直接還原鐵生產(chǎn)工藝

1、直接還原鐵回轉(zhuǎn)窯鐵磷還原法生產(chǎn)工藝一、直接還原鐵 是精鐵粉或氧化鐵在爐內(nèi)經(jīng)低溫還原形成的低碳多孔狀物質(zhì)， 其化學(xué)成分穩(wěn) 定，雜質(zhì)含量少，主要用作電爐煉鋼的原料，也可作為轉(zhuǎn)爐煉鋼的冷卻劑，如果 經(jīng)二次還原還可供粉末冶金用。二、直接還原鐵生產(chǎn)工藝概述1 、什么是直接還原煉鐵法？直接還原煉鐵法是在低于礦石熔化溫度下， 通過固態(tài)還原， 把鐵礦石煉制成 鐵的工藝過程。2 、常用的直接還原煉鐵法有哪些？在工業(yè)上應(yīng)用較多的有鐵磷還原法， 鐵精礦粉還原法等， 即將軋鋼氧化鐵磷 或精礦粉經(jīng)還原鐵壓塊機壓制成塊后， 裝入焙燒管進窯焙燒， 生產(chǎn)出了優(yōu)質(zhì)還原 鐵。直接還原鐵經(jīng)粗破 （將直接還原鐵錠破成塊狀） 中破（將

2、塊狀直接還原鐵破 碎成 015mm的顆粒狀）后，再經(jīng)過磁選，去除 SiO2、 CaS和游離碳等雜質(zhì)。 用戶可再次使用還原鐵壓塊機壓制直接還原鐵顆粒， 使直接還原鐵顆粒成型并達 到一定的堆比重 g/cm3 要求。直接還原鐵破碎顆粒直接影響壓塊物理特性 （壓縮 性、成型性、堆比重 g/cm3）對特鋼生產(chǎn)起到至關(guān)重要的作用。三、鐵磷還原法概述1 、什么是鐵磷？鐵鱗又稱氧化鐵皮、 氧化皮。 在鋼材加熱和軋制過程中， 由于表面受到氧化 而形成氧化鐵層，剝落下來的魚鱗狀物。鐵鱗可用作氧化劑和制鐵粉的原料。軋鋼氧化鐵磷是鋼材在加熱爐中加熱后在軋制過程中， 其表面氧化層自行脫 落而產(chǎn)生的。2 、為什么用氧化鐵

3、磷？有什么注意事項？ 還原海綿鐵可采用熱軋沸騰鋼氧化鐵磷作原料，因為沸騰鋼氧化鐵磷中的 TFe、 C、 S、 P 化學(xué)成分含量，能滿足還原海綿鐵生產(chǎn)的技術(shù)要求。在還原海綿 鐵中最好不要以高碳鋼或合金鋼氧化鐵磷為原料。3 、什么是鐵磷還原法？有哪些類型？鐵鱗還原法就是以鐵鱗為原料的直接還原法生產(chǎn)工藝。鐵鱗還原法生產(chǎn)過 程可分為粗還原與精還原。在粗還原過程中， 鐵氧化物被還原， 鐵粉顆粒燒結(jié)與滲碳。 增高還原溫度或 延長保溫時間皆有利于鐵氧化物還原、 鐵粉顆粒燒結(jié)， 但會生產(chǎn)部分滲碳。 鑒于 在精還原過程中脫碳困難， 在粗還原過程中， 控制鐵氧化物還原到未滲碳的程度 是必要的。還原溫度約為 110

4、0。粗還原得到的海綿鐵的含鐵量 95%，含碳量 98%。四、回轉(zhuǎn)窯直接還原法概述1 、什么是回轉(zhuǎn)窯直接還原法？ 回轉(zhuǎn)窯直接還原法是以連續(xù)轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)窯作反應(yīng)器， 以固體碳作還原劑， 通 過固相還原反應(yīng)把鐵礦石煉成鐵的直接還原煉鐵方法。 生產(chǎn)煉鋼海綿鐵的主要方 法有 SL/RN法、 CODIR法、 DRC、TDR、ACCAR等。2 、回轉(zhuǎn)窯直接還原法工藝簡介回轉(zhuǎn)窯直接還原是在 9501100進行的固相碳還原反應(yīng)，窯內(nèi)料層薄，有 相當(dāng)大的自由空間， 氣流能不受阻礙的自由逸出， 窯尾溫度較高， 有利于含鐵多 元共生礦實現(xiàn)選擇性還原和氣化溫度低的元素和氧化物以氣態(tài)排出， 然后加以回 收，實現(xiàn)資源綜合利用

5、。由于還原溫度較低， 礦石中的脈石都保留在產(chǎn)品里， 未能充分滲碳。 由于還 原失氧形成大量微氣孔，產(chǎn)品的微觀類似海綿，故也稱海綿鐵。3 、回轉(zhuǎn)窯直接還原法工藝流程 回轉(zhuǎn)窯法工藝流程，一般如下圖所示。回轉(zhuǎn)窯是與水平稍呈傾斜放置在幾 組支撐托輪上、 內(nèi)襯耐火材料可連續(xù)旋轉(zhuǎn)的筒形高溫反應(yīng)器。 作業(yè)時， 將一定粒 度的鐵礦石 （塊礦、球閉礦） 、部分還原煤（包括返回炭 ）和脫硫劑按比例連續(xù)從窯 加料端 （尾端）加入，隨著窯體轉(zhuǎn)動 （0.5 1.2r/min） ，物料受摩擦力被帶起一定 高度并因重力作用翻滾落下， 同時向窯排料端 （低端）前移一小距離。 在窯排料端 還設(shè)有還原煤噴送裝疆， 靠高壓空氣將適

6、宜粒度的還原煤送入窯內(nèi)， 調(diào)節(jié)噴送空 氣量能有效地控制噴入距離和分布。 窯內(nèi)物料加熱和反應(yīng)熱由排料端和沿窯長裝設(shè)的伸入窯內(nèi)的供風(fēng)管送入空氣 （ 一次風(fēng)和二次風(fēng) ） ，燃燒窯內(nèi)還原煤釋放的揮發(fā) 分、還原反應(yīng)生成的 CO和碳提供。如熱量不足，可在窯頭增設(shè)煤粉燒嘴補充。 物料在前移過程中逐漸被逆向的熱氣流加熱，完成干燥、預(yù)熱、碳酸鹽分解、脫 硫、鐵氧化物（或其他元素）還原和滲碳反應(yīng)等。調(diào)節(jié)各風(fēng)管供風(fēng)量、 煤粉和還原 煤數(shù)量、粒度和分布， 可靈活的控制窯內(nèi)溫度和分布。 使入窯鐵礦石在窯內(nèi)停留 810 小時和 9501100下轉(zhuǎn)變成海綿鐵 。有些回轉(zhuǎn)窯為擴大高溫還原帶長度， 在預(yù)熱段安有埋入燒嘴， 空氣

7、送入料層 燃燒窯尾還原煤釋放的揮發(fā)分， 提高預(yù)熱段溫度。 從排料端排出的高溫料通過溜 槽落入冷卻筒?？客餐鈬娝?（ 或內(nèi)、外同時噴水 ）將料冷卻到 120以下。為改善 物料運動強化冷卻， 筒內(nèi)裝有揚料板。 在回轉(zhuǎn)窯卸料端及冷卻筒兩端安裝有密封 裝置，生產(chǎn)時維持微正壓， 防止空氣吸入發(fā)生再氧化。 冷卻后的物料經(jīng)篩分分級、 磁選分離得出磁性顆粒料 （直接還原鐵 ） 、磁性粉料、非磁性顆粒料和非磁性粉。 磁性粉料拌加黏結(jié)劑后壓成塊， 與直接還原鐵一起供電爐煉鋼。 非磁性顆粒料含 較高固定碳，可作還原劑重新利用。4 、回轉(zhuǎn)窯直接還原法技術(shù)指標(biāo)因回轉(zhuǎn)窯還原溫度較高 （950 1100） ，產(chǎn)品比較安定，

8、 通常不需鈍化處理。 回轉(zhuǎn)窯直接還原鐵含碳低 （0.05 0.3），S、P 均0.03、金屬化率按要求 控制在 88 93。5、回轉(zhuǎn)窯直接還原法工作原理經(jīng)預(yù)熱裝置或直接進入回轉(zhuǎn)窯簡體的物料與窯頭的燃燒氣體按逆流方式進 行熱交換。物料從窯尾至出料端經(jīng)過干燥、預(yù)熱、分解、煅燒及冷卻等段帶。燃 燒裝置設(shè)在窯頭， 噴入燃料，燃燒的煙氣受排煙裝置 (煙囪或排煙機 )造成的負壓 的影響沿筒體上升流動，與物料逆向相遇進行熱交換，并從窯尾排出?；剞D(zhuǎn)窯簡體呈 3 35的斜度安裝，并以 12r min 慢速旋轉(zhuǎn)，自窯 尾端加入的物料沿窯體以翻滾及滑動的方式朝窯頭出料端移動， 最后從出料端卸 出。窯內(nèi)各段帶的分配及

9、其長度隨加入物料的性質(zhì)及其在加熱過程中的物理化學(xué) 變化不同而有所差異。煅燒帶以輻射傳熱為主， 預(yù)熱帶則以對流和傳導(dǎo)傳熱為主。 從窯尾排出的煙氣溫度較高，一般可達 9001100。為了有效地利用余熱，可在窯的加料端設(shè)置各種原料預(yù)熱裝置或余熱鍋爐。 出窯的熟料溫度有的高達 10001300。在窯的出料端設(shè)置熟料冷卻裝置，以 便回收余熱。熟料冷卻至 250以下時進入下一工序。6、回轉(zhuǎn)窯設(shè)備組成回轉(zhuǎn)窯設(shè)備主要由筒體、滾圈、支承裝置、傳動裝置、窯頭罩、密封裝置、 集塵室、燃燒裝置及熱煙室等部分構(gòu)成，詳見下圖：(1) 筒體?；剞D(zhuǎn)窯的筒體由鋼板卷成， 從鉚接已發(fā)展為全部焊接。 筒體應(yīng)具 有足夠的剛度和強度，

10、 以保證在安裝和運轉(zhuǎn)中軸線的直線性和截面的圓度。 筒體 內(nèi)襯耐火材料， 起保護簡體和減少散熱的作用， 簡體襯磚應(yīng)能滿足操作條件的要 求。預(yù)熱帶一般采用粘土磚，燒成帶根據(jù)煅燒溫度、化學(xué)侵蝕等因素選擇。煅燒 粘土的回轉(zhuǎn)窯一般采用粘土磚或 3 等高鋁磚砌筑； 高鋁礬土回轉(zhuǎn)窯一般采用高鋁 磚砌筑；鎂質(zhì)、鎂質(zhì)合成砂、白云石砂、活性石灰回轉(zhuǎn)窯則采用堿性磚砌筑。筒 體兩端設(shè)有窯口護板， 防止筒體因受灼熱物料或高溫?zé)煔庾饔枚冃伍_裂以及導(dǎo) 致筒體的窯襯脫落。由于窯口工作溫度有時高達 10001300，故窯口護板應(yīng) 由可以更換的耐熱、耐磨材料制成，必要時還采用風(fēng)冷或水冷措施。(2) 滾圈。簡體上裝有若干個滾圈

11、(輪帶) ，將筒體分成數(shù)跨。簡體、窯襯、 物料及窯皮等所有回轉(zhuǎn)部分的重量均通過滾圈傳遞到支承裝置上。 滾圈由耐磨性 好，接觸疲勞強度高的碳鋼、 合金鋼鑄成或鍛造。 滾圈截面形狀有矩形和箱形兩 種，當(dāng)前多數(shù)采用矩形截面滾圈。 滾圈與筒體之間留有適度的間隙， 既可增強筒 體剛度，又不致使筒體和滾圈產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。(3) 支承裝置。承受著回轉(zhuǎn)設(shè)備的全部重量。對簡體起著軸向與徑向定位作 用，使其能安全平穩(wěn)的運轉(zhuǎn)。支承裝置由托輪、托輪軸、托輪軸承、擋輪及底座 等部分構(gòu)成。 托輪直接與滾圈接觸。 各組托輪軸線必須與簡體中心線平行， 且兩 組托輪中心與筒體斷面中心的三點連線應(yīng)形成等邊三角形。托輪寬度略寬于

12、滾 圈，由耐磨鑄鋼制成，托輪斷面有單輪幅、雙輪幅及三輪幅等 3 種結(jié)構(gòu)，安裝方 式有心軸式和轉(zhuǎn)軸式 2 種。轉(zhuǎn)軸式托輪軸一般是熱配合裝配。 托輪軸承結(jié)構(gòu)形式 分滑動軸承、 滾動軸承及滑動一滾動軸承等， 大多采用滑動軸承。 滑動軸承的瓦 襯鑲在球面瓦上， 形成球面接觸，能自動調(diào)心，油勺帶油潤滑， 球面瓦竄水冷卻， 軸端設(shè)有止推盤， 軸肩有止推環(huán)以承受軸向推力。 軸承固定在型鋼底座上， 并有 調(diào)整托輪位置用的頂絲。 滾動軸承雖具有結(jié)構(gòu)簡單， 摩擦阻力小，電耗低等優(yōu)點， 但大型軸承的一次性投資大， 壽命較滑動軸承低。 除前蘇聯(lián)在大直徑回轉(zhuǎn)窯的支 承裝置上采用滾動軸承外， 美國、 丹麥和日本等國的回轉(zhuǎn)

13、窯均采用滑動軸承， 中 國僅在中小型回轉(zhuǎn)窯上有的采用滾動軸承。 擋輪的作用是限制或控制筒體軸向竄 動。窯體支承裝置的組數(shù)稱為窯的檔數(shù)?？稍谝粰n或數(shù)檔支承裝置上裝有擋輪， 稱為帶擋輪支承裝置， 除液壓擋輪外， 一般只在靠大齒圈附近的滾圈兩旁裝一組 擋輪。擋輪按其功能分為“信號擋輪”， “推力擋輪”及“液壓擋輪”。 “信號 擋輪”多數(shù)用在舊式窯上， 它不是防止窯體軸向竄動的止擋裝置， 只起信號作用。 “推力擋輪”承受窯體下滑力， 限制筒體軸向竄動。 “液壓擋輪”是通過液壓裝 置推動擋輪， 迫使簡體作軸向運動， 保證滾圈和托輪在全寬度上均勻磨損及簡體 直線性以減少動力消耗。 這種裝置可同時采用幾個小

14、型液壓擋輪， 共同承受窯體 軸向竄動力，特別適用于大直徑多擋數(shù)的回轉(zhuǎn)窯。(4) 傳動裝置。通過減速機構(gòu)將動力傳遞給用彈簧板固定在簡體上的大齒圈， 使筒體作慢速回轉(zhuǎn)。 由于運輸和安裝的要求， 齒圈為兩半剖分式， 其齒數(shù)均為偶 數(shù)。彈簧板有切向和縱向兩種。 窯傳動裝置特點是傳動比大， 要求平滑無級調(diào)速， 起動力矩大。 分為主傳動和輔助傳動兩個系統(tǒng)。 主傳動系統(tǒng)多數(shù)由主電動機、 主 減速機、 齒輪和大齒圈組成， 亦可中間再加一級半敞開齒輪或皮帶傳動， 或采用 兩套電動機和減速機構(gòu)的雙傳動方式。主電動機應(yīng)有調(diào)速功能。輔助傳動系統(tǒng)的作用是當(dāng)主電動機或主電源發(fā)生故障時定期轉(zhuǎn)動窯體，避 免筒體產(chǎn)生變形與彎曲

15、， 在窯體砌磚或檢修時亦使用。 由輔助電動機帶動輔助減 速機，通過離合器與主減速機的高速軸相連。 輔助電動機與主電動機分別用不同 電源供電。輔助電動機也可用柴油發(fā)動機代替。(5) 窯頭罩。 連接筒體窯頭端與冷卻裝置， 罩內(nèi)砌有粘土磚， 并設(shè)有監(jiān)視窯 內(nèi)燃料和物料燃燒情況的看火孔和檢修門。 窯頭罩有固定式和移動式 2 種。大型 回轉(zhuǎn)窯多數(shù)采用固定式。(6) 密封裝置。防止從窯的回轉(zhuǎn)部件與固定裝置間隙處吸入空氣或窯內(nèi)攜塵 的氣體外泄。有窯頭，窯尾密封之分，窯頭罩與簡體間的密封稱窯頭密封；集塵 室與簡體間的密封稱窯尾密封。 密封裝置的基本要求首先是密封性能好， 能適應(yīng) 運轉(zhuǎn)時簡體圓度公差值和軸向竄動

16、幅度； 此外是結(jié)構(gòu)簡單， 維修方便， 耐磨損且 不影響窯的熱工制度。 密封裝置有迷宮式 (曲徑式 ) ，接觸式(摩擦式 ) 和氣封式等 3 種。也可將上述兩種或 3 種綜合應(yīng)用。(7) 集塵室。設(shè)于窯尾端，由紅磚砌筑，內(nèi)砌筑粘土磚， 外部用鋼骨架加強。 其頂部設(shè)加料管將物料直接喂入窯內(nèi)， 煙氣自窯尾進入集塵室， 因流速降低， 一 部分粉塵在室內(nèi)沉降， 側(cè)墻裝有煙氣排出管， 室下部設(shè)有粉塵清理門或機械運灰 裝置。當(dāng)窯尾采用預(yù)熱裝置時，則不設(shè)集塵室。(8) 燃燒裝置。根據(jù)燃料不同，燃燒裝置有噴煤管、燃油燒嘴及燃氣燒嘴。 燃燒裝置裝設(shè)在支架上， 從窯頭以懸臂形式伸入窯內(nèi)， 支承架上裝有燒嘴調(diào)節(jié)機 構(gòu)

17、，可調(diào)節(jié)火焰的位置。(9) 熱煙室。設(shè)于窯頭罩下部，由紅磚砌筑，內(nèi)襯粘土磚，外部用鋼骨架 加強，其中部一側(cè)設(shè)有下料口， 將回轉(zhuǎn)窯煅燒好的料溜至冷卻裝置。 進入冷卻裝 置的冷空氣經(jīng)與回轉(zhuǎn)窯煅燒好的物料進行熱交換后，溫度可達500左右，被排煙裝置吸引至窯內(nèi)作為二次空氣使用。 熱煙室側(cè)墻裝有小門， 供觀察及處理結(jié)砣 的物料用。7、回轉(zhuǎn)窯直接還原法主要原料選用要求鐵礦石( 包括氧化球團礦 ) 、還原與燃燒用煤和脫硫劑是煤基回轉(zhuǎn)窯直接還原 生產(chǎn)的主要原料， 是直接還原生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。 原料的質(zhì)量不僅對直接還原的生 產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和能源消耗等技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有直接影響， 還決定著直接還原工 藝的成敗。因此，

18、做好原料選擇和加工準(zhǔn)備是直接還原生產(chǎn)十分重要的基礎(chǔ)工作， 是能否生產(chǎn)出直接還原鐵的關(guān)鍵。7.1 含鐵原料的選用要求 用于回轉(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)的含鐵原料可以是天然鐵礦石 （即塊礦 ） ，也可以是 氧化球團。 適宜于回轉(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)的鐵礦石必須：含鐵量高、脈石含量少、 有害雜質(zhì)少、化學(xué)成分穩(wěn)定、粒度適宜，并且具有良好的還原性及一定的強度。 決定含鐵原料質(zhì)量的主要因素是：化學(xué)成分、物理性質(zhì)和冶金性能。7.1.1 鐵礦石化學(xué)成分要求（1）含鐵量：含鐵原料以鐵氧化物為主，通常要求含鐵量在 66以上， 赤 鐵礦應(yīng) 66.5%，磁鐵礦 67.5%。在回轉(zhuǎn)窯還原過程中， 所發(fā)生的主要化學(xué)變化 是在固態(tài)下脫除含鐵原料中的氧， 而不能脫除脈石成分和其他雜質(zhì)。 因此選用的 含鐵原料必須是含鐵量高、脈石含量低。（2）脈石含量 ：通常要求 脈石總量小于 8%。