專利名稱：一種冷卻直接還原鐵塊的裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鐵礦石冶煉領域，具體涉及一種冷卻直接還原鐵塊的裝置及方法。
背景技術：
直接還原鐵塊是鐵礦石或者氧化球團在爐/窯內經還原形成的低碳多孔狀含鐵原料，粒度在5mm 25mm，既有金屬化率90% 95%的海綿鐵，又有非磁性粉(煤灰、脫硫劑及礦粉)，溫度950°C 1000°C，其化學成分穩(wěn)定，雜質含量少，但由于溫度高，容易在空氣中發(fā)生氧化反應，需要進行隔絕空氣的冷卻，主要用作電爐煉鋼的原料，是冶煉優(yōu)質鋼、特殊鋼的純凈原料，起稀釋劑作用，也可作為鑄造、鐵合金、粉末冶金等工藝的含鐵原料。目前直接還原鐵塊的冷卻方法有:浸水冷卻，外噴淋水冷卻筒冷卻，內噴淋水冷卻筒冷卻。但這幾種方法都存在缺點:浸水冷卻是將直接還原鐵塊在水槽內浸水冷卻，高溫的直接還原鐵塊投入水中有形成爆沸的危險性，還會造成直接還原鐵塊粉化，降低成品率，且冷卻后的直接還原鐵塊含水量高，需要進行二次干燥，消耗能源；內噴淋水冷卻筒冷卻同樣易使直接還原鐵塊的含水量高，且沒有隔絕鐵塊與空氣的接觸，會發(fā)生二次氧化；外淋水冷卻筒冷卻由于冷卻介質水通過冷卻筒壁進行熱交換，換熱效率比較低，需要消耗大量的冷卻用水，能耗高。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的問題在于提供一種冷卻直接還原鐵塊的裝置及方法，能很好的冷卻直接還原鐵塊，不使用水，無需二次干燥，并有效防止其二次氧化，成品率高。為了解決上述技術問題， 本發(fā)明的技術方案為:一種冷卻直接還原鐵的裝置，包括殼體，所述殼體內設有流動床，殼體上設有與流動床的進料端連接的進料口和位于殼體下部的排料口，殼體上部設有出風口，殼體下部低于所述流動床處設有進風口。作為優(yōu)選，所述殼體內，位于流動床與排料口之間還設有豎式冷卻器，所述豎式冷卻器下部設置與進風口相通的布風裝置。作為優(yōu)選，所述流動床的出料端還設有中間排料口。作為優(yōu)選，所述流動床至少設置I層，傾斜設置。作為優(yōu)選，所述流動床為2層，第二層流動床位于第一層流動床下方，所述第一層流動床的出料端與所述第二層流動床的進料端相通，所述中間排料口設置在第二層流動床的出料端。作為優(yōu)選，每層流動床的傾角為30° 50°。作為優(yōu)選，所述第二層流化床的下部殼體上設有旁路風管出風口，所述旁路風管出風口處裝有調節(jié)閥。作為優(yōu)選，所述殼體上第一層流化床與第二層流化床之間處設有旁路風管進風口，所述旁路風管出風口與旁路風管進風口通過管道連通。
作為優(yōu)選，所述第二層流動床的出料端與所述豎式冷卻器之間連有布料裝置。作為優(yōu)選，所述出風口依次連接有除塵器和換熱器，所述換熱器的出氣口通過循環(huán)風機與所述進風口連接。一種冷卻直接還原鐵的方法，包括:使直接還原鐵在流動床上滾動，同時由流動床底部向上鼓入惰性氣體，穿過流動床的惰性氣體將直接還原鐵中的非磁性粉清除并冷卻。作為優(yōu)選，直接還原鐵由流動床流出后再進入豎式冷卻裝置，由豎式冷卻器底部向上鼓入惰性氣體將直接還原鐵冷卻至55°C時排料。作為優(yōu)選，直接還原鐵在流動床上溫度降至680°C 750°C時排料。作為優(yōu)選，所述流動床至少設置I層，傾斜設置。作為優(yōu)選，當風量會使流動床上的直接還原鐵低于680°C 750°C時，將其余層流動床的多余風量用于第一層流動床清除非磁性粉。作為優(yōu)選，熱交換后的惰性氣體經過除塵和換熱后重新用于冷卻直接還原鐵。采用本發(fā)明提供的裝置及方法冷卻直接還原鐵塊，使用惰性氣體通過流動床進行冷卻，冷卻速度快，冷卻后的直接還原鐵塊不含水，無需二次干燥，能防止二次氧化，成品率聞。在一種優(yōu)選的實施方式中，流化動床下部還設有豎式冷卻器，直接還原鐵經冷卻后可以根據(jù)需要獲得直接還原 鐵熱壓塊或海綿鐵兩種形式的產品。在另一種優(yōu)選的實施方式中，熱交換后的惰性氣體除去粉塵，再進行換熱，能回收直接還原鐵塊的余熱，節(jié)約能源，降溫后的惰性氣體重新返回冷卻裝置可循環(huán)利用。


圖1為本發(fā)明一種具體實施方式
所提供的直接還原鐵塊的冷卻裝置示意圖。附圖中各個標記的說明:1-殼體；111-進料口 ；112_進料調節(jié)閥；113-第二排料裝置；114-第一排料裝置；115-第一排料口 ；116_第二排料口 ；121_進風口 ；122-出風口 ；123_旁路風管出風口 ；124-旁路風管進風口 ；21_第一層流動床；211-溢流閥；22_第二層流動床；23_布料裝置；3-豎式冷卻器；4_除塵器；5_換熱器；6_循環(huán)風機；61_布風裝置；62_循環(huán)風管。
具體實施例方式為了進一步了解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權利要求的限制。本發(fā)明采用流動床對直接還原鐵進行冷卻，冷卻裝置請參考圖1，圖1為本發(fā)明一種具體實施方式
所提供的直接還原鐵塊的冷卻裝置示意圖。該冷卻裝置包括殼體1，殼體斷面的形狀可以為圓形、正方形或矩形，殼體I內設有流動床，當氣體自下而上地穿過固體顆粒隨機填充狀態(tài)的料層時，且氣流速度達到或超過顆粒的臨界流化速度時，料層中的直接還原鐵因比重較大，隨料層沿流動床滾動至出料端，非磁性粉因比重輕，會被氣流夾帶出料層。
殼體I上設有與流動床的進料端連接的進料口 111，例如可設于殼體I的頂部，可使用下料裝置輔助進料，進料口 111處還可設置進料調節(jié)閥112，以控制料流量。殼體I下部還設有排料口，可設于殼體I的底部，物料由上而下滾落。同時，殼體I上部設有出風口122，下部低于流動床處設有進風口 121，冷卻用惰性氣體由下向上逆流通過流動床。位于流動床與排料口之間還可設有豎式冷卻器3，主要依靠豎式冷卻器3完成物料的冷卻，流動床主要用于脫除物料中的非磁性粉。流動床至少設置I層，傾斜設置，物料可以沿流動床自動滾落，惰性氣體除去非磁性粉的同時，也會對直接還原鐵進行降溫，本發(fā)明優(yōu)選設置2層流動床，即第一層流動床21和位于其下方的第二層流動床22，第一層流動床21的出料端與第二層流動床22的進料端相通，殼體上位于第二層流動床22的出料端處還可設置中間排料口 115，中間排料口 115還連接中間排料裝置114。第一層流動床21與第二層流動床相連處可設置溢流閥211，防止物料溢流。每層流動床的傾角優(yōu)選為35° 50°，直接還原鐵能夠以適當?shù)乃俣仍诹鲃哟采蠞L動，可獲得較好的脫除物料中非磁性粉的效果，同時也具有一定的冷卻效果。第一層流動床21的主要作用是使物料在熱風作用下，吹去夾雜在其中的非磁性粉，亦即除塵，同時物料溫度也會降低，然后物料繼續(xù)通過第二層流動床22進一步冷卻。經過試驗可知，當950°C 1000°C的直接還原鐵通過第一層流動床21分離非磁性粉，第二層流動床22降溫后，溫度能夠控制到700°C左右，物料可以進行熱壓塊處理，制備成直接還原鐵熱壓塊。直接還原鐵熱壓塊是直接還原鐵的致密形態(tài)，是更適于運輸和銷售的商品原料，它作為原料可用于電爐，也可用于高爐、轉爐等。直接還原鐵再繼續(xù)經過豎式冷卻器3能夠冷卻至55°C，豎式冷卻器3的下部設置與進風口 121相通的布風裝置61，殼體I底部設有與豎式冷卻器3的出料口相連的排料口116，排料口 116還連接排料裝置1 13。經過豎式冷卻器3后，最終物料可冷卻到55°C，為海綿鐵的形式排出。海綿鐵內部有大量氣孔在顯微鏡下觀察形似海綿，含碳低< 1%，并保存了礦石中的脈石，可代替廢鋼作為電爐煉鋼的原料。因此在冷卻過程中直接還原鐵塊可以形成直接還原鐵熱壓塊和海綿鐵兩種形式的產品。為通過調節(jié)風量控制物料的冷卻溫度，本發(fā)明在第二層流化床22的下部殼體上設置旁路風管出風口 123，在旁路風管出風口 123處還裝有調節(jié)閥，當風量過大，使得流動床的出料溫度不能達到熱壓塊處理所需的溫度，則可打開調節(jié)閥通過旁路風管出風口 123將過量的惰性氣體弓I出，減少風量。優(yōu)選還在殼體I上第一層流化床21與第二層流化床22之間處設有旁路風管進風口 124，旁路風管出風口 123與旁路風管進風口 124通過管道連通，由旁路風管出風口 123流出的過量惰性氣體可通過旁路風管進風口 124引入殼體I內第一層流化床21與第二層流化床22之間用于對進入殼體I的新一批物料除塵，對惰性氣體進行充分利用。為便于物料在豎式冷卻器3上布料，本發(fā)明在第二層流動床22的出料端連接布料裝置23，將物料導向豎式冷卻器3，第二層流動床22與布料裝置23的相連處也設置溢流閥211。通過兩層流化床和豎式冷卻器3的設置，本發(fā)明可根據(jù)需要獲得不同的直接還原鐵廣品。經過熱交換后的惰性氣體帶有大量的熱量，為回收余熱并循環(huán)利用，本發(fā)明優(yōu)選還在出風口 122處依次連接除塵器4如旋風除塵裝置和換熱器5，使得惰性氣體除塵后回收熱量，如可將余熱通過余熱鍋爐生產蒸汽，且換熱器5的出氣口通過循環(huán)風管62連接循環(huán)風機6與殼體I上的進風口 121相連，使降溫后的惰性氣體重新用于直接還原鐵塊的冷卻。本發(fā)明提供的直接還原鐵的冷卻方法為:使直接還原鐵在流動床上滾動，同時由流動床底部向上鼓入惰性氣體，穿過流動床的惰性氣體將直接還原鐵中的非磁性粉清除并將直接還原鐵冷卻至680°C 750°C，通過調節(jié)風量控制冷卻溫度。為了能夠得到兩種形式的直接還原鐵產品，可繼續(xù)將冷卻至680°C 750°C的直接還原鐵冷卻至55 °C使用本發(fā)明優(yōu)選裝置進行冷卻的過程為:將直接還原鐵塊由進料口 111送入第一層流動床21上向下滾動，可調節(jié)控制閥112，控制適當?shù)牧狭髁浚ㄟ^控制料流量來調節(jié)物料流速，以達到需要的冷卻溫度，同時使用循環(huán)風機6將惰性氣體通過進風口由豎式冷卻器3底部向上鼓入，惰性氣體依次穿過豎式冷卻器3、第二層流動床22和第一層流動床21，同時直接還原鐵由上向下依次沿第一層流動床21和第二層流動床22滾落，再通過布料裝置23分布到豎式冷卻器3上。直接還原鐵與惰性氣體相向而行，使得二者之間發(fā)生逆流換熱，使直接還原鐵很好的被冷卻，并通過惰性氣體的吹掃，非磁性粉由直接還原鐵中分離。其中物料通過流動床時溫度可由950°C 1000°C降至700°C左右，由于非磁性粉塵已被分離，此時可打開中間排料口 115排出物料，進行熱壓塊處理。而目前的冷卻技術，由于不能在冷卻過程中同時分離非磁性粉塵，因此壓塊工藝只能在磁選后進行。物料繼續(xù)通過豎式冷卻器3后可以冷卻到55°C，成為海綿鐵的形式排出。由于惰性氣體的流速對冷卻效果有影響，通過調節(jié)風量可控制第二層流動床22的出料溫度。當風量過大，使得流動床的出料溫度不能達到熱壓塊處理所需的溫度，則打開調節(jié)閥通過旁路風管出風口 123將過量的惰性氣體引出，減少風量，阻止溫度的過度下降。流出的過量惰性氣體可通過旁路風管進風口 124引入第一層流化床21與第二層流化床22之間用于物料除塵，使之充分利用。惰性氣體通過第一層流動床21后由出風口 122排出，還可再進行除塵，然后經換熱器降溫，再重新用于直接還原鐵塊的冷卻，收集的余熱可用于鍋爐，節(jié)約能源，惰性氣體也能得到循環(huán)利用。以上對本發(fā)明所提供的一種冷卻直接還原鐵塊的裝置及方法進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾， 這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種冷卻直接還原鐵的裝置，其特征在于，包括殼體，所述殼體內設有流動床，殼體上設有與流動床的進料端連接的進料口和位于殼體下部的排料口，殼體上部設有出風口，殼體下部低于所述流動床處設有進風口。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述殼體內，位于流動床與排料口之間還設有豎式冷卻器，所述豎式冷卻器下部設置與進風口相通的布風裝置。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述流動床的出料端還設有中間排料口。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述流動床至少設置I層，傾斜設置。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述流動床為2層，第二層流動床位于第一層流動床下方，所述第一層流動床的出料端與所述第二層流動床的進料端相通，所述中間排料口設置在第二層流動床的出料端。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于，每層流動床的傾角為30° 50°。
7.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第二層流化床的下部殼體上設有旁路風管出風口，所述旁路風管出風口處裝有調節(jié)閥。
8.根據(jù)權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述殼體上第一層流化床與第二層流化床之間處設有旁路風管進風口，所述旁路風管出風口與旁路風管進風口通過管道連通。
9.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第二層流動床的出料端與所述豎式冷卻器之間連有布料裝置。
10.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述出風口依次連接有除塵器和換熱器，所述換熱器的出氣口通過循環(huán)風機與所述進風口連接。
11.一種冷卻直接還原鐵的方法，其特征在于，包括: 使直接還原鐵在流動床上滾動，同時由流動床底部向上鼓入惰性氣體，穿過流動床的惰性氣體將直接還原鐵中的非磁性粉清除并冷卻。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，直接還原鐵由流動床流出后再進入豎式冷卻裝置，由豎式冷卻器底部向上鼓入惰性氣體將直接還原鐵冷卻至55°C時排料。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于，直接還原鐵在流動床上溫度降至680°C 750°C時排料。
14.根據(jù)權利要求11至13中任一項所述的方法，其特征在于，所述流動床至少設置I層，傾斜設置。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其特征在于，當風量會使流動床上的直接還原鐵低于680°C 750°C時，將其余層流動床的多余風量用于第一層流動床清除非磁性粉。
16.根據(jù)權利要求11至13中任一項所述的方法，其特征在于，熱交換后的惰性氣體經過除塵和換熱后重新用于冷卻直接還原鐵。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種冷卻直接還原鐵塊的裝置，包括殼體，所述殼體內設有流動床，殼體上設有與流動床的進料端連接的進料口和與流動床出料端連接的出料口，殼體上部設有出風口，殼體下部低于所述流動床處設有進風口。采用本發(fā)明提供的裝置及方法冷卻直接還原鐵塊，使用惰性氣體通過流動床進行冷卻，冷卻速度快，冷卻后的直接還原鐵塊不含水，無需二次干燥，能防止二次氧化，成品率高。
文檔編號C22B1/26GK103088213SQ201110346488
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權日2011年11月4日
發(fā)明者王賽輝, 寧德乙, 宋新義, 李文輝, 林恩玉 申請人:中冶長天國際工程有限責任公司