[发明专利]生产还原金属的旋转炉床型炉和生产还原金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转炉床型炉，并特别涉及炉床的结构，该旋转炉床型炉通过加热和还原含碳原料来生产还原金属，含碳原料至少由含金属氧化物物料和碳质还原物料组成。

背景技术

近来，使用电弧炉生产钢产品很活跃，由于作为钢产品主要原料铁屑的供应问题或对电弧炉生产高质量钢的需要，还原铁的需求量正逐步增加。

作为生产还原铁的方法之一，一种众所周知的方法是将优良的矿石和煤原料如粉煤或焦碳混合形成附聚的原料如小球，将小球装入旋转炉床型炉并加热到高温，使铁矿石中的氧化铁还原得到固态金属铁。

此外，这种还原方法不仅可用于生产金属铁，还可用于非铁金属如Ni和Cr的还原。

还原铁是通过下文作为实例的旋转炉床型炉(参考图5)生产的。

(1)将粉状氧化铁和粉状碳质原料混合并制球来形成生球。

(2)将生球加热到其中产生的可燃挥发性组分不会被点燃的温度范围，以除去所含湿气得到干燥小球(下文将简单地称作小球)。

(3)使用适合的装料设备13将小球7供入旋转炉床型炉17，在旋转炉床1上形成小球层。

(4)安装在炉子内上部的燃烧器17c的燃烧使形成一层的小球辐射加热还原，通过金属化生产还原铁。

(5)通过冷却器18直接向还原铁喷气或使用冷却水夹套间接冷却使这种还原铁冷却到允许机械处理的温度，及然后通过出料设备12从炉中出料得到还原铁产品。

图6是举例说明所说步骤(4)的旋转炉床型炉的剖面视图。旋转炉床1有许多附着在其底部的轮子19，通过驱动装置(未显示)使其以恒定的速度在圆形导轨20上旋转。同时，覆盖旋转炉床上部的炉罩21由顶蓬22和侧壁2组成并固定在地面上。所以，在允许旋转炉床1沿炉罩21自由旋转的同时，有必要密蔽炉子内的气体和大气，因此一般在旋转炉床1和侧壁2之间安装水-封装置4。如图6表示，水-封装置4包括称作封槽的金属圆形槽，封槽中充满水，整体地安装在侧壁2两侧的下端，及向下的金属圆罩4a在旋转炉床1的水平边缘1a双侧下方整体地安装在炉床1上，其中圆罩4a的前沿端浸入封槽4的水4b中，且不与封槽4接触。

因为小球7装载在炉床1上部，炉床1被安装在炉罩22上的燃烧器17c由上部辐射加热到高温，所采用的结构是其中绝缘的未成形耐火材料5被层放在炉床的下侧表面，及耐热的未成形耐火材料被层放在炉床的上侧表面。

此外，因为在邻近装载小球7的炉床1的上表面处，在短时间周期内(10～20分钟)被重复加热和冷却，普通级别的耐火材料可被散裂等损坏。同时由于小球7装到炉床1上表面时的如滚动、磨损或下落冲击的各种因素，小球7产生的细粉与小球7一起混入炉子17并还原为铁粉，在炉床1上表面上形成聚集的物料层。因此，炉床1邻近上表面处经常形成以氧化铁作主要成分的炉床物料，从而没有散裂问题，且很容易去除聚集的物料层。

此外，如图6所示，为了防止小球7下落掉入封槽4，在炉床水平边缘1a的末端附近不装载小球7。因此，虽然炉床水平边缘1a的耐火材料上表面1u直接暴露于辐射热，辐射热来自炉子内部如热的燃烧器17c、炉罩21的顶蓬22的内侧和侧壁2的内侧，使其温度升高而膨胀到大的界限，但炉床水平边缘1a的耐火材料侧壁1s没有直接暴露于辐射热，且因此没有膨胀。从而，在边缘1e(下文将称作炉床水平边缘1a)的耐火材料炉床边缘产生了由热变形引起的大数量的应力，由于煅烧不充分，它往往具有低强度和散裂的倾向。当炉床边缘1e散裂时，碎片下落掉入封槽4，及装载在炉床边缘1e附近的小球7往往也下落掉入封槽4。这不仅降低还原铁产品的收率，而且因为在封槽4的底部出现淤渣-形沉淀物，使得圆罩4a的下端埋在沉淀物之中，可能使炉床1的旋转停止。

发明内容

因此，本发明的目标是提供一种炉床结构，使炉床水平边缘的耐火材料不被损坏，且含碳原料(如含碳小球)不会下落掉入水封装置(封槽)中。此外，本发明的另一个目标是提供一种改进还原金属收率的方法。

作为解决所说问题的方法，本发明第一方面涉及一种旋转炉床型炉，它通过加热和还原含碳原料来生产还原金属，含碳原料由含金属氧化物的物料和碳质还原物料组成，该旋转炉床型炉包括：在其上装载所说含碳原料的炉床；及由上部覆盖整个炉床的炉罩，其中所说炉床水平边缘两侧的上部由炉罩侧壁下端覆盖；及由侧壁下端提供的冷却装置。在这种情况下，虽然由所说炉罩的侧壁下端覆盖，但可由侧壁下端部分覆盖所说炉床上表面双侧水平边缘的上侧面。