一种直接还原-熔分系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种直接还原‑熔分系统及方法，属于钢铁冶金技术领域，解决了现有技术中贫杂矿和冶炼渣的还原铁品位低，能耗高；传统转底炉工艺能耗高，不能直接获得生铁的问题。直接还原‑熔分系统包括原料烘干预处理单元，直接还原单元，熔分单元和烟气处理单元；原料烘干预处理单元、直接还原单元和熔分单元依次连通，原料经原料烘干预处理单元处理后进入直接还原单元进行预还原处理，然后进入熔分单元进行还原熔分；熔分单元包括熔分炉，熔分炉的炉顶设有入料溜槽，熔分炉的炉底设有炉底铁芯和熔沟；炉底铁芯外部设置铁芯线圈；熔分炉内生成的煤气能够用作直接还原单元的热量来源。本发明专利技术的直接还原‑熔分系统能避免冻炉现象，并且能耗低。

【技术实现步骤摘要】
一种直接还原-熔分系统及方法
本专利技术涉及钢铁冶金
，具体地说是涉及一种直接还原-熔分系统及方法。
技术介绍
贫杂矿是低品位矿统称。我国铁矿石资源储量大，但矿石类型复杂，难以利用的低品位“红矿”所占比例大，分布广泛。探明的铁矿石中，磁铁矿308.33亿吨，约占全部铁矿资源储量的51％；钒钛磁铁矿105.18亿吨，约占17％；“红矿”180.12亿吨，约占30％。“红矿”包括赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、镜铁矿和混合铁矿。可见，低品位“红矿”所占比重较大，资源分布广泛，易于开采，“红矿”的含铁量在40％-55％之间。目前我国钢铁企业主要利用的是磁铁矿和钒钛磁铁矿，而储量丰富的“红矿”由于难以选别富集，大部分没有回收利用或根本没有开采利用。目前虽然部分选矿问题有所突破，但总体来说，选矿工艺流程复杂，精矿生产成本较高。赤铁矿是一种氧化铁的矿石，主要成分为Fe2O3，褐铁矿是含水氧化铁矿石，绝大部分以2Fe2O3·3H2O形态存在，菱铁矿是含有碳酸铁的矿石，主要成分为FeCO3。这些铁矿资源的铁品位较低，TFe含量在40％左右、SiO2含量高，矿相结构复杂，部分矿含有高结晶水和表面水，烧损大，利用现有选矿方法很难富集，因而很少用于烧结或炼铁。目前国内部分钢铁企业采用磁化焙烧的方法对赤铁矿进行富集，但铁回收率低，只能少量配入高炉使用。而国内褐铁矿铁品位低，进入高炉冶炼困难，几乎完全没有利用。总之，“红矿”由于选别富集困难，成分不稳定，很难采用传统方法进行冶炼，利用率极低。直接还原-熔分工艺是一种利用含铁资源提取金属铁及其它有价金属的最新直接还原技术，以非焦煤为一次能源，粉矿无需高温造块，工艺流程和冶炼周期短，生产效率高。特别是由于省去了传统流程中污染物排放量最大的焦化与烧结工序，大大地减轻了环境负荷，同时也进一步减少了能源消耗和CO2的排放。该工艺对原料具有广泛的适应性，特别适用于低品质“红矿”资源。这些低品质“红矿”成分不稳定，易于还原，价格低廉(仅为普通矿的10～20％)，但采用目前的传统高炉炼铁技术难以冶炼，无法进行有效利用。钒钛铁海砂矿床分布广泛，储量丰富。钛铁矿中的钒、钛、铁、铬、钴、镍、铂族和钪等多种组分，具有重要的综合利用价值。尤其是印度尼西亚、菲律宾等国，滨海钒钛磁铁矿砂储量大，达数千亿吨。另外澳大利亚、新西兰、巴布亚新几内亚、南美厄瓜多尔、智利、美国、南非等国，滨海钒钛磁铁矿砂的储量也相当丰富。滨海钒钛磁铁矿砂，主要矿物有磁铁矿、氧化钛、钛铁矿、氧化钒、石英、氧化钙、氧化镁、氧化铝、氧化锰和钠的化合物，其中全铁含量50～60％，含氧化钛10～20％，含氧化钒0.4～1.0％，低钙镁和低硫低磷。矿砂中的主要金属钒钛都属于重要的战略资源，主要用于钢铁、有色及化工的原材料生产。钒90％用于钢铁生产，可以提高钢材的强度、硬度和耐磨性，是发展新型微合金化钢材必不可少的元素之一。世界范围内钒钛磁铁矿，有两种存在形式，一是海砂体，二是岩矿体。世界储量丰富的滨海钒钛铁矿砂目前还未得到广泛利用。在各种直接还原方法中，取得突破性进展并已打通回收钒钛磁铁矿全流程的工艺为转底炉直接还原技术。该工艺是目前最为先进的工艺，能够把钒、钛、铁同时还原利用，该工艺采用煤基直接还原新流程，能够实现环保清洁生产，而且该工艺不使用资源稀缺、价格昂贵的炼焦煤，大大降低了对资源的依赖性。转底炉法直接还原钒钛磁铁砂矿项目的工业化生产，有利于产品结构的优化调整，加快技术进步，淘汰落后低端产能，同时也可以满足国内对钒钛资源的强劲需求。滨海矿砂是指滨海水动力的分选作用下，富集而成的有用砂矿，该类砂矿床规模大、品位高、埋藏浅、沉积疏松、易采易选，较开采陆上钛铁矿床有极大的优势。在滨海矿砂的种类中，钛铁矿资源规模最大。仅东南亚地区印度尼西亚滨海矿砂的资源量就预计高达数千亿吨。我国北部湾滨海也具有较大的滨海矿砂的开发利用价值。红土镍矿(也称红土矿)是提取镍金属或生产镍铁合金的重要原料，但由于红土矿形成的机理及条件所致，红土矿中有很大一部分镍含量低(小于0.6％，此类矿铁含量约50％、同时伴生1.5％-5％左右的铬)，如用于提取镍金属或生产镍铁，生产成本极高，很不经济；而作为普通铁矿，其品位低、同时伴生的镍、铬元素的特征又使其只能以低廉的价格作为配矿少量添加。因此，此类矿一般都作为弃矿。世界上大部分红土矿提取镍金属的矿区都堆存了大量此类弃矿，也由许多品位与此相近的红土矿也因其利用价值太低而无法开采利用。针对此类矿山资源开发出新型、高强度低成本的耐大气腐蚀和耐海水腐蚀的高附加值低镍铬建筑钢材，具有广阔的应用前景。针对我国钒氮合金和镍铬资源短缺且十分昂贵，需要大量进口的现状，提出利用东南亚廉价且十分丰富的海砂矿和红土镍矿资源，迫切需要开发出一种低成本的钒钛镍铬合金，用于生产高强度耐腐蚀建筑钢材，可以大幅度降低生产成本，市场前景十分广阔。我国是世界氧化铝生产量最大的国家，由于我国铝土矿资源类型特殊，其矿石特点决定了我国氧化铝生产方法，除了少部分公司采用拜耳法生产氧化铝外，其余均采用烧结法和混联法。我国拜耳法赤泥的特点是：铁及氧化铝含量高；混联法的特点是：铁碱含量低，氧化钙含量高。目前，赤泥综合利用仍属世界难题，国际上对赤泥主要采用堆存覆土的处置方式。我国年产生氧化铝赤泥～7500万吨，累积堆存量达数亿吨。氧化铝赤泥含铁在33％～40％。通过直接还原-熔分工艺的产业化、规模化的综合处理，分离出其中的金属杂质及钾、钠等杂质，是有效解决赤泥堆存带来的环境、安全等大量问题，利国利民的固体废弃物资源化利用的有效途径。铜渣是有色冶金工业的主要固体废弃物之一。目前全国累计铜渣达到1.2亿吨以上，现在每年新增铜渣～2000万吨。铜渣是炉料和燃料中各种氧化物互相熔融而成的共熔体,主要的氧化物是二氧化硅和氧化亚铁,其次是氧化钙、三氧化二铝和氧化镁等。铜渣的理化性能主要由入炉铜精矿性质、冶炼操作条件和炉渣冷却速度而定。铜渣中含有大量的铁、锌、铜等金属元素，比国内一般的铁矿石含铁量高。其中，铜渣中铁品位在40％左右，铜品位0.3～1％左右，高于目前铁、铜矿的品位，是一种量大质优的二次资源。目前，渣中铜的利用率不超12％，而铁的利用率不足1％，因此，通过直接还原-熔分系统新技术综合利用铜渣资源，提取铁、锌、铜等有价金属，含铜铁可用于耐候钢生产，促进冶金行业的可持续发展，利于二次资源的合理利用，有着经济、环保双重意义。直接还原-熔分工艺是一种对原料具有广泛的适应性，特别适用于低品质资源、固废、冶炼渣的综合利用方法。目前的回转窑还原工艺能耗高，且产品为金属化球团或粉料，不能直接获得生铁；回转窑还原+电炉熔分不仅工艺能耗高，冶炼周期长；其它熔分方式容易发生冻炉现象，不利于启停炉操作。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种直接还原-熔分系统及方法，至少能够解决以下问题之一：(1)现有贫杂矿和冶炼渣的还原铁品位低，成分不稳定、高炉冶炼困难；采用其它传统方法进行冶炼的能耗高、回收率低，原料适应性差、污染严重等缺点；(2)采用现有的转底炉工艺能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直接还原-熔分系统，其特征在于，包括原料烘干预处理单元，直接还原单元，熔分单元和烟气处理单元；所述原料烘干预处理单元、所述直接还原单元和所述熔分单元依次连通，原料经所述原料烘干预处理单元处理后进入所述直接还原单元进行预还原处理，然后进入所述熔分单元进行还原熔分；所述熔分单元包括熔分炉(15)，所述熔分炉(15)的炉顶设有入料溜槽(13)，所述熔分炉(15)的炉底(18)设有炉底铁芯(20)和熔沟(21)，所述炉底铁芯(20)和熔沟(21)安装于炉底座(19)上；所述炉底铁芯(20)外部设置铁芯线圈(30)，所述铁芯线圈(30)外侧设有铁芯冷却水系统(31)；所述熔分炉(15)内生成的煤气能够用作直接还原单元的热量来源。/n

【技术特征摘要】
1.一种直接还原-熔分系统，其特征在于，包括原料烘干预处理单元，直接还原单元，熔分单元和烟气处理单元；所述原料烘干预处理单元、所述直接还原单元和所述熔分单元依次连通，原料经所述原料烘干预处理单元处理后进入所述直接还原单元进行预还原处理，然后进入所述熔分单元进行还原熔分；所述熔分单元包括熔分炉(15)，所述熔分炉(15)的炉顶设有入料溜槽(13)，所述熔分炉(15)的炉底(18)设有炉底铁芯(20)和熔沟(21)，所述炉底铁芯(20)和熔沟(21)安装于炉底座(19)上；所述炉底铁芯(20)外部设置铁芯线圈(30)，所述铁芯线圈(30)外侧设有铁芯冷却水系统(31)；所述熔分炉(15)内生成的煤气能够用作直接还原单元的热量来源。


2.根据权利要求1所述的直接还原-熔分系统，其特征在于，所述熔分炉(15)还包括炉前墙(16)、炉后墙(25)、炉左侧墙(26)和炉右侧墙(35)；所述炉前墙(16)侧设有出铁口(17)；所述炉后墙(25)侧设有出渣口(23)；所述炉左侧墙(26)和炉右侧墙(35)上都设置有下风口煤氧侧吹枪(29)和上风口煤氧侧吹枪(32)。


3.根据权利要求1所述的直接还原-熔分系统，其特征在于，所述熔分炉(15)的炉顶还设有熔分炉炉顶煤气烟道(14)，所述熔分炉炉顶煤气烟道(14)用于将熔分炉(15)内产生的煤气输入直接还原单元作为直接还原单元的热量来源。


4.根据权利要求1所述的直接还原-熔分系统，其特征在于，所述熔分单元还包括氧气站(40)、煤粉仓(41)、气包(38)和鼓风机(39)。


5.根据权利要求1-4任一项所述的直接还原-熔分系统，其特征在于，所述直接还原单元包括转底炉(10)，所述转底炉(10)的炉顶设有转底炉炉顶煤气管(12)，其中转底炉炉顶煤气管(12)的一端与熔分炉炉顶煤气烟道(14)相连；所述转底炉(10)的炉墙两侧均...

【专利技术属性】
技术研发人员：周和敏，沈朋飞，徐洪军，张俊，林万舟，齐渊洪，郝晓东，许海川，
申请(专利权)人：钢研晟华科技股份有限公司，钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11