一种四热式低碳烧结还原窑

技术领域

本发明属于矿料冶炼工艺技术领域，尤其涉及一种四热式低碳烧结还原窑。

背景技术

目前，传统矿料经干燥窑干燥至水分25％以下，按一定比例配入还原剂后加入回转窑，通过燃烧器使煤粉在空气中燃烧提供热源实现矿石的进一步干燥以及焙烧、预还原，反应后焙砂经料罐小车加入矿热炉进行冶炼还原。

传统矿石生产焙砂过程需要干燥窑、回转窑两个设备，干燥窑干燥矿石热量来源一般为窑炉冶炼产生的废气或配煤燃烧产生的热量，前者中低温废气的余热回收效率低，干燥效果不佳；后者需使用燃料增加成本。同时干燥后矿石在配料阶段易受环境水分含量影响，导致入窑水分偏高。

生产过程中，热量来源为燃烧器喷吹煤粉在空气中燃烧产生的高温气流，为保证换热效率及温度均匀，需在机械通风条件下使热气流与物料逆向地流经全窑，通风带入的大量空气带走大量热量，且因煤粉大部分与空气中氧气反应放热，造成矿石中金属氧化物五点还原度低，同时因回转窑对流换热工作机理，窑内温度随气流走向呈由高至低的变化趋势，高温区易发生结窑皮及矿石烧损，低温区还原剂中挥发分的还原作用无法发挥，造成能源的浪费。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

传统矿材料的冶炼工艺流程长、操作环境温度高、所需的能源消耗大、产生的污染因子多且量大、尾气余热利用率低。冶炼过程水分与原料中的有害物对冶炼的结果、成本影响大。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种四热式低碳烧结还原窑。

本发明是这样实现的，一种四热式低碳烧结还原窑，包括设置在场地上的两组料仓，料仓与混料塔之间采用管道相连；混料塔由三层建筑结构组成，一层架空，二层为配料站，三层为中制室；材料均匀搅拌后运输至电磁加热窑中，电磁加热窑中设置电磁回转装置；电磁加热窑下端设置焖罐与炉子采用输送机相连，炉子顶部分别输出至渣包罐和钢包罐；电磁加热窑侧面设置管道与换热器相连，换热器与洗涤塔之间采用管道连接，洗涤塔设置两组；电磁加热窑下方场地设置有水冷却和电源系统。

进一步，所述料仓为圆形塔仓，两组设置在场地内，分别储存原料与辅料(还原剂)，与混料塔之间采用管道连接，可依次将材料输送至混料塔内。

进一步，所述混料塔为三层建筑结构，分别为一层架空层，二层为配料站，三层为中制室，可将矿料与还原剂混匀和捏练，挤压为成型矿料。

进一步，所述电磁加热窑设置在二层地板上，内部设置有电磁回转装置，电磁回转装置可实现四段不同温度反应工段条件反应。

进一步，所述焖罐设置在电磁加热窑下部，可将焖罐进行焖烧。

进一步，所述炉子与焖罐之间采用输送机连接，输送机将焖烧后的焙砂运至炉子顶部，熔炼金属液，并分离出料渣与溶液。

进一步，所述渣包罐用以储存由炉子负压虹吸出的渣包；所述钢包罐用以储存由炉子负压虹吸出的钢包。

进一步，所述换热器与电磁加热窑侧壁管道相连，能够对反应中所产生尾气中的热量进行回收利用。

进一步，所述洗涤塔与换热器采用管道连接，采用水循环出泥过滤的方式对尾气进行处理。

进一步，所述电磁加热窑下部设置水冷却和电源系统，分别包括水冷却(窑用)、水冷却(电源用)、电机电源、中频电源-冷却器，为整个装置散热和提供电源。

进一步，所述上述所有组件在场地内均并列设置四组，可提高作业效率。

结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

(1)使用电磁加热窑，干燥-焙烧、还原、半熔融一体化进行，控制反应区温度，实现高效还原金属氧化物。避免高温区集中造成的结窑皮、矿石烧损以及高温氮氧化物的形成。

(2)内配碳冶炼，还原剂与矿石一体化混合造块后入窑反应，保证物料均匀性，同时还原剂高温环境下挥发份析出与金属氧化物还原产生的气孔使焙烧产物疏松多孔，有利于入后续冶炼。

(3)无需机械通风，生产过程中无需引入空气助燃煤粉及对流换热，还原剂反应的氧绝大多数来自于金属氧化物，显著提高金属氧化物的预还原度，同时避免大量废气带走热量，实现热量的高效利用。

附图说明

图1是本发明实施例提供的四热式低碳烧结还原窑布置示意图。

图2是本发明实施例提供的四热式低碳烧结还原窑结构示意图。

图3是本发明实施例提供的四热式低碳烧结还原窑工作流程示意图。

图中：1、料仓；2、混料塔；2-1、一层；2-2、二层底板；2-3、配料站；2-4、三层地板；2-5、中制室；2-6、三层屋顶；3、电磁加热窑；4、电磁回转装置；5、换热器；6、管道；7、洗涤塔；8、水冷却(窑用)；9、水冷却(电源用)；10、中频电源-冷却器；11、电机电源；12、焖罐；13、输送机；14、炉子；15、渣包罐；16、钢包罐。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的四热式低碳烧结还原窑，所述料仓为圆形塔仓，两组设置在场地内，分别储存原料与辅料(还原剂)，与混料塔之间采用管道连接，可依次将材料输送至混料塔内。

根据四热式低碳烧结还原窑布置示意图、结构示意图和工作流程示意图，以下是各组件的详细连接关系和工作原理：

料仓(1)**：存储原料，通过管道与混料塔(2)相连。

混料塔(2)**：由三层建筑结构组成。一层(2-1)架空，二层底板(2-2)为配料站(2-3)，三层地板(2-4)为中制室(2-5)，三层屋顶(2-6)覆盖顶部。混料塔负责将原料进行混合和搅拌。

电磁加热窑(3)**：接收混合后的原料，并通过电磁回转装置(4)加热搅拌。电磁加热窑下端设置焖罐(12)与炉子(14)相连。

电磁回转装置(4)**：安装在电磁加热窑(3)内部，用于加热和搅拌原料。

换热器(5)**：与电磁加热窑(3)侧面的管道(6)相连，用于回收窑内热量。

洗涤塔(7)**：与换热器(5)之间采用管道连接，负责处理烟气。

水冷却(窑用,8)**和**水冷却(电源用,9)**：位于电磁加热窑(3)下方场地，分别用于窑体和电源的冷却。

中频电源-冷却器(10)**和**电机电源(11)**：为电磁回转装置(4)和输送机(13)提供电源。

输送机(13)**：将焖罐(12)内的原料输送至炉子(14)。

炉子(14)**：负责对原料进行熔炼，顶部分别输出至渣包罐(15)和钢包罐(16)。

本发明实施例提供的四热式低碳烧结还原窑的工作原理：

原料从料仓(1)输送至混料塔(2)，在配料站(2-3)进行混合和搅拌。

混合后的原料进入电磁加热窑(3)，通过电磁回转装置(4)加热搅拌。

加热后的原料通过输送机(13)送至炉子(14)进行熔炼。

炉子(14)顶部产生的烟气通过管道(6)进入换热器(5)进行热量回收，再通过管道进入洗涤塔(7)进行处理。

熔炼后的渣滓和钢水分别流入渣包罐(15)和钢包罐(16)。

在整个工作过程中，设备通过水冷却系统(8,9)和电源系统(10,11)保持稳定运行。

作为优选地，所述混料塔为三层建筑结构，分别为一层架空层，二层为配料站，三层为中制室，可将矿料与还原剂混匀和捏练，挤压为成型矿料。

作为优选地，所述电磁加热窑设置在二层地板上，内部设置有电磁回转装置，电磁回转装置可实现四段不同温度反应工段条件反应。

作为优选地，所述焖罐设置在电磁加热窑下部，可将焖罐进行焖烧。

作为优选地，所述炉子与焖罐之间采用输送机连接，输送机将焖烧后的焙砂运至炉子顶部，熔炼金属液，并分离出料渣与溶液。

作为优选地，所述渣包罐用以储存由炉子负压虹吸出的渣包；所述钢包罐用以储存由炉子负压虹吸出的钢包。

作为优选地，所述换热器与电磁加热窑侧壁管道相连，能够对反应中所产生尾气中的热量进行回收利用。

作为优选地，所述洗涤塔与换热器采用管道连接，采用水循环出泥过滤的方式对尾气进行处理。

作为优选地，所述电磁加热窑下部设置水冷却和电源系统，分别包括水冷却(窑用)、水冷却(电源用)、电机电源、中频电源-冷却器，为整个装置散热和提供电源。

作为优选地，所述上述所有组件在场地内均并列设置四组，可提高作业效率。

如图3所示，本发明具体工作流程为：

(1)将原料和辅料(还原剂)输送进混料塔，将矿料破碎后与还原剂按一定比例加入真空混料机中、混匀和捏练，再挤压成有一定粒度和强度的成型矿料。

(2)将矿料加入电磁中，经四段不同温度反应工段条件反应，各工段之间设有锁风阀和单向排气管控制外部空气流入并设有排气阀控制气体及有害挥发物；第一段窑后产生的尾气部分由洗涤塔处理后排放，其余尾气利用装置处理后的尾气用高温等离子作为深度还原。

每段温度反应工段过程中均采用冷却水循环降温，采用电力供能。不同温度反应工段分别为：

第一段：加热温度400-600℃，主要用于物料的干燥以挥发份的析出；

第二段：加热温度500-700℃，主要反应为挥发份中碳氢化合物的裂解生成氢气及游离碳，以及裂解产物氢气已碳对金属氧化物的还原反应；

第三段：加热温度600-850℃，主要反应为裂解产物游离碳对金属氧化物的还原反应，以及物料升温。

(3)将焙烧预还原后的850℃的焙砂运输至焖烧罐中，采用外部热源供能，焖烧后输送进熔炼炉，采用经尾气利用装置处理后的尾气用高温等离子作为深度还原并半熔进入冶金炉中熔炼金属液，对熔炼炉进行负压虹吸，分离出料渣与溶液，料渣输送至渣包罐，熔炼金属液经负压吹炼流道池形成溶液中间包，储存在钢包罐中。

(4)与步骤3同时进行的是：采用换热器收集尾气中的热量供给给配料站，然后经洗涤塔以水循环出泥过滤的形式对尾气进行处理、排放。

本发明是一种利用多种热力源组合的烧结还原设备，集干燥、绝氧烧结、还原的矿料冶炼工艺，通过配料、均化、真空制料等工序将矿料烘干、预热、焖烧、还原、熔融并加入至冶金炉之中进行熔炼，进而达到超低碳的冶炼工艺。本发明将冶炼过程所需的冶炼环境、特性、要素分段的控制并提供相应的环境、特性条件，使整个工序能自动化并流态化生产还原金属液。

本发明实施例提供的四热式低碳烧结还原窑是一种具有创新性和环保性的工业炉窑设备。它采用了先进的烧结还原技术，实现了高效、低碳、环保的生产目标。以下是这种烧结还原窑的技术效果和优点：

1.)高效能源利用：通过电磁加热技术，实现对原料的快速加热和均匀搅拌，提高了能源利用效率。

2.)低碳排放：采用四热式设计，能量回收和再利用，降低了碳排放和能源消耗。

3.)环保：通过与洗涤塔的连接，实现对烟气的处理和净化，降低了对环境的污染。

4.)结构紧凑：采用三层建筑结构设计，节省了场地空间，便于设备的安装和维护。

5.)自动化程度高：采用自动化输送机和管道连接，实现了材料的自动输送和处理，降低了人工成本。

6.)安全可靠：电磁加热窑下方场地设置有水冷却和电源系统，确保了设备的安全运行。

综上所述，这种四热式低碳烧结还原窑在实际生产中具有明显的技术优势和环保价值，有望在各类工业炉窑设备中得到广泛应用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。