直接還原鐵生產(chǎn)工藝

1、直接還原鐵回轉(zhuǎn)窯鐵磷還原法生產(chǎn)工藝 一、直接還原鐵 是精鐵粉或氧化鐵在爐內(nèi)經(jīng)低溫還原形成的低碳多孔狀物質(zhì)，其化學(xué)成分穩(wěn)定，雜質(zhì)含量少，主要用作電爐煉鋼的原料，也可作為轉(zhuǎn)爐煉鋼的冷卻劑，如果經(jīng)二次還原還可供粉末冶金用。 二、直接還原鐵生產(chǎn)工藝概述 1、什么是直接還原煉鐵法？ 直接還原煉鐵法是在低于礦石熔化溫度下，通過固態(tài)還原，把鐵礦石煉制成鐵的工藝過程。 2、常用的直接還原煉鐵法有哪些？ 在工業(yè)上應(yīng)用較多的有鐵磷還原法，鐵精礦粉還原法等，即將軋鋼氧化鐵磷或精礦粉經(jīng)還原鐵壓塊機(jī)壓制成塊后，裝入焙燒管進(jìn)窯焙燒，生產(chǎn)出了優(yōu)質(zhì)還原鐵。 直接還原鐵經(jīng)粗破（將直接還原鐵錠破成塊狀）中破（將塊狀直接還原鐵破碎

2、成015mm的顆粒狀）后，再經(jīng)過磁選，去除SiO2、CaS和游離碳等雜質(zhì)。用戶可再次使用還原鐵壓塊機(jī)壓制直接還原鐵顆粒，使直接還原鐵顆粒成型并達(dá)到一定的堆比重g/cm3要求。直接還原鐵破碎顆粒直接影響壓塊物理特性（壓縮性、成型性、堆比重g/cm3）對(duì)特鋼生產(chǎn)起到至關(guān)重要的作用。 三、鐵磷還原法概述 1、什么是鐵磷？ 鐵鱗又稱氧化鐵皮、氧化皮。在鋼材加熱和軋制過程中，由于表面受到氧化而形成氧化鐵層，剝落下來的魚鱗狀物。鐵鱗可用作氧化劑和制鐵粉的原料。 軋鋼氧化鐵磷是鋼材在加熱爐中加熱后在軋制過程中，其表面氧化層自行脫落而產(chǎn)生的。 2、為什么用氧化鐵磷？有什么注意事項(xiàng)？ 還原海綿鐵可采用熱軋沸騰鋼

3、氧化鐵磷作原料，因?yàn)榉序v鋼氧化鐵磷中的TFe、C、S、P化學(xué)成分含量，能滿足還原海綿鐵生產(chǎn)的技術(shù)要求。在還原海綿鐵中最好不要以高碳鋼或合金鋼氧化鐵磷為原料。 3、什么是鐵磷還原法？有哪些類型？ 鐵鱗還原法就是以鐵鱗為原料的直接還原法生產(chǎn)工藝。鐵鱗還原法生產(chǎn)過程可分為粗還原與精還原。 在粗還原過程中，鐵氧化物被還原，鐵粉顆粒燒結(jié)與滲碳。增高還原溫度或延長保溫時(shí)間皆有利于鐵氧化物還原、鐵粉顆粒燒結(jié)，但會(huì)生產(chǎn)部分滲碳。鑒于在精還原過程中脫碳困難，在粗還原過程中，控制鐵氧化物還原到未滲碳的程度是必要的。還原溫度約為1100。粗還原得到的海綿鐵的含鐵量>95%，含碳量<0.5%。 隨后，在精

4、還原過程中，將粗還原的海綿鐵粉碎到小于100目，于氨分解氣氛或純氫中，在8001000的溫度下進(jìn)行精還原，即退火與脫碳。在精還原過程中，輕微燒結(jié)的鐵粉塊，經(jīng)粉碎、篩分、調(diào)整粒度，即制成最終產(chǎn)品鐵粉。精還原鐵粉含鐵量>98%。 四、回轉(zhuǎn)窯直接還原法概述 1、什么是回轉(zhuǎn)窯直接還原法？ 回轉(zhuǎn)窯直接還原法是以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)窯作反應(yīng)器，以固體碳作還原劑，通過固相還原反應(yīng)把鐵礦石煉成鐵的直接還原煉鐵方法。生產(chǎn)煉鋼海綿鐵的主要方法有SL/RN法、CODIR法、DRC、TDR、ACCAR等。 2、回轉(zhuǎn)窯直接還原法工藝簡介 回轉(zhuǎn)窯直接還原是在9501100進(jìn)行的固相碳還原反應(yīng)，窯內(nèi)料層薄，有相當(dāng)大的自由空

5、間，氣流能不受阻礙的自由逸出，窯尾溫度較高，有利于含鐵多元共生礦實(shí)現(xiàn)選擇性還原和氣化溫度低的元素和氧化物以氣態(tài)排出，然后加以回收，實(shí)現(xiàn)資源綜合利用。 由于還原溫度較低，礦石中的脈石都保留在產(chǎn)品里，未能充分滲碳。由于還原失氧形成大量微氣孔，產(chǎn)品的微觀類似海綿，故也稱海綿鐵。 3、回轉(zhuǎn)窯直接還原法工藝流程 回轉(zhuǎn)窯法工藝流程，一般如下圖所示。回轉(zhuǎn)窯是與水平稍呈傾斜放置在幾組支撐托輪上、內(nèi)襯耐火材料可連續(xù)旋轉(zhuǎn)的筒形高溫反應(yīng)器。作業(yè)時(shí)，將一定粒度的鐵礦石(塊礦、球閉礦)、部分還原煤(包括返回炭)和脫硫劑按比例連續(xù)從窯加料端(尾端)加入，隨著窯體轉(zhuǎn)動(dòng)(0.51.2r/min)，物料受摩擦力被帶起一定高度并

6、因重力作用翻滾落下，同時(shí)向窯排料端(低端)前移一小距離。在窯排料端還設(shè)有還原煤噴送裝疆，靠高壓空氣將適宜粒度的還原煤送入窯內(nèi)，調(diào)節(jié)噴送空氣量能有效地控制噴入距離和分布。窯內(nèi)物料加熱和反應(yīng)熱由排料端和沿窯長裝設(shè)的伸入窯內(nèi)的供風(fēng)管送入空氣(一次風(fēng)和二次風(fēng))，燃燒窯內(nèi)還原煤釋放的揮發(fā)分、還原反應(yīng)生成的CO和碳提供。如熱量不足，可在窯頭增設(shè)煤粉燒嘴補(bǔ)充。物料在前移過程中逐漸被逆向的熱氣流加熱，完成干燥、預(yù)熱、碳酸鹽分解、脫硫、鐵氧化物(或其他元素)還原和滲碳反應(yīng)等。調(diào)節(jié)各風(fēng)管供風(fēng)量、煤粉和還原煤數(shù)量、粒度和分布，可靈活的控制窯內(nèi)溫度和分布。使入窯鐵礦石在窯內(nèi)停留810小時(shí)和9501100下轉(zhuǎn)變成海綿鐵

7、。 有些回轉(zhuǎn)窯為擴(kuò)大高溫還原帶長度，在預(yù)熱段安有埋入燒嘴，空氣送入料層燃燒窯尾還原煤釋放的揮發(fā)分，提高預(yù)熱段溫度。從排料端排出的高溫料通過溜槽落入冷卻筒?？客餐鈬娝?或內(nèi)、外同時(shí)噴水)將料冷卻到120以下。為改善物料運(yùn)動(dòng)強(qiáng)化冷卻，筒內(nèi)裝有揚(yáng)料板。在回轉(zhuǎn)窯卸料端及冷卻筒兩端安裝有密封裝置，生產(chǎn)時(shí)維持微正壓，防止空氣吸入發(fā)生再氧化。冷卻后的物料經(jīng)篩分分級(jí)、磁選分離得出磁性顆粒料(直接還原鐵)、磁性粉料、非磁性顆粒料和非磁性粉。磁性粉料拌加黏結(jié)劑后壓成塊，與直接還原鐵一起供電爐煉鋼。非磁性顆粒料含較高固定碳，可作還原劑重新利用。 4、回轉(zhuǎn)窯直接還原法技術(shù)指標(biāo) 因回轉(zhuǎn)窯還原溫度較高(9501100)，

8、產(chǎn)品比較安定，通常不需鈍化處理。回轉(zhuǎn)窯直接還原鐵含碳低(0.050.3)，S、P均<0.03、金屬化率按要求控制在8893。 5、回轉(zhuǎn)窯直接還原法工作原理 經(jīng)預(yù)熱裝置或直接進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯簡體的物料與窯頭的燃燒氣體按逆流方式進(jìn)行熱交換。物料從窯尾至出料端經(jīng)過干燥、預(yù)熱、分解、煅燒及冷卻等段帶。燃燒裝置設(shè)在窯頭，噴入燃料，燃燒的煙氣受排煙裝置(煙囪或排煙機(jī))造成的負(fù)壓的影響沿筒體上升流動(dòng)，與物料逆向相遇進(jìn)行熱交換，并從窯尾排出。 回轉(zhuǎn)窯簡體呈335的斜度安裝，并以12rmin慢速旋轉(zhuǎn)，自窯尾端加入的物料沿窯體以翻滾及滑動(dòng)的方式朝窯頭出料端移動(dòng)，最后從出料端卸出。窯內(nèi)各段帶的分配及其長度隨加入物料

9、的性質(zhì)及其在加熱過程中的物理化學(xué)變化不同而有所差異。煅燒帶以輻射傳熱為主，預(yù)熱帶則以對(duì)流和傳導(dǎo)傳熱為主。從窯尾排出的煙氣溫度較高，一般可達(dá)9001100。 為了有效地利用余熱，可在窯的加料端設(shè)置各種原料預(yù)熱裝置或余熱鍋爐。出窯的熟料溫度有的高達(dá)10001300。在窯的出料端設(shè)置熟料冷卻裝置，以便回收余熱。熟料冷卻至250以下時(shí)進(jìn)入下一工序。 6、回轉(zhuǎn)窯設(shè)備組成 回轉(zhuǎn)窯設(shè)備主要由筒體、滾圈、支承裝置、傳動(dòng)裝置、窯頭罩、密封裝置、集塵室、燃燒裝置及熱煙室等部分構(gòu)成，詳見下圖： (1)筒體?；剞D(zhuǎn)窯的筒體由鋼板卷成，從鉚接已發(fā)展為全部焊接。筒體應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以保證在安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)中軸線的直線性和

10、截面的圓度。筒體內(nèi)襯耐火材料，起保護(hù)簡體和減少散熱的作用，簡體襯磚應(yīng)能滿足操作條件的要求。預(yù)熱帶一般采用粘土磚，燒成帶根據(jù)煅燒溫度、化學(xué)侵蝕等因素選擇。煅燒粘土的回轉(zhuǎn)窯一般采用粘土磚或3等高鋁磚砌筑；高鋁礬土回轉(zhuǎn)窯一般采用高鋁磚砌筑；鎂質(zhì)、鎂質(zhì)合成砂、白云石砂、活性石灰回轉(zhuǎn)窯則采用堿性磚砌筑。筒體兩端設(shè)有窯口護(hù)板，防止筒體因受灼熱物料或高溫?zé)煔庾饔枚冃伍_裂以及導(dǎo)致筒體的窯襯脫落。由于窯口工作溫度有時(shí)高達(dá)10001300，故窯口護(hù)板應(yīng)由可以更換的耐熱、耐磨材料制成，必要時(shí)還采用風(fēng)冷或水冷措施。 (2)滾圈。簡體上裝有若干個(gè)滾圈(輪帶)，將筒體分成數(shù)跨。簡體、窯襯、物料及窯皮等所有回轉(zhuǎn)部分的重量

11、均通過滾圈傳遞到支承裝置上。滾圈由耐磨性好，接觸疲勞強(qiáng)度高的碳鋼、合金鋼鑄成或鍛造。滾圈截面形狀有矩形和箱形兩種，當(dāng)前多數(shù)采用矩形截面滾圈。滾圈與筒體之間留有適度的間隙，既可增強(qiáng)筒體剛度，又不致使筒體和滾圈產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。 (3)支承裝置。承受著回轉(zhuǎn)設(shè)備的全部重量。對(duì)簡體起著軸向與徑向定位作用，使其能安全平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)。支承裝置由托輪、托輪軸、托輪軸承、擋輪及底座等部分構(gòu)成。托輪直接與滾圈接觸。各組托輪軸線必須與簡體中心線平行，且兩組托輪中心與筒體斷面中心的三點(diǎn)連線應(yīng)形成等邊三角形。托輪寬度略寬于滾圈，由耐磨鑄鋼制成，托輪斷面有單輪幅、雙輪幅及三輪幅等3種結(jié)構(gòu)，安裝方式有心軸式和轉(zhuǎn)軸式2種。轉(zhuǎn)軸

12、式托輪軸一般是熱配合裝配。托輪軸承結(jié)構(gòu)形式分滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承及滑動(dòng)一滾動(dòng)軸承等，大多采用滑動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承的瓦襯鑲在球面瓦上，形成球面接觸，能自動(dòng)調(diào)心，油勺帶油潤滑，球面瓦竄水冷卻，軸端設(shè)有止推盤，軸肩有止推環(huán)以承受軸向推力。軸承固定在型鋼底座上，并有調(diào)整托輪位置用的頂絲。滾動(dòng)軸承雖具有結(jié)構(gòu)簡單，摩擦阻力小，電耗低等優(yōu)點(diǎn)，但大型軸承的一次性投資大，壽命較滑動(dòng)軸承低。除前蘇聯(lián)在大直徑回轉(zhuǎn)窯的支承裝置上采用滾動(dòng)軸承外，美國、丹麥和日本等國的回轉(zhuǎn)窯均采用滑動(dòng)軸承，中國僅在中小型回轉(zhuǎn)窯上有的采用滾動(dòng)軸承。擋輪的作用是限制或控制筒體軸向竄動(dòng)。窯體支承裝置的組數(shù)稱為窯的檔數(shù)?？稍谝粰n或數(shù)檔支承裝置上裝有

13、擋輪，稱為帶擋輪支承裝置，除液壓擋輪外，一般只在靠大齒圈附近的滾圈兩旁裝一組擋輪。擋輪按其功能分為“信號(hào)擋輪”，“推力擋輪”及“液壓擋輪”?！靶盘?hào)擋輪”多數(shù)用在舊式窯上，它不是防止窯體軸向竄動(dòng)的止擋裝置，只起信號(hào)作用?！巴屏踺啞背惺芨G體下滑力，限制筒體軸向竄動(dòng)?！耙簤簱踺啞笔峭ㄟ^液壓裝置推動(dòng)擋輪，迫使簡體作軸向運(yùn)動(dòng)，保證滾圈和托輪在全寬度上均勻磨損及簡體直線性以減少動(dòng)力消耗。這種裝置可同時(shí)采用幾個(gè)小型液壓擋輪，共同承受窯體軸向竄動(dòng)力，特別適用于大直徑多擋數(shù)的回轉(zhuǎn)窯。 (4)傳動(dòng)裝置。通過減速機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳遞給用彈簧板固定在簡體上的大齒圈，使筒體作慢速回轉(zhuǎn)。由于運(yùn)輸和安裝的要求，齒圈為兩半剖分式

14、，其齒數(shù)均為偶數(shù)。彈簧板有切向和縱向兩種。窯傳動(dòng)裝置特點(diǎn)是傳動(dòng)比大，要求平滑無級(jí)調(diào)速，起動(dòng)力矩大。分為主傳動(dòng)和輔助傳動(dòng)兩個(gè)系統(tǒng)。主傳動(dòng)系統(tǒng)多數(shù)由主電動(dòng)機(jī)、主減速機(jī)、齒輪和大齒圈組成，亦可中間再加一級(jí)半敞開齒輪或皮帶傳動(dòng)，或采用兩套電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)的雙傳動(dòng)方式。主電動(dòng)機(jī)應(yīng)有調(diào)速功能。 輔助傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是當(dāng)主電動(dòng)機(jī)或主電源發(fā)生故障時(shí)定期轉(zhuǎn)動(dòng)窯體，避免筒體產(chǎn)生變形與彎曲，在窯體砌磚或檢修時(shí)亦使用。由輔助電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)輔助減速機(jī)，通過離合器與主減速機(jī)的高速軸相連。輔助電動(dòng)機(jī)與主電動(dòng)機(jī)分別用不同電源供電。輔助電動(dòng)機(jī)也可用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)代替。 (5)窯頭罩。連接筒體窯頭端與冷卻裝置，罩內(nèi)砌有粘土磚，并設(shè)有監(jiān)視窯

15、內(nèi)燃料和物料燃燒情況的看火孔和檢修門。窯頭罩有固定式和移動(dòng)式2種。大型回轉(zhuǎn)窯多數(shù)采用固定式。 (6)密封裝置。防止從窯的回轉(zhuǎn)部件與固定裝置間隙處吸入空氣或窯內(nèi)攜塵的氣體外泄。有窯頭，窯尾密封之分，窯頭罩與簡體間的密封稱窯頭密封；集塵室與簡體間的密封稱窯尾密封。密封裝置的基本要求首先是密封性能好，能適應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)簡體圓度公差值和軸向竄動(dòng)幅度；此外是結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，耐磨損且不影響窯的熱工制度。密封裝置有迷宮式(曲徑式)，接觸式(摩擦式)和氣封式等3種。也可將上述兩種或3種綜合應(yīng)用。 (7)集塵室。設(shè)于窯尾端，由紅磚砌筑，內(nèi)砌筑粘土磚，外部用鋼骨架加強(qiáng)。其頂部設(shè)加料管將物料直接喂入窯內(nèi)，煙氣自窯尾進(jìn)

16、入集塵室，因流速降低，一部分粉塵在室內(nèi)沉降，側(cè)墻裝有煙氣排出管，室下部設(shè)有粉塵清理門或機(jī)械運(yùn)灰裝置。當(dāng)窯尾采用預(yù)熱裝置時(shí)，則不設(shè)集塵室。 (8)燃燒裝置。根據(jù)燃料不同，燃燒裝置有噴煤管、燃油燒嘴及燃?xì)鉄?。燃燒裝置裝設(shè)在支架上，從窯頭以懸臂形式伸入窯內(nèi)，支承架上裝有燒嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可調(diào)節(jié)火焰的位置。 (9)熱煙室。設(shè)于窯頭罩下部，由紅磚砌筑，內(nèi)襯粘土磚，外部用鋼骨架加強(qiáng)，其中部一側(cè)設(shè)有下料口，將回轉(zhuǎn)窯煅燒好的料溜至冷卻裝置。進(jìn)入冷卻裝置的冷空氣經(jīng)與回轉(zhuǎn)窯煅燒好的物料進(jìn)行熱交換后，溫度可達(dá)500左右，被排煙裝置吸引至窯內(nèi)作為二次空氣使用。熱煙室側(cè)墻裝有小門，供觀察及處理結(jié)砣的物料用。 7、回轉(zhuǎn)窯直

17、接還原法主要原料選用要求 鐵礦石(包括氧化球團(tuán)礦)、還原與燃燒用煤和脫硫劑是煤基回轉(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)的主要原料，是直接還原生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。原料的質(zhì)量不僅對(duì)直接還原的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和能源消耗等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有直接影響，還決定著直接還原工藝的成敗。因此，做好原料選擇和加工準(zhǔn)備是直接還原生產(chǎn)十分重要的基礎(chǔ)工作，是能否生產(chǎn)出直接還原鐵的關(guān)鍵。 7.1含鐵原料的選用要求 用于回轉(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)的含鐵原料可以是天然鐵礦石(即塊礦)，也可以是氧化球團(tuán)。適宜于回轉(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)的鐵礦石必須：含鐵量高、脈石含量少、有害雜質(zhì)少、化學(xué)成分穩(wěn)定、粒度適宜，并且具有良好的還原性及一定的強(qiáng)度。 決定含鐵原料質(zhì)量的主要因素

18、是：化學(xué)成分、物理性質(zhì)和冶金性能。 7.1.1鐵礦石化學(xué)成分要求 （1）含鐵量：含鐵原料以鐵氧化物為主，通常要求含鐵量在66以上，赤鐵礦應(yīng)66.5%，磁鐵礦67.5%。在回轉(zhuǎn)窯還原過程中，所發(fā)生的主要化學(xué)變化是在固態(tài)下脫除含鐵原料中的氧，而不能脫除脈石成分和其他雜質(zhì)。因此選用的含鐵原料必須是含鐵量高、脈石含量低。 （2）脈石含量：通常要求脈石總量小于8%。脈石一般為SiO2、Al2O3、CaO、MgO等成分。CaO與MgO通常在礦石中含量不多，在煉鋼過程中不是有害成分，對(duì)回轉(zhuǎn)窯工藝也沒有大的影響。一般要求原料中CaO<2.5%,Mgo<1.5。保留在直接還原鐵中的酸性脈石SiO2和

19、Al2O3導(dǎo)至煉鋼電耗增高，生產(chǎn)率下降，渣量和各種材料消耗增加、爐襯壽命縮短，鐵礦石中(SiO2+Al203)應(yīng)小于5.5。 （3）含硫量：綜合考慮冶煉效果，含鐵原料的含硫量應(yīng)盡可能低，一般要求小于0.03%。硫?qū)︿摬氖亲钣泻Φ某煞?，因?yàn)樗逛摬木哂袩岽嘈浴Ｔ诨剞D(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)中，原料帶入的硫，部分揮發(fā)進(jìn)入廢氣，部分被脫硫劑吸收，工藝本身有一定的脫硫能力。 （4）含磷量：鐵礦石原料中磷含量應(yīng)盡可能低，最好在O03以下。磷也是鋼材的有害成分，它使鋼材具有冷脆性。鐵礦石中的磷，在回轉(zhuǎn)窯還原過程中不能脫除。直接還原鐵的含磷量取決于礦石的帶入量。高磷直接還原鐵用于煉鋼，迫使煉鋼增加渣量，提高爐渣堿度，

20、使煉鋼能耗增加和產(chǎn)率下降。 （5）其他成分：鉛、鋅、銅、砷、錫是優(yōu)質(zhì)鋼中的受控成分。一般要求含鐵原料中這些元素與其他有色金屬元素的總含量不大于O02；鉀、鈉等堿金屬氧化物的腐蝕性很強(qiáng)，易與窯襯生成低熔點(diǎn)硅酸鹽，造成窯襯粘結(jié)，以致結(jié)圈，影響回轉(zhuǎn)窯正常作業(yè)。另外，含鐵原料內(nèi)含有堿金屬氧化物，將會(huì)促使其在還原過程中產(chǎn)生膨脹、粉化，造成粉塵損失。含鐵原料中堿金屬氧化物含量一般以低于0.02為宜。 7.1.2鐵礦石物理性質(zhì)要求 原料的物理性質(zhì)主要包括粒度和強(qiáng)度，也是影響回轉(zhuǎn)窯直接還原的重要因素。 （1）粒度：入窯礦石粒度主要是取決于礦石的還原性，粒度上限與還原性成正比，它以回窯卸料端排出物的核心得到還原

21、為原則；粒度下限的選擇要能保證料層具有足夠的透氣性，而且能與其他原料較均勻混合，有利于防止低熔物生成和局部區(qū)段過熱。一般認(rèn)為采用塊礦時(shí)粒度為520mm，其中小于5mm和大于20mm量分別不大于5；采用球團(tuán)礦時(shí)，粒度為916mm，其中1016mm量不少于95%。當(dāng)使用細(xì)精礦為原料時(shí)，可采用細(xì)精礦造球，鋪放在與回轉(zhuǎn)窯加料端相連的鏈箅機(jī)箅床上，利用回轉(zhuǎn)窯排出的高溫廢氣將球團(tuán)干燥、預(yù)熱和固結(jié)，到一定強(qiáng)度后從鏈算機(jī)卸料端卸下進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯繼續(xù)還原作業(yè)。 （2）強(qiáng)度：礦石強(qiáng)度表示礦石在窯內(nèi)抗沖擊和磨擦的能力。原料強(qiáng)度不高，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)將被破碎，產(chǎn)生粉末，容易引起結(jié)圈。另外，還原過程產(chǎn)生粉末會(huì)增加后續(xù)處理工作，影

22、響經(jīng)濟(jì)效益。通常用轉(zhuǎn)鼓指數(shù)和抗壓強(qiáng)度表示礦石的這一性能。 注：轉(zhuǎn)鼓指數(shù)是反映燒結(jié)礦機(jī)械強(qiáng)度的物理性能指標(biāo)。單次測定值是以試樣在專用的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)進(jìn)行測試后，所得粒度大于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的試樣重量占試樣總重量的百分比（轉(zhuǎn)鼓指數(shù)M =Q粒度大于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)/Q試樣重量總和）。轉(zhuǎn)鼓指數(shù)越大，所測礦的機(jī)械強(qiáng)度越高。 7.1.3鐵礦石冶金性能要求 鐵礦原料的冶金性能與回轉(zhuǎn)窯直接還原工藝有密切關(guān)系，一定程度上決定著回轉(zhuǎn)窯直接還原在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的可行與否。冶金性能主要表現(xiàn)為礦石的還原性和爆裂性。 （1）還原性：還原性是指鐵礦石中與鐵結(jié)合的氧被氣體還原劑(CO、H2)奪取的難易程度。與鐵結(jié)合的氧容易被氣體還原劑奪取的礦石，還原性

23、好，反之則還原性差。在回轉(zhuǎn)窯里把鐵礦石還原成金屬化直接還原鐵的時(shí)間，主要取決于礦石的還原性。還原性越好，物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)停留的時(shí)間越短，窯的生產(chǎn)率越高，且允許適當(dāng)降低還原作業(yè)溫度，提高回轉(zhuǎn)窯作業(yè)的安全性。另一方面，還原性好的礦石可放寬入窯粒度上限，能改善礦石的利用率和還原產(chǎn)品的利用，取得直接經(jīng)濟(jì)效益。回轉(zhuǎn)窯直接還原工藝應(yīng)該選用還原性好的塊礦和球團(tuán)礦作原料。一般情況，經(jīng)過充分氧化固結(jié)的球團(tuán)礦，其還原性優(yōu)于天然塊礦。通常鐵礦石還原性指標(biāo)用還原度在40時(shí)的還原速率表示，這項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)大于O55分。 （2）爆裂性：在回轉(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)中，鐵礦石的爆裂現(xiàn)象是由于受熱爆裂和還原引起爆裂的綜合效應(yīng)所產(chǎn)生的。礦石爆

24、裂嚴(yán)重時(shí)，回轉(zhuǎn)窯作業(yè)鐵損高，產(chǎn)量下降，還易引起窯內(nèi)結(jié)圈。 7.1.4含鐵原料的綜合評(píng)價(jià) 選用鐵礦石，尤其是天然塊礦，全面符合上述回轉(zhuǎn)窯直接還原工藝要求是困難的，也是不多的。往往某種礦石含鐵品位高，脈石含量少，但硫、磷含量偏高；或是含鐵量高，硫、磷雜質(zhì)含量合適，而有害金屬元素偏高；或是礦石的化學(xué)成份都比較理想，而其冶金性能或物理性質(zhì)不好。固此，對(duì)礦石作出正確的綜合評(píng)價(jià)，是選用含鐵原料的重要前提。生產(chǎn)實(shí)踐證明，選用回轉(zhuǎn)窯直接還原含鐵原料，不能單純重視化學(xué)成分，必須兼顧礦石的冶金性能和物理性質(zhì)。 7.2 煤的選用要求 煤是回轉(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)不可缺少的原料，它是煤基直接還原的還原劑和供熱燃料。煤的品質(zhì)

25、對(duì)回轉(zhuǎn)窯直接還原的工藝流程、生產(chǎn)結(jié)果、經(jīng)濟(jì)效益均有重大影響。做好煤的選擇是回轉(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)中致關(guān)重要的前提。作為煤基回轉(zhuǎn)窯直接還原用煤的質(zhì)量要求，主要從化學(xué)成分和冶金性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。 7.2.1煤的化學(xué)成分要求 （1）固定碳和灰分：大量實(shí)踐證明，直接還原用煤最好選用固定碳含量大于50、灰分小于20的煤種。生產(chǎn)直接還原鐵的煤耗主要取決于煤的固定碳含量。固定碳含量越高，煤耗就越低。煤的固定碳含量低，則灰分增多，占去回轉(zhuǎn)窯的有效容積增加，從而降低設(shè)備效率。同時(shí)消耗于加熱灰分的能量增加。 （2）揮發(fā)分：煤的揮發(fā)分一般在30為宜。揮發(fā)分是指煤在加熱過程中釋放出的揮發(fā)性物質(zhì)。揮發(fā)分的放出有利于促進(jìn)還原反應(yīng)

26、，為還原反應(yīng)提供燃燒熱量和調(diào)節(jié)反應(yīng)區(qū)域的溫度分布。但揮發(fā)分過高，使廢氣量增加，廢氣熱損失大，導(dǎo)致熱量消耗的增加，而控制不好則易產(chǎn)生局部過熱。 （3）含硫量：煤的含硫量應(yīng)小于1.0%。入窯原料中硫負(fù)荷的8090是由煤帶入的。減少還原煤的含硫量是降低直接還原鐵產(chǎn)品含硫量的主要措施。使用含硫量高的煤作為還原劑，需增加脫硫劑的使用量，以保證產(chǎn)品含硫量合格，從而也導(dǎo)致熱量消耗的增加。 （4）水份：加入煤的含水量一般應(yīng)小于10l5%，窯頭噴吹煤最好小于5。煤的水分過高，同樣會(huì)增加回轉(zhuǎn)窯直接還原的熱消耗，導(dǎo)致降低回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)率，并影響噴煤的正常作業(yè)。并且，煤的含水量應(yīng)穩(wěn)定，以保證還原過程的穩(wěn)定。 7.2.2煤

27、的冶金性能 （1）反應(yīng)性：通常希望煤的反應(yīng)性值在950時(shí)達(dá)到90以上。煤的反應(yīng)性是指煤在某溫度下，煤中固定碳與CO2反應(yīng)生成CO的能力。煤的反應(yīng)性是評(píng)價(jià)固體還原劑的重要指標(biāo)。反應(yīng)性好的煤可以使回轉(zhuǎn)窯反應(yīng)窯間維持較高的CO濃度，促進(jìn)鐵氧化物的還原，允許采用較低的還原作業(yè)溫度，有利于防止窯內(nèi)結(jié)圈，可以相應(yīng)降低對(duì)還原煤灰分軟化溫度的要求。 （2）灰分熔融性：一般認(rèn)為灰分軟化溫度最好大于1200?；曳秩廴谛允侵该旱幕曳衷诟邷貤l件下開始軟化(T1)、變形(T2)、到完全熔化為液態(tài)(T3)的溫度。這也是評(píng)價(jià)煤的一個(gè)重要指標(biāo)。煤灰軟化溫度(T1)越高，在正常操作溫度下，窯內(nèi)物料越不容易粘結(jié)，防止窯內(nèi)結(jié)圈?；?/p>

28、轉(zhuǎn)窯所允許的操作溫度應(yīng)低于煤灰軟化溫度150。 （3）熱穩(wěn)定性：在回轉(zhuǎn)窯直接還原工藝中，煤的熱穩(wěn)定性指標(biāo)TS+6mm大于70即可適用。熱穩(wěn)定性是指煤在加熱過程中維持其原始粒度的性質(zhì)。熱穩(wěn)定性差的煤在使用中將過度粉碎，生成大量粉末，引起偏析，影響正常作業(yè)。熱穩(wěn)定性適當(dāng)?shù)拿?，在升溫過程中粉粹適當(dāng)，可以減少用前破碎處理。 （4）自由臌脹指數(shù)：回轉(zhuǎn)窯用煤，通常要求煤的自由膨脹指數(shù)小于l。自由膨脹指數(shù)是測定揮發(fā)物在揮發(fā)過程中煤產(chǎn)生自由膨脹的指標(biāo)。煤在窯內(nèi)超常膨脹會(huì)引起爐料體積增大，堆比重下降，爐料偏析，惡化熱傳導(dǎo)條件。 （5）結(jié)焦指數(shù)：為了保證窯內(nèi)不產(chǎn)生結(jié)焦，通常要求煤的結(jié)焦指數(shù)小于3。結(jié)焦指數(shù)大，易使

29、煤粒粘結(jié)塊長大，導(dǎo)致物料偏析和爐料粘結(jié)，造成煤的利用率下降。 （6）粒度：煤的平均粒度應(yīng)與礦石(或球團(tuán))的平均粒度相近，以保證爐料混合均勻，不產(chǎn)生偏析。熱穩(wěn)定性差的煤，其粒度上限可適當(dāng)放寬。窯尾加入的煤應(yīng)盡量減少粉末的數(shù)量，避免吹損和結(jié)圈。窯頭噴入煤的粒度必須嚴(yán)格控制，并力求穩(wěn)定。 7.3脫硫劑的選用要求 回轉(zhuǎn)窯加入脫硫劑的目的是去除物料的硫，改善直接還原鐵的質(zhì)量?；剞D(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)常用的脫硫劑是石灰石(CaCO3)或白云石caMg(c03)2?；剞D(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)對(duì)脫硫劑的質(zhì)量要求。 （1）堿性氧化物(CaO+MgO)含量高，否則，脫硫劑的用量多，增加熱量消耗。一般要求脫硫劑中酸性氧化物(Si

30、O2+A1203)不大于3.5%。酸性氧化物含量高，即降低了堿性氧化物含量。 （2）硫、磷含量要低。 （3）石灰石應(yīng)有一定的粒度。粒度過大，石灰石分解速度慢，增加高溫區(qū)的熱量消耗。 五、回轉(zhuǎn)窯直接還原技術(shù)工藝改進(jìn)20世紀(jì)80年代回轉(zhuǎn)窯直接還原技術(shù)取得突破性進(jìn)展，使回轉(zhuǎn)窯直接還原工藝進(jìn)入成熟穩(wěn)定的發(fā)展階段。表現(xiàn)如下：（1）選擇高反應(yīng)性還原煤。70年代回轉(zhuǎn)窯直接還原多選用無煙煤作還原劑，為滿足鐵礦石還原需要，必須采用較高作業(yè)溫度，由此極易導(dǎo)致窯襯粘結(jié)，破壞窯的正常生產(chǎn)。在總結(jié)教訓(xùn)和試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，改用反應(yīng)性好的褐煤和次煙煤作還原劑，允許用較低的作業(yè)溫度，增強(qiáng)料層還原勢，明顯改善還原進(jìn)程，提高窯生產(chǎn)

31、率。由此擴(kuò)大了與礦石軟化溫度和灰分軟熔溫度間的差值，大大改善窯的安全作業(yè)。（2）窯頭噴吹粒煤技術(shù)。高揮發(fā)分還原煤從窯尾加入，會(huì)使大量揮發(fā)分隨廢氣排出，既造成能量損失又增加廢氣處理難度。采用窯頭噴入，煤粒在窯內(nèi)被高溫氣流迅速加熱，放出的揮發(fā)分與細(xì)煤粒一起參與燃燒提供熱量?？墒∪ジG頭燒嘴供熱、防止局部高溫和便于調(diào)節(jié)溫度分布；未被放出的揮發(fā)分待煤粒落入料層后繼續(xù)放出，直接參與還原，降低料層氧勢，以及煤粒因快速受熱比表面增大，活性提高，都將強(qiáng)化還原進(jìn)程。實(shí)際生產(chǎn)證明，采用窯頭噴吹高反應(yīng)性還原粒煤措施后，窯內(nèi)溫度更趨合理，還原過程加速，還原煤利用改善，煤耗顯著降低。（3）廢熱回收?；剞D(zhuǎn)窯直接還原時(shí)，占總

32、能量的40%60%隨窯廢氣以顯熱和化學(xué)熱的形式排放掉，因此回收利用廢氣余熱一直是該工藝降低能耗的重要方向。利用廢氣余熱加熱礦石、預(yù)熱固結(jié)球團(tuán)和生產(chǎn)蒸汽，繼而發(fā)電是當(dāng)前的兩種辦法。前者是在加料端連接一臺(tái)鏈箅（焙燒）機(jī)，利用回轉(zhuǎn)窯排出的高溫廢氣（8001000）進(jìn)一步補(bǔ)充空氣燃燒未盡的可燃物后，用于干燥、預(yù)熱固結(jié)精礦球團(tuán)，將具有一定強(qiáng)度球團(tuán)送入回轉(zhuǎn)窯還原，鏈箅機(jī)排出的廢氣為150200，使回轉(zhuǎn)窯排出廢氣的60%70%余熱得到利用。同時(shí)可簡化工藝、節(jié)省投資、節(jié)約能耗。1999年中國有一套設(shè)備投產(chǎn)。另一種辦法是在回轉(zhuǎn)窯廢氣系統(tǒng)設(shè)置廢熱鍋爐和發(fā)電裝置，利用廢氣余熱生產(chǎn)蒸汽和用蒸汽發(fā)電。魯奇公司報(bào)道，每生

33、產(chǎn) 1t 海綿鐵的廢氣熱可生產(chǎn)2.4t4.9MPa的蒸汽，可轉(zhuǎn)變電能700kWh。如此可將廢氣余熱的65%得到回收。此項(xiàng)技術(shù)已在南非依斯柯廠（Iscor）和印度海綿鐵公司部分或全部采用。（4）防止回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈?；剞D(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)中，結(jié)圈故障曾一度成為該法發(fā)展的最大障礙。結(jié)圈主要發(fā)生在窯中部，通常是因在窯溫突然波動(dòng)的高溫下生成了低熔點(diǎn)硅酸鹽化合物引起。入窯料中有大量粉末或入窯后粉化嚴(yán)重是形成結(jié)圈的物質(zhì)基礎(chǔ)，溫度波動(dòng)是導(dǎo)致結(jié)圈發(fā)生的直接原因。因此防止結(jié)圈的原則是根據(jù)原、燃料性質(zhì)，制定合理的窯內(nèi)溫度制度和還原進(jìn)程，避免高FeO料、脈石和煤灰進(jìn)入高溫區(qū)產(chǎn)生低熔點(diǎn)化合物。80年代通過優(yōu)選高反應(yīng)性還原煤，降

34、低還原作業(yè)溫度；采用窯頭噴吹還原煤技術(shù)，充分利用煤中揮發(fā)分，提高煤活性，改善窯內(nèi)溫度分布，防止熱點(diǎn)；改善窯溫檢測技術(shù)；重視原料選擇和加強(qiáng)原料處理，防止粉末入窯，提高窯內(nèi)充填率，增加熱穩(wěn)定，強(qiáng)化料層保護(hù)；提高窯內(nèi)壓力，嚴(yán)格控制氣氛等。從根本上消除了結(jié)圈故障發(fā)生，實(shí)現(xiàn)連續(xù)1820個(gè)月的穩(wěn)定生產(chǎn)?；剞D(zhuǎn)窯直接還原技術(shù)已經(jīng)成熟，生產(chǎn)能力、規(guī)模、作業(yè)率都有很大發(fā)展，但與氣體還原劑的豎爐直接還原法相比，仍存在能耗高、單機(jī)能力小、產(chǎn)率低等技術(shù)問題，它們?nèi)允窍拗苹剞D(zhuǎn)窯技術(shù)發(fā)展中亟待解決的。最為突出的是強(qiáng)化回轉(zhuǎn)窯冶煉行程，提高生產(chǎn)率。六、回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)實(shí)踐 1、天津直接還原鐵廠生產(chǎn)實(shí)踐  2004年產(chǎn)直接還原鐵33.2萬噸，2005年約產(chǎn)34萬噸，設(shè)備作業(yè)率在98%以上。           該廠是采用DRC法煤基直接還原生產(chǎn)工藝：兩條5X80回轉(zhuǎn)窯-冷卻筒-產(chǎn)品分選-成品。  使用巴西球團(tuán)礦（含鐵品位68%，SiO2+Al2O3約為2%）適宜配入煤和石灰石，進(jìn)行混均，從回轉(zhuǎn)窯給料端加入。窯體是傾斜安裝，慢速旋轉(zhuǎn)，使?fàn)t料朝卸料端運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，礦石被加熱和還原（注意溫度控制在不要使脈石熔融，以免結(jié)圈）。煤作為熱源和還原劑，一部分隨鐵礦石同時(shí)加入，另一