[发明专利]一种煤基直接还原炉及还原方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属火法冶炼的技术领域，具体涉及一种煤基直接还原炉以及该煤基直接还原炉所采用的还原方法。

背景技术

目前国内外生产海绵铁的直接还原技术，根据还原剂种类，有气基和煤基两大类，气基主要有MIDREX(米德雷克斯法)、HYL(希尔法)等；煤基主要有回转窑法、转底炉法、外热反应罐法等。以上技术均存在各自的不足，气基还原技术需要优质的还原气资源作保障、还原过程难以控制、对原料要求高、投资大、运行费用高等缺点；煤基直接还原技术均存在原料要求高、能耗大、产量小、还原过程难以控制、作业率低、设备难以大型化等缺点，正是基于以上种种原因，目前世界范围内直接还原的推广受到限制，总产量也不大。

目前的煤基直接还原主要有转底炉、回转窑、隧道窑等，这些直接还原技术各自的具体缺点如下：

(1)转底炉存在炉床一直在作圆周运动，炉床不断地处于升温、降温的循环过程，带来床体耐材易损坏、降低其寿命、床体结构件易变形、还原性气氛难以控制、产品金属化率低、能耗高、产量受到技术限制、难以大型化等缺点；

(2)回转窑存在窑内易结圈、还原区温度难以控制、操作困难、能耗高、产品质量不稳定、还原效果差等缺点；

(3)隧道窑的机械化装卸罐不稳定、人工装卸罐劳动强度很大、环保差、反应罐处于反复升温降温过程导致罐体寿命低、能耗高、产量低等缺点。

近几年新出现了一种煤基竖炉技术，专利号为CN200620095509.X，这是一种外燃管式煤基直接还原竖炉，特点是竖炉中含有若干个长圆形的各自独立的反应罐，该技术存在以下问题：

(1)还原空间为一个个独立的反应罐，年产量受到严重制约，不能实现单条生产线30万吨以上的规模化生产；

(2)反应罐的耐材要求高、寿命有限，造成投资大、成本高；

(3)燃烧室为无规则空间，各个反应罐的温度场不均匀，导致能耗高和产品质量容易出现差异。

发明内容

本发明的发明目的在于，提供了一种煤基直接还原炉以及该煤基直接还原炉所采用的还原方法，该技术方案具有原料适应范围广、产品金属化率高、能耗低、产量大、能够实现规模化生产、投资低等显著优点。

本发明所采用的技术方案如下：

一种煤基直接还原炉，所述煤基直接还原炉包含至少两组由矩形的还原室和燃烧室组成的模块，所述还原室由上、下两部分组成，分别为预热段和还原段，所述煤基直接还原炉还包含设置于所述还原段下方用于连续或间断排料的排料装置。

优选地，所述预热段、所述还原段水平方向的截面均为矩形，宽度为300～600mm，长度为3000～12000mm，所述预热段、所述还原段垂直方向的截面同为矩形或梯形，所述预热段高度为3000～6000mm，所述还原段高度为4000～8000mm。

所述燃烧室由上、下两部分组成，分别为加热段和燃烧段。

优选地，所述燃烧段内设置有两个以上烧嘴。

优选地，所述加热段、燃烧段水平方向的截面均为矩形，宽度为100～400mm，长度为3000～12000mm，所述加热段、燃烧段垂直方向的截面同为矩形或梯形，高度分别为3000～6000mm、4000～8000mm。

采用上述煤基直接还原炉的还原方法为：

含金属原料经过造球后与还原剂混匀，混匀料在所述预热段和所述还原段中进行加热和还原，在整个加热和还原过程中混匀料为缓慢向下的连续运动或间断运动，最终在所述还原段下方冷却段冷却后经排料装置实现连续或间断排料，所述还原段产生的高温煤气参加还原反应后，上行到预热段继续加热和还原混匀料。

所述燃烧段产生的高温烟气先通过隔墙加热还原段的混匀料，再上行到加热段通过隔墙加热所述预热段的混匀料。

从所述预热段排出的煤气作为燃烧室的燃料。

从所述加热段排出的烟气用来预热所述燃烧段所需的燃料和/或助燃空气，以及用来干燥含金属球团。

优选地，所述还原段下部设置冷却段将还原后的高温混匀料冷却至50～100℃或500～900℃后连续或间断排出。

实施本发明的煤基直接还原技术，具有以下有益效果：

1.采用本发明煤基直接还原技术，可以实现高产量和规模化生产，原因在于：还原室为细长的矩形结构，单个还原室的容积大，一个还原室单元中储存的被还原的物料量大；还原室和燃烧室两个单元可以进行模块化组合，通过组合很多的还原室和燃烧室单元来实现高产量与规模化生产。