CN204438757U - 一种实现厚料层还原的转底炉炉底结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种转底炉炉底结构，从下至上依次为：保温层、加热层和抗渣侵蚀传热层；其中，所述保温层和所述加热层固定不动，所述抗渣侵蚀传热层可相对于所述保温层和所述加热层转动；在所述加热层中埋入电阻丝，其中，所述转底炉炉内划分为多个分区，预先设置每个分区对应的加热层中的电阻丝的数量。所述的加热层上部固定有一层第二钢板，所述的抗渣侵蚀传热层下部固定有一层第一钢板，第一钢板和第二钢板之间有一定的间隙，可实现辐射传热并防止摩擦产生。本实用新型的转底炉炉底结构可以实现还原过程中有效的热传递和厚料层的快速还原。

Description

一种实现厚料层还原的转底炉炉底结构

技术领域

本实用新型涉及一种转底炉炉底结构，尤其涉及一种实现厚料层球团矿快速还原的转底炉炉底结构。

背景技术

目前，转底炉一般用于处理各种复合矿、低品位复杂难选矿和冶金含铁固体废弃物等，还原过程中难以避免炉料软熔，生成液态的冶金渣和铁水，最终致使炉料在炉底粘结，侵蚀炉底材料，减少转底炉的寿命。此外，转底炉内含碳球团升温、反应所需热量主要依靠炉壁、炉气的辐射传热，因此要求炉内球团薄层均匀布料，料层厚度一般为1～3层球高(15～45mm)。此种传热方式和布料方式的还原效率低，能耗高。

为提高转底炉的还原效率和延长转底炉炉底的寿命，转底炉的炉底耐火材料、炉膛结构、烧嘴布局、球团布料方式等都成为了目前的研究方向。改进转底炉炉底结构主要是针对延长转底炉的使用寿命，还没有通过改进转底炉炉底结构来提高其还原效率的。常用的转底炉分为6个区：上料区、预热区、中温区、高温区、冷却区和下料区。耐火材料的选用和布局有多种，但转底炉炉底耐火材料的改进是针对整个转底炉炉底而言，没有针对不同分区设定不同的加热方式，这不利于提高球团在转底炉中的还原率、提高铺料厚度和减少炉料粘结。现在能够实现转底炉厚料层有效还原的技术，主要是通过对原料的成分、粒径和布料方式改进来实现的。

中国实用新型专利CN 201535618 U公开了一种转底炉炉底耐火结构，该实用新型转底炉炉底由上炉盘和下炉盘组成，上炉盘依次设置抗渣浇注料工作层、耐火砖次工作层和隔热砖加热层。该实用新型提出的转底炉炉底耐火结构，是针对整个转底炉炉底而言，能够提供充分隔热，但没有提到能否提高转底炉的生产效率和进行厚料层的还原。

中国发明专利申请CN 102586540 A公开了一种转底炉炉底结构，该转底炉炉底结构包括多层结构，由上至下依次为：含石墨8％～45％，电熔镁砂氧化镁92％～54％的碳质复合材料层；含石墨8％～45％，电熔镁砂氧化镁92％～54％的碳质复合材料层；莫来石耐火砖层；高铝砖层；轻质保温砖层。层与层之间采用连续不定型的耐火泥过渡。但是该发明在是否能实现厚料层还原和提高厚料层还原效率方面没有得到体现。

中国发明专利申请CN 102147191 A公开了一种炉罩和转底炉，其中，通过将炉罩预壁的工作面上设置为凹形结构，并且，将两个侧壁的工作面与炉底的夹角设置为小于90度，使得由顶壁和侧壁分别以不同的角度和斜向下的方向对炉膛内的物料进行热辐射，从而增加了物料接受热辐射的面积；此外，由于该炉罩侧壁的热量斜向下传递，可以直接对物料进行热辐射，从而减少了热量在水平方向传递时导致的损耗，提高了热量的利用率。但该发明涉及到转底炉整体结构的改造，相对现在普遍使用的环形转底炉而言，改造太大，工程投资成本高。其次，该技术方案仅提到可以增加物料接受热辐射的面积和提高热量的利用率，但没有提到该技术方案能否有效地应用于厚料层的直接还原。

中国发明专利申请CN 102634623 A公开了一种转底炉煤基直接还原工艺的含碳矿料球团布料方法，在转底炉料床上重叠铺设多个料层，每一个料层由粒径相同的含碳矿料球团均匀铺设构成，所述多个料层含碳矿料球团的粒径按料层由下至上的顺序依次增大15％～25％，所述多个料层为三层，总厚度为40mm～70mm。在三层布料的情况下，总金属化率在还原25分钟后达到了最大值83.33％。该发明提出了多层布料，每一层的粒径不同，这样能实现不同料层还原时间一致。但不难看出，该发明铺料过程复杂，粒径不同会大幅增加转底炉前端工序(制球和烘干)的设备投入，而且以目前转底炉布料操作水平，很难保证相同粒径的球团刚好能铺在一层，如此将较难实现还原过程中厚料层整体金属化率的提高。

目前，实现转底炉厚料层还原和提高转底炉传热效率存在以下问题：(1)针对转底炉厚料层还原，目前主要方法是改变原料的成分和粒径大小，尤其是控制每层原料粒径的大小，这点在实际连续生产中很难实现；(2)转底炉主要依靠炉壁、炉气的辐射传热来升高含碳球团的温度，为保证球团得到良好的还原和较高的金属化率，料层高度受到限制，难以实现转底炉中厚料层的还原；(3)单纯提高转底炉各区的还原温度会出现炉料软熔粘结在转底炉炉底或侵蚀炉底的现象，不利于转底炉连续运行，同时也严重影响转底炉的寿命。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种能够实现厚料层球团矿快速还原的转底炉炉底结构，可以实现还原过程中有效的热传递和厚料层的快速还原。

本实用新型提供了一种转底炉炉底结构，从下至上依次为：保温层、加热层和抗渣侵蚀传热层；其中，所述保温层和所述加热层固定不动；所述抗渣侵蚀传热层可相对于所述保温层和所述加热层转动；

在所述加热层中埋入电阻丝；其中，所述转底炉炉内依次划分为多个分区，预先设置每个分区对应的加热层中的电阻丝的数量。

所述转底炉炉内依次分为上料区、预热区、中温还原区、高温还原区、冷却区和出料区；其中，中温还原区对应的加热层中的电阻丝的数量为预热区对应的加热层中的电阻丝数量的1.5倍，高温还原区对应的加热层中的电阻丝的数量为预热区对应的加热层中的电阻丝数量的2倍。

电阻丝材质采用0Cr27Al7Mo2。

保温层采用轻质保温砖；上料区和下料区对应的加热层采用硅藻土砖，预热区、中温还原区、高温还原区和冷却区对应的加热层采用镁橄榄石砖；抗渣侵蚀传热层采用一种传热性高的透气砖；

加热层和抗渣侵蚀传热层之间添加有钢板。

本实用新型的转底炉炉底的保温层和加热层固定，加热层上部添加有第二钢板，用以保护加热层里面的电阻丝。抗渣侵蚀传热层下部固定有第一钢板，传动机械带动第一钢板与抗渣侵蚀传热层一起转动，第一钢板与抗渣侵蚀传热层一起带动还原球团在炉内运行，第一钢板有利于提高最上层炉底材料的传动效率。第一钢板和第二钢板之间具有一定缝隙，可实现辐射传热并防止摩擦产生。

本实用新型的转底炉炉底的加热层中埋入电阻丝，以达到底部加热的目的，使得厚料层的中下部能得到很好还原，厚料层的上部物料可以依靠炉壁横向辐射加热，转底炉中还原的厚料层厚度能达到100mm～200mm。

有益效果

(1)在转底炉加热层中根据不同分区的温度要求埋入不同量的电阻丝，控制通过电阻丝的电流来调节电阻加热带来的热量，该部分热量自炉底向炉底上方的球团进行传递，达到加热中下部球团的目的，有助于促进厚料层中下部球团的还原，缩短厚料层整体还原时间，提高厚料层整体的金属化率，弥补了单纯依靠炉壁烧嘴带来的热量无法加热中下层物料的弊端，因此本实用新型设计的炉底能增加厚料层厚度，提高转底炉的生产效率。与现行转底炉最高为40～50mm的铺料厚度相比，本实用新型铺料厚度为100～200mm，按此推算，比现有转底炉的产能可提高2～4倍。

(2)在转底炉加热层和抗渣侵蚀传热层之间添加两层钢板，一方面可以提高辐射传热效率，另一方面可以避免转底炉长时间使用后，其他物质对抗渣侵蚀传热层以及更深层的破坏，使转底炉炉底后期停炉整顿只需要针对第一钢板以上的抗渣侵蚀传热层即可。与加热层固定的钢板可以有效保护所述加热层里面的电阻丝。

(3)本实用新型转底炉炉底抗渣侵蚀传热层采用一种特殊耐火材料，具有传热系数高、透气性好、抗渣性高、抗热震稳定性好、高温蠕变性低的优点，能有效避免转底炉内还原原料熔融粘结在炉底或侵蚀炉底，进而延长转底炉使用寿命，并且使加热层的热量有效的传递给铺在炉底的物料。

(4)根据转底炉不同分区对还原温度的要求不同，上料区和下料区对应的加热层采用承受温度较低的硅藻土砖，预热区、中温还原区、高温还原区和冷却区对应的加热层采用镁橄榄石砖。这样比较整个转底炉炉底采用相同且耐温较高的镁橄榄石砖，更经济节省。

(5)在具有该种炉底结构的转底炉中还原厚料层物料，对还原球团没有特殊要求，不需要改变还原球团粒径大小或者每层料的化学成分，易于实现工业生产。

附图说明

图1为转底炉炉内分区的示意图；

图2为上料区和下料区对应的炉底结构的示意图；和

图3为预热区、中温还原区、高温还原区和冷却区对应的炉底结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细描述。

图1为转底炉炉内分区的示意图，转底炉炉内依次分为上料区、预热区、中温还原区、高温还原区、冷却区和出料区。

如图2和图3所示，本实用新型的转底炉炉底结构包括多层结构，分为三个功能层，从下到上依次是：保温层C、加热层B和抗渣侵蚀传热层A；其中，保温层C和加热层B不随炉底转动，抗渣侵蚀传热层A可相对于保温层C和加热层B转动。加热层内分别埋入不等数量的电阻丝，电阻丝材质采用0Cr27Al7Mo2；中温还原区对应的加热层中电阻丝的数量为预热区对应的加热层中电阻丝的数量的1.5倍，高温还原区对应的加热层中电阻丝的数量为预热区对应的加热层中电阻丝的数量的2倍。

实际操作中，根据转底炉中还原温度的要求，在不超过该种电阻丝允许的最高温度(1400℃)前提下，通过改变通过电阻丝的电流使炉底加热温度接近分区要求的温度，以使靠近底层的球团得到充分还原，上层球团通过炉壁烧嘴喷出的火焰辐射传热，这样的加热方式能保证厚料层从上层到底层的球团得到充分还原，转底炉内厚料层的厚度能由目前的15mm～45mm增加到100mm～200mm，球团的平均金属化率达到80％以上。

保温层采用轻质保温砖。

预热区、中温还原区、高温还原区和冷却区对应的加热层采用镁橄榄石砖，1900℃以内都很稳定；上料区和下料区对应的加热层采用硅藻土砖，900℃以内很稳定。不同分区间的耐火材料用耐高温不定型耐火材料粘结。

抗渣侵蚀传热层采用一种传热系数高、抗渣侵蚀的透气耐火材料砖。

加热层上部固定一层第二钢板以利于钢板以下的加热层和保温层固定不动；抗渣侵蚀传热层下部固定有第一钢板，第一钢板与抗渣侵蚀传热层一起带动还原原料转动。

图2为上料区和下料区对应的炉底结构的示意图，抗渣侵蚀传热层A采用传热性高的透气砖1，上料区和下料区对应的加热层B采用硅藻土砖4，保温层C采用轻质保温砖5；在转底炉加热层B上部固定有第二钢板3，抗渣侵蚀传热层A下部固定有第一钢板2，第一钢板2和第二钢板3之间存有一定缝隙。

图3为预热区、中温还原区、高温还原区和冷却区对应的炉底结构的示意图，抗渣侵蚀A层采用传热性高的透气砖1，预热区、中温还原区、高温还原区和冷却区对应的加热层B采用镁橄榄石砖7，保温层C采用轻质保温砖5；预热区、中温还原区和高温还原区对应的加热层B埋入电阻丝6，其中，中温还原区对应的加热层中的电阻丝的数量为预热区对应的加热层中的电阻丝数量的1.5倍，高温还原区对应的加热层中的电阻丝的数量为预热区对应的加热层中的电阻丝数量的2倍；在转底炉加热层B上部固定有第二钢板3，抗渣侵蚀传热层A下部固定有第一钢板2，第一钢板2和第二钢板3之间存有一定缝隙。

实施例

实施例1

采用具有本实用新型设计的炉底结构的转底炉，对铜渣进行厚料层快速还原。其中铺料厚度为150～200mm；在预热区、中温还原区和高温还原区对应的加热层埋入材质为0Cr27Al7Mo2的电阻丝，其中，中温还原区对应的加热层中的电阻丝的数量为预热区对应的加热层中的电阻丝数量的1.5倍，高温还原区对应的加热层中的电阻丝的数量为预热区对应的加热层中的电阻丝数量的2倍；加热层内的电阻丝从炉底向上对物料进行加热，炉壁的辐射管从水平方向向下对物料进行加热，控制炉内高温区最高还原温度为1300～1320℃，总的还原时间为35min，最终达到的球团金属化率为82.2-86.87％。

实施例2

采用具有本实用新型设计的炉底结构的转底炉，对钒钛海砂矿进行厚料层快速还原。其中铺料厚度为100～150mm；在预热区、中温还原区和高温还原区对应的加热层埋入材质为0Cr27Al7Mo2的电阻丝，其中，中温还原区对应的加热层中的电阻丝的数量为预热区对应的加热层中的电阻丝数量的1.5倍，高温还原区对应的加热层中的电阻丝的数量为预热区对应的加热层中的电阻丝数量的2倍；加热层内的电阻丝从炉底向上对物料进行加热，炉壁的辐射管从水平方向向下对物料进行加热，控制炉内高温区最高还原温度为1330～1350℃，总的还原时间为39min，最终达到的球团金属化率为80.12-85.32％。

具有本实用新型炉底结构的转底炉不仅可以实现实施例中矿种的厚料层快速还原，还可以用来处理红土镍矿、镍渣以及其它的复合共伴生含铁物料。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种转底炉炉底结构，从下至上依次为：保温层、加热层和抗渣侵蚀传热层；其中，

所述保温层和所述加热层固定不动；所述抗渣侵蚀传热层相对于所述保温层和所述加热层转动；

在所述加热层中埋入电阻丝，其中，所述转底炉炉内划分为多个分区，预先设置每个分区对应的加热层中的电阻丝的数量。

2.根据权利要求1所述的转底炉炉底结构，其中，所述转底炉炉内依次划分为上料区、预热区、中温还原区、高温还原区、冷却区和出料区，其中，中温还原区对应的加热层中电阻丝的数量为预热区对应的加热层中电阻丝数量的1.5倍，高温还原区对应的加热层中电阻丝的数量为预热区对应的加热层中电阻丝数量的2倍。

3.根据权利要求2所述的转底炉炉底结构，其中，

保温层采用轻质保温砖；

上料区和下料区对应的加热层采用硅藻土砖，预热区、中温还原区、高温还原区和冷却区对应的加热层采用镁橄榄石砖；

抗渣侵蚀传热层采用传热性的透气砖。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的转底炉炉底结构，其中，所述加热层上部固定有第二钢板，和所述抗渣侵蚀传热层下部固定有第一钢板。

5.根据权利要求4所述的转底炉炉底结构，其中，第一钢板和第二钢板之间具有一定缝隙。

6.根据权利要求1所述的转底炉炉底结构，其中，所述电阻丝材质为0Cr27Al7Mo2。