[发明专利]微波炼铁新工艺及其设备

说明书

一种微波炼铁新工艺及其设备：其技术方案的特征是：在使粉状物料能够连续行进的窑炉中，以微波为加热源、用非燃烧方式对由氧化铁原矿粉料、助溶剂粉料和还原剂粉料组成的的混合物料直接进行加热，由于微波对物料具有特殊的加热机制，而上述混合物料各组分，又均为具有极大介电损耗效应的高效吸波材料；因此它们会从内部被整体高效加热、高速升温并快速完成整个化学反应过程，直至熔融和熔化为铁水和炉渣从炉内排出。

技术领域

金属冶炼工艺，特别是炼铁工艺及其设备。

背景技术

随着社会经济的发展，高炉炼铁资源短缺与环境负荷日益加重的局面已日益显现，开发炼铁新技术，逐步取代传统炼铁技术已迫在眉睫。一直以来，国际钢铁界包括我国，对于采用纯氧、原煤和原矿为原料的熔融还原炼铁技术，始终没有停止探索开发的脚步。到目前为止，开发出的熔融还原炼铁法有36种之多。但由于技术的不成熟，真正投入大规模技术使用的很少。目前的炼铁工艺，主要还是以焦炭或燃气为燃料、以烧结矿、焦炭、石灰、球团矿等为原料在高炉中进行的。高炉炼铁仍是当今世界最主要的炼铁工艺，它具有生产规模大、能耗低、生铁质量好以及效率高等特点。但其存在的问题是：1、在高炉中无法直接利用原煤、原矿粉料进行生产，必须将其制成烧结矿和球团矿，还必须先将原煤炼成焦炭才能使用；因而工序复杂，极大地增加了炼铁的投资、成本和能耗；2、反应温度很高，不仅浪费能源，而且会降低高炉寿命并恶化生产环境；3、化石燃料的大规模使用，使温室气体和硫等有害气体大量排放，造成空气污染和温室效应；4、为防止高炉中气道堵塞和偏烧，对原料的粒度、强度和布料均匀度等均有较高要求，从而增加了工艺成本。

发明内容

为了从根本上解决上述问题，本发明提供了一种微波炼铁新工艺及其设备：其技术方案的特征是：在使粉状物料能够连续行进的窑炉中，以微波为加热源、用非燃烧方式对由氧化铁原矿粉料、助溶剂粉料和还原剂粉料组成的的混合物料直接进行加热，由于微波对物料具有特殊的加热机制，而上述混合物料各组分，又均为具有极大介电损耗效应的高效吸波材料；因此它们会从内部被整体高效加热、高速升温并快速完成整个化学反应过程，直至熔融和熔化为铁水和炉渣从炉内排出。

上述混合物料中的助溶剂粉料为石灰或/和白云石。

上述混合物料中的还原剂粉料为碳粉、煤粉、生物粉（或浆料），其生物包括：动植物和微生物及其排泄物、塑胶、织物等各种有机废料。它们均可及其高效地吸收微波而被分解碳化而成为还原剂。

上述各种粉状物料组分的粒度在直径3mm以下。

上述使粉状物料能够连续行进的窑炉为竖炉，自上而下环绕其炉壁外侧设置有微波加热装置，上述由氧化铁原矿粉料、助溶剂粉料和还原剂粉料组成的混合物料，在重力作用下自上而下运行，并在运行中不断吸收微波而被加热升温，直至熔融和熔化为铁水和炉渣；并从炉底排出。由于微波的加热深度有限，一般不大于20cm，因此这种单体竖炉的直径会很小。为了提高产能，可采用以下几种技术方案：一是将单体竖炉排列起来使用；二是增加竖炉的高度；三是将竖炉炉腔设计成大直径的环形，并在其环形炉体的两侧设置微波加热装置。

上述使粉状物料能够连续行进的窑炉，还可以设计成一种环形水平回转炉。它主要由大直径的环状槽型活动回转炉体和固定在炉体上方的环状炉盖以及分布设置在炉盖上方的微波加热装置构成。微波通过炉盖引入炉腔内，并对铺设在环形炉底上运行的物料进行连续加热升温，使其直至熔融熔化为铁水和炉渣，并在炉体的底部或侧壁，通过间歇式排料口在运行中排出炉外。

由于吸波粉状物料的微波加热，具有升温速度快，热源利用率高，物料反应均匀充分且熔融熔化速度快、温度低，对于铁磁材料、碱性材料、含碳材料和生物材料的加热效率极高等显著优势，试验表明，其生产每千克铁水的耗能仅为传统高炉工艺的50%到70&；因此本发明的有益之处在于：可大幅降低炼铁的原料和能耗成本、充分节省矿产资源并可大规模处理利用有机废物、对于大规模节能减排具有十分重大的意义。

附图说明