[发明专利]一种转底炉还原系统与厚料层还原方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体为一种转底炉还原系统与厚料层还原方法。

背景技术

转底炉煤基直接还原技术是一种用来焙烧含碳球团的技术，其工艺特点是：将含金属氧化物的物料与固体煤粉混合造球，含碳球团通过布料机能够均匀地布在炉底上，随着炉底的转动在900～1400℃的高温下敞焰加热，实现物料的快速还原以获得还原产物。含碳球团在炉内的停留时间可根据其还原速率的快慢通过控制炉底转动速度进行调节。因此转底炉煤基直接还原工艺具有还原温度高、时间短、炉料与炉底相对静止、操作灵活等特点，已经在复杂金属矿物提取、冶金废料综合利用和铁合金生产等领域得到普遍应用。

在转底炉内，能量主要靠辐射传热由上向下传递至料层，适合进行高温、薄料层快速还原，球团布料厚度一般不超过4层；燃烧系统或气氛操作不当时，金属化球团在还原后期容易受到炉气的二次氧化，致使还原率降低，单炉生产规模受到限制，不利于转底炉煤基直接还原工艺的大规模应用。因此，料层厚度难以提高限制了转底炉直接还原工艺规模的扩大化。

现有技术公开了一种双环转底炉，其包括炉顶、炉墙、炉膛和炉底，炉墙包括内炉墙和外炉墙，炉顶、外炉墙、内炉墙和炉底组成环状炉体，环状炉体的内部从里往外依次包括呈同心圆结构的内环炉膛和外环炉膛，内环炉膛和外环炉膛提供还原气氛的空间；炉顶、内炉墙以及外炉墙的底部均通过密封槽与陆地相连；炉底从下至上依次包括环盘、耐火材料层和炉料层，炉料层的上方安装有出料机，出料机对应的出料口设置于外环炉膛和内环炉膛之间。该技术虽然提高了转底炉处理量，但是并没有在根本上解决转底炉薄料层的问题，且该双环转底炉增大了土建费用，系统复杂，不便于实施。

现有技术还公开了一种转底炉多层球团同步还原的方法，其包括：将钒钛磁铁矿精矿与碳质还原剂混合进行造球、压球或混合压块，将造球、压球或混合压块置于转底炉中形成多层球层，顶部球层在造球、压球或混合压块过程中未加入添加剂，相邻往下的球层按造球、压球或混合压块质量的0.01％～30％递增加入添加剂，然后进行同步还原过程得到可供电炉炼钢使用的还原球团。通过加快下部含碳球团的还原速率，使整个料层在还原一定时间后同时达到某一特定还原工艺条件下能达到的最高金属化率，实现转底炉含碳球团多层球团同步还原。虽然该方法可以实现转底炉厚料层还原的效果，但是添加剂控制难度较大，可变范围较窄，不利于工业化的推广和实施。

发明内容

面临上述技术问题，本发明旨在提出一种实现转底炉厚料层还原的系统和方法，以提高转底炉处理的料层厚度，实现转底炉有效处理量的提高，促进转底炉直接还原工艺的工业化进程。

为实现上述目的，本发明提出了一种转底炉还原系统，其特征在于，该系统包括转底炉、烟气分配装置和气体输送装置；其中，

所述转底炉包括炉体和传动装置；其中，

所述炉体为炉顶、内炉墙、外炉墙和旋转的炉底所构成的环形空间结构，该环形空间结构按炉料运动方向分为加料区、预热区、中温区、高温区和出料区；所述炉体包括加热装置、球团进料口、球团出料口、烟气出口；多个所述加热装置分布于所述炉体的预热区、中温区以及高温区；所述球团进料口位于所述加料区，所述球团出料口位于所述出料区，所述烟气出口设置于所述均匀分布在预热区、中温区和高温区的炉顶；

所述传动装置和所述旋转的炉底连接；

所述烟气分配装置为纵向气体运输管道，且多个所述烟气分配装置位于所述炉体的腔内；该纵向气体运输管道下半部分具有通气孔，其下端与所述旋转的炉底连接；

所述气体输送装置设置有阀门，且和所述烟气出口以及所述烟气分配装置相连。

进一步地，所述烟气分配装置均匀设置在所述内炉墙和所述外炉墙的中间位置，且在所述炉体中沿加料区、预热区、中温区以及高温区成“C”形分布。

优选地，所述烟气分配装置数量为4个以上。

具体地，所述通气孔的垂直方向上包括1～5个孔；直径优选为10～50mm。

进一步地，所述烟气分配装置使用碳化锆陶瓷复合材料。

本发明还提出了一种利用上述系统对转底炉厚料层进行还原的方法，其特征在于，该方法包括：

A.加料：将含有铁资源的含碳球团从球团进料口加入转底炉，所述含碳球团的料层厚度优选为102mm～136mm；

B.加热还原：炉底旋转的反应过程中产生的烟气通过气体输送装置送至烟气分配装置，并经该烟气分配装置的通气孔分配给转底炉下层的含碳球团，促进下层含碳球团的再次还原；其中，通过所述气体输送装置的阀门，能够控制所述烟气流量。