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?；剞D(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。回轉(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)。可在一檔或數(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%。