[发明专利]一种适合宽粒度分布的粉铁矿预还原工艺及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及炼铁领域中熔融还原炼铁工艺，特别涉及一种适合宽粒度 分布的粉铁矿预还原工艺及其装置。

背景技术

多级流化床预还原粒度＜8mm的烧结用粉铁矿是二步法熔融还原炼铁 工艺的主要预还原工艺之一。对于粒度分布特别宽(最大粒径为8mm，最 小粒径＜0.1mm)的烧结用粉铁矿流态化还原工艺，在传统的圆柱型流化床 反应器内流化质量差，有大量的较小粒度粉铁矿扬析。圆柱型流化床是常 用的流化床型，结构简单、制作容易、设备容积利用率高，由于圆柱型流 化床内径均一，对于粒度均匀的反应物料，在流化床中可以得到均匀的流 化，但对于宽粒度分布的反应物料，为了保证大粒度的反应物料流化，需 要流化床的操作气速很高，在此操作气速条件下，产生大量的细颗粒扬析， 增加了旋风除尘器的压力，降低了原料利用率。圆锥型流化床可以部分解 决粒度分布宽的颗粒流化，在流化床底部的高气速可以保证粗颗粒的流态 化，同时顶部的低气速可以抑制细颗粒的扬析，减少粉尘率，可以在较低 气速条件下获得较好的流化质量。但在单一的圆锥型流化床反应器内，对 于粒度分布宽的原料，单一锥度流化床很难满足高质量流化要求，而且如 果考虑流化床总高等因素，圆锥型流化床的高度设计也非常困难。

发明内容

本发明的目的在于开发一种适合宽粒度分布的粉铁矿预还原工艺及 其装置，可有效保证宽粒度分布的粉铁矿原料高质量流态化，从而加强流 化床内粉铁矿的加热和反应。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，

一种适合宽粒度分布粉铁矿流态化反应的组合流化床反应器和工艺 要求如下步骤：

一种适合宽粒度分布的粉铁矿预还原工艺，采用组合式流化床反应 器，该组合式流化床反应器由位于下部的圆柱型流化床和上部的圆锥型流 化床组合而成；其包括如下步骤：

a)粒度＜8mm的粉铁矿由料仓添加到圆柱型流化床中，作为反应介质 和流化介质的煤气从圆柱型流化床底部通入；粒度＞2mm的粉铁矿 在圆柱型流化床形成湍流状态；组合式流化床反应器内温度保持在 650-950℃，压力在0.2-1.0Mpa，圆柱型流化床气速为3-25m/s；

b)粒度＜0.5mm的粉铁矿随着煤气带离圆柱型流化床进入上部的圆锥 型流化床，在圆锥型流化床内继续上升到一定高度；随着圆锥型流 化床上部气体速度的降低，圆锥型流化床上端气速＜0.5m/s；粉铁矿 与煤气分离反混到流化床下部，粒度＜0.05mm的粉铁矿随着煤气进 入热旋风分离器分离返回到流化床中或进入下一级流化床反应器；

c)反应后的粉铁矿通过下料管进入下一级流化床反应器或熔融气化 炉。

进一步，所述的组合流化床反应器由下部的圆柱型流化床和上部的圆 锥型流化床组合而成，二者由气体分布板联接或者自由联接。

粉铁矿最大颗粒直径与最小颗粒直径比＞8。

中通入的煤气有效成分H₂％+CO％＞50％。

通过热旋风分离器回收流化床内的铁矿石细粉。

另外，本发明的一种用于粉铁矿预还原工艺的组合式流化床反应器， 包括圆柱型流化床和圆锥型流化床；圆锥型流化床位于圆柱型流化床上 部，二者由气体分布板联接或者自由联接。

所述的圆锥型流化床上端最大内径与圆柱型流化床内径比＞1.5。

所述的圆锥型流化床部分高度与圆柱型流化床高度比＜6。

所述的圆锥型流化床的锥度为10°～60°。

圆柱型流化床保持气速3-25m/s，保证了粒度＞2mm的大颗粒粉铁矿湍 流状态，粒度＜0.5mm的粉铁矿迅速从圆柱型流化床带离(或经过气体分 布器)进入上部的圆锥型流化床，其它粒度的粉铁矿在组合流化床中间部 位分层分布，在圆锥型流化床上部由于气速的降低，到达圆锥型流化床上 端气速＜0.5m/s，大部分粉铁矿回落反混，＜0.05mm的细粉铁矿随煤气进入 热旋风分离器分离返回到流化床中。