[发明专利]一种球团矿高温冷却还原系统和方法

说明书

本发明属于冶金节能减排技术领域，尤其涉及一种球团矿高温冷却还原系统和方法。该系统包括在竖直方向上依次连通设置的控制组件、冷却还原段和收缩段；冷却还原段用于向来自控制组件的高温球团矿提供低温还原气以冷却和还原高温球团矿，并获得预还原球团矿；收缩段用于向来自冷却还原段的预还原球团矿补充低温还原气以继续冷却预还原球团矿。由此，该系统一方面利用还原气体换热物理冷却高温球团矿，另一方面利用还原气体还原高温球团矿过程吸收热量化学冷却高温球团矿，双重强化冷却并生产预还原球团产品，从而实现了热量交换强、冷却强度大、能量损失小、节能降耗、能量高效回收利用的目的。

技术领域

本发明属于冶金节能减排技术领域，尤其涉及一种球团矿高温冷却还原系统和方法。

背景技术

球团矿是现代冶金生产企业冶炼过程必备的炉料之一，制备球团矿要先在粉矿中加入适量的水和粘结剂制成粘度均匀、具有足够强度的生球，再将生球经过干燥(300～600℃)、预热(600～1000℃)后进行焙烧(1200～1300℃)，此时制成的球团矿由于温度过高无法直接使用，所以还需要将高温球团矿冷却最终获得成品球团矿。其中焙烧设备主要有竖炉、链篦机-回转窑和带式焙烧机三种。

目前生产企业针对球团矿的冷却多数采用喷水降温冷却和环冷机空气冷却的方式，然而，喷水降温冷却无热量回收，环冷机空气冷却只能实现部分热量回收，这都使得高温球团携带的热量在冷却过程中大量浪费。

现有发明专利《一种球团焙烧还原一体化生产金属化球团的系统及方法》(专利号：CN113881842A)在球团焙烧完成后直接利用其热量进行还原，同时制备出满足后续冶炼生产的电炉入炉要求的高金属化率球团，实现一体化生产。然而，该方法需要额外设置第二煤气喷枪燃烧以消耗过剩的氧气，此燃烧过程不利于节能减排，并且由于H₂还原大量吸热，依靠球团冷却过程自身的热量难以将球团还原为金属化率较高的球团，若热量不足还可能会导致后续还原速率与前序氧化球团生产速率不匹配。

现有实用新型专利《一种冶金用球团矿冷却装置》(专利号：CN201921984403.9)通过球团在溜料槽内滚动与空气接触散热和通过喷水机构对球团喷水冷却，达到快速对球团冷却的效果，解决了球团矿冷却慢的问题。然而，该发明仅考虑球团冷却速度，忽略了热量高效回收利用的问题，导致能量全部损失。

现有发明专利《一种球团矿冷却废气回收利用系统及使用方法》(专利号：CN110157903A)将球团矿冷却环节的废气回收利用，减少热损失，降低系统能耗，并提供了废气温度调节手段，向链箅机和回转窑提供温度适宜的热气流作为热源。但是该热量回收方式仍然存在漏风大、能量利用粗放、热交换过程能量损失较大等问题，导致热量回收效率低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种球团矿高温冷却还原系统和方法，通入冷却气为还原性气体，一方面利用高比热容还原气体换热能力强强化物理冷却高温球团矿，另一方面利用还原气体还原球团过程吸收热量化学冷却高温球团矿，物理冷却和化学冷却双重强化冷却并利用球团余热还原高温球团矿生产预还原球团产品，从而解决了现有高温球团矿冷却过程无法高效回收球团余热、热量损失大的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供了一种球团矿高温冷却还原系统和方法，其中球团矿高温冷却还原系统包括在竖直方向上依次连通设置的控制组件、冷却还原段和收缩段；控制组件用于向进入高温冷却还原系统的高温球团矿提供保护气体，以排除高温球团矿之间的空气；冷却还原段用于向来自控制组件的高温球团矿提供低温还原气以冷却和还原高温球团矿，并获得预还原球团矿；收缩段用于向来自冷却还原段的预还原球团矿补充低温还原气以继续冷却预还原球团矿。