8和铁水罐7。其中，原料仓、回转窑3和全氧熔池熔炼炉5依次连接，全氧熔池熔炼炉5的渣铁出口分别与渣罐8和铁水罐7连接，煤粉仓6的出料口和氧气罐9的出气口均与全氧熔池熔炼炉5的进风口连通；回转窑3的出气口(位于窑尾处)与回转窑3的进气口(位于窑头处)连通，全氧熔池熔炼炉5的出气口与回转窑3窑头的进气口连通。

实施时，冶炼原料按一定比例经原料仓加入回转窑3，铁矿粉在回转窑3内经加热和气基直接还原，还原后的炉料直接热装进入全氧熔池熔炼炉5，煤粉仓6中的煤粉和氧气罐9中的氧气通过风口喷吹进入全氧熔池熔炼炉5中。回转窑3窑尾的煤气兑入与全氧熔池熔炼炉5产生的熔炼炉煤气混合进入回转窑3窑头，在回转窑3内还原铁矿粉。铁矿粉预还原后进入全氧熔池熔炼炉5进行终还原和渣铁分离。

主要反应为：Fe₂O₃+CO(g)＝2FeO+CO₂(g)、FeO+CO(g)＝Fe+CO₂(g)。

需要说明的是，在没有产生窑尾煤气和高温煤气时，也就是设备运转初期，可以向全氧熔池熔炼炉5中喷入煤粉和氧气的混合气体，煤粉燃烧得到CO，通入回转窑3中，作为设备运行初期的还原气氛。

与现有技术相比，本实施例提供的回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置可以直接采用粉矿作为铁矿石原料，省去了烧结、球团等原料预处理工序，基建投资少，建设周期短；冶炼速度快，生产效率高，生产成本低；煤气的热能和化学能全部回收利用；自动化程度高，污染物排放少。

具体来说，上述回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置的技术核心是控制铁矿粉在回转窑3内的气基直接还原以及预还原炉料在全氧熔池熔炼炉5内的终还原和渣铁分离，确保铁矿粉在回转窑3内具有较高的还原度和全氧熔池熔炼炉5内氧化铁彻底还原和渣铁分离，在不需要对铁矿粉造块和不消耗焦炭的条件下，可以生产出与高炉铁水质量相当的炼钢铁水，由于回转窑气基还原与全氧熔池熔炼炉5是连成一体的，原料在回转窑3内预还原后直接热装进入全氧熔池熔炼炉5，进入全氧熔池熔炼炉5的预还原物料温度可以达到700～1000℃，还原度为40％～95％，可以大大降低物料全氧熔池熔炼炉5内终还原和渣铁分离所需能耗。同时，上述炼铁装置中，将回转窑3的还原煤气为全氧熔池熔炼炉5产生的熔炼炉煤气和回转窑3的窑尾煤气，其中，熔炼炉煤气组成的体积百分比为CO+H₂ 70～80％、CO₂ 20～30％，窑尾煤气组成的体积百分比为CO+H₂ 45～55％、CO₂ 25～35％，余量为粉尘，利用熔炼炉煤气和窑尾煤气中的CO能够实现Fe₂O₃和FeO的还原，还能够减少上述炼铁装置的尾气排放。

但是，由于全氧熔池熔炼炉5炉顶煤气的温度较高(可达1500℃左右)，直接通入回转窑3温度太高，会导致回转窑3炉料熔化或结圈，所以利用回转窑3窑尾循环煤气回兑冷却，使得两者混合后的煤气温度降低至铁矿粉气基还原的合适温度(700～1000℃)，然后从窑头通入回转窑3。

此外，由于回转窑3内氧化铁与煤气的还原为放热反应，所以回转窑3不需要外加热，只要控制煤气进入回转窑3的温度在700～1000℃范围内，就能够实现回转窑3内的高效还原。

需要说明的是，通常情况下，炼铁所用原料主要为铁矿粉和熔剂，因此，上述原料仓可以包括铁矿粉仓1、熔剂仓2和混料仓13，铁矿粉仓1和熔剂仓2的出料口均与混料仓13的进料口连接，混料仓13的出料口与回转窑3的进料口连接。实施时，可以先将铁矿粉转入铁矿粉仓1，将熔剂装入熔剂仓2，需要入料时，开启铁矿粉仓1和熔剂仓2的出料口，铁矿粉和熔剂按比例进入混料仓13进行预混料，从而提高原料的混合均匀性，进而提高回转窑3中铁矿粉的还原率。

考虑到窑尾煤气中的粉尘会影响回转窑3中铁矿粉的还原率，因此，回转窑3的出气口可以通过除尘器11(例如，布袋除尘器)与回转窑3的进气口连接，除尘器11可以有效去除回转窑3窑尾煤气中的粉尘，减少粉尘对铁矿粉还原率的影响，从而提高铁矿粉的还原率。

需要说明的是，回转窑3窑尾煤气的温度在600～800℃范围内，为了避免高温的窑尾煤气损坏除尘器11，影响除尘效果，回转窑3的出气口可以通过换热器10与除尘器11连接，使得窑尾煤气的温度降低至除尘器11除尘的合适温度(200℃以下)。

为了能够充分利用除尘器11中手机的粉尘，除尘器11的粉尘出口可以与全氧熔池熔炼炉5连接，除尘器11收集的粉尘经气力输送通过喷枪喷入全氧熔池熔炼炉5，从而实现铁粉矿的高效利用。由于回转窑3内煤气容易将粉矿带入除尘器11，为了提高粉矿的利用效率，将除尘器11收集的粉尘通过喷枪喷入全氧熔池熔炼炉5。

同样地，考虑到窑尾煤气中的CO₂也会影响回转窑3中铁矿粉的还原率，因此，回转窑3的出气口可以通过CO₂脱除器12与回转窑3的进气口连接，CO₂脱除器12可以有效去除回转窑3窑尾煤气中的CO₂，减少CO₂对铁矿粉还原率的影响，从而提高铁矿粉的还原率。

需要说明的是，回转窑3窑尾煤气的温度在600～1000℃范围内，CO₂脱除器12的合适温度为60℃以下，回转窑3的出气口也可以通过换热器10与CO₂脱除器12连接，使得窑尾煤气的温度降低至CO₂脱除器12的合适温度(60℃以下)。

当然，上述炼铁装置中也可以同时设置除尘器11和CO₂脱除器12，值得注意的是，由于除尘器11除尘的合适温度为200℃以下，CO₂脱除器12的合适温度为60℃以下，并且除尘过程中除尘器11会吸收一部分的热量使得除尘后的窑尾煤气温度进一步降低，因此，从节约能源的角度考虑，回转窑3的出气口可以依次通过换热器10、除尘器11和CO₂脱除器12与回转窑3的进气口连接。

值得注意的是，经过CO₂脱除器12脱除CO₂后，窑尾煤气的温度会下降至60℃以下，如果将其全部直接兑入全氧熔池熔炼炉5的熔炼炉煤气中，会使得两者混合后的煤气温度过低，无法控制在700～1000℃范围内，而如果将脱除CO₂后的窑尾煤气部分兑入全氧熔池熔炼炉5的熔炼炉煤气中，则无法实现窑尾煤气的全部循环，因此，CO₂脱除器12可以通过换热器10与回转窑3的进气口连接，利用除尘前的窑尾煤气加热脱除CO₂后的窑尾煤气，使其能够达到400～500℃，在保证混合后的煤气温度在700～1000℃范围内的基础上，实现窑尾煤气的全部循环利用，提高了回转窑3的还原效率。同时，利用换热器10使得除尘前的窑尾煤气与脱出CO₂之后的窑尾煤气进行换热，还能够实现窑尾煤气余热的高效利用，无需额外增加补燃设备。

为了实现窑尾煤气与熔炼炉煤气混合后的煤气温度可调，在回转窑3出气口与回转窑3进气口的连接管路上可以设置窑尾煤气流量阀14，在全氧熔池熔炼炉5与回转窑3进气口的连接管路上可以设置熔炼炉煤气流量阀15，通过上述两个流量阀能够分别控制进入回转窑3中的窑尾煤气和熔炼炉煤气的流量，进而准确控制两者混合后的煤气的温度。

需要说明的是，由于窑尾煤气流量阀14和熔炼炉煤气流量阀15设置，可能会出现窑尾煤气和熔炼炉煤气无法全部循环利用的情况，因此，在回转窑3上可以开设窑尾煤气排放口，在全氧熔池熔炼炉5上开设熔炼炉煤气排放口，两者可以分别与其他发电装置或者煤气用户管路连接。

示例性地，全氧熔池熔炼炉5所需热量主要由氧气罐9喷入氧气燃烧煤粉仓6喷入煤粉提供，氧气罐9中的氧气可以为纯氧气体或富氧气体，富氧气体是指氧气的体积分数大于空气中的平均氧气体积分数的空气，也就是说，富氧气体中氧气的体积分数大于21％。其中，鼓入纯氧气体可以提高煤粉在风口的燃烧率，减少全氧熔池熔炼炉5熔炼炉煤气带走的热量，但纯氧气体价格高。鼓入富氧气体虽然成本低，但惰性气体氮气会带走大量热量，降低了能源利用效率。

为了避免回转窑3预还原后的炉料温度下降过多，影响其进入全氧熔池熔炼炉5的还原率，全氧熔池熔炼炉5的出气口可以通过下料管4与回转窑3的进气口连接，也就是说，回转窑3的出料口与进气口为同一个口，全氧熔池熔炼炉5的进料口与出气口为同一个，这样，在下料管4中，全氧熔池熔炼炉5的熔炼炉煤气(1500℃以上)可以与预还原后的炉料进行换热，进一步提高预还原后的炉料的温度，避免回转窑3预还原后的炉料温度下降过多，从而进一步提高全氧熔池熔炼炉5中炉料的还原率。

对于回转窑3的结构，具体来说，其可以包括从内至外依次套合的内衬18(例如，耐热钢内衬18)、保温砖17、外壳16(例如，钢壳)以及设于内衬18内壁的多个铲料板19。其中，铲料板19的固定端与内衬18固定连接，铲料板19的悬空端设有朝向回转窑3转动方向的弯折部20；相对于内衬18的径向，铲料板19的悬空端向回转窑3转动方向偏斜。实施时，铁矿粉从回转窑3窑尾加入，回转窑3旋转过程中，固定在窑内壁的铲料板19将铁矿粉铲起来，铁矿粉提高到一定高度后落下，落下的铁矿粉与还原气氛充分基础，被还原气氛还原。由于回转窑3有一定的倾斜角度，铁矿粉在反复铲起、落下的过程中，逐渐从窑尾运动到窑头，从而实现粉矿的深度还原。上述回转窑3中设有铲料板19，铲料板19的悬空端设有朝向回转窑3转动方向的弯折部20，弯折部20可以保证将铁矿粉提高到一定高度，从而确保铁矿粉的还原时间；同时，回转窑3旋转过程中，铁矿粉反复被扬起和还原，从而达到较高的还原率和金属化率。同时，上述回转窑3中，相对于内衬18的径向，铲料板19的悬空端向回转窑3转动方向偏斜，从而保证落下的铁矿粉能够被铲料板19再次提起来。

为了减少铁矿粉沉积在铲料板19与弯折部20的连接处，铲料板19与弯折部20的连接处可以为弧形，通过弧形不仅能够避免铲料板19与弯折部20的连接处形成拐角，减少铲料板19与弯折部20连接处的应力集中，还能够减少铁矿粉沉积在铲料板19与弯折部20的连接处。

同样地，为了减少铁矿粉沉积在铲料板19与内衬18的连接处，铲料板19与内衬18的连接处也可以为弧形。

为了促进铁矿粉在铲料板19之间的扬起，上述弧形可以为外凸的弧形，在回转窑3的转动过程中，当铁矿粉下落至外凸的弧形上时，外凸的弧形能够使铁矿粉在连接处也能够充分的扬起，进一步提高铁矿粉的还原时间和还原率。

对于铲料板19的形状，具体来说，铲料板19沿内衬18径向的横截面形状可以为直线形或弧形，同样的，弯折部20沿内衬18径向的横截面形状也可以为直线形或弧形。

为了在保证处理量的基础上提高铁矿粉的还原率，上述铲料板19与内衬18径向的夹角α可以控制在10°～45°，例如，23°。这是因为，夹角越小，铁矿粉扬起的高度较低，不利于铁矿粉的还原，但可以提高处理量；夹角越大，铁矿粉铲起来的高度越高，有利于铁矿粉的还原，但处理量降低，因此，将铲料板19与内衬18的径向之间的夹角可以控制在10°～45°，能够在保证处理量的基础上提高铁矿粉的还原率。

为了在保证处理量的基础上提高铁矿粉的还原率，相邻两个铲料板19的固定端之间的距离为0.5～0.8m，示例性地，对于直径为2～3m的回转窑3，铲料板19的数量可以控制在18～30个，回转窑3直径越大，铲料板19布置越多，回转窑3越小，铲料板19布置越少。这是因为，相邻两个铲料板19的固定端之间的距离过小，虽然能够提高铲料量过多，铁矿粉从窑尾运动到窑头的速率过小，会影响处理量；相邻两个铲料板19的固定端之间的距离过大，导致铲料量过少，不利于铁矿粉的还原，影响铁矿粉的还原率。

为了避免流动性差的铁矿粉滞留在相邻两个铲料板19之间，铲料板长度D为回转窑3直径的1/8～1/4，需要说明的是，对于流动性好的铁矿粉，铲料板长度D可以大一点，这样有利于铁矿粉的扬起，对于流动性差的铁矿粉，铲料板长度D小一点，这样可以避免流动性差的铁矿粉滞留在相邻两个铲料板19之间，将铲料板长度D与回转窑3直径的比例限定在上述范围内，不仅能够促进铁矿粉的还原，还能够避免流动性差的铁矿粉滞留在相邻两个铲料板19之间。

为了平衡铁矿粉的还原与铁矿粉的运动速率，铲料板宽度L可以控制在0.2～0.6m，这样有利于铁矿粉向窑头方向运动，保证处理量。需要说明的是，铲料板宽度L可以根据回转窑3长度确定，回转窑3长度越大，铲料板宽度L越大，回转窑3长度越小，铲料板宽度L越小。

对于弯折部长度d，其可以为铲料板长度D的10％～30％，值得注意的是，铲料板19与弯折部20的总长度需要控制在一定范围内，因此，铲料板长度D大的弯折部长度d小一些，铲料板长度D小的弯折部长度d大一点。

实施例二

本实施例提供了一种回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁方法，包括如下步骤：

步骤1：铁矿粉和熔剂按设计比例通过皮带加入回转窑，铁矿粉在回转窑内经加热和气基直接还原，产生窑尾煤气，得到预还原炉料；

步骤2：预还原炉料直接热装进入全氧熔池熔炼炉，向全氧熔池熔炼炉中喷入煤粉和氧气的混合气体，对预还原炉料强烈搅拌，进行终还原、渣铁分离，产生熔炼炉煤气，得到炉渣和铁水，当铁水积累到一定量后，打开铁口放出铁水和炉渣；将产生的窑尾煤气和熔炼炉煤气混合得到混合煤气，将混合煤气循环至回转窑窑头，用于回转窑中的铁矿粉预还原。

与现有技术相比，本实施例提供的回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁方法的有益效果与实施例一提供的回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置的有益效果基本相同，在此不一一赘述。

需要说明的是，为了进一步提高窑尾煤气和熔炼炉煤气的利用率以及回转窑中铁矿粉的还原率，窑尾煤气的温度可以控制在600～800℃范围内，熔炼炉煤气的温度可以控制在1300～1600℃范围内，混合煤气的温度可以控制在700～1000℃范围内。

为了提高冶炼原料的混合均匀性，在上述步骤1中，铁矿粉和熔剂可以按设计比例进行预混合，混合均匀后加入回转窑，这样能够提高原料的混合均匀性，进而提高回转窑中铁矿粉的还原率。

示例性地，在上述步骤2中，氧气可以为纯氧气体或富氧气体，示例性地，氧气浓度为80％～100％，富氧气体是指氧气的体积分数大于空气中的平均氧气体积分数的空气，也就是说，富氧气体中氧气的体积分数大于21％。其中，鼓入纯氧气体可以提高煤粉在风口的燃烧率，减少全氧熔池熔炼炉熔炼炉煤气带走的热量，但纯氧气体价格高。鼓入富氧气体虽然成本低，但惰性气体氮气会带走大量热量，降低了能源利用效率。

考虑到窑尾煤气中的粉尘会影响回转窑中铁矿粉的还原率，因此，在上述步骤2中，窑尾煤气可以通过除尘器(例如，布袋除尘器)进行除尘后，再与产生的熔炼炉煤气混合，除尘器可以有效去除回转窑窑尾煤气中的粉尘，减少粉尘对铁矿粉还原率的影响，从而提高铁矿粉的还原率。

需要说明的是，回转窑窑尾煤气的温度在600～800℃范围内，为了避免高温的窑尾煤气损坏除尘器，影响除尘效果，对窑尾煤气进行除尘之前，还可以采用换热器与窑尾煤气进行换热，使得窑尾煤气的温度降低至除尘器除尘的合适温度(200℃以下)。

为了能够充分利用除尘器中手机的粉尘，除尘器收集的窑尾煤气中粉尘经气力输送通过喷枪喷入全氧熔池熔炼炉，从而实现铁粉矿的高效利用。由于回转窑内煤气容易将粉矿带入除尘器，为了提高粉矿的利用效率，将除尘器收集的粉尘通过喷枪喷入全氧熔池熔炼炉。

同样地，考虑到窑尾煤气中的CO₂也会影响回转窑中铁矿粉的还原率，因此，除尘后的窑尾煤气可以CO₂脱除之后，再与产生的熔炼炉煤气混合，CO₂脱除器可以有效去除回转窑窑尾煤气中的CO₂，减少CO₂对铁矿粉还原率的影响，从而提高铁矿粉的还原率。此外，由于除尘器除尘的合适温度为200℃以下，CO₂脱除器的合适温度为60℃以下，并且除尘过程中除尘器会吸收一部分的热量使得除尘后的窑尾煤气温度进一步降低，因此，从节约能源的角度考虑，窑尾煤气可以依次通过换热、除尘和脱除CO₂后再与产生的熔炼炉煤气混合。

值得注意的是，经过CO₂脱除器脱除CO₂后，窑尾煤气的温度会下降至60℃以下，如果将其全部直接兑入全氧熔池熔炼炉的熔炼炉煤气中，会使得两者混合后的混合煤气温度过低，无法控制在700～1000℃范围内，而如果将脱除CO₂后的窑尾煤气部分兑入全氧熔池熔炼炉的熔炼炉煤气中，则无法实现窑尾煤气的全部循环，因此，利用除尘前的窑尾煤气加热脱除CO₂后的窑尾煤气，使其能够达到400～500℃，在保证混合后的煤气温度在700～1000℃范围内的基础上，实现窑尾煤气的全部循环利用，提高了回转窑的还原效率。同时，利用换热器使得除尘前的窑尾煤气与脱出CO₂之后的窑尾煤气换热，还能够实现窑尾煤气余热的高效利用，无需额外增加补燃设备。

为了避免回转窑预还原后的炉料温度下降过多，影响其进入全氧熔池熔炼炉的还原率，混合煤气在通入回转窑窑头过程中可以与回转窑窑头排出的预还原炉料进行换热，进一步提高预还原后的炉料的温度，避免回转窑预还原后的炉料温度下降过多，从而进一步提高全氧熔池熔炼炉中炉料的还原率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置，其特征在于，由原料仓、回转窑、全氧熔池熔炼炉、除尘器、换热器、CO₂脱除器、煤粉仓、氧气罐、渣罐和铁水罐组成；

所述原料仓、回转窑和全氧熔池熔炼炉依次连接，所述全氧熔池熔炼炉的渣铁出口分别与渣罐和铁水罐连接，所述煤粉仓的出料口和氧气罐的出气口均与全氧熔池熔炼炉的进风口连通；

所述回转窑的出气口通过换热器与除尘器连接，所述除尘器的出气口依次通过CO₂脱除器和换热器与回转窑的进气口连接；所述全氧熔池熔炼炉的出气口与回转窑窑头的进气口连通；

运转初期，向所述全氧熔池熔炼炉中喷入煤粉和氧气的混合气体，煤粉燃烧得到CO，通入所述回转窑中，作为设备运行初期的还原气氛；所述回转窑窑尾的煤气兑入与所述全氧熔池熔炼炉产生的熔炼炉煤气混合进入所述回转窑窑头；

铁矿粉在回转窑内经加热和气基直接还原，产生窑尾煤气，所述回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置利用熔炼炉煤气和窑尾煤气中的CO实现Fe₂O₃和FeO的还原；

所述回转窑包括从内至外依次套合的内衬、保温砖、外壳以及设于内衬内壁的多个铲料板；所述铲料板的固定端与内衬固定连接，所述铲料板的悬空端设有朝向回转窑转动方向的弯折部；相对于内衬的径向，所述铲料板的悬空端向回转窑转动方向偏斜；

所述原料仓包括铁矿粉仓、熔剂仓和混料仓，所述铁矿粉仓和熔剂仓的出料口均与混料仓的进料口连接，所述混料仓的出料口与回转窑的进料口连接；

所述除尘器的粉尘出口与全氧熔池熔炼炉连接，所述除尘器收集的粉尘喷入全氧熔池熔炼炉；

所述回转窑出气口与回转窑进气口的连接管路上设有窑尾煤气流量阀，所述全氧熔池熔炼炉与回转窑进气口的连接管路上设有熔炼炉煤气流量阀。

2.根据权利要求1所述的回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置，其特征在于，所述全氧熔池熔炼炉的出气口通过下料管与回转窑的进气口连接，回转窑中的预还原原料通过下料管加入全氧熔池熔炼炉中。

3.根据权利要求1所述的回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置，其特征在于，所述铲料板与弯折部的连接处、所述铲料板与内衬的连接处均为弧形；

所述弧形为外凸的弧形。

Images