專利名稱：鐵鱗在豎爐中用焦粉還原生產(chǎn)潔凈海綿鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金生產(chǎn)中直接還原生產(chǎn)鐵的一種設(shè)備和方法。
當(dāng)前用鐵鱗生產(chǎn)潔凈海綿鐵的設(shè)備和方法主要是坩堝-隧道窯法(Hoganas法)和坩堝-反射窯法。以上兩種設(shè)備和方法是非高爐還原鐵的古老設(shè)備和工藝。他們所用原料為鐵鱗或高純鐵精礦粉，木炭或焦粉作還原劑。爐料分別裝在同一坩堝內(nèi)，在隧道窯或反射窯內(nèi)加熱、還原、冷卻制出海綿鐵。用這兩種方法還原鐵，生產(chǎn)還原周期長，一般在四十小時以上。由于采用人工裝料、卸料，操作現(xiàn)場粉塵飛揚(yáng)、污染環(huán)境、勞動強(qiáng)度大。
用沸騰床還原鐵鱗生產(chǎn)海綿鐵，因還原溫度較低，產(chǎn)品易燃、質(zhì)量不易控制。在豎爐中用氣體還原富礦生產(chǎn)海綿鐵，因還原氣體價格高、使成本大大增加。用迴轉(zhuǎn)窯還原球團(tuán)礦生產(chǎn)海綿鐵，因TFe為98%以上，使生產(chǎn)率大幅度下降，鐵的回收率降低，增加生產(chǎn)投資。
本發(fā)明的目的就是為了利用含鐵粉狀爐料，省去造塊環(huán)節(jié)，用焦粉加適量石灰石作還原劑進(jìn)行直接還原生產(chǎn)海綿鐵，以求提高生產(chǎn)率、減少原料消耗、提高并穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、改善環(huán)境保護(hù)條件、減輕體力勞動、減少占地面積、節(jié)約投資，為直接還原金屬化爐料開辟了一條新途徑。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用

圖1所示的還原豎爐，按本發(fā)明的工藝方法，用焦粉對鐵鱗或其他含鐵粉料進(jìn)行直接還原。爐料在豎爐中經(jīng)過予熱、還原、固結(jié)制成海綿鐵，經(jīng)冷卻、成型、切斷、磁選與剩余焦粉、石灰、灰分分開。
還原豎爐由中心部受料漏斗1、中心部下料管2、周邊受料斗3、反應(yīng)管4、豎爐爐體5、冷卻套6、旋轉(zhuǎn)刮刀7、卸焦盤8、彈性孔9、對輥10、密封箱11、閥門12和13、熱電偶14和15、料尺16組成。還原豎爐外形可為圓形或其他形狀。
中心部受料漏斗1和中心部下料管2，可做成一個整體也可分開做。反應(yīng)管4的斷面，根據(jù)傳熱傳質(zhì)要求可以采用任意形狀。在一個還原豎爐中，根據(jù)產(chǎn)量需要可以設(shè)置若干個反應(yīng)管4。對輥10具有齒和切刀，以便將引出的海綿鐵咬住、拉拔、壓密成型、切斷，對輥10便于更換以適應(yīng)海綿鐵品種的改變。熱電偶14和15、料尺16控制還原過程中的主要參數(shù)?？刂茻犭娕疾迦肷疃?。
海綿鐵引出夾頭詳見圖2。
本發(fā)明的工藝方法是首先測定鐵鱗或其他含鐵粉料及焦粉灰分的軟化性能;測定鐵鱗或其他含鐵粉料的還原呆滯溫度;作爐料運行軌跡冷態(tài)的測定。然后將鐵鱗或其他含鐵粉料從中心部受料漏斗1加入到中心部下料管2，焦粉及適量的石灰石從周邊受料斗3加入到反應(yīng)管4。反應(yīng)管4安在豎爐爐體5中，靠燃燒煤氣或煤粉供熱。鐵鱗或其他含鐵粉料在下降過程中與焦粉相遇，在高溫作用下發(fā)生結(jié)晶、還原、固結(jié)。焦粉及其氣化生成的一氧化碳?xì)庾鬟€原劑，同時焦粉還防止鐵鱗或其他含鐵粉料在還原過程中粘結(jié)反應(yīng)管4的管壁而成移動隔離屏。焦粉靠本身有效重下降。鐵鱗或其他含鐵粉料及還原出的海綿鐵除靠本身自重外，還靠下部對輥10的拉拔下降。鐵鱗或其他含鐵粉料的結(jié)晶及海綿鐵的固結(jié)，保證了對輥10拉拔作用力的傳遞。海綿鐵經(jīng)過冷卻段的冷卻套6，穿過卸焦盤8中心的彈性孔9，經(jīng)過清刷、拉拔、壓密成型并切斷。剩余的焦粉、石灰靠旋轉(zhuǎn)刮刀7刮出卸焦盤8。卸焦盤8及彈性孔9自鎖既保住焦粉不淌，又保證海綿鐵順利穿過。卸下的物料通過閥門12和13排出密封箱11，經(jīng)過磁選取出海綿鐵。
本發(fā)明的技術(shù)特點是還原豎爐設(shè)備新穎、機(jī)械化自動化程度高，減少了人工勞動和環(huán)境污染。還原工藝過程中采用焦粉或焦粉加適量石灰石對鐵鱗或其他含鐵粉料進(jìn)行直接還原，省去造塊環(huán)節(jié)，降低投資和能耗。該設(shè)備和還原工藝方法保證爐料順利下降，縮短還原周期，由過去的四十小時以上縮短到十六小時以下，與坩堝-隧道窯法和坩堝-反射窯法相比，還原每噸海綿鐵可使生產(chǎn)成本降低30～50%。本發(fā)明制造出的海綿鐵TFe＞98%。
圖1為還原豎爐整體剖面主視圖。
圖2為海綿鐵引出夾頭示意圖。
下面結(jié)合附圖以還原鐵鱗為例進(jìn)一步描述本發(fā)明的實施情況按圖1的條件將中心部受料漏斗1、中心部下料管2、周邊受料斗3，反應(yīng)管4、豎爐爐體5、冷卻套6、旋轉(zhuǎn)刮刀7、卸焦盤8、彈性孔9、對輥10、密封箱11、閥門12和13、熱電偶14和15、料尺16組裝成還原豎爐。并設(shè)計制成海綿鐵引出夾頭。對輥10具有齒和切刀并便于更換。
開爐前首先測定鐵鱗及焦粉灰分的軟化性能;測定鐵鱗的還原呆滯溫度，確定正確的還原溫度;作爐料運行軌跡冷態(tài)的測定，確定從中心部下料管2出口處到卸焦盤8之間料管的高度H。然后將爐料進(jìn)行磁選和烘干(正常料可以不烘干)。鐵鱗和焦粉的粒度小于5毫米。
開爐時，將鐵鱗從中心部受料漏斗1加入到中心部下料管2。中心部下料管2出口處的溫度控制在比鐵鱗粘結(jié)溫度低300℃的溫度范圍，保證鐵鱗不粘結(jié)中心部下料管管壁引起卡料?？刂畦F鱗在中心部下料管2出口后的溫度梯度大于40℃/厘米的范圍。爐料在還原過程中，為防止鐵鱗粘結(jié)反應(yīng)管4的管壁，鐵鱗外圍用焦粉移動床隔離。為防止兩種粉狀爐料在下降過程中摻混，爐料垂直下降速度必須控制在不得大于10毫米/分的范圍，焦粉的垂直下降速度應(yīng)略高于鐵鱗的垂直下降速度。中心部下料管2出口與卸焦盤8之間應(yīng)保證一定高度，本發(fā)明模試設(shè)備的高度與反應(yīng)管4水利學(xué)半徑比為10。海綿鐵引出夾頭將海綿鐵引導(dǎo)到對輥上(咬入對輥)后，進(jìn)入正常運行操作。停爐時，焦粉料面應(yīng)高于鐵鱗料面，保證順利卸料、停爐。
還原豎爐還采用了特殊卸料裝置，卸料裝置安裝在密封箱11中。密封箱11的箱體上設(shè)有防爆孔及事故處理孔，還設(shè)有兩個閥門12和13交替啟開放出爐料。
本發(fā)明為提高還原速度還采取以下措施在鐵鱗中配入適量炭和鐵粉(可利用返回鐵粉)，控制還原煤氣在鐵鱗中沉積炭，避開還原呆滯溫度區(qū)，選用合適的還原溫度;采用焦粉移動床操作，有利于C-FeO反應(yīng)表面的更新，加速還原反應(yīng);通過冷卻套6設(shè)置的特殊裝置通氮氣和適量水蒸汽，強(qiáng)化冷卻、改善還原動力學(xué)擴(kuò)散條件，防止一氧化碳?xì)怏w倒流，減少產(chǎn)品中的含碳量;焦粉中配入適量石灰石，進(jìn)行脫硫并提高焦粉的反應(yīng)性，加速還原反應(yīng)。
本發(fā)明不僅適用鐵鱗的還原，也適用于冶金粉塵和鐵精礦粉的還原。生產(chǎn)的海綿鐵，可供煉鐵、煉鋼、鑄造和粉末冶金使用。
權(quán)利要求
1.一種鐵鱗在豎爐中用焦粉還原生產(chǎn)潔凈海綿鐵的工藝方法，其特征在于采用粉狀爐料鐵鱗和焦粉。焦粉移動床作還原劑，并為鐵鱗料柱和反應(yīng)管4間的隔離屏。鐵鱗在下降過程中被還原、固結(jié)、冷卻成海綿鐵。兩種爐料下降過程中不摻混。生產(chǎn)的海綿鐵由特殊卸料裝置排出爐外。
2.對鐵鱗進(jìn)行還原的豎爐由中心部受料漏斗、中心部下料管、周邊受料斗、反應(yīng)管、豎爐爐體、冷卻套、旋轉(zhuǎn)刮刀、卸焦盤、彈性孔、對輥、密封箱、閥門、熱電偶、料尺組成，其特征在于中心部受料漏斗1和中心部下料管2可做成一個整體，也可分開做。反應(yīng)管4在同一個豎爐中可設(shè)置1個或若干個，其斷面可采用任意形狀。對輥10具有齒和切刀。卸焦盤8上設(shè)有彈性孔9。密封箱11中設(shè)有特殊卸料裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵鱗在豎爐中用焦粉還原生產(chǎn)潔凈海綿鐵，其特征在于鐵鱗不用造塊，并可用其他含鐵粉料代替。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵鱗在豎爐中用焦粉還原生產(chǎn)潔凈海綿鐵，其特征在于鐵鱗中配入適量的炭和鐵粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵鱗在豎爐中用焦粉還原生產(chǎn)潔凈海綿鐵，其特征在于焦粉中加入適量石灰石。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵鱗在豎爐中用焦粉還原生產(chǎn)潔凈海綿鐵，其特征在于鐵鱗和焦粉的垂直下降速度＞10毫米/分，焦粉的垂直下降速度略大于鐵鱗的垂直下降速度。鐵鱗在中心部下料管2出口的溫度比鐵鱗粘結(jié)溫度低300℃。鐵鱗離開中心部下料管2出口后的溫度梯度＞40℃/厘米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵鱗在豎爐中用焦粉還原生成潔凈海綿鐵，其特征在于通過冷卻套6向冷卻區(qū)通入氮氣和水蒸汽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵鱗在豎爐中用焦粉還原生產(chǎn)潔凈海綿鐵，其特征在于開爐時采用特制的海綿鐵引出夾頭。
全文摘要
本發(fā)明是涉及一種采用改進(jìn)了的還原豎爐和新工藝方法，用焦粉將鐵鱗或其他含鐵粉料還原成潔凈的海綿鐵，省去造塊環(huán)節(jié)。海綿鐵由特殊裝置引出、拉撥、壓密成型、切斷制出成品。
文檔編號C21B13/02GK1033648SQ8710117
公開日1989年7月5日 申請日期1987年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月22日
發(fā)明者徐南平, 楊迪光, 劉煥波 申請人:鞍山鋼鐵學(xué)院, 鞍山鋼鐵公司環(huán)境保護(hù)研究所