CN110000396A - 一种铁精矿粉生产还原铁粉的还原装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置和方法，属于冶金领域，以解决现有装置存在的占地面积大、余热未能有效利用、生产工序复杂等技术问题。一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置，包括一次供料机构、回转窑；所述回转窑的两端分别设有窑头罩和窑尾料仓，回转窑的尾部插有氢气喷枪，窑尾料仓通过出料供料机构连接回转式冷却筒，窑头罩顶部连接钢带式干燥机，钢带式干燥机连接一次供料机构。本发明机理为铁精矿经干燥后进入回转窑，物料在回转窑内被氢气还原后进入回转冷却筒进行冷却，物料冷却后去往后续还原铁粉处理，有效解决了采用煤作为还原剂时的环境问题，并大大缩短了工艺流程、提高了产品质量和生产效率。
Description
技术领域
本发明属于冶金领域，具体涉及一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置和方法。
背景技术
在当今许多高新技术材料产业中，粉末冶金发挥着越来越重要的作用。粉末冶金材料和制品的增长速度远超其它材料和制品，广泛应用于交通、机械、冶金、电力、环保、电子信息、石油化工、航天航空、家用电器及核工业等领域，对我国工业技术进步、国民经济发展和国防建设具有重要意义。
在粉末冶金工业中，高纯铁粉是用量最大、应用面最广的金属粉末，约占整个粉末冶金工业用粉量的70%。目前，还原法是高纯铁粉主要生产工艺之一，还原铁粉也一直是粉末冶金工业最主要原材料。现有方法采用两段法制取还原铁粉，一段还原采用隧道窑，二段还原采用钢带炉，还原工序复杂，工艺流程长，设备占地面积大，此外，一段还原采用煤或焦粒作为还原剂，不利于环保。
发明内容
本发明的目的是提供了一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置，以解决现有装置存在的占地面积大、余热未能有效利用、生产工序复杂等技术问题。
本发明的另一个目的是提供了一种铁精矿生产还原铁粉的方法，以解决现有方法存在的工艺流程长、产品中杂质含量高的问题。
本发明技术方案如下：一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置，包括一次供料机构、回转窑；所述回转窑的两端分别设有窑头罩和窑尾料仓，回转窑的尾部插有氢气喷枪，窑尾料仓通过出料供料机构连接回转式冷却筒，窑头罩顶部连接钢带式干燥机，钢带式干燥机连接一次供料机构。
作为本发明的进一步改进，所述回转式冷却筒的两端分别设有冷却筒头罩和冷却筒尾罩，回转式冷却筒的尾部插有氮气喷枪。
作为本发明的进一步改进，所述一次供料机构和出料供料机构包括原料仓、上插板阀、中间料仓、下插板阀、溜槽，原料仓的下方连接中间料仓，中间料仓的下方连接溜槽，中间料仓的上下端分别设有上插板阀和下插板阀。出料供料机构的设置以防止氢气从进料端泄露。
作为本发明的进一步改进，为充分利用回转窑尾气余热降低能耗，窑头罩顶部通过沉降室连接。所述回转窑内壁）设有2-4个翻料板。使物料在回转窑内能较好翻转，提高还原率和氢气利用率。
作为本发明的进一步改进，钢带式干燥机的顶部连接有布袋除尘器，布袋除尘器连接有风机，风机连接烟囱。
作为本发明的进一步改进，所述窑头罩和冷却筒头罩的底部绝设有双层卸灰阀。
用上述的一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置的方法，将铁精矿均匀地布料于钢带式干燥炉上，物料经回转窑尾气烘干后进入原料仓，调整上下插板阀，使物料先后进入中间储罐和回转窑。物料在回转窑内翻转并向前运动，并与窑尾通入的氢气相接触，使铁精矿得到还原。还原后的物料先后落入窑尾料仓和中间储罐，调整插板阀，使物料均匀落入回转冷却筒，回转冷却筒采用外部淋水冷却，冷却过程中由筒尾通氮气对物料进行保护防止氧化，冷却后的物料由筒尾放出，去往后续还原铁粉处理。
作为本发明的进一步改进，所用原料TFe>71%，粒度-150目，含水<15%。
作为本发明的进一步改进，回转窑加热方式为电加热，还原温度为750-950℃，氢气流量为0.5m3/min-12m3/min，转速为0.5-3r/min。
作为本发明的进一步改进，回转式冷却筒的冷却方式为外部淋水冷却，回转窑窑头罩、冷却筒窑头罩、沉降室及布袋除尘器的灰均返回原料仓循环使用。
本发明机理为铁精矿经干燥后进入回转窑，物料在回转窑内被氢气还原后进入回转冷却筒进行冷却，物料冷却后去往后续还原铁粉处理，有效解决了采用煤作为还原剂时的环境问题，并大大缩短了工艺流程、提高了产品质量和生产效率，具有良好的环境效益和经济效益。
本发明具有以下优点：
1、采用物料干燥+回转窑一步还原+保护冷却的工艺进行还原铁粉的生产，回转窑采用电加热，采用清洁能源氢气做还原剂，取代了传统用煤对铁精矿的还原，烟气量相比煤做还原剂时大幅减少，且主要成分为水蒸气，利于环境保护，此外，该工艺具有流程短、设备占地面积小等特点。
2、将回转窑的废气引入钢带式干燥机，充分利用的回转窑的余热，能源利用率高。
3、本发明利用回转窑采用氢气对铁精矿进行还原，温度越高、氢气流速越大，铁精矿反应进行越快，需要及时对回转窑中的物料进行翻转，因此回转窑的转速也越大。回转窑内壁设置了翻料板，翻料板贯穿整个窑身，使物料在回转窑内充分翻转，同时，回转窑还原采用物料和氢气逆流的方式，使物料与氢气充分接触，提高了原料还原率和氢气利用率。
4、回转窑进料端和出料端设置了中间料仓和插板阀进行料封，实现连续生产同时避免氢气的泄露。
附图说明
图1是一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置的结构示意图；
图2为一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置中外热式回转窑的外形图；
图3为一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置中外热式回转窑的截面图。
附图标记含义如下：1-原料仓；2-上插板阀；3-中间料仓；4-下插板阀；5-溜槽；窑头罩；7-双层卸灰阀；8-回转窑；9-窑尾料仓；10-氢气喷枪；冷却筒头罩；12-回转式冷却筒；13-冷却筒尾罩；14-氮气喷枪；15-沉降室；16-钢带式干燥机；17-布袋除尘器；18-引风机；19-烟囱；81-翻料板，82-回转窑内壁。
具体实施方式
下面以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
如图所示，一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置，包括一次供料机构、回转窑8；回转窑8的两端分别设有窑头罩6和窑尾料仓9，回转窑8的尾部插有氢气喷枪10，窑尾料仓9通过出料供料机构连接回转式冷却筒12，窑头罩6顶部连接钢带式干燥机16，钢带式干燥机16连接一次供料机构。回转式冷却筒12的两端分别设有冷却筒头罩11和冷却筒尾罩13，回转式冷却筒12的尾部插有氮气喷枪14。
一次供料机构和出料供料机构包括原料仓1、上插板阀2、中间料仓3、下插板阀4、溜槽5，原料仓1的下方连接中间料仓3，中间料仓3的下方连接溜槽5，中间料仓3的上下端分别设有上插板阀2和下插板阀4。窑头罩6顶部通过沉降室15连接。回转窑8内壁82设有2-4个翻料板81。
钢带式干燥机16的顶部连接有布袋除尘器17，布袋除尘器17连接有风机18，风机18连接烟囱19。窑头罩6和冷却筒头罩11的底部绝设有双层卸灰阀7。
钢带式干燥机16、回转窑8、回转式冷却筒12均可变频调速。回转式冷却筒12的冷却方式为外部淋水冷却，回转窑窑头罩6、冷却筒窑头罩11、沉降室15及布袋除尘器17的灰均返回原料仓1循环使用。
实施例1
将TFe=71%，粒度-150目，含水11%的铁精矿均匀地布料于钢带式干燥炉的钢带上，物料经回转窑出来的高温尾气烘干后进入原料仓，物料前进方向与气流方向呈逆流方式，烘干后的烟气经过布袋除尘器后由进风机引入烟囱达标排放，布袋除尘灰返回原料仓循环使用。
调整上插板阀，使物料进入中间料仓，同时关闭上插板阀，打开下插板阀，使物料沿溜槽进入回转窑。
物料在回转窑内翻转并向前运动，回转窑转速0.5r/min，回转窑内设置2个翻料板，回转窑采用电加热，窑内温度750℃。
氢气从窑尾通入回转窑内，流速为0.5m3/min，物料在向前翻转运动过程中与氢气接触并得到还原。
回转窑窑头罩下方沉降下来的粉尘通过双层卸灰阀放出，并返回料仓使用。回转窑烟气经过沉降室后进入钢带式干燥机。沉降室产出的粉尘返回原料仓使用。
还原后的物料进入窑尾料仓，调整上插板阀，使物料进入中间料仓，同时关闭上插板阀，打开下插板阀，使物料沿溜槽进入回转冷却筒。
物料在回转冷却筒内进行冷却，冷却筒采用外部淋水方式进行冷却。冷却过程中从冷却筒尾部通入氮气防止铁粉被氧化。冷却后的烟气经布袋除尘器后达标排放。布袋除尘灰返回原料仓循环使用。
冷却后的物料由冷却筒尾部排出，去往后续还原铁粉处理。
实施例2
将TFe=71.5%，粒度-200目，含水8%的铁精矿均匀地布料于钢带式干燥炉的钢带上，物料经回转窑出来的高温尾气烘干后进入原料仓，物料前进方向与气流方向呈逆流方式，烘干后的烟气经过布袋除尘器后由进风机引入烟囱达标排放，布袋除尘灰返回原料仓循环使用。
调整上插板阀，使物料进入中间料仓，同时关闭上插板阀，打开下插板阀，使物料沿溜槽进入回转窑。
物料在回转窑内翻转并向前运动，回转窑转速1.5r/min，回转窑内设置3个翻料板，回转窑采用电加热，窑内温度860℃。
氢气从窑尾通入回转窑内，流速为2.5m3/min，物料在向前翻转运动过程中与氢气接触并得到还原。
回转窑窑头罩下方沉降下来的粉尘通过双层卸灰阀放出，并返回料仓使用。回转窑烟气经过沉降室后进入钢带式干燥机。沉降室产出的粉尘返回原料仓使用。
还原后的物料进入窑尾料仓，调整上插板阀，使物料进入中间料仓，同时关闭上插板阀，打开下插板阀，使物料沿溜槽进入回转冷却筒。
物料在回转冷却筒内进行冷却，冷却筒采用外部淋水方式进行冷却。冷却过程中从冷却筒尾部通入氮气防止铁粉被氧化。冷却后的烟气经布袋除尘器后达标排放。布袋除尘灰返回原料仓循环使用。
冷却后的物料由冷却筒尾部排出，去往后续还原铁粉处理。
实施例3
将TFe=71.5%，粒度-250目，含水8%的铁精矿均匀地布料于钢带式干燥炉的钢带上，物料经回转窑出来的高温尾气烘干后进入原料仓，物料前进方向与气流方向呈逆流方式，烘干后的烟气经过布袋除尘器后由进风机引入烟囱达标排放，布袋除尘灰返回原料仓循环使用。
调整上插板阀，使物料进入中间料仓，同时关闭上插板阀，打开下插板阀，使物料沿溜槽进入回转窑。
物料在回转窑内翻转并向前运动，回转窑转速3r/min，回转窑内设置4个翻料板，回转窑采用电加热，窑内温度950℃。
氢气从窑尾通入回转窑内，流速为12m3/min，物料在向前翻转运动过程中与氢气接触并得到还原。
回转窑窑头罩下方沉降下来的粉尘通过双层卸灰阀放出，并返回料仓使用。回转窑烟气经过沉降室后进入钢带式干燥机。沉降室产出的粉尘返回原料仓使用。
还原后的物料进入窑尾料仓，调整上插板阀，使物料进入中间料仓，同时关闭上插板阀，打开下插板阀，使物料沿溜槽进入回转冷却筒。
物料在回转冷却筒内进行冷却，冷却筒采用外部淋水方式进行冷却。冷却过程中从冷却筒尾部通入氮气防止铁粉被氧化。冷却后的烟气经布袋除尘器后达标排放。布袋除尘灰返回原料仓循环使用。
冷却后的物料由冷却筒尾部排出，去往后续还原铁粉处理。
Claims (10)
1.一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置，包括一次供料机构、回转窑；其特征在于：所述回转窑（8）的两端分别设有窑头罩（6）和窑尾料仓（9），回转窑（8）的尾部插有氢气喷枪（10），窑尾料仓（9）通过出料供料机构连接回转式冷却筒（12），窑头罩（6）顶部连接钢带式干燥机（16），钢带式干燥机（16）连接一次供料机构。
2.根据权利要求1所述的一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置，其特征在于：所述回转式冷却筒（12）的两端分别设有冷却筒头罩（11）和冷却筒尾罩（13），回转式冷却筒（12）的尾部插有氮气喷枪（14）。
3.根据权利要求1或2所述的一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置，其特征在于：所述一次供料机构和出料供料机构包括原料仓（1）、上插板阀（2）、中间料仓（3）、下插板阀（4）、溜槽（5），原料仓（1）的下方连接中间料仓（3），中间料仓（3）的下方连接溜槽（5），中间料仓（3）的上下端分别设有上插板阀（2）和下插板阀（4）。
4.根据权利要求3所述的一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置，其特征在于：窑头罩（6）顶部通过沉降室（15）连接；回转窑（8）内壁（82）设有2-4个翻料板（81）。
5.根据权利要求4所述的一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置，其特征在于，钢带式干燥机（16）的顶部连接有布袋除尘器（17），布袋除尘器（17）连接有风机（18），风机（18）连接烟囱（19）。
6.根据权利要求5所述的一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置，其特征在于：所述窑头罩（6）和冷却筒头罩（11）的底部绝设有双层卸灰阀（7）。
7.用权利要求1所述的一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置的方法，其特征在于：将铁精矿均匀地布料于钢带式干燥炉上，物料经回转窑尾气烘干后进入原料仓，调整上下插板阀，使物料先后进入中间储罐和回转窑；物料在回转窑内翻转并向前运动，并与窑尾通入的氢气相接触，使铁精矿得到还原；还原后的物料先后落入窑尾料仓和中间储罐，调整插板阀，使物料均匀落入回转冷却筒，回转冷却筒采用外部淋水冷却，冷却过程中由筒尾通氮气对物料进行保护防止氧化，冷却后的物料由筒尾放出，去往后续还原铁粉处理。
8.根据权利要求7所述的一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置的方法，其特征在于：所用原料TFe>71%，粒度-150目，含水<15%。
9.根据权利要求8所述的一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置的方法，其特征在于：回转窑（8）加热方式为电加热，还原温度为750-950℃，氢气流量为0.5m3/min-12m3/min，转速为0.5-3r/min。
10.根据权利要求9所述的一种铁精矿生产还原铁粉的还原装置的方法，其特征在于：回转式冷却筒（12）的冷却方式为外部淋水冷却，回转窑窑头罩（6）、冷却筒窑头罩（11）、沉降室（15）及布袋除尘器（17）的灰均返回原料仓（1）循环使用。
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