[发明专利]隔绝空气加热铁精粉的直接还原装置及其应用

说明书

本发明公开了一种隔绝空气加热铁精粉的直接还原装置及其应用。所述直接还原装置在炉体的顶部从上到下依次设有料罐、料仓、加料装置、炉体及出料装置。炉体的内膛是钢体内壳，在靠近钢体内壳的一侧设有电加热装置，在炉体的炉壁上设有气体输入口。本发明使铁精粉的加热与还原通过两个不同的路径实现，铁精粉的加热是隔绝空气的外加热—电加热；通过气体输入口除向炉内输入还原气外，还可向炉内输入能转变成还原气的甲醇或水蒸汽等原料，自然上升的还原气与自然下降的铁精粉作相对移动并相遇，铁精粉不断被加热升温至830‑850℃进行高效的还原反应，所产生的废气是易于处理能返回使用的全价值气体，产品是单质铁，整个系统没有废弃物产生。

技术领域

本发明涉及一种非高炉炼铁装置，尤其涉及隔绝空气加热铁精粉的直接还原装置及其在直接还原铁中的应用，属于炼铁工艺和装备领域。

背景技术

传统铁矿石的加热与还原是在同一容器中按照下述方式进行：容器中同时装有铁矿石与含碳物料，向容器内送风(含O₂)助燃，物料中的碳与助燃空气中的氧燃烧产生的热量用来加热铁矿石并产生CO₂，碳与氧的反应还产生CO，在830-850℃温度下，铁矿石中的铁发生还原反应，当容器内CO₂比例升高时还原效率会降低。

目前，几乎所有氧化物的还原反应都是按照上述方式进行，因此，研制提供一种使铁矿石的加热与还原通过两个不同的路径实现的直接还原装置，对于提高炼铁的效率和品质、降低成本等均具有重要意义。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种隔绝空气加热铁精粉的直接还原装置，以解决现有技术存在的上述问题。

本发明的目的之二是提供一种应用所述的隔绝空气加热铁精粉的直接还原装置还原铁精粉的方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案包括：

本发明首先提供了一种隔绝空气加热铁精粉的直接还原装置，包括炉体、料罐、料仓、加料装置、出料装置和基座；其中，在炉体的顶部从上到下依次设有料罐、料仓和加料装置；所述炉体的底端支撑在一基座上，该炉体的底端设有出料装置；其中，所述的炉体的内膛是钢体内壳，在所述钢体内壳的外侧(即靠近炉体外壳的部位)设有电加热装置；在炉体的炉壁上设有气体输入口。

本发明的一种优选的具体实施方式，所述炉体的横截面可以为矩形或圆形；优选的，在圆形炉体的中间设置实芯钢体，该实芯钢体被感应加热升温，这样炉膛就变成了环形炉膛；矩形炉膛和环形炉膛可以提高该装置的产能；更优选的，在所述实芯钢体的外周砌一层由导热耐火材料组成的第一导热耐火层，该导热耐火材料具有良好的热传导性能，例如该导热耐火材料可以是铬刚玉质等材料；所述第一导热耐火层的厚度优选为30-100mm。

本发明的一种优选的具体实施方式，所述的电加热装置可以是由硅碳棒和硅炭棒加热电源组成的电加热装置，通过热传导的方式对钢体内壳进行加热；其中，硅碳棒紧贴钢体内壳，硅炭棒加热电源安放在炉外并通过电源线与硅碳棒相连；在硅碳棒的外侧(即靠近炉体外壳的部位)是用绝热保温材料砌筑成的第一绝热保温层；该第一绝热保温层的厚度是30-150mm，所述的绝热保温材料可以是硅酸铝纤维棉或镁铝料等材料。

所述的电加热装置也可以由感应线圈和感应加热电源组成，通过电磁感应的方式对钢体内壳进行加热，感应加热电源安放在炉外并通过电源线与感应线圈相连；为了防止感应加热线圈温度过高出现损害的情况，也可以在感应加热线圈和钢体内壳之间用绝热保温材料砌筑成的第二绝热保温层；所述的绝热保温材料可以是硅酸铝纤维棉或镁铝料等材料，所述第二绝热保温层的厚度优选是30-150mm；其中，用感应线圈加热钢体内壳，如果需要可以将钢体加热到1100℃以上甚至接近钢体固相线温度(低碳钢1495℃)，优选将钢体内壳的内侧(即靠近炉体中心)砌一层由导热耐火材料组成的第二导热耐火层，该导热耐火材料具有良好的热传导性能，例如其可以是铬刚玉质等材料，这样就可以用更高的温度来加热铁精粉或其它物质；所述第二导热耐火层的厚度优选为30-100mm。