專利名稱：一種高爐煉鐵節(jié)能新工藝及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶煉的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高爐煉鐵技術(shù)，特別是一種高爐煉鐵 節(jié)能新工藝及其設(shè)備一懸臂壓球機(jī)。
背景技術(shù)：
目前高爐煉鐵占到全國生產(chǎn)總量的95%以上，它們都是在容積大小不等的高爐內(nèi) 完成的(最大的超過5000m3，最小的約在125 m3)。盡管如此，但它們的生產(chǎn)工藝及爐內(nèi)化學(xué) 反應(yīng)卻是相同的。近150年的技術(shù)改進(jìn)，它由起初近SOOOKg焦炭煉一噸鐵，逐步改進(jìn)到今 天的45(T650Kg焦炭煉一噸鐵；同時(shí)在前道工序中的燒結(jié)過程中，由起初的露天燒結(jié)逐步 改進(jìn)到今天的機(jī)械化燒結(jié)，技術(shù)的進(jìn)步不僅改善了節(jié)能而且同時(shí)也解決了環(huán)保等一系列的 問題。然而盡管如此，人們?nèi)匀粚?duì)高爐煉鐵的節(jié)能及環(huán)保持有可挖潛的幻想，但事實(shí)上又證 明了，在目前的煉鐵用焦基礎(chǔ)上，每下降IOKg焦炭都會(huì)讓專家束手無策。高爐煉鐵內(nèi)在的
幾個(gè)重要的化學(xué)反應(yīng)如下 ①
②、Fe304+C0―^ FeCHCO2 — 20. 8MJ
③、FeO+C — φ Fe+C02 — 152 . 01 MJ
④、Fe0+C0Fe+C02
從高爐煉鐵內(nèi)在的上述幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以證明，再實(shí)現(xiàn)大幅度降焦是不可能的， 例如，在高爐的風(fēng)口燃燒區(qū)，氧氣與焦炭在燃燒條件下反應(yīng)形成二氧化碳(02+C_ C02+399. 44MJ)，同時(shí)釋放出399. 44MJ的熱量，約占高爐熔煉所需熱量的80%，此處的化學(xué) 反應(yīng)越多在理論上講也就越有利于高爐煉鐵的需要，然而事實(shí)卻證明，二氧化碳在高溫料 層區(qū)上浮過程中(在i30(Tii0(rc的高溫內(nèi))又被焦炭完全還原生成一氧化碳(co2+c·^ CO - 165. 6MJ)，這個(gè)過程又是一個(gè)吸熱過程，它帶走的熱量占高爐內(nèi)的359Γ40%，而高爐煉 鐵爐身內(nèi)氧化鐵的諸多化學(xué)反應(yīng)又離不開一氧化碳(CO)作還原劑，因此高爐內(nèi)的諸多化學(xué) 反應(yīng)既是必須過程又是矛盾過程。另外，目前的高爐煉鐵工藝中，燒結(jié)料的強(qiáng)度不夠，在高 爐內(nèi)高溫熔分時(shí)容易分散，嚴(yán)重影響了高爐的透氣性能，從而對(duì)煉鐵質(zhì)量及能源消耗帶來 了不利影響，使得熔融速度和滴落速度降低。實(shí)踐證明，目前我國現(xiàn)有的高爐煉鐵工藝實(shí)現(xiàn)理想的節(jié)能效果是不現(xiàn)實(shí)的，發(fā)達(dá) 國家也如此，大量的實(shí)踐證明，傳統(tǒng)的高爐煉鐵工藝已是窮途末路，急需要出現(xiàn)一種新的 高爐煉鐵工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是以現(xiàn)有的高爐作載體提供一種節(jié)能及環(huán)保的新工藝，即高爐煉鐵 節(jié)能新工藝，同時(shí)也提供了一種在該工藝中應(yīng)用的設(shè)備一懸臂壓球機(jī)，用以制備等分的礦 粉球，本發(fā)明的這種新設(shè)備的應(yīng)用，從而取代了原高爐煉鐵工藝中的燒結(jié)工序。本發(fā)明有效 的克服了高爐煉鐵現(xiàn)有工藝流程中存在的上述弊端，改變現(xiàn)有的燒結(jié)設(shè)備及工藝，從而實(shí)現(xiàn)了高爐煉鐵節(jié)能新工藝。本發(fā)明的高爐煉鐵節(jié)能新工藝的技術(shù)方案為包括機(jī)械制造步驟、造球步驟、直接 還原步驟、真空降溫步驟，所述的造球步驟為，采用懸臂壓球機(jī)，將配兌好的鐵礦粉成型為 等分礦粉球；成型后的礦粉球由臺(tái)車運(yùn)至直接還原烘干爐進(jìn)行直接還原；然后將該直接還 原后的礦粉球進(jìn)行真空降溫；最后送至高爐進(jìn)行高溫熔分。本發(fā)明的詳細(xì)步驟如下首先將鐵礦粉進(jìn)行混料、攪拌、稱重，然后由懸臂壓球機(jī) 將配兌好的鐵礦粉成型為等分礦粉球；成型后的礦粉球由臺(tái)車循環(huán)運(yùn)至直接還原烘干爐 進(jìn)行直接還原；然后將該直接還原后的礦粉球進(jìn)行真空降溫，時(shí)間10-20分鐘，溫度降至 900°C以下；最后破碎、配焦送至高爐進(jìn)行高溫熔分，進(jìn)行后續(xù)的排渣、出鐵。本工藝中所述的直接還原步驟為在本申請(qǐng)人專利申請(qǐng)?zhí)枮?00810140107. 0名稱 為“一種無高爐煉鐵新工藝”中公開的烘干、直接還原爐中實(shí)現(xiàn)的。本工藝中所述的高爐內(nèi)的高溫熔分為用皮帶傳送至高爐配以焦炭等進(jìn)行高溫熔 分，其鼓風(fēng)、富氧、噴煤、排渣等仍沿用原高爐煉鐵模式。如此循環(huán)操作，即實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的高爐煉鐵節(jié)能新工藝。本發(fā)明的懸臂壓球機(jī)的技術(shù)方案為一種懸臂壓球機(jī)，它包括有主軸及與其活動(dòng) 連接的懸臂，懸臂可繞主軸的軸線旋轉(zhuǎn)，且懸臂的旋轉(zhuǎn)端同時(shí)通過齒輪與電動(dòng)機(jī)相連，所述 懸臂下方通過液壓推桿連接有成型模，該成型模與固定在基座上的底料倉相配合。所述成型模上液壓推桿的兩側(cè)設(shè)有平衡推桿，平衡推桿的一端固定連接有帶分隔 板的平行鋼板。所述底料倉內(nèi)設(shè)有可上下移動(dòng)的推板。所述推板底部固定連接有伸縮桿。所述底料倉上部邊緣設(shè)有液壓定位夾。所述懸臂與主軸成90度角，懸臂可繞主軸左右旋轉(zhuǎn)180度。本發(fā)明的有益效果為該高爐煉鐵節(jié)能新工藝，采用了造球步驟和直接還原步驟 以及二者的有機(jī)結(jié)合，使燒結(jié)礦由原來的氧化鐵(Fe2O3)形式存在變成現(xiàn)在的裸鐵(Fe)形 式存在，品位由原來的54飛7%提高到75、2%，因裸鐵球的強(qiáng)度是原燒結(jié)料的2倍，高爐料層 的透氣性也大大提高，并且二氧化碳在上浮過程中阻力減小及一氧化碳的飽和，所以被還 原成一氧化碳的幾率大大減少，焦炭在高爐中的熱能利用率也就大大提高，噸鐵焦比較傳 統(tǒng)工藝下降4(Γ50%，從而溫室氣體排放量也隨之減少。本發(fā)明的專用設(shè)備一懸臂壓球機(jī)的使用，提高了礦粉球在高爐中高溫熔分時(shí)的強(qiáng) 度，顯著增強(qiáng)了其透氣性，生產(chǎn)效率提高，并由造球步驟取代了高爐煉鐵的燒結(jié)工序，并與 直接還原步驟結(jié)合，成功的避開了原高爐煉鐵過程中的四個(gè)重要化學(xué)反應(yīng)(見背景技術(shù)的 描述)包括其中的兩個(gè)吸熱過程，減去這四項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)，那么就等于減去了 CO在高爐爐身料 層中作還原劑的作用，而且CO的超量又保護(hù)了 CO2被還原為CO的壓力，使CO2在高溫料層 上浮過程中減少了與焦炭的化學(xué)反應(yīng)，也就減少了吸熱過程，從而使?fàn)t溫均衡工作，這不僅 起到了節(jié)能作用，同時(shí)也提高了冶煉速度及產(chǎn)量，簡(jiǎn)化了高爐冷熱不均的負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)了高爐 的壽命，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。另外，本發(fā)明的懸臂壓球機(jī)，由于采用了懸臂式結(jié)構(gòu)，所述懸臂下方通過液壓推桿 連接有成型模，所述基座上設(shè)有與成型模相配合的底料倉，使得成型后的礦粉球在鐵礦粉
4成球后可迅速轉(zhuǎn)移，縮短了工序與工作時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。所述成型模上液壓推桿的兩側(cè) 設(shè)有平衡推桿，在液壓推桿的運(yùn)動(dòng)過程中起到導(dǎo)向作用，保障工作質(zhì)量，液壓推桿的一端固 定連接有帶分隔板的平行鋼板，分隔板可將鐵礦粉球進(jìn)行切分，從而增加接觸面積，增大還 原效果，整體還原時(shí)間縮短，生產(chǎn)效率提高。所述底料倉內(nèi)設(shè)有可上下移動(dòng)的推板，推板底 部固定連接有伸縮桿，可使底料倉與懸臂壓球機(jī)的成型模對(duì)接，通過液壓定位夾銜接將兩 者連接固定。所述懸臂與主軸成90度角，懸臂可繞主軸左右旋轉(zhuǎn)180度，其轉(zhuǎn)動(dòng)方便，速度 可調(diào)?？傊景l(fā)明工藝流程合理、可行，較傳統(tǒng)高爐煉鐵發(fā)生了質(zhì)的變化。它既實(shí)現(xiàn)了 高爐煉鐵的節(jié)能、環(huán)保、產(chǎn)量問題，又實(shí)現(xiàn)了爐外還原爐內(nèi)熔分的事實(shí)，同時(shí)也解決了熔融 還原(直接還原)不能形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的瓶頸問題，并且實(shí)現(xiàn)了爐外還原與高爐煉鐵具有劃 時(shí)代意義的有效結(jié)合，徹底否定了高爐煉鐵其節(jié)能、環(huán)保窮途末路的說法，本工藝的節(jié)能效 果是傳統(tǒng)高爐煉鐵的40—50%。本發(fā)明制得的礦粉球在高爐煉鐵過程中，不僅料層的透氣 性好，而且熱能利用率高，進(jìn)而節(jié)能減排，通過與直接還原的結(jié)合，使得高爐煉鐵的工藝有 了突破性的發(fā)展。本發(fā)明的懸臂壓球機(jī)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)合理、簡(jiǎn)單，一次性投資少，操作方便， 產(chǎn)量高，利用率高，形成了直接還原與高爐煉鐵和無高爐煉鐵的有效結(jié)合。綜上所述，本發(fā) 明具備了突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖2為本發(fā)明的懸臂壓球機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明的懸臂壓球機(jī)的主視結(jié)構(gòu)示意其中，1為主軸，2為懸臂，3為液壓推桿，4為平衡推桿，5為成型模，6為液壓定位夾，7 為底料倉，8為伸縮桿。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
及附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。本發(fā)明的高爐煉鐵節(jié)能新工藝，包括機(jī)械制造步驟、造球步驟、直接還原步驟、真 空降溫步驟，所述的造球步驟為，采用懸臂壓球機(jī)，將配兌好的鐵礦粉成型為礦粉球，可以 同時(shí)等分為42塊，此礦粉球外觀直徑1000mm，高200mm (該等分?jǐn)?shù)目、及尺寸的設(shè)置根據(jù)具 體需要靈活設(shè)置，與具體的設(shè)備尺寸及產(chǎn)量要求有關(guān)，本發(fā)明并不做限定)，然后通過懸臂 90度旋轉(zhuǎn)再用液壓推到循環(huán)式直接還原爐推出的臺(tái)車上，來回旋轉(zhuǎn)作業(yè)，每個(gè)臺(tái)車上放8 塊；成型后的礦粉球由臺(tái)車運(yùn)至直接還原烘干爐進(jìn)行直接還原；然后將該直接還原后的礦 粉球進(jìn)行真空降溫，時(shí)間10-20分鐘，溫度降至900°C以下；最后破碎、配焦送至高爐進(jìn)行高 溫熔分，進(jìn)行后續(xù)的排渣、出鐵。本發(fā)明的懸臂壓球機(jī)如圖2、圖3所示，它包括有主軸1及與其活動(dòng)連接的懸臂2， 懸臂2可繞主軸1的軸線旋轉(zhuǎn)，二者成90度角，且懸臂2的旋轉(zhuǎn)端同時(shí)通過齒輪與電動(dòng)機(jī) 相連，可左右旋轉(zhuǎn)180度，速度可快可慢。所述懸臂2下方通過液壓推桿3連接有成型模 5，優(yōu)選為兩個(gè)直徑IOOOmm的圓模(其尺寸及形狀也可根據(jù)需要靈活設(shè)置)，圓模上端配直徑 IOOOmm的平行鋼板，可上下移動(dòng)，其平行鋼板又與模內(nèi)分隔板連接，其移動(dòng)推力由液壓動(dòng)力
5完成，它的主要作用是將兩個(gè)圓模內(nèi)的礦粉球團(tuán)同時(shí)推卸到臺(tái)車上，其旋轉(zhuǎn)方式類似建筑 用塔吊，整個(gè)系統(tǒng)由PLC來控制完成。 與成型模5配合的固定在基座上的底料倉7，也是由兩個(gè)直徑IOOOmm圓模組成，它 用水泥混凝土固定在與懸臂壓球機(jī)底座平行的基座上，底料倉7內(nèi)由帶導(dǎo)向的推板組成， 所述推板底部固定連接有伸縮桿8，其上下移動(dòng)由液壓系統(tǒng)帶動(dòng)，它的主要功能就是與懸臂 壓球機(jī)的兩個(gè)成型模5對(duì)接，通過液壓定位夾6銜接成整體；然后再由液壓油缸將底料倉7 內(nèi)礦粉推向成型模5成型為礦粉球，同時(shí)形成等分，每個(gè)球重約70(Tl000Kg，該礦粉球的重 量也不受限制。
權(quán)利要求
一種高爐煉鐵節(jié)能新工藝，包括機(jī)械制造步驟、造球步驟、直接還原步驟、真空降溫步驟，其特征在于，所述的造球步驟為，采用懸臂壓球機(jī)，將配兌好的鐵礦粉成型為等分礦粉球；成型后的礦粉球由臺(tái)車運(yùn)至直接還原烘干爐進(jìn)行直接還原；然后將該直接還原后的礦粉球進(jìn)行真空降溫；最后送至高爐進(jìn)行高溫熔分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐煉鐵節(jié)能新工藝，其詳細(xì)步驟如下首先將鐵礦粉進(jìn)行 混料、攪拌、稱重，然后由懸臂壓球機(jī)將配兌好的鐵礦粉成型為等分礦粉球；成型后的礦粉 球由臺(tái)車循環(huán)運(yùn)至直接還原烘干爐進(jìn)行直接還原；然后將該直接還原后的礦粉球進(jìn)行真空 降溫，時(shí)間10-20分鐘，溫度降至900°C以下；最后破碎、配焦送至高爐進(jìn)行高溫熔分，進(jìn)行 后續(xù)的排渣、出鐵。
3.如權(quán)利要求1所述的懸臂壓球機(jī)，它包括有主軸及與其活動(dòng)連接的懸臂，懸臂可繞 主軸的軸線旋轉(zhuǎn)，且懸臂的旋轉(zhuǎn)端同時(shí)通過齒輪與電動(dòng)機(jī)相連，其特征是所述懸臂下方通 過液壓推桿連接有成型模，該成型模與固定在基座上的底料倉相配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的懸臂壓球機(jī)，其特征是所述成型模上液壓推桿的兩側(cè)設(shè)有 平衡推桿，平衡推桿的一端固定連接有帶分隔板的平行鋼板。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的懸臂壓球機(jī)，其特征是所述底料倉內(nèi)設(shè)有可上下移動(dòng)的推板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的懸臂壓球機(jī)，其特征是所述推板底部固定連接有伸縮桿。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的懸臂壓球機(jī)，其特征是所述底料倉上部邊緣設(shè)有液壓定位夾。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的懸臂壓球機(jī)，其特征是所述懸臂與主軸成90度角，懸臂可 繞主軸左右旋轉(zhuǎn)180度。
全文摘要
本發(fā)明屬于冶煉的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高爐煉鐵技術(shù),特別是一種高爐煉鐵節(jié)能新工藝及其設(shè)備—懸臂壓球機(jī)。本發(fā)明的高爐煉鐵節(jié)能新工藝包括機(jī)械制造步驟、造球步驟、直接還原步驟、真空降溫步驟，所述的造球步驟為，采用懸臂壓球機(jī)，將配兌好的鐵礦粉成型為等分礦粉球；成型后的礦粉球由臺(tái)車運(yùn)至直接還原烘干爐進(jìn)行直接還原；然后將該直接還原后的礦粉球進(jìn)行真空降溫；最后送至高爐進(jìn)行高溫熔分。本發(fā)明有效的克服了高爐煉鐵現(xiàn)有工藝流程中存在的弊端，并采用專用設(shè)備—懸臂壓球機(jī)，改變現(xiàn)有的燒結(jié)設(shè)備及工藝，從而實(shí)現(xiàn)了高爐煉鐵節(jié)能新工藝。
文檔編號(hào)C21B5/00GK101956034SQ20101014974
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者張向海, 邢傳一 申請(qǐng)人:山東廣富集團(tuán)有限公司