CN1718754A

CN1718754A - 生产还原铁所用的窑及还原方法

Info

Publication number: CN1718754A
Application number: CN 200510047009
Authority: CN
Inventors: 张秋良
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2006-01-11

Abstract

本发明涉及一种生产还原铁所用的窑及还原方法，该种窑包括轮窑或倒焰窑和码放在其内的用于盛装铁粉和固体碳质还原剂的反应罐，在轮窑或倒焰窑内安装有通风系统，并通过装料、码窑和加热等步骤生产还原铁。本发明所提出的窑可以利用现有的被取缔砖瓦窑并通过简单的改造就能生产还原铁，不仅可以节省大量的建窑资金，且生产出的还原铁的成本很低，其产品质量完全符合国家标准。

Description

生产还原铁所用的窑及还原方法

技术领域：

本发明涉及一种生产还原铁所用的窑及利用该窑生产还原铁的方法。

背景技术：

还原铁也被称之为海绵铁是由铁精粉通过直接还原的方式获得的低碳多孔状的坯料，由于该种坯料的化学成分稳定，且杂质含量少，通常将还原铁作为冶炼优质钢或特种钢的优选或必备的原材料。在现有技术中，生产还原铁主要采用两种方法：其一是利用天然气或煤气等气体燃料作为还原剂生产还原铁，在这种气基还原法中，由于气体燃料价格相对较高，且在还原过程中所消耗的燃料较多，所以，在气体燃料较匮乏的区域很少采用该种方法生产还原铁；其二是采用煤等固体还原剂生产还原铁，即煤基还原法。在已知的煤基还原法中，通常采用隧道窑或回转窑为主体生产还原铁。

如中国专利1037193号授权公告的名称为“一种生产直接还原铁的方法”就是利用回转窑生产还原铁的例子。虽然采用回转窑生产还原铁具有机械化程度较高和劳动强度较低等特点，但，用其生产还原铁首先反应出来的问题是由于窑体采用的是圆弧形结构，致使其内的焙烧道也形成圆弧形，而圆弧形的焙烧道必须要满足于码放有反应罐的台车通行，故要求窑体具有相对大的体积，给建窑带来较大的投资；其次是虽然回转窑的体积大，但由于反应罐是通过运动的台车输入到焙烧道内，而台车及其所承载的反应罐不可能占用焙烧道或者窑室相对大的空间，所以，使用回转窑生产还原铁的生产效率和热效率均较低，并导致生产成本的提高；另外，由于回转窑受其自身结构限制，对原料及还原剂要求苛刻，而这一要求能进一步提高生产成本。

用隧道窑罐装法生产还原铁在现有技术中被普遍采用。隧道窑具有一个条形的焙烧道，在生产还原铁时，首先将精矿粉、煤粉、石灰石粉按照一定的比例和装料方法分别装入反应罐中，然后把反应罐放在台车上，再将台车连同反应罐连续地从窑头推入条形焙烧道内，并经过预热段、还原段、保温缓冷段后，完成对铁粉的还原过程。但，由于焙烧道必须保证台车正常行进，致使焙烧道与隧道窑的侧壁之间必须留有足够的空间，而隧道窑的燃烧孔是设置在沿其长度方向的两个侧壁的墙上或炉顶上，使得燃烧孔与反应罐之间有一段较长的距离，所以，利用隧道窑生产还原铁通常采用煤气或重油等气体或液体燃料对窑室加热，而气体或液体燃料相对煤成本较高。除此之外，建隧道窑的成本也相对较高，据统计，新建一个年产1万吨的隧道窑，其投资为400万元左右。

现有的轮窑或倒焰窑均是用于生产砖瓦的窑。由于生产砖瓦首先要靠掘耕田黏土再经窑烧结制成，用这种窑烧结砖瓦不仅毁田，破坏耕地，而且还浪费煤等能源，污染周边环境。为此，现国家行政部门正在有计划地逐步取消用轮窑或倒焰窑生产砖瓦，而一旦砖瓦窑被取消，轮窑或倒焰窑便成为占用较大空间的废物，而现有技术唯一能解决办法就是将其拆除，即在现有技术中还没有发现利用烧制砖瓦的轮窑或倒焰窑生产还原铁的任何技术启示。

发明内容：

本发明的任务是提供一种利用现有轮窑或倒焰窑的结构生产还原铁或利用现有的且被废弃的砖瓦窑经改造后变为生产还原铁的窑。

本发明的另一个任务是提供一种利用轮窑或倒焰窑或经改造后的砖瓦窑生产还原铁的方法。

本发明所提出的生产还原铁所用的窑包括内衬安装或更换有耐火材料的轮窑或倒焰窑和按序摆放或码放在所述轮窑或倒焰窑内的用于盛装铁粉和固体碳质还原剂的反应罐，以及间隔预定距离地设置在轮窑或倒焰窑侧部的用于装卸反应罐的窑门；在轮窑或倒焰窑内安装有通风系统。

所述轮窑包括两条平行且间隔预定距离的直窑段和设置在所述直窑段两端的弧形窑段，在直窑段和弧形窑段内设置有环形的焙烧道，且在相邻两个窑门之间形成一个窑室。所述轮窑的通风系统包括设置在两个直窑段之间或上部或下部的总烟道和与该总烟道首尾分别相通的风机和烟囱，以及通向所述各窑室且与总烟道通过阀装置连通的支烟道。所述支烟道安装在主烟道的下方并与主烟道相连通，而每一支烟道均通过管件与其所在的窑室连通。

所述反应罐是由耐火材料或内表面是由耐火材料制成的且上表面是开放的坩锅，该坩锅的外观形状为圆柱形体或棱柱形体或台柱形体。所述两个弧形窑段的外侧壁上分别设置有窑门。

按照上述的窑生产还原铁的方法，包括下列步骤：

装料：首先将烘干后的铁粉和还原剂分隔装入反应罐内或将铁粉制成团再与还原剂混合后装入反应罐内；

码窑：将所述装有铁粉和还原剂的反应罐连同固体燃料通过窑门直接码放在焙烧道上或码放在台车上后再通过窑门送入每一个窑室内，然后封堵窑门；

加热：将第一窑门或第一组窑门内的固体燃料点燃并打开控制该窑室的阀装置通过支烟道为其送风，使该窑室内的铁粉在高温气氛中还原，且使窑室内的温度在1200℃至1400℃之间保持在12至24小时，再按同样的方式使其他窑室内的铁粉还原。

所述码窑步骤中，反应罐之间的间距应该保持3cm-8cm，且沿着焙烧道相垂直方向的相邻两排反应罐之间码放有一排固体燃料。

所述装料步骤中，反应罐内的还原剂与铁粉之间的重量比为1∶2.5-4，而还原剂包括石灰和煤，两者之间的体积比为1∶5-8。

本发明所提出的用于生产还原铁的窑可以利用现有的被取缔砖瓦窑并通过简单的改造就能生产还原铁，不仅可以节省大量的建窑资金，且用该种窑生产出的还原铁所需成本只是用隧道窑生产还原铁成本的三分之一左右；从其产品质量来看，用本发明提出的窑和方法生产出的还原铁经检测(用含铁67％左右的铁粉)出各项技术指标如下：C≥0.04％，S＜0.01％，P＜0.02％，SiO2＜3％，MFe≥86％，TFe≥92％M≥92％，完全符合国家所规定的还原铁的标准。

附图说明：

附图1是经改造后的轮窑一个实施例的部分剖面结构示意图；

附图2是图1的左视剖面结构示意图；

附图3是图1俯视部分剖面结构示意图；

附图4经改造后的倒焰窑一个实施例的剖面结构示意图。

具体实施方式：

参见图1至图3，这三个附图给出本发明所提出的轮窑一个实施例的外观整体结构。所述轮窑通常由两条平行且间隔预定距离的直窑段1和设置在所述直窑段两端的弧形窑段2构成，且直窑段1的长度远大于弧形窑段2的长度，在两个直窑段1之间安装有总烟道31。直窑段1和弧形窑段2内均设置有焙烧道4，并且焙烧道4在窑内是环形。为了使铁粉在反应过程中能够实现预热、焙烧、冷却这三个阶段，同时也从节能方面考虑，在每一条直窑段1上且间隔等距离地设置有一排窑门11，该窑门11的开口均朝向外侧，且在相邻两个窑门11之间定义为或形成一个窑室，而在每一个弧形窑段2上分别设置有一个窑门11。轮窑的通风系统3可以采用多种结构来实现，在通常情况下，通风系统3包括总烟道31和与该总烟道31首尾分别相通的风机和烟囱(因风机和烟囱是已知技术，附图中没有给出其具体结构)，以及通向各窑室且与总烟道31通过阀装置32连通的支烟道33。在本实施例中，总烟道31被设置在窑的下部区域，当然也可采用设置在窑上部或中部区域的结构。所述支烟道33包括与总烟道31相连通并通向窑顶的竖向分烟道331和与该总烟道31相连通并设置在其下方的三通烟道332，以及一端与三通烟道332的二侧分别连接，另一端通向窑室内的管件333，且在竖向分烟道331的顶端安装有阀装置32，当将阀装置32打开时即可为该阀装置32所在的窑室送风。

在还原铁粉时，首先将需还原的铁粉烘干，再将铁粉和还原剂分隔装入反应罐内或将铁粉制成团再与还原剂混合后装入反应罐内。其中，还原剂与铁粉之间的重量比可根据铁粉中铁或铁的氧化物含量来确定，如果铁或铁的氧化物含量较低，其还原剂的重量就应相应地增加，反之则减小。在通常情况下，还原剂与铁粉之间的重量比为1∶2.5-4或者在1∶2.5-3或者在1∶3-4或者在1∶3.5-4之间，所述还原剂包括石灰和煤，两者之间的体积也根据铁或铁的氧化物的成份确定，通常情况下两者之间的比为1∶5-8。当将还原剂和铁粉装入反应罐内以后开始码窑，在码窑时，沿着每一个窑门11的垂直方向且使相邻两个反应罐间隔3cm至5cm码放，而沿着窑门11的长度方向相邻两个反应罐之间摆放有固体燃料如型煤，按照上述码窑方法自焙烧道4表面一直码到窑顶或接近于窑顶，然后封堵窑门。在加热步骤中，先将第一组窑门11(按窑的大小确定窑门11的数量)内的固体燃料点燃，并打开控制该窑室的阀装置32通过支烟道33为其送风，使该窑室内的铁粉在高温气氛中还原，且使窑室内的温度在1200℃保持24小时或1400℃时保持12小时，优选1250℃时保持18小时，当第一组窑门11燃烧后接近所需时间的一半时，点燃与其相邻的第二组窑门11，按同样的方式点燃其他窑室内固体燃料，并依次使窑门11内的固体燃料燃烧完成后经冷却再取出还原铁粉。

参见图4，该图给出经改造后的倒焰窑一个实施例的外观整体结构。从图2中可以看出，该倒焰窑5具有一个下部区域是圆柱形51，而上部区域是半圆形52的空心体，且在圆柱形51的下方设置有4个窑门53。使用该窑还原铁粉时与实施例1基本相同。

在上述实施例1和2中所反应罐是由耐火材料或内表面是由耐火材料制成的且上表面是开放的坩锅，该坩锅的外观形状为圆柱形体或棱柱形体或台柱形体。

Claims

1、一种生产还原铁所用的窑，其特征在于：该种窑包括内衬安装或更换有耐火材料的轮窑或倒焰窑和按序摆放或码放在所述轮窑或倒焰窑内的用于盛装铁粉和固体碳质还原剂的反应罐，以及间隔预定距离地设置在轮窑或倒焰窑侧部的用于装卸反应罐的窑门；在轮窑或倒焰窑内安装有通风系统。

2、根据权利要求1所述的窑，其特征在于：所述轮窑包括两条平行且间隔预定距离的直窑段和设置在所述直窑段两端的弧形窑段，在直窑段和弧形窑段内设置有环形的焙烧道，且在相邻两个窑门之间形成一个窑室。

3、根据权利要求1或2所述的窑，其特征在于：所述轮窑的通风系统包括设置在两个直窑段之间或上部或下部的总烟道和与该总烟道首尾分别相通的风机和烟囱，以及通向所述各窑室且与总烟道通过阀装置连通的支烟道。

4、根据权利要求3所述的窑，其特征在于：所述支烟道安装在主烟道的下方并与主烟道相连通，而每一支烟道均通过管件与其所在的窑室连通。

5、根据权利要求1所述的成套装置，其特征在于：所述反应罐是由耐火材料或内表面是由耐火材料制成的且上表面是开放的坩锅，该坩锅的外观形状为圆柱形体或棱柱形体或台柱形体。

6、根据权利要求2所述的窑，其特征在于：所述两个弧形窑段的外侧壁上分别设置有窑门。

7、按照权利要求1至6所述的窑生产还原铁的方法，其特征在于包括下列步骤：

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述码窑步骤中，反应罐之间的间距应该保持3cm-8cm，且沿着焙烧道相垂直方向的相邻两排反应罐之间码放有一排固体燃料。

9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述装料步骤中，反应罐内的还原剂与铁粉之间的重量比为1∶2.5-4，而还原剂包括石灰和煤，两者之间的体积比为1∶5-8。