CN203960293U - 一种铁矿石带式焙烧机-回转窑直接还原生产铁粉系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种铁矿石带式焙烧机-回转窑直接还原生产铁粉系统，包括依次连接的带式焙烧机、回转窑及无热源延续还原装置；所述无热源延续还原装置包括罐体，所述罐体设有物料入口、物料出口，所述罐体的上腔为延续还原区，下腔为换热区，所述换热区内设有换热管，所述换热管具有入口端和出口端，所述罐体的上腔连通有还原气体出口。本实用新型系统有效缩短了铁矿石还原生产流程，大大较低了能耗，系统内热量能够得到循环利用；物料能够实现热送热装，进一步降低了能耗；还原用煤种可选用普通煤，节省了生产成本。
Description
技术领域
本实用新型属于冶金和矿物工程技术领域，涉及一种铁矿石带式焙烧机-回转窑直接还原生产铁粉系统。
背景技术
以氧化球团为原料，利用高炉还原生产铁粉在国内已有较为成熟的应用。而氧化球团的生产设备主要有带式焙烧机、链篦机-回转窑-环冷机、竖炉等，其相应工艺特点如下：
1、带式焙烧机氧化球团生产工艺
在钢铁企业中，带式焙烧工艺是受带式烧结机的启示而发展起来的，主要用来生产氧化球团矿，其单机生产能力大（6000~6500t/d），热效率高，产品质量均匀，操作、维护方便，能适应焙烧各种原料。缺点是材质要求高，必须用高热值煤气和重油作燃料来保证焙烧气体中的氧化气氛，对原料的稳定性要求高，适合大型企业生产。
球团带式焙烧机在整个长度上可依次分为鼓干带、抽干带、预热带、焙烧带和冷却带，其工艺特点是：（1）球团焙烧的干燥、预热、焙烧、冷却都在一个设备上完成，具有工艺过程简单、布置紧凑、所需设备吨位轻等特点。（2）采用鼓风与抽风混合流程干燥生球,既强化了干燥,又提高了球团矿的质量和产量。（3）各抽风区风箱热废气，根据需要作必要的温度调节后，循环到鼓风干燥区或抽风预热区。（4）干燥区的废气温度低。由于焙烧带和冷却带的热废气用于干燥、预热和助燃，因此单位成品的热耗降低。（5）对原料的适应性比竖炉强。这是因为在整个焙烧过程中，球团都处于静料层状态，不会因升温过程中球团本身强度的变化和球与球之间的相对运动而产生粉末，因而带式焙烧工艺基本能适应于所有的矿种。
2、链篦机-回转窑-环冷机氧化球团生产工艺
链篦机-回转窑-环冷机已广泛应用于铁矿石氧化球团生产之中，其关键设备已实现定型化和大型化。在生产工艺中球团矿的干燥、脱结晶水和预热在链篦机上完成，球团矿的高温焙烧在回转窑内进行，而球团矿的冷却则在环冷机上完成。生产特点是对原料适应性强、生球在高温焙烧带停留时间较长，有助于产品强度和质量均匀性的提高，同时生产过程中二次能源利用及环保较好，不需要采用高级耐热合金钢，生产过程的能耗及成本较低，回转窑燃料可使用煤气或煤粉，易于实现生产设备的大型化。生产中存在的不足有：（1）生产过程分别在三台设备上完成，生产工艺和设备布置不够紧凑，生产线占地面积较大，工艺过程和设备结构较为复杂。（2）物料在回转窑内流动过程中，球团矿易于粉化，当窑温过高时物料会产生粘结、结块和窑体结圈现象。（3）生产工艺的机械设备和电气控制投资费用较高。
3、竖炉氧化球团生产工艺
在钢铁企业中，竖炉设备多用于铁矿石氧化球团的生产，但在铁矿石直接还原生产中应用较少。在铁矿石竖炉氧化球团生产中，球团矿的干燥、预热、焙烧、冷却都在一个炉内进行，燃料在炉外燃烧室燃烧后产生的高温废气沿炉宽方向均匀喷入炉内，烟气与物料充分接触，热量利用效率及球团产量较高，竖炉燃烧可充分利用各种煤气，具有投资省、周期短、见效快等特点，其存在的问题是竖炉对原料的适应性差（仅能采用磁铁矿粉作原料）、劳动生产率低（设备大型化受到限制）和成品球团质量较差（竖炉内气流分布不均匀，造成成品球强度不均匀）等，使生产的球团矿较难满足大型高炉冶炼的需要。
而作为还原设备的高炉，在还原生产时具有如下不足：（1）煤种只能选用焦煤，大大增加了生产成本；（2）氧化球团只能以冷装方式投入高炉，无法利用球团焙烧后的余温，从而增加了能耗；（3）高炉只能处理精矿，对品位较低的难选矿则无法有效处理。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种原料适应性强且能耗低的铁矿石带式焙烧机-回转窑直接还原生产铁粉系统。
为此，本实用新型采用如下技术方案：
一种铁矿石带式焙烧机-回转窑直接还原生产铁粉系统，包括依次连接的带式焙烧机、回转窑及无热源延续还原装置；
所述无热源延续还原装置包括罐体，所述罐体设有物料入口、物料出口，所述罐体的上腔为延续还原区，下腔为换热区，所述换热区内设有换热管，所述换热管具有入口端和出口端，所述罐体的上腔连通有还原气体出口。
进一步地，所述换热管包括一级换热管和二级换热管，所述一级换热管位于二级换热管上方，且罐体内一级换热管所在区域形成一级换热区，二级换热管所在区域形成二级换热区。
本实用新型中，通过带式焙烧机的氧化焙烧，可使铁矿石中部分Fe304、FeO氧化为α-Fe2O3，FeO含量降低到1%以下，并使铁氧化物晶粒得到长大及球团矿强度得到提高。还原阶段，相比于氧化球团高炉还原，回转窑还原可选用普通煤粉作为还原剂，而高炉只能选用焦煤作还原剂，普通煤粉较焦煤具有很大的价格优势；另外，焙烧后的氧化球团可采用热装方式投入回转窑，即在氧化球团高温情况下进行装入，而高炉只能采用冷装方式，从而有效节约了加热能源；此外，回转窑可以处理低品位矿，而高炉只能处理品位较高的精矿；且回转窑还原过程中产生的热烟气可以作为带式焙烧机的加热来源，从而进一步节省了能源。
本实用新型还利用无热源延续还原装置，使得从回转窑排出的金属化球团利用自身余热能够进行进一步的还原，从而进一步提高金属化率，同时有效利用了金属化球团的余热，使系统产生的热量得到了循环，大大降低了能耗。
综上，本实用新型的有益效果在于：
（1）相比于传统氧化球团还原工艺，本实用新型系统有效缩短了生产流程，大大较低了能耗，系统内热量能够得到循环利用；
（2）物料能够实现热送热装，进一步降低了能耗；
（3）还原用煤种可选用普通煤，节省了生产成本。
附图说明
图1为本实用新型铁矿石带式焙烧机-回转窑直接还原生产铁粉系统的结构示意图；
图2为本实用新型无热源延续还原装置的结构示意图；
图中，1-带式焙烧机，2-回转窑，3-无热源延续还原装置，301-罐体，302-物料入口，303-物料出口，304-延续还原区，305-一级换热区，306-二级换热区，307-一级换热管，308-二级换热管，309-还原气体出口。
具体实施方式
如图1所示，一种铁矿石带式焙烧机-回转窑直接还原生产铁粉系统，包括依次连接的带式焙烧机1、回转窑2及无热源延续还原装置3；
无热源延续还原装置3包括罐体301，罐体301设有物料入口302、物料出口303，罐体的上腔为延续还原区304，下腔为换热区，所述换热区中设有换热管，所述换热管具有入口端和出口端，罐体301的上腔连通有还原气体出口309；所述换热管包括一级换热管307和二级换热管308，一级换热管307位于二级换热管308上方，且罐体301内一级换热管307所在区域形成一级换热区305，二级换热管308所在区域形成二级换热区306，且二级换热管308的管面积大于一级换热管307。
一种铁矿石带式焙烧机-回转窑直接还原生产铁粉工艺，采用上述铁矿石带式焙烧机-回转窑直接还原生产铁粉系统，原料选择具有代表性的低品位难选铁矿石，具体选择铁品位为31～35%、SiO2含量为25～48%的铁矿石；配料造球时所配煤粉选择固定碳含量为45～74%、粒度为-200目占80%以上的煤种；还原焙烧回转窑用煤选择固定碳含量为74%以上、粒度为1～3mm的煤种；还原反应增氧所用的石灰石粒度为3～5mm。
具体工艺步骤如下：
（1）铁矿石的干磨、造球：将铁矿石磨矿至-200目占80%以上，得到的铁矿粉与相当于铁矿粉质量1～3%的粘结剂进行配料造球，得到粒度为8～16mm的球团矿；
（2）球团矿的干燥预固结及氧化焙烧：将球团矿经带式焙烧机进行干燥预固结和氧化焙烧，得到FeO含量在1%以下的氧化球团矿；具体过程为：
将步骤（1）球团矿从带式焙烧机的入口加入后，在带式焙烧机鼓干带采用从无热源延续还原装置的二级换热区排出的250～350℃热空气进行加热，球团矿经过2～4min的鼓风干燥后进入到抽干带；在抽干带采用从焙烧带抽出的450～500℃烟气对球团矿进行加热，球团矿经过6～8min的抽风干燥后进入到预热带；在预热带球团矿采用从无热源延续还原装置一级换热区排出的900～950℃热空气进行加热，球团矿经过5～7min预热后进入到焙烧带；在焙烧带球团矿采用从回转窑排出的950～1050℃还原废气、冷却带排出的1050～1150℃热空气混合燃烧后产生的1250～1300℃烟气进行加热，球团矿经过25～35min的焙烧后进入到冷却带；在冷却带球团矿采用从无热源延续还原装置的二级换热区排出的250～350℃空气进行冷却，球团矿经过5～10min冷却，当温度降低到900～950℃后从带式焙烧机中排出；
（3）氧化球团矿的还原：氧化球团矿与粒度为1-3mm的粒煤按照100:25～35质量比混合后热装到回转窑中；控制氧化球团矿的还原温度为1050～1150℃、时间为60～120min，使氧化球团矿中的铁氧化物还原为金属铁，得到金属化球团；
（4）将金属化球团置入无热源延续还原装置内，使金属化球团利用自身余热在延续还原区内进行延续还原，并在换热区内进行球团余热回收，所述球团余热回收的具体过程为：1050～1150℃金属化球团进入到无热源延续还原装置后，在一级换热区与通入一级换热管的常温空气经过10～15min换热后，使一级换热管出口端排出的空气温度提高到900～950℃；在二级换热区与通入二级换热管的常温空气经过15～20min换热后，使二级换热管出口端排出的空气温度提高到250～350℃，然后，将温度降低到200℃以下的金属化球团从无热源延续还原装置物料出口排出；
（5）金属化球团磨选：将金属化球团磨矿至粒度-200目占80%以上后进行磁选，得到铁品位在80%以上金属化铁粉。
Claims (2)
1. 一种铁矿石带式焙烧机-回转窑直接还原生产铁粉系统，其特征在于，包括依次连接的带式焙烧机、回转窑及无热源延续还原装置；
所述无热源延续还原装置包括罐体，所述罐体设有物料入口、物料出口，所述罐体的上腔为延续还原区，下腔为换热区，所述换热区内设有换热管，所述换热管具有入口端和出口端，所述罐体的上腔连通有还原气体出口。
2.根据权利要求1所述的一种铁矿石带式焙烧机-回转窑直接还原生产铁粉系统，其特征在于，所述换热管包括一级换热管和二级换热管，所述一级换热管位于二级换热管上方，且罐体内一级换热管所在区域形成一级换热区，二级换热管所在区域形成二级换热区。
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| CN103993163B (zh) * | 2014-06-06 | 2016-05-04 | 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 | 一种铁矿石带式焙烧机-回转窑直接还原生产铁粉系统及工艺 |
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