CN1751132A - 通过热压直接还原铁粉和煅烧添加剂制造铁水的设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种用于制造铁水的方法，该方法包括：生产热直接还原铁粉和煅烧添加剂混合的还原材料，该还原材料自多个流化床生产；将还原材料装载到至少一对滚压机中；通过该一对滚压机滚压还原材料以生产在受压表面形成有突起的连续压制材料；压碎该压制材料；将压碎的压制材料装载到煤填充床；并向煤填充床提供氧气以制造铁水，其中在生产压制材料的过程中，该压制材料被成形为在一中心线和连接线之间形成锐角和钝角，所述中心线以沿着与滚压机轴向垂直的纵长方向截取的横截面的长度方向形成，所述连接线连接横跨横截面互相最近的凹槽。一种用于制造铁水的设备实施以上方法制造铁水。使用本发明制造铁水的方法方便、有效、并且提高生产率，还使得在压制材料制造过程中设备的运作有更高的灵活性。

Description

通过热压直接还原铁粉和煅烧 添加剂制造铁水的设备及其使用方法

发明背景

发明领域

本发明涉及用于制造铁水的设备和方法。更具体而言，本发明涉及直接还原铁粉和煅烧添加剂在经历热压制之后被供应到熔炉-气化器以由此制造铁水的设备和方法。

相关技术描述

钢铁工业是为建筑和汽车、船舶、家用器具以及我们使用的许多其他产品制造提供所需原材料的核心工业。它也是与人类共同进步的历史悠久的工业之一。铸铁厂在钢铁工业中起着关键的作用，在使用铁矿石和煤作为原料生产铁水(也就是，熔融状态的生铁)之后，由铁水生产出钢，随后供应给消费者。

世界上大约60％的铁的生产是通过采用在14世纪发展起来的鼓风炉熔炼法实现的。在鼓风炉熔炼法中，将以铁矿石和烟煤作为原料经历烧结过程而生产出的焦炭置于鼓风熔炉中，并向熔炉提供氧气以将铁矿石还原为铁，由此制造铁水。鼓风炉熔炼法是铁水生产的主要方面，要求原料具有至少一个预定的硬度水平和粒度，以保证熔炉中气体流通。作为当作燃料和还原剂使用的碳源，具体的原煤取决于经过处理的焦炭，而作为铁源，主要依赖于经历过连续压制过程的烧结矿。因而，在现代的鼓风熔炉炼法中，包括例如焦炭制造设备和烧结设备的原料准备工艺设备是必要的，不仅获得除了鼓风炉之外的辅助设备是必要的，还需要在辅助设备中防止污染生成和使污染最小化的设备。因此，投资总额相当大，最终增加了制造成本。

为了解决鼓风炉熔炼法中的这些问题，全世界的铸铁厂都做出了很大努力，以开发一种熔融还原方法，使它能够通过直接使用普通煤作为燃料和还原剂并且直接使用占世界矿石产量超过80％的粉矿作为铁源来制造铁水。

美国专利出版物No.5,534,046公开了一种直接使用普通煤和粉矿制造铁水的设备。图9显示了美国专利出版物No.5,534,046公开的用于制造铁水的设备的简化形式。如图9所示,传统的铁水制造设备900包括三个流化床反应器910，该三个流化床反应器910内形成流化床，并且一个熔炉-气化器960连接到其上。粉矿和添加剂在室温装载入第一流化床反应器，然后顺序通过所有三个流化床反应器910。由于从熔炉-气化器960提供高温还原气体给三个流化床反应器910，粉矿和添加剂因与高温还原气体产生接触而造成温度的升高。同时，90％或者更多的粉矿和添加剂在室温下被还原，并且30％或者更多的粉矿和添加剂被煅烧，随后被装载入熔炉-气化器960。

向熔炉-气化器960供应煤以形成煤填充床，在室温下，粉矿和添加剂在煤填充床内进行熔解(fusion)并且结渣，直至以铁水和炉渣排出。通过多个安装在熔炉-气化器960外壁的风口供应氧气，以致煤填充床燃烧并且转化为高温还原气体，此后高温还原气体被供应到流化床反应器910。粉矿和添加剂在室温下还原之后，被排出至外界。

然而，上面描述的铁水制造设备900中，形成朝向熔炉-气化器960上端的高速气流，以致装载在熔炉-气化器960中的直接还原铁粉和煅烧添加剂造成散射损失。而且，在直接还原铁粉和煅烧添加剂装载到熔炉-气化器960中的情况下，很难保证熔炉-气化器960中的煤填充床能气体流通并流动通畅。

为了克服这个问题，正在研究一种对直接还原铁粉和煅烧添加剂进行热压并且将其装载进熔炉-气化器的方法。作为例子，美国专利出版物No.5,666,638公开了用于制造椭圆海绵铁团矿的方法和设备。而且，美国专利No.4,093,455、4,076,520和4,033,559公开了用于制造平板状和波纹形的不规则海绵团矿的方法和设备。这种海绵团矿通过对直接还原铁粉进行热压然后使之冷却以得到5吨/米³的密度来实现，这样海绵团矿适合长距离运输。

然而，如果具有如上描述的高密度的压制材料装载到熔炉-气化器，熔炉-气化器中的煤填充床中熔融的还原铁的熔点升高。这会引起熔融还原铁所需的燃料总量增加，因此增加了能量消耗。

而且，由于为了长距离运输而在高压力下实施压制，滚压机很容易磨损。因而，制造成本随设备费用的增加而增加。

此外，在将直接还原铁粉压制成板状或波纹的不规则形状的情况下，如果成形到至少预定厚度，压制材料就会沿着其长度裂开。这种情况下，由于压制材料被制得更薄并且被压碎之后形成展平的形状，当被装载到熔炉-气化器中时，压制材料密集地填充，以致熔炉-气化器中的气体流通减弱。

最后，在滚压直接还原铁粉的情况下，需要增加所装载的直接还原铁粉的总量，以便提高生产率。这样增加了压制材料的厚度，使其不能连续成型而被中断。结果，提高了平板状的压制材料的还原速度，以致它以尚未被压碎的状态通过第一破碎机。因此，产生许多聚集的压制材料，以致给第二破碎机相当大的应力。此外，在第二破碎机中压碎的压制材料增加的情况下，在压碎过程中产生的粉末总量增加，以致在向熔炉-气化器内装料过程中气体流通恶化。

发明内容

为了解决以上问题本发明做出了努力。本发明提供用于制造铁水的设备和方法，其中，直接还原铁粉和煅烧添加剂在经历热压制之后被采用。

本发明的目的在于以没有破裂或裂开并且减小产生的粉末总量的连续成形方式制造压制材料。

为了实现以上目标，本发明提供了一种制造铁水的方法，该方法包括：生产热直接还原铁粉和煅烧添加剂混合的还原材料，该还原材料自多个流化床生产；将还原材料装载到至少一对滚压机中；通过该一对滚压机滚压还原材料以生产在受压表面形成有突起的连续压制材料；压碎该压制材料；将压碎的压制材料装载到煤填充床；向煤填充床提供氧气以制造铁水，其中在生产压制材料的过程中，该压制材料被成形为使得在中心线和连接线之间形成锐角和钝角，所述中心线沿着以与滚压机轴向垂直的纵长方向截取的横截面的长度形成，所述连接线连接横跨所述横截面互相最近的凹槽。

在装载还原材料的过程中，还原材料优选地以与滚压机垂直的方向成锐角的两个倾斜方向装料。

优选地，生产压制材料的过程中，生产的压制材料具有3～30mm的厚度和3.5～4.2吨/米³的密度。

此外，在压碎压制材料的过程中，压制材料的平均粒度优选地是50mm或者更小，并且实施压碎至不规则形状。

该方法还可包括：将压碎的压制材料分流(bypass)；冷却分流过的压制材料；以及存储冷却过的压制材料。

该方法还可包括：在压碎的压制材料的平均粒度超过30mm的情况下，实施对压制材料的另一个压碎过程。

另外，该方法还可包括在每个步骤中提供氮气。

该方法还可包括：收集在每个步骤中产生的灰尘颗粒；湿式洗涤收集的灰尘颗粒；从湿式洗涤过的灰尘颗粒中除去湿气；以及将已从中除去湿气至外界的灰尘颗粒排出。

一种制造铁水的方法，该方法包括：由流化床生产热直接还原铁粉；将直接还原铁粉装载到至少一对滚压机中；通过该一对滚压机滚压直接还原铁粉以生产在受压表面形成有突起的连续压制材料；压碎该压制材料；将压碎的压制材料装载到煤填充床；向煤填充床提供氧气以制造铁水，其中在生产压制材料的过程中，在压制材料沿着其与滚压机轴向垂直的纵长方向切割的横截面，第二表面的凹槽位于第一表面的两个相邻凹槽之间。

优选地，与第二表面的凹槽对应的第一表面的对应点和第一表面的相邻凹槽中的至少一个之间的弧长、与第一表面的相邻凹槽之间的弧长的比率在0.3到0.5之间。

该方法还可包括将来自多个流化床的热煅烧添加剂与直接还原铁粉混合，并且实施每个步骤。

优选地，煅烧添加剂占总压制材料的3～20wt％(重量百分比)。

在生产压制材料的过程中，优选地在400～800℃利用一对滚压机滚压细直接铁水。

在生产压制材料的过程中，利用一对滚压机可将细直接铁水滚压至140～250巴。

优选地，在生产压制材料的过程中，压制材料具有3～30mm的厚度和3.5～4.2吨/米³的密度。

在压碎压制材料的过程中，压制材料的平均粒度可为50mm或者更小，并且实施压碎至不规则形状。

优选地，压制材料的平均粒度为30mm或者更小。

优选地，在将压碎的压制材料装载到煤填充床的过程中，粒度为1～30mm的压制材料占总体的25～100wt％。

一种制造铁水的设备，该设备包括：接收还原材料供料的装料容器，将来自多个流化床反应器的热直接还原铁粉和煅烧添加剂在该装料容器中进行混合；至少一对滚压机，提供直接还原铁粉给该滚压机以进行滚压，从而生产连续的压制材料；将通过滚压机生产的压制材料压碎的破碎机；和熔炉-气化器，破碎机压碎的压制材料被装载到该熔炉-气化器，其中在至少一对滚压机的外表面上沿着滚压机的轴向均匀且连续形成有凹槽，并且沿着滚压机的圆周方向在相邻的凹槽之间形成有凸起；并且该至少一对滚压机被成形为在压制材料的生产过程中以第二滚压机的凸起位于第一滚压机的两个相邻的凸起之间。

优选地，装料容器包括：位于两个滚压机之间对应区域之上的空室；与空室上部连接并向其提供还原材料的进口管；以及与滚压机的竖直方向成锐角安装在进口管两侧的装料构件，该装料构件以这种状态被旋转驱动，即：使得空室中的还原材料被装载到滚压机。

该设备还可包括：用于分流压碎的压制材料并且将其用水冷却的冷却器；以及用于传送和存储由冷却器冷却的压制材料的存储罐。

该冷却器可包括第一输送机和第二输送机，第一输送机接收压碎的压制材料并将压制材料浸入水中以对其进行冷却，然后将冷却过的压制材料传输到存储罐；第二输送机上安装了多个刀，用以汇集已收集在地板上的压碎的压制材料粉末，并将粉末提供给存储罐。

该设备还可包括热分离器和附加的破碎机，该热分离器用于在压碎的压制材料之中分离粒度为30mm或者更大的压制材料；附加的破碎机用于重新压碎热分离器选择出的压制材料。

该设备还可包括给滚压机、第一破碎机和第二破碎机提供氮气的氮气供应装置。

优选地，操作滚压机以使与第二滚压机的凸起的尖端对应的第一滚压机的对应点和第一滚压机的凸起的至少一个尖端之间的弧长、与第一滚压机的相邻凸起的尖端之间的弧长的比率在0.3到0.5之间。

优选地，滚压机还包括液压单元，该第一滚压机在固定位置做旋转运动，而第二滚压机可由液压单元变化其位置以调整与第一滚压机之间的间隔。

该设备还可包括：收集在装料容器中产生的以及由滚压机和破碎机产生的灰尘颗粒的集尘孔；用于湿式洗涤在集尘孔收集的灰尘颗粒的湿式洗涤器；和用于从被湿式洗涤器湿式洗涤过的灰尘颗粒中除去湿气的除湿器。

优选地，由滚压机生产的压制材料具有3～30mm的厚度和3.5～4.2吨/米³的密度。

优选地，压碎的压制材料的平均粒度为50mm或者更小，并且实施压碎至不规则形状。

附图简述

附图连同说明书一起示出本发明的示范实施方案，并且，连同说明书一起用来解释说明本发明的原理。

图1是根据本发明的实施方案的用于制造铁水的设备的示意图。

图2是根据本发明的实施方案的装料容器的剖面图。

图3是示意性地显示了依据本发明的实施方案的滚压机以及用滚压机形成的压制材料的图。

图4是依据本发明的实施方案制造的压制材料的截面图。

图5是示意性地显示了依据本发明的实施方案的滚压机以及第一破碎机的图。

图6是依据本发明的实施方案的冷却器的截面图。

图7是示意性地显示了依据本发明的实施方案的集尘器的图。

图8是示意性地显示了使用传统滚压机制造的压制材料的图。

图9是示意性地显示了用于制造铁水的传统设备的图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明的优选实施方案进行详细描述。必须清楚理解的是，对本领域内的普通技术人员来说，可对基础的发明构思进行多种变动和/或改进。实际上将实施方案看作示例性的，而并非限制性的。

图1是根据本发明的实施方案的用于制造铁水的设备的示意图。考虑到对其进行更好的描述，将图1中铁水制造设备10的热压制组件100放大。

铁水制造设备10包括热压制组件100、流化床反应器单元300以及熔炉-气化器组件400。该流化床反应器单元300包括具有流化床的多级流化床反应器。图1中显示了一个例子，该例中流化床反应器单元300具有4个流化床反应器。然而，本发明不限于这些数目的流化床反应器。该4个流化床反应器包括第一预热炉310、第二预热炉320、初还原炉330以及终还原炉340。所述4个流化床反应器在室温使用由熔炉-气化器430供应的还原气体还原并煅烧粉矿和添加剂以制造混合的还原材料，并且将还原材料提供给热压制组件100。热压制组件100滚压并压碎该还原材料以制造压制材料。然后，热压制组件100将压制材料提供给熔炉-气化器组件400。

根据本发明的实施方案的热压制组件100包括装料容器20、一对滚压机30以及第一破碎机40的基本元件。热压制组件100还包括热存储容器11、冷却器60、存储罐69，支路部件50、热分离器70、第二破碎机80以及热输送单元90。根据本发明的实施方案的热压制组件100还可以包括其他所需元件。

现在详细说明构成热压制组件100的元件。

700℃或更高温度并且体积密度为2吨/米³的直接还原铁粉和煅烧添加剂混合的还原材料被传输到并存储在热存储容器11中。由于终还原炉340的排气压力为3巴并且流速为3000m³/h，热直接还原铁粉和煅烧添加剂在压力作用下传输。只使用热直接还原铁粉而不使用煅烧添加剂也是可能的。然而，煅烧添加剂与热直接还原铁粉以占总体的3～20wt％混合是优选的，以防止热直接还原铁粉容易在熔炉-气化器中分解。

热存储容器11包括安装在其下侧表面的料位控制装置13(levelcontrol device)。该料位控制装置探测存储在热存储容器11中的还原材料的料位，并且如果达到预定的料位，将停止传输来自流化床反应器的还原材料。

开/关阀15安装在热存储容器11的下端。该开/关阀15包括用来打开和关闭热存储容器11的下端的开/关板15a以及用来控制开/关板15a的液压致动器15b。

装料容器20安装在热存储容器11之下。该装料容器20接收来自热存储容器11的还原材料的供应。而且，当开/关阀12打开时，装料容器20接收还原材料的供应，并且其通过驱动马达强力地将还原材料装载到滚压机。结合图2更详细地描述装料容器20。

图2是根据本发明的实施方案的装料容器20的剖面图，并且显示了沿着还原材料装料方向截取的装料容器20的横截面。

装料容器20限定了位于其中的空室200。进口管210与空室200的上部连接，并且提供还原材料。而且，装料构件220a和220b与竖直方向成锐角地安装到进口管210的两侧，并且以这样的状态被旋转驱动：将空室200中的还原材料强力地提供到下滚压机。图2中，虽然显示了两个装料构件，但是这样的构造只是用以示例目的，并且本发明不限制在这一方面。此外，由于还原材料从与竖直方向成锐角的两个倾斜方向被强力地装载到滚压机，可以使被散落或漏出的还原材料的量最小化，并且可以装载相同量的还原材料。

装料容器20可改变装载还原材料的量，还原材料最高装载到每小时60吨。装料构件220a和220b是螺纹形状的。分别旋转驱动装料构件220a和220b的马达240a和240b分别安装在装料构件的上部区域，并在装料构件220a和220b的下部区域形成螺纹型构造。装料构件220a和220b用高度抗高温的材料造成，因而将在高温条件下的抗阻最小化。而且，当位于下部区域的一对滚压机旋转时，防漏单元260a和260b防止还原材料通过上侧表面外逸。

参照图1，至少一对滚压机30安装在装料容器20的下端。滚压机30将还原材料滚压成连续的压制材料。所示的滚压机30的数目只是示例性的，本发明不限制在这一方面。因此，可安装多于两个的滚压机。

将还原材料从装料容器20装载到滚压机30，并且滚压机30滚压该还原材料并生产在两个受压侧形成有凸起的连续的压制材料。滚压机30通过沿相反方向旋转对还原材料进行滚压。包括直接还原铁粉的还原材料在温度400～800℃被滚压至140～250巴是优选的。

虽然图1中未显示，第一滚压机31和第二滚压机33的每一个都与液压马达连接以被其旋转驱动。液压单元37安装在滚压机30上，其运行以在第一滚压机31和第二滚压机33旋转过程中改变两者之间的距离。此操作可使压制材料的厚度改变。该距离可以水平地改变。也就是说，第一滚压机31在固定位置做旋转运动，而第二滚压机33在承受液压部件引起的旋转时可在水平位置发生改变。在第一滚压机31和第二滚压机33之间转换此操作也是可能的。防滑层(slip-preventing layer)35安装在滚压机30之间以防止滚压的压制材料从滚压机30的侧面外逸。

虽然图1中未显示，每一个滚压机30都包括与液压马达连接的主轴和围绕主轴的滚轴箍(roll tires)。在滚压过程中，冷却剂通过主轴的内部区域以对滚压机30进行冷却。此外，凹槽均匀连续地沿着滚压机30的轴向在滚轴箍的外表面上形成，也就是说，在滚压机30的外表面上形成。从而，沿着滚压机30的圆周方向，在相邻的凹槽之间形成凸起。滚压机30的表面是用在高温条件下最大程度防磨损的材料制成的。

凹槽沿着旋转方向的长度大约为1～5mm是适合的，并且从凸起到凹槽最深点的竖直长度大约为3～15mm是适当的。而且，相邻凸起之间的距离大约20～50mm是适合的。

结合图3提供对滚压机表面的更详细的说明。

图3是示意性地显示了依据本发明的实施方案的滚压机以及用该滚压机形成的压制材料的图。

如图3所示，当生产压制材料时，一对滚压机30以第二滚压机33的凸起在第一滚压机31表面上的相邻的凸起之间的状态进行操作。例如，第二滚压机33的凸起33c位于第一滚压机的相邻凸起31a和31b之间。具有这种构造，可以形成连续的并且具有从一侧到另一侧不对齐的凹槽的压制材料500。

此外，本发明的实施方案中，优选的是，操作滚压机以使与第二滚压机33的凸起的尖端对应的第一滚压机31的对应点和第一滚压机的凸起的至少一个尖端之间的弧长、与第一滚压机31的相邻凸起的尖端之间的弧长的特定比率在0.3到0.5之间。也就是说，就图3中放大的圆而言，m是第一滚压机31的相邻凸起31a和31b的尖端之间的弧长，n是从相邻凸起31a和31b的尖端中的一个到第一滚压机31上的点31c之间的弧长，在该点31c对面的是与相邻凸起31a和31b的尖端之间对应的第二滚压机33的凸起33c的尖端。将变量m和n以这种方式设置，比率n/m在0.3和0.5之间是优选的。图3中，弧长n被显示为凸起31a的尖端和对应点31c之间的距离。然而，弧长n也可为凸起31b的尖端和对应点31c之间的距离。

第二滚压机33的凸起33c的尖端位于第一滚压机31的凸起31a和31b的尖端之间并且在二者之间移动。结果是，0.3至0.5的比率与0.5至0.7之间的比率基本相同。如果比率n/m小于0.3，压制表面上的两个凸起变得临近，以致压制材料的厚度过度减小。这可导致压制材料的破裂。

将结合图4对使用以上描述的滚压机制造的压制材料的横截面成型进行描述。图4是依据本发明的实施方案制造的压制材料500的截面图，图4中压制材料500的横截面沿着与滚压机轴向垂直的压制材料的纵长方向截取。

根据本发明的压制材料500被成形为在中心线和连接线之间形成锐角和钝角，所述中心线沿着以与滚压机轴向垂直的纵长方向截取的横截面的长度形成，所述连接线连接横跨横截面的互相最近的凹槽。例如，图4中所示的中心线5001与连接横跨横截面互相最近的两个凹槽500a和500b的连接线形成锐角和钝角，在此，连接线与中心线5001相交于相交点500c。

此外，在根据本发明的压制材料500中，如果其中的一个受压表面被称为第一表面，另一个受压表面被称为第二表面，则就沿着与滚压机轴向垂直的纵长方向截取的横截面而言，第二表面的凹槽位于第一表面的相邻的凹槽之间。例如，如图4所示，第二表面的凹槽500f位于第一表面的相邻凹槽500d和500e之间。

而且，根据本发明制造的压制材料500被成形为，使得与第二表面的凹槽对应的第一表面的对应点和第一表面的相邻凹槽中的至少一个凹槽之间的弧长、与第一表面的相邻凹槽之间的弧长的比率为0.3到0.5。例如，参照图4，如果凹槽500d和500e之间的弧长为k，并且在位于第二表面的凹槽500f对面的第一表面的对应点500g和第一表面的一个凹槽500d之间的弧长为l，于是比率l/K为0.3到0.5。当使用第一表面的沟槽500e时，具有相同的比率。如果l/K小于0.3，受压表面上的两个沟槽变得临近，这样受压材料的厚度过度减小。这会导致受压材料的破裂。

本发明中，通过操作滚压机制造的压制材料的厚度为3～30mm，并且其密度为3.5～4.2吨/米³。如果压制材料的厚度小于3mm，有可能破裂，但如果大于30mm，会由于通过的材料过大而使滚压机的表面损坏。因此，压制材料被制造成这个范围以内的厚度。此外，由于压制材料直接应用在熔炉-气化器中，压制材料的3.5～4.2吨/米³的密度确保用以传输的充足水平，并且确保在滚压过程中滚压机施加于其上的压力不会过大，这样对滚压机只有有限的损害。在随后的步骤中，滚压过的压制材料被压碎成预定尺寸。

再参照图1，第一破碎机40安装在滚压机30之下。第一破碎机40是用来将由滚压机30形成的压制材料进行初步分离/压碎操作的装置，使其成为能够装载进熔炉一气化器430的尺寸。结合图5对第一破碎机40进行更详细的描述。

图5是示意性地显示了依据本发明的实施方案的滚压机以及第一破碎机的操作的图。

滚压的压制材料500是连续形成的，并且由滚压机30提供，然后在第一破碎机40中被压碎。支撑件46将压制材料500引导向第一破碎机40，并且在压制材料500的压碎过程中支撑第一破碎机40。第一破碎机40连接到液压马达49的旋转轴并且运转，使多个破碎板(crushing plate)41将粉碎力传递到压制材料以压碎压制材料。隔离垫圈43置于破碎板41之间以调整破碎板41之间的间隙。此外，破碎板41包括多个尖头凸起45，以致在破碎板41的旋转过程中由惯性力引起的冲击分离并压碎压制材料500。当由第一破碎机40压碎后，压制材料的平均粒度为50mm或者更小。优选地，平均粒度为30mm或者更小，因为这种尺寸更适合在熔炉-气化器中使用，并且颗粒为不规则形状的。

再参照图1，热分流单元50安装在第一破碎机40下面。热分流单元50对压碎的热压制材料执行分流操作，以供应压碎的热压制材料进行冷却并存储或者将其供应到熔炉-气化器。图1中，热分流部件50被构造成，通过进料口64提供压制材料后，该热压制材料在冷却器60中冷却，并且通过左出口53之后被存储在存储罐69内。或者，热压制材料通过右出口55之后被供应到熔炉-气化器430。

虽然未显示，但由液压缸操作的分流板(branching plate)可旋转安装在热分流单元50中，以致压制材料向左出口53或右出口55的供料可被控制。特别地，在熔炉-气化器430内出现不能提供压制材料或者压制材料质量不适当的问题的情况下，使用热分流部件50通过改变分流板的位置将压制材料提供到冷却器60。

冷却器60在水中冷却热压制材料，然后将热压制材料提供给存储罐69。结合图6对冷却器60的更详细的描述提供如下。

图6是依据本发明的实施方案的冷却器的截面图。图6中所示的冷却器60包括第一输送机61，该第一输送机61接受压碎的压制材料并且将压制材料浸入水中以对其进行冷却，然后将冷却的压制材料传输到存储罐。冷却器60还包括一个第二输送机63，该第二输送机上安装了多个刀片631，该多个刀片汇集已收集在地面上的压碎的压制材料粉末，并且将粉末提供给存储罐。除了这些元件之外，冷却器60还包括各种所需的辅助装置以实施冷却。

对一个安装在上面、一个安装在下面的第一输送机61和第二输送机63进行操作，致使与马达连接的辊子使得由钢板造成的传送带旋转。因而，压制材料由装入水罐65内的水67冷却，冷却之后，压制材料被传输到外部存储罐。存储罐69(见图1)存储以这种方式冷却供稍后使用的压制材料。

再参照图1，在正常状态下，由热分流部件50分离的热压制材料被提供到热分离器70以进行分离过程。压碎过程之后，粒度为50mm或者更大、优选30mm或者更大的压制材料被热分离器70分离。热分离器70能执行最大每小时120吨的分离。热分离器70包括筛子，摆动该筛子以对通过进料口提供的压制材料分离出所需尺寸的颗粒。

热分离器70通过第一卸料口73卸掉粒度为50mm或者更大、优选30mm或者更大的压制材料，并且通过第二卸料口71卸掉粒度不足这个水平的压制材料。如果压制材料的粒度超过30mm，压制材料在熔炉-气化器中使用不是优选的，所以必须实施第二次压碎过程。第二破碎机80安装在热分离器70的第一卸料口73下面。第二破碎机80对压制材料实施第二次压碎，以便压制材料被压碎成优选在熔炉-气化器430中使用的尺寸。此外，热输送单元90安装在热分离器70的第二卸料口71之下。热输送单元90将从第二卸料口71出来的压制材料提供到熔炉-气化器430。

虽然未显示，但第二破碎机80包括两个压辊。通过在两个圆盘刀之间设置隔离垫圈并使用连接螺栓将多个圆盘刀固定之后，所得到的组件由液压马达旋转。结果，各刀片上的凸起互相相邻，并且经过突起之间的大粒度的压制材料被压碎。刀片之间的距离可以通过变化隔离垫圈的厚度而改变，这样压制材料被压制成多种粒度。通过固定两个压辊申的一个压辊，并且使用液压设备水平移动另一个压辊，可调整压辊之间的距离。而且，压制材料也可通过变化液压马达的旋转速度而被压碎，该旋转速度通过调节供应给液压马达的油量而变化。

通过第二卸料单元71卸掉的压制材料和由第二破碎机80第二次压碎的压制材料通过热输送单元90传输到压制材料存储罐95。该热输送单元90包括安装在驱动马达的旋转轴上的多个链轮和按照环道方法旋转的链条。一个料罐连接到与链条连接的滑轮以将压制材料传输到压制材料存储罐95。

通过安装在压制材料存储罐95之下的多个热中间容器410使得压力与熔炉-气化器相等。接着，将压制材料从压制材料存储罐95装载到熔炉-气化器430。

压制材料的优选的粒度分布如下：粒度不超过1mm的占10wt％或者更少，粒度为1～10mm的占5～30wt％，粒度为10～20mm的占10～40wt％，粒度为20～30mm的占10～40wt％，并且粒度为30～50mm的占20wt％。优选的是，具有1～30mm平均粒度的压制材料构成总量的25～100wt％。

包括块煤和由煤粉制成的型煤的煤填充床在熔炉-气化器430中形成。氧气(O₂)通过熔炉-气化器430的外壁供应到煤填充床以制造铁水。

根据本发明的实施方案的铁水制造设备10中，如果热压制材料与大气接触，存在很重要的问题：由于被氧气再氧化，会产生热或者出现火。因此，为了防止压制材料的氧化，安置用于供应氮气的氮气进气管以实施氮气充满，这样减小了氧气密度。参照图1，氮气可被提供到其中压制材料与大气高机率接触的元件，也就是说，提供到开/关阀15、滚压机30、第一破碎机40、第二破碎机80以及热输送单元90。

图7是示意性地显示了依据本发明的实施方案的集尘器700的图。

集尘器700收集本发明用于制造铁水的设备中在传送、装料、压碎以及筛选程序中产生的热灰尘颗粒。图7中显示的集尘器700安装在图1所示滚压机30、第一破碎机40、冷却器60、热分离器70、第二破碎机80以及热输送单元90上。集尘器700包括集尘孔(未显示)、湿式洗涤器710和除湿器720，该集尘孔用于收集在这些元件的每一个中产生的灰尘颗粒，湿式洗涤器710用于湿式洗涤在集尘孔(未显示)收集的灰尘颗粒，除湿器720用于从被湿式洗涤器710湿式洗涤过的灰尘颗粒中除去湿气。在湿式洗涤程序之后，灰尘颗粒通过烟囱730排放。在通过上述方法制造压制材料的情况下，产生的灰尘颗粒的量可减少至不足5％。

下面描述本发明的实验例。此实验例只是用来说明本发明，而不是限制性的。

实验例

使用多种滚压机将在大约750℃时由热直接还原铁粉和煅烧添加剂混合的并且从流化床反应器卸出的还原材料制成连续压制材料。

第一对比例

如图8A左图所示，使用具有平表面的滚压机滚压压制材料。结果，得到具有8mm厚度并且形成如图8A右图所示的压制材料。压制材料的密度为3.8g/cm³，产生1mm或者更小的占10wt％的灰尘颗粒。此外，如图8A右图所示，沿着压制材料的长度产生裂痕。

第二对比例

如图8B左图所示，使用其表面具有均匀成形凹槽的滚压机来压制压制材料。结果，得到具有10mm厚度并且形成如图8B右图所示的压制材料。压制材料的密度为3.8g/cm³，产生1mm或者更小的占8wt％的灰尘颗粒。然而，由于在直接还原铁粉和滚压机之间增加的粘附性而产生裂痕。

第三对比例

如图8C左图所示，使用其表面具有沿着滚压机轴向均匀且连续成形的凹槽的滚压机来压制压制材料。使用其中一个滚压机的凸起与相对的滚压机的凸起对齐的构造，在操作时，滚压机制造的压制材料厚度为16mm。压制材料的密度为3.8g/cm³。如图8C右图所示，相对的受压侧上的凹槽互相相对定位，以致压制材料中产生破裂80a，并且裂痕80b沿着其纵长方向形成。

实施方案

参照图3，使用其表面具有沿着滚压机轴向均匀且连续成形的凹槽的滚压机来压制压制材料。使用其中一个滚压机的凸起与相对的滚压机的凸起不对齐的构造，也就是说，一个滚压机的凸起位于相对的压制成形轧辊的凸起之间。操作时，滚压机制造的压制材料的厚度为16mm。此外，压制材料的密度为3.8g/cm³，生产率提高了200％，并且1mm或者更小的灰尘颗粒占总体的5wt％。

将以上信息在下表中概括并介绍。

表1

	厚度	密度	生产率	粉末产生比率	破裂/裂痕
						实施方案	16mm	3.8g/cm3	200％	5wt％	×
第一对比例	8mm	3.8g/cm3	100％	10wt％	○
						第二对比例	10mm	3.8g/cm3	120％	8wt％	○
第三对比例	16mm	3.8g/cm3	-	-	○

如表1所示，根据本发明的实施方案制造的压制材料可被生产为16mm的厚度或者更小，这样提高了生产率并且减小了粉末产生量。此外，在本发明的实施方案中，没有破裂或裂痕出现，并且与根据第一到第三对比例制造的压制材料相比，压制材料有更优良的性能。

在使用以上描述的本发明的用煤粉和铁矿粉制造铁水的设备和方法中，提供热压制直接还原铁粉的方法以使铁水制造变得容易，并且提高效率和生产率。本发明也使得在压制材料制造过程中装备的操作方面有更高的灵活性。

另外，通过提供两个滚压机并使其以两个滚压机之一的凸起位于相对滚压机的凸起之间的状态来形成压制材料，压制材料的凹槽在相对的受压表面上不对齐，因而防止压制材料破裂或产生裂痕。从而，滚压的压制材料以连续成形状态提供给破碎机，目的在于将给予破碎机的应力最小化。

而且，根据本发明的滚压机被成形为，就第一滚压机表面上相邻凸起的尖端之间的弧长而言，从第一滚压机的相邻凸起的其中一个尖端到位于第二滚压机的凸起的尖端(在相邻凸起的尖端之间)对面的第一滚压机的对应点之间的弧长、与第一滚压机的相邻凸起的尖端之间的弧长的比率为0.3到0.5。这防止了在压制材料中形成破裂。

还原材料从与垂直于滚压机的方向成锐角的两个倾斜方向装料。结果，防止了还原材料的散射并有效地滚压还原材料。

由于压制材料的厚度为3～30mm，所以压制材料不会破裂，并且压制材料的量相当大，这样不会招致滚压机的破坏。

并且，由于压碎的压制材料可被分流、冷却、然后存储，所以如果熔炉-气化器有问题或者压制材料有缺陷，则能提供更高的灵活性。

此外，由于使用本发明的用于制造铁水的方法制造的压制材料直接在熔炉-气化器中使用，大约为3.5～4.2吨/米³的密度足以能够运输，并且这样限制了在滚压过程中施加在滚压机上的压力，以致不会出现滚压机的破坏。

虽然连同某些示范实施方案一起在上文详细说明了本发明的实施方案，但应该理解的是，本发明并不限于所公开的示范实施方案，相反地，其旨在涵盖附属权利要求书中所限定的落在本发明精神和范围内的各种改进和/或等同方案。

Claims (30)

1.一种用于制造铁水的方法，包括以下步骤：

生产热直接还原铁粉和煅烧添加剂混合的还原材料，所述还原材料由多个流化床生产；

将还原材料装载到至少一对滚压机上；

将还原材料通过该一对滚压机进行滚压以生产连续的压制材料，该连续的压制材料具有在受压表面上形成的凹槽；

压碎所述压制材料；

将压碎过的压制材料装载到一个煤填充床；并

向该煤填充床提供氧气以生产铁水，

其中，在生产压制材料的过程中，压制材料被成形为在一中心线和连接线之间形成锐角和钝角，所述中心线以沿着与滚压机轴向垂直的纵长方向截取的横截面的长度方向形成，所述连接线连接横跨横截面的互相距离最近的凹槽。

2.权利要求1的方法，其特征在于，所述装载还原材料的步骤包括以与滚压机垂直的方向成锐角的两个倾斜方向装载还原材料。

3.权利要求1的方法，其特征在于，在所述生产压制材料的步骤中，该生产的压制材料具有3～30mm的厚度和3.5～4.2吨/米³的密度。

4.权利要求1的方法，其特征在于，在压碎压制材料的步骤中，所述压制材料的平均粒度为50mm或者更小，并且所实施的压碎产生不规则形状。

5.权利要求1的方法，还包括以下步骤：

将压碎过的压制材料分流；

冷却分流过的压制材料；并

存储冷却过的压制材料。

6.权利要求1的方法，还包括当压碎过的压制材料的平均粒度超过30mm时，对已压碎过的压制材料实施第二次压碎过程的步骤。

7.权利要求1的方法，还包括在每个步骤中提供氮气的步骤。

8.权利要求1的方法，还包括以下步骤：

收集在每个步骤中产生的灰尘颗粒；

湿式洗涤收集的灰尘颗粒；

从湿式洗涤过的灰尘颗粒中除去湿气；并

排出已从中将湿气排至外界的灰尘颗粒。

9.一种用于生产铁水的方法，包括以下步骤：

从流化床生产热直接还原铁粉；

将直接还原铁粉装载到至少一对滚压机上；

将直接还原铁粉通过该一对滚压机进行滚压以生产连续的压制材料，该连续的压制材料具有在受压表面上形成的凹槽；

压碎所述压制材料；

将所述压碎过的压制材料装载到煤填充床；并

向煤填充床提供氧气以生产铁水，

其中，在生产压制材料的过程中，在压制材料沿着其与滚压机轴向垂直的纵长方向切割的横截面，第二表面的凹槽位于第一表面的两个相邻凹槽之间。

10.权利要求9的方法，其特征在于，与第二表面的凹槽对应的第一表面的对应点与第一表面的相邻凹槽中的至少一个凹槽之间的弧长、与在第一表面的两个相邻凹槽之间的弧长的比率在0.3到0.5之间。

11.权利要求9的方法，还包括将来自多个流化床的热煅烧添加剂与直接还原铁粉混合的步骤并实施每一步骤。

12.权利要求11的方法，其特征在于，煅烧添加剂占总体压制材料的3～20wt％。

13.权利要求11的方法，其特征在于，在生产压制材料的步骤中，在400～800℃的温度通过一对滚压机滚压细直接铁水。

14.权利要求11的方法，其特征在于，在生产压制材料的步骤中，通过一对滚压机将细直接铁水滚压至140～250巴。

15.权利要求11的方法，其特征在于，在生产压制材料的步骤中，生产的压制材料具有3～30mm的厚度和3.5～4.2吨/米³的密度。

16.权利要求11的方法，其特征在于，在压碎压制材料的步骤中，压制材料的平均粒度为50mm或者更小，并且所实施的压碎产生不规则形状。

17.权利要求16的方法，其特征在于，压制材料的平均粒度为30mm或者更小。

18.权利要求11的方法，其特征在于，在将压碎的压制材料装载到煤填充床的步骤中，粒度为1～30mm的压制材料占总体的25～100wt％。

19.一种用于制造铁水的设备，包括：

接收还原材料供料的装料容器，将来自多个流化床反应器的热直接还原铁粉和煅烧添加剂在该装料容器中进行混合；

至少一对滚压机，提供直接还原铁粉给该滚压机以进行滚压，从而生产连续的压制材料；

将通过滚压机生产的压制材料压碎的破碎机；和

熔炉-气化器，破碎机压碎的压制材料装载到该熔炉-气化器，

其中在所述至少一对滚压机的外表面上沿着滚压机的轴向均匀且连续形成有凹槽，并且沿着滚压机的圆周方向在相邻的凹槽之间形成有凸起；并且

其中该至少一对滚压机被成形为，使得在压制材料的生产过程中，第二滚压机的凸起位于第一滚压机的两个相邻的凸起之间。

20.权利要求19的设备，其特征在于，装料容器包括：

位于两个滚压机之间对应区域之上的空室；

与空室上部连接并向其提供还原材料的进口管；以及

与滚压机的竖直方向成锐角地安装在进口管两侧的装料构件，并且装料构件以这种状态被旋转驱动成，使得空室中的还原材料被装载到滚压机。

21.权利要求19的设备，其特征在于，还包括：

用于分流压碎的压制材料并且用水对其进行冷却的冷却器；以及

用于传送和存储由冷却器冷却的压制材料的存储罐。

22.权利要求21的设备，其特征在于，冷却器包括：

第一输送机，该第一输送机接收压碎的压制材料并将压制材料浸入水中以对其进行冷却，然后将冷却过的压制材料传输到存储罐；以及

第二输送机，该第二输送机上安装有多个刀片，用以汇集已收集在地面上的压碎的压制材料粉末，并将粉末提供给存储罐。

23.权利要求19的设备，还包括：

热分离器，该热分离器用于在压碎的压制材料之中分离粒度为30mm或者更大的压制材料；

附加的破碎机，该附加的破碎机用于重新压碎由热分离器选择出的压制材料。

24.权利要求23的设备，还包括给附加的破碎机提供氮气的氮气供应装置。

25.权利要求19的设备，还包括给滚压机和破碎机提供氮气的氮气供应装置。

26.权利要求19的设备，其特征在于，滚压机被成形为，与第二滚压机的凸起的尖端对应的第一滚压机的对应点和第一滚压机的凸起的至少一个尖端之间的弧长、与第一滚压机的相邻的凸起的尖端之间的弧长的比率在0.3到0.5之间。

27.权利要求19的设备，其特征在于，所述滚压机还包括液压单元，该第一滚压机在固定位置做旋转运动，而第二滚压机可通过液压单元改变其位置以调整与第一滚压机之间的间隔。

28.权利要求19的设备，还包括：

集尘孔，收集在装料容器中产生的以及由滚压机和破碎机产生的灰尘颗粒；

湿式洗涤器，用于湿式洗涤在集尘孔收集的灰尘颗粒；以及

除湿器，用于从被湿式洗涤器湿式洗涤过的灰尘颗粒中除去湿气。

29.权利要求19的设备，其特征在于，由压制成形辊生产的压制材料具有3～30mm的厚度和3.5～4.2吨/米³的密度。

30.权利要求19的设备，其特征在于，压碎的压制材料的平均粒度为50mm或者更小，并且实施压碎至不规则形状。

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