一种铁矿石回转窑煤基氢冶金装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种铁矿石回转窑煤基氢冶金装置，包括回转窑和分别与回转窑连接的链篦机、无氧冷却装置、渣铁熔分装置，所述回转窑的气体排放口与链篦机进气口连通；无氧冷却装置的出口端设置干式磁选机，干式磁选机的球团排放口与干磨干选装置连通，干磨干选装置的排放口还设有冷压装置，干式磁选机的炭排放口与粒度分级机连通。本实用新型专利技术的铁矿石还原以H

A coal based hydrogen metallurgical device for iron ore rotary kiln

【技术实现步骤摘要】
一种铁矿石回转窑煤基氢冶金装置
本技术属于冶金热能
，具体涉及一种铁矿石回转窑煤基氢冶金装置。
技术介绍
传统的高炉炼铁是依靠冶金焦炭为还原剂及燃料的冶炼技术，其工艺过程是典型的碳冶金过程。全世界高炉炼铁的年产能非常大，还有进一步发展的趋势，需要提供大量高质量的冶金焦炭，高质量的冶金焦炭是靠昂贵的粘结性炼焦煤炼制而成的，全世界炼焦煤只占总煤炭储量的8-10%，高炉炼铁规模的逐渐扩大，将使炼焦煤越来越稀缺。碳冶金过程中，冶金焦炭中的C元素在高温下被CO2气化产生CO，CO做还原剂脱除铁矿石中铁氧化物的氧。这是一个以CO2做气化剂的碳气化反应（CO2+C→2CO-165.8kJ/mol）为核心、将C气化成CO还原铁氧化物的系列冶金反应过程，这是一个强吸热过程，碳气化反应每产生1mol的CO需要消耗82.9kJ热量，这个热量占到高炉总热耗的60%左右。同时，由于CO的分子半径大，在铁矿石内部的渗透速度较慢，因此，铁氧化物在还原过程中需要较高的温度条件，热量消耗较大。氢冶金过程中，用H2作还原剂，H2的分子半径小，是一种最活泼的还原剂，其还原潜能是CO的11倍、渗透速度约是CO的5倍，能够很容易渗透到铁矿石内部。因此，与碳冶金比较，氢冶金可降低反应温度，提高反应速度，热量消耗大大降低，具有极大的产能优势和节能减排优势。实现氢冶金过程的关键，是如何得到廉价的H2。有人将含有大量H2的焦炉煤气回用到高炉中，也有人将焦炉煤气中的H2及其中的CH4重整成H2和CO一并用于气基还原竖炉，还有人提出核能制氢与氢能冶金的方案，但这些H2还原铁矿石方法，都需事先制造出H2，然后再将H2用于铁矿石的还原，生产工艺过程复杂、能耗和成本较高，没有得到产业化应用。事实上，通过煤的充分热解过程与铁氧化物还原过程的热态交集，就可以得到足够的H2，从而实现氢冶金过程。在传统的“铁烧焦”炼铁工艺中，焦炉产出的焦炭作为高炉的还原剂及燃料。由于焦炉的传热特点，在焦炉的炭化室里发生的煤热解是不充分的，产出了焦油、苯、萘、烷、烯、烃等煤化工产品，在焦炉煤气中H2含量只有60%左右，这些H2与高炉还原铁矿石的过程没有任何交集。煤的热解是指将煤在隔绝空气或惰性气氛的条件下加热，发生一系列物理变化和化学反应的复杂过程。煤炭的主体结构是三维高分子化合物，由结构相类似的结构单元之间通过共价桥键和非化学键联结在一起所构成的，这些结构单元的核心是缩合的芳环结构。在煤的大分子结构内部还分布着一定比例的小分子化合物，这个特征在低阶煤中更为明显。煤的热解是由于煤中弱键结构的受热断裂，生成小分子自由基碎片。当煤受热温度高于煤中弱键结构断裂的温度时，煤的大分子结构中弱键就会断裂形成小分子自由基碎片，并形成挥发份。挥发份在离开煤粒后，受周围高温环境的影响，挥发份中各物质之间会进一步发生缩聚、裂解等二次及多次反应。在900-1000℃温度范围内，煤的热解会很充分，最终的气体产物将以H2为主。现有传统的铁矿石回转窑直接还原工艺采用以抗热震性高的无烟煤或冶金焦炭为还原剂及燃料，采用的是典型的碳冶金工艺。虽然能够得到金属化率90%左右的直接还原铁产品，但其原燃料适用性差、产能低、能耗高、成本高且生产稳定性差等固有缺陷限制了它的进一步发展。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种铁矿石回转窑煤基氢冶金装置，以解决上述问题。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案为：一种铁矿石回转窑煤基氢冶金工艺装置，包括回转窑和分别与回转窑连接的链篦机、无氧冷却装置、渣铁熔分装置，所述回转窑的气体排放口与链篦机进气口连通；无氧冷却装置的出口端设置干式磁选机，干式磁选机的球团排放口与干磨干选装置连通，干磨干选装置的排放口还设有冷压装置，干式磁选机的炭排放口与粒度分级机连通。所述链篦机的排气口分别与除尘装置和热风炉连通，热风炉的排气口分别与回转窑、渣铁熔分装置和精矿干燥机的高温气体进气口连通。所述链篦机和回转窑之间设置除尘装置和调温室。所述渣铁熔分装置和精矿干燥机分别与余热锅炉连接，渣铁熔分装置与余热锅炉之间还设有除尘装置。所述回转窑上设有窑背风机。所述余热锅炉的排气口设有除尘装置。所述热风炉、调温室和余热锅炉的进气口分别与鼓风机连通。本技术的设计原理：本技术使用铁矿石为铁品位55-65%的铁精矿，铁矿石、粘结剂及液相调制剂等经配料、混合后制成φ10-20mm生球，经链篦机干燥、预热到800-900℃后从入料端进入到氢冶金回转窑，粒度在10-30mm的粒煤从回转窑出料端喷入，球团在窑内翻滚行进过程中温度不断升高，在其行进到回转窑氢冶金焙烧区域即窑体中后段时，与喷入的粒煤混合，通过煤充分热解产生的H2和以H2O做气化剂碳气化反应产生的H2对铁矿石进行还原，实现煤的充分热解过程与铁矿石冶金还原过程在热态下的高度集成。回转窑氢冶金焙烧区：球团及呆滞粒炭组成的混合物料入窑后在窑内翻滚行进过程中受热，温度不断升高，在其行进到回转窑窑体中段时，料温将达到950℃以上。从回转窑出料端喷入的粒煤沿窑长方向按工艺需求分布到窑体中后段各处，随物料翻滚进入料层并与其他物料均匀混合，在回转窑内形成了由球团、呆滞炭、粒煤混合构成的料层分布区域，在这一区域内的热态料层内一定会发生以球团铁氧化物中的氧元素、粒煤中的氢元素、呆滞炭中的碳元素联合主导的以煤充分热解过程、水气化碳过程、铁氧化物还原过程在热态下的高度集成的氢冶金过程；在这一区域存在的呆滞炭，既有从回转窑入料端进入的呆滞粒炭，也有在该区域前段进入料层的粒煤经充分热解后在中后段所形成的含有活性颗粒碳的呆滞炭。回转窑内发生这一氢冶金过程所存在的空间，我们将其称为回转窑氢冶金焙烧区。回转窑煤基氢冶金过程中煤的充分热解：该煤基氢冶金采用高挥发份煤，煤在350-400℃时，即开始热解成富碳的呆滞碳和富氢的挥发份。在低温条件下进行的煤热解是不充分的，产生的富氢挥发份中包括焦油、苯、萘、烷、烯、烃类等大分子量气体和H2、H2O、CO、CO2、H2S等小分子量气体；在回转窑氢冶金焙烧区的料层空间内，温度达到950℃以上，焦油、苯、萘、烷、烯、烃类等大分子量气体会产生二次及多次热解，最终产生的气体产物将以H2为主，同时产出大量的固体活性颗粒碳，即实现了煤的充分热解。事实上，对所有的煤种，煤的充分热解都是在1000℃以前完成的。任何一颗粒煤从出料端喷入回转窑氢冶金焙烧区料层表面在燃烧空间的抛物运动过程中，由于粒煤表面温度的迅速升高，其表面会有少量挥发份析出，进入回转窑燃烧空间在充分热解后作为燃料使用。任何一颗粒煤下落到料层表面后，随焙烧物料翻滚行进会迅速进入料层内部与周边高温物料接触，其表层及浅层在升温过程中释放的挥发份会进入到高温料层空隙中，经充分热解产生H2及活性颗粒碳，H2将在热态下直接作为还原铁氧化物的还原剂，而活性颗粒碳会停留在球团或粒煤的表面。回转窑氢冶金焙烧区料层内部的任何一颗粒煤的表面及浅层会首先受热升温，形成一个高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁矿石回转窑煤基氢冶金装置，其特征在于：包括回转窑（1）和分别与回转窑（1）连接的链篦机（2）、无氧冷却装置（4）和渣铁熔分装置（5），所述回转窑（1）的气体排放口与链篦机（2）进气口连通；无氧冷却装置（4）的出口端设置干式磁选机（6），干式磁选机（6）的球团排放口与干磨干选装置（7）连通，干磨干选装置（7）的排放口还设有冷压装置（8），干式磁选机（6）的炭排放口与粒度分级机（9）连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种铁矿石回转窑煤基氢冶金装置，其特征在于：包括回转窑（1）和分别与回转窑（1）连接的链篦机（2）、无氧冷却装置（4）和渣铁熔分装置（5），所述回转窑（1）的气体排放口与链篦机（2）进气口连通；无氧冷却装置（4）的出口端设置干式磁选机（6），干式磁选机（6）的球团排放口与干磨干选装置（7）连通，干磨干选装置（7）的排放口还设有冷压装置（8），干式磁选机（6）的炭排放口与粒度分级机（9）连通。


2.如权利要求1所述的铁矿石回转窑煤基氢冶金装置，其特征在于：所述链篦机（2）的排气口分别与除尘装置（10）和热风炉（11）连通，热风炉（11）的排气口分别与回转窑（1）、渣铁熔分装置（5）和精矿干燥机（12）的高温气体进气口连通。


3.如权利要求2所述的铁矿石回转窑煤基氢冶金装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明华，雷鹏飞，权芳民，张志刚，王永刚，张红军，王建平，寇明月，马胜军，邢德君，靳建毅，吴振中，鲁逢霖，仝敬沛，卢红山，
申请(专利权)人：甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司，
类型：新型
国别省市：甘肃;62