[发明专利]一种球团焙烧还原一体化生产金属化球团的系统及方法

说明书

本发明涉及球团矿处理技术领域，提供了一种球团焙烧还原一体化生产金属化球团的系统及方法，该系统包括链篦机、回转窑、还原区和成品输送机；回转窑和还原区连接处设置挡板；回转窑内设置第一煤气喷枪；挡板下方设置第二煤气喷枪、第一氮气喷枪及第一氢气喷枪；还原区底部设置台车，还原区沿台车方向设置有若干第二氢气喷枪；还原区后段的台车下方设置有第一抽风机；第一抽风机后设置第二氮气喷枪。本发明在球团焙烧完成后直接利用其热量进行还原，实现一体化生产；本发明方法可生产出满足电炉入炉要求的高金属化率球团；富氢还原不仅获得了金属化球团，还原过程只排放水蒸气，降低成本；利用工艺过程产生的烟气合成氨，实现了烟气的高值化利用。

技术领域

本发明涉及球团矿处理技术领域，特别涉及一种球团焙烧还原一体化生产金属化球团的系统及方法。

背景技术

在“碳中和，碳达峰”的背景下，对各个工业部门提出了更严格的减排要求，尤其是排放较高的钢铁工业。利用清洁能源进行生产成为了钢铁工业节能减排的重要途经。在世界各地众多冶金工作者的实践探索下，氢冶金成为解决钢铁冶炼过程降低CO₂排放的重要方式。寻求氢冶金与球团工艺的结合是球团工艺发展的重要方向。

球团工艺自19世纪20年代被提出以来，历经一百多年的实践探索，发展出了利用竖炉、链篦机-回转窑和带式焙烧机生产的三种主要方式。其中，尽管链篦机-回转窑法出现较晚，但其生产出的球团矿有着质量均匀、强度高等优点，具有很好的发展前景，进一步优化生产过程以提高球团矿质量，同时做到节能减排和能量高效利用是链篦机-回转窑系统未来发展需要重点关注的领域。

传统的链篦机-回转窑系统包括链篦机、回转窑和环冷机三个主体。筛分好的生球通过布料系统送至链篦机，在链篦机内经过干燥和预热后送至回转窑。在回转窑内完成球团的焙烧过程，焙烧温度控制在1250℃到1300℃，获得温度在1200℃左右的热球团矿。随后，炽热的球团矿通过溜槽卸至环冷机受料斗内，通过布料装置布在台车上。随着台车的运行，球团矿内的热量与空气进行热交换，在球团矿逐渐冷却的同时，空气也逐渐加热。在环冷机尾，球团矿被冷却到150℃以下，通过卸料斗卸至成品胶带机，最后被送至成品仓。热烟气通过烟道返送至链篦机和回转窑，用于干燥、预热球团和提高回转窑内温度。此外，温度较低的烟气则经过处理后直接排放。球团在高炉内经过加热、软熔和还原的过程最后生产出铁水。在上述过程中，球团先降温又再一次升温，若能在这个过程中做出改变，则有可能降低冶炼过程的能耗。

发明内容

本发明的目的就是至少克服现有技术的不足之一，提供了一种球团焙烧还原一体化生产金属化球团的系统及方法，能克服现有技术能耗较高、生产线较长等不足，用以解决球团冷却过程中能量的低利用率以及现有高炉冶炼时较高的能耗，从而实现低碳炼铁。同时，还高效利用过程产生的烟气，进一步节能减排。

本发明采用如下技术方案：

一方面，一种球团焙烧还原一体化生产金属化球团的系统，包括链篦机、回转窑、还原区和成品输送机；

所述回转窑和所述还原区连接处设置挡板，用于保证球团矿顺利落到所述还原区及控制所述回转窑气体进入所述还原区的流入量；所述回转窑内设置有第一煤气喷枪，用以提供氧化焙烧所需的热量；所述挡板下方设置第二煤气喷枪(消耗过剩的氧气，防止氧气从回转窑泄露到还原区)、第一氮气喷枪(平衡气压)及第一氢气喷枪；

所述还原区底部设置台车，所述还原区沿台车方向设置有若干用于提供还原氢气的第二氢气喷枪；所述还原区后段的台车下方设置有第一抽风机；第一抽风机后设置第二氮气喷枪(用于球团矿冷却及防止球团矿再氧化)；

球团矿在所述链篦机上干燥和预热，在所述回转窑内氧化、脱硫和分解，然后在所述还原区的台车上进行氢气还原，经过氢气还原处理的球团矿通过成品输送机输出。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述系统还包括设置在所述还原区出口处的第二抽风机，所述第二抽风机通过烟道和所述回转窑连接。