[发明专利]罐式炉煤基直接还原铁的生产方法

说明书

本发明涉及一种钢铁冶金工艺，尤其是一种用煤基法竖炉将氧化铁由固态直接转化为铁的直接还原工艺。其产品称直接还原铁，简称DRI，也叫海绵铁。

目前，直接还原铁生产工艺很多，按还原剂可分为气基法和煤基法，按还原设备分为竖炉、回转窑、转底炉、反应罐(也称固定床)、罐式炉(也称移动床)、流化床等方法。国际上气基法竖炉直接还原工艺产量占直接还原铁总产量的90％以上，但对中国和一些煤多天然气少的国家，适合采用煤气化的气基法或煤基法。然而，煤气化需要一连串装置，投资和成本都比较大，因而近年来国内已建和在建的直接还原铁厂一般采用煤基回转窑法和反应罐法。但回转窑虽然机械化程度较高，容积利用系数和设备利用率较低、对原燃料品质要求高、投资和成本高；隧道窑、倒焰窑、斜坡炉等反应罐法，投资比回转窑法低，但备件消耗大、生产效率低，致使生产成本增加。

在本申请人的实用新型专利ZL96205053.9中，公开了一种用直接还原法生产海绵铁的罐式炉装置，它主要是由炉底基础上砌筑的炉体、燃烧室、火道、空气道、烟道、反应罐及钢结构的炉架构成，火道是分组、分层、水平交错排列的，并且环绕在反应罐的周围；反应罐可以是结构相同的若干组，一般是1-8组，每组2-6个；火道、燃烧室与反应罐的组数相对应；空气道也是分组、分层、水平交错排列的，它设在火道下部，与火道连通。

另外，现在采用含碳球团生产直接还原铁的比较多，它是将铁氧化物和还原剂混合在一起制成球团。这种方法虽然有利于还原反应，但还原后还原剂中杂质不易分离，影响还原铁质量。

本发明的目的是提供一种罐式炉煤基直接还原铁生产方法，它是根据直接还原反应机理，综合了高炉炼铁和焦炉炼焦先进技术的新工艺，对原料核燃料适应性强，设备简单可靠，减少煤气化的成套设备投资，外配炭炉料工艺简单、还原效果好，能连续大规模生产海绵铁，适合我国资源和经济技术条件。

为完成上述任务，本发明采用的解决方案是：将铁精粉与复合粘结剂混合、造球、烘干成冷固球团；还原剂煤经过破碎筛分后与冷固球团和脱硫剂混合装入还原炉，或者象高炉炼铁一样分层装入罐式还原炉，通过预热、还原、冷却过程，冷固球团还原成了金属化球团；再将炉料连续或定时排出炉外，然后进行直接还原铁和炭残留物的分离，以保证还原和脱硫完全，不使杂质留在直接还原铁中；分离出的大块入成品仓，细颗粒还原铁再经粘结压球后也可以作为成品入成品仓。

本发明的具体工艺流程如下：

首先制作球团，步骤为：水与植物淀粉打成糊，配入67％品位以上的铁精粉中，再加入水玻璃，用搅拌机混合均匀，送入压球机造球。复合粘结剂是由水、淀粉、水玻璃组成，铁精粉水淀粉水玻璃的比例为200∶10∶1∶2；压出的球团送到烘干室在150℃、30分钟快速烘干，制成冷固球团；将还原剂煤如长焰煤、不粘煤、贫煤、褐煤等非炼焦煤中的一种(优选长焰煤)破碎筛分成5-30mm的颗粒，与冷固球团和脱硫剂(石灰石)混合或分层(即外配炭式)装入罐式还原炉；炉料在隔绝空气的罐式炉(即罐式竖炉)中缓慢下降，经过预热、还原(800-1100℃)、冷却三个阶段，生成直接还原铁，待冷却到100℃以下，由排料器连续或定时地将炉料排出；排出的炉料要经过筛分和磁选，分离出金属化球团与煤渣，金属化球团按+8mm，+4-8mm两种粒度分类送到成品仓，将-4mm粉粒状的直接还原铁再配入复合粘结剂后压球，制成+8mm的球团送入另一成品仓，作为另一级产品；最后将非铁磁性材料的煤和渣视含炭量多少返回使用或送渣场。

还原主体设备采用了上述实用新型专利ZL96205053.9的水平往复火道外加热反应室、在预热、还原、冷却三个阶段均保持还原性气氛的罐式还原炉。

将冷固球团与非焦煤和脱硫剂混合或分层装入罐式还原炉中直接还原。

通过筛分和磁选将金属化球团分离，小于4mm粉粒配以上述复合粘结剂，在压球机上重新压制成球团作为直接还原铁成品。

本发明具有如下优点：

由于上述解决方案中采用了外配炭式方法，即冷固球团和还原剂分层或混合入炉，克服了通常采用含炭球团易将还原后的残煤和煤渣留在直接还原铁内的缺点，提高了还原铁质量。这种工艺流程短，又能达到获得高质量直接还原铁的目的。

下面根据附图及实施例对本发明作进一步描述。

附图是本发明的工艺流程图。

根据以上工艺流程举例说明。

用1.5吨铁精粉(TFe＞67％)，配入复合粘结剂(7.5kg植物淀粉+75kg水+15kg玻美浓度40度的水玻璃)，用搅拌机混合均匀，送压球机造球，压出的球再送入烘干炉，于150℃温度下、经30分钟快速烘干，制成冷固球团；取500kg长焰煤破碎筛分成5-30mm小块，与冷固球团和脱硫剂(30kg石灰石)混合，装入还原炉内，在950-1050℃还原，在炉内强制冷却到100℃以下，由排料口定时(每半小时一次)排出150kg炉料；再用振动筛和磁选机分选出+8mm和+4-8mmDRI，分别装入两个成品仓；将-4mm的金属化铁粉粒配入2％复合粘结剂(如前所述)，压制成8mm以上球团装入另一成品仓。分选剩下的残煤返回作燃料，残渣送入渣场。