[发明专利]铁鳞在竖炉中用焦粉还原生产洁净海绵铁

说明书

本发明属于钢铁冶金生产中直接还原生产铁的一种设备和方法。

当前用铁鳞生产洁净海绵铁的设备和方法主要是坩埚-隧道窑法（Hoganas法）和坩埚-反射窑法。以上两种设备和方法是非高炉还原铁的古老设备和工艺。他们所用原料为铁鳞或高纯铁精矿粉，木炭或焦粉作还原剂。炉料分别装在同一坩埚内，在隧道窑或反射窑内加热、还原、冷却制出海绵铁。用这两种方法还原铁，生产还原周期长，一般在四十小时以上。由于采用人工装料、卸料，操作现场粉尘飞扬、污染环境、劳动强度大。

用沸腾床还原铁鳞生产海绵铁，因还原温度较低，产品易燃、质量不易控制。在竖炉中用气体还原富矿生产海绵铁，因还原气体价格高、使成本大大增加。用迴转窑还原球团矿生产海绵铁，因T_Fe为98%以上，使生产率大幅度下降，铁的回收率降低，增加生产投资。

本发明的目的就是为了利用含铁粉状炉料，省去造块环节，用焦粉加适量石灰石作还原剂进行直接还原生产海绵铁，以求提高生产率、减少原料消耗、提高并稳定产品质量、改善环境保护条件、减轻体力劳动、减少占地面积、节约投资，为直接还原金属化炉料开辟了一条新途径。

为了实现上述目的，本发明采用图1所示的还原竖炉，按本发明的工艺方法，用焦粉对铁鳞或其他含铁粉料进行直接还原。炉料在竖炉中经过予热、还原、固结制成海绵铁，经冷却、成型、切断、磁选与剩余焦粉、石灰、灰分分开。

还原竖炉由中心部受料漏斗1、中心部下料管2、周边受料斗3、反应管4、竖炉炉体5、冷却套6、旋转刮刀7、卸焦盘8、弹性孔9、对辊10、密封箱11、阀门12和13、热电偶14和15、料尺16组成。还原竖炉外形可为圆形或其他形状。

中心部受料漏斗1和中心部下料管2，可做成一个整体也可分开做。反应管4的断面，根据传热传质要求可以采用任意形状。在一个还原竖炉中，根据产量需要可以设置若干个反应管4。对辊10具有齿和切刀，以便将引出的海绵铁咬住、拉拔、压密成型、切断，对辊10便于更换以适应海绵铁品种的改变。热电偶14和15、料尺16控制还原过程中的主要参数。控制热电偶插入深度。

海绵铁引出夹头详见图2。

本发明的工艺方法是：首先测定铁鳞或其他含铁粉料及焦粉灰分的软化性能;测定铁鳞或其他含铁粉料的还原呆滞温度;作炉料运行轨迹冷态的测定。然后将铁鳞或其他含铁粉料从中心部受料漏斗1加入到中心部下料管2，焦粉及适量的石灰石从周边受料斗3加入到反应管4。反应管4安在竖炉炉体5中，靠燃烧煤气或煤粉供热。铁鳞或其他含铁粉料在下降过程中与焦粉相遇，在高温作用下发生结晶、还原、固结。焦粉及其气化生成的一氧化碳气作还原剂，同时焦粉还防止铁鳞或其他含铁粉料在还原过程中粘结反应管4的管壁而成移动隔离屏。焦粉靠本身有效重下降。铁鳞或其他含铁粉料及还原出的海绵铁除靠本身自重外，还靠下部对辊10的拉拔下降。铁鳞或其他含铁粉料的结晶及海绵铁的固结，保证了对辊10拉拔作用力的传递。海绵铁经过冷却段的冷却套6，穿过卸焦盘8中心的弹性孔9，经过清刷、拉拔、压密成型并切断。剩余的焦粉、石灰靠旋转刮刀7刮出卸焦盘8。卸焦盘8及弹性孔9自锁既保住焦粉不淌，又保证海绵铁顺利穿过。卸下的物料通过阀门12和13排出密封箱11，经过磁选取出海绵铁。

本发明的技术特点是：还原竖炉设备新颖、机械化自动化程度高，减少了人工劳动和环境污染。还原工艺过程中采用焦粉或焦粉加适量石灰石对铁鳞或其他含铁粉料进行直接还原，省去造块环节，降低投资和能耗。该设备和还原工艺方法保证炉料顺利下降，缩短还原周期，由过去的四十小时以上缩短到十六小时以下，与坩埚-隧道窑法和坩埚-反射窑法相比，还原每吨海绵铁可使生产成本降低30～50%。本发明制造出的海绵铁T_Fe＞98%。

图1为还原竖炉整体剖面主视图。

图2为海绵铁引出夹头示意图。

下面结合附图以还原铁鳞为例进一步描述本发明的实施情况：

按图1的条件将中心部受料漏斗1、中心部下料管2、周边受料斗3，反应管4、竖炉炉体5、冷却套6、旋转刮刀7、卸焦盘8、弹性孔9、对辊10、密封箱11、阀门12和13、热电偶14和15、料尺16组装成还原竖炉。并设计制成海绵铁引出夹头。对辊10具有齿和切刀并便于更换。

开炉前首先测定铁鳞及焦粉灰分的软化性能;测定铁鳞的还原呆滞温度，确定正确的还原温度;作炉料运行轨迹冷态的测定，确定从中心部下料管2出口处到卸焦盘8之间料管的高度H。然后将炉料进行磁选和烘干（正常料可以不烘干）。铁鳞和焦粉的粒度小于5毫米。