直接還原鐵生產(chǎn)工藝

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)還原鐵壓塊機壓制成塊后，裝入焙燒管進窯焙燒，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成0～15mm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壓制直接還原鐵顆粒，使直接還原鐵顆粒成型并達到一定的堆比重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還原海綿鐵可采用熱軋沸騰鋼氧化鐵磷作原料，因為沸騰鋼氧化鐵磷中的TFe、C、S、P化學成分含量，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間皆有利于鐵氧化物還原、鐵粉顆粒燒結(jié)，但會生產(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<%。隨后，在精還原過程中，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800——1000℃的溫度下進行精還原，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)動的回轉(zhuǎn)窯作反應器，以固體碳作還原劑，通過固相還原反應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950～1100℃進行的固相碳還原反應，窯內(nèi)料層薄，有相當大的自由空間，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?；剞D(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)的筒形高溫反應器。作業(yè)時，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～min)，物料受摩擦力被帶起一定高度并因重力作用翻滾落下，同時向窯排料端(低端)前移一小距離。在窯排料端還設有還原煤噴送裝疆，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)物料加熱和反應熱由排料端和沿窯長裝設的伸入窯內(nèi)的供風管送入空氣(一次風和二次風)，燃燒窯內(nèi)還原煤釋放的揮發(fā)分、還原反應生成的CO和碳提供。如熱量不足，可在窯頭增設煤粉燒嘴補充。物料在前移過程中逐漸被逆向的熱氣流加熱，完成干燥、預熱、碳酸鹽分解、脫硫、鐵氧化物(或其他元素)還原和滲碳反應等。調(diào)節(jié)各風管供風量、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8～10小時和950～1100℃下轉(zhuǎn)變成海綿鐵。有些回轉(zhuǎn)窯為擴大高溫還原帶長度，在預熱段安有埋入燒嘴，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)、外同時噴水)將料冷卻到120℃以下。為改善物料運動強化冷卻，筒內(nèi)裝有揚料板。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、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)指標因回轉(zhuǎn)窯還原溫度較高(950～1100℃)，產(chǎn)品比較安定，通常不需鈍化處理?；剞D(zhuǎn)窯直接還原鐵含碳低％～％)，S、P均<％、金屬化率按要求控制在88％～93％。5、回轉(zhuǎn)窯直接還原法工作原理經(jīng)預熱裝置或直接進入回轉(zhuǎn)窯簡體的物料與窯頭的燃燒氣體按逆流方式進行熱交換。物料從窯尾至出料端經(jīng)過干燥、預熱、分解、煅燒及冷卻等段帶。燃燒裝置設在窯頭，噴入燃料，燃燒的煙氣受排煙裝置(煙囪或排煙機)造成的負壓的影響沿筒體上升流動，與物料逆向相遇進行熱交換，并從窯尾排出?；剞D(zhuǎn)窯簡體呈3％～3．5％的斜度安裝，并以1～2r／min慢速旋轉(zhuǎn)，自窯尾端加入的物料沿窯體以翻滾及滑動的方式朝窯頭出料端移動，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的性質(zhì)及其在加熱過程中的物理化學變化不同而有所差異。煅燒帶以輻射傳熱為主，預熱帶則以對流和傳導傳熱為主。從窯尾排出的煙氣溫度較高，一般可達900～1100℃。為了有效地利用余熱，可在窯的加料端設置各種原料預熱裝置或余熱鍋爐。出窯的熟料溫度有的高達1000～1300℃。在窯的出料端設置熟料冷卻裝置，以便回收余熱。熟料冷卻至250℃以下時進入下一工序。6、回轉(zhuǎn)窯設備組成回轉(zhuǎn)窯設備主要由筒體、滾圈、支承裝置、傳動裝置、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。回轉(zhuǎn)窯的筒體由鋼板卷成，從鉚接已發(fā)展為全部焊接。筒體應具有足夠的剛度和強度，以保證在安裝和運轉(zhuǎn)中軸線的直線性和截面的圓度。筒體內(nèi)襯耐火材料，起保護簡體和減少散熱的作用，簡體襯磚應能滿足操作條件的要求。預熱帶一般采用粘土磚，燒成帶根據(jù)煅燒溫度、化學侵蝕等因素選擇。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。筒體兩端設有窯口護板，防止筒體因受灼熱物料或高溫煙氣作用而變形開裂以及導致筒體的窯襯脫落。由于窯口工作溫度有時高達1000～1300℃，故窯口護板應由可以更換的耐熱、耐磨材料制成，必要時還采用風冷或水冷措施。(2)滾圈。簡體上裝有若干個滾圈(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，既可增強筒體剛度，又不致使筒體和滾圈產(chǎn)生較大的熱應力。(3)支承裝置。承受著回轉(zhuǎn)設備的全部重量。對簡體起著軸向與徑向定位作用，使其能安全平穩(wěn)的運轉(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連線應形成等邊三角形。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)形式分滑動軸承、滾動軸承及滑動一滾動軸承等，大多采用滑動軸承?；瑒虞S承的瓦襯鑲在球面瓦上，形成球面接觸，能自動調(diào)心，油勺帶油潤滑，球面瓦竄水冷卻，軸端設有止推盤，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。滾動軸承雖具有結(jié)構(gòu)簡單，摩擦阻力小，電耗低等優(yōu)點，但大型軸承的一次性投資大，壽命較滑動軸承低。除前蘇聯(lián)在大直徑回轉(zhuǎn)窯的支承裝置上采用滾動軸承外，美國、丹麥和日本等國的回轉(zhuǎn)窯均采用滑動軸承，中國僅在中小型回轉(zhuǎn)窯上有的采用滾動軸承。擋輪的作用是限制或控制筒體軸向竄動。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“信號擋輪”，“推力擋輪”及“液壓擋輪”?！靶盘枔踺啞倍鄶?shù)用在舊式窯上，它不是防止窯體軸向竄動的止擋裝置，只起信號作用?！巴屏踺啞背惺芨G體下滑力，限制筒體軸向竄動?！耙簤簱踺啞笔峭ㄟ^液壓裝置推動擋輪，迫使簡體作軸向運動，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力消耗。這種裝置可同時采用幾個小型液壓擋輪，共同承受窯體軸向竄動力，特別適用于大直徑多擋數(shù)的回轉(zhuǎn)窯。(4)傳動裝置。通過減速機構(gòu)將動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)。由于運輸和安裝的要求，齒圈為兩半剖分式，其齒數(shù)均為偶數(shù)。彈簧板有切向和縱向兩種。窯傳動裝置特點是傳動比大，要求平滑無級調(diào)速，起動力矩大。分為主傳動和輔助傳動兩個系統(tǒng)。主傳動系統(tǒng)多數(shù)由主電動機、主減速機、齒輪和大齒圈組成，亦可中間再加一級半敞開齒輪或皮帶傳動，或采用兩套電動機和減速機構(gòu)的雙傳動方式。主電動機應有調(diào)速功能。輔助傳動系統(tǒng)的作用是當主電動機或主電源發(fā)生故障時定期轉(zhuǎn)動窯體，避免筒體產(chǎn)生變形與彎曲，在窯體砌磚或檢修時亦使用。由輔助電動機帶動輔助減速機，通過離合器與主減速機的高速軸相連。輔助電動機與主電動機分別用不同電源供電。輔助電動機也可用柴油發(fā)動機代替。(5)窯頭罩。連接筒體窯頭端與冷卻裝置，罩內(nèi)砌有粘土磚，并設有監(jiān)視窯內(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，能適應運轉(zhuǎn)時簡體圓度公差值和軸向竄動幅度；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種綜合應用。(7)集塵室。設于窯尾端，由紅磚砌筑，內(nèi)砌筑粘土磚，外部用鋼骨架加強。其頂部設加料管將物料直接喂入窯內(nèi)，煙氣自窯尾進入集塵室，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，室下部設有粉塵清理門或機械運灰裝置。當窯尾采用預熱裝置時，則不設集塵室。(8)燃燒裝置。根據(jù)燃料不同，燃燒裝置有噴煤管、燃油燒嘴及燃氣燒嘴。燃燒裝置裝設在支架上，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)機構(gòu)，可調(diào)節(jié)火焰的位置。(9)熱煙室。設于窯頭罩下部，由紅磚砌筑，內(nèi)襯粘土磚，外部用鋼骨架加強，其中部一側(cè)設有下料口，將回轉(zhuǎn)窯煅燒好的料溜至冷卻裝置。進入冷卻裝置的冷空氣經(jīng)與回轉(zhuǎn)窯煅燒好的物料進行熱交換后，溫度可達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)窯直接還原法主要原料選用要求鐵礦石(包括氧化球團礦)、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。原料的質(zhì)量不僅對直接還原的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和能源消耗等技術(shù)經(jīng)濟指標有直接影響，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備是直接還原生產(chǎn)十分重要的基礎工作，是能否生產(chǎn)出直接還原鐵的關(guān)鍵。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。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、化學成分穩(wěn)定、粒度適宜，并且具有良好的還原性及一定的強度。決定含鐵原料質(zhì)量的主要因素是：化學成分、物理性質(zhì)和冶金性能。鐵礦石化學成分要求（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＞%，磁鐵礦＞%。在回轉(zhuǎn)窯還原過程中，所發(fā)生的主要化學變化是在固態(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，對回轉(zhuǎn)窯工藝也沒有大的影響。一般要求原料中CaO<%,Mgo<％。保留在直接還原鐵中的酸性脈石SiO2和Al2O3導至煉鋼電耗增高，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)應小于％。（3）含硫量：綜合考慮冶煉效果，含鐵原料的含硫量應盡可能低，一般要求小于%。硫?qū)︿摬氖亲钣泻Φ某煞?，因為它使鋼材具有熱脆性。在回轉(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)中，原料帶入的硫，部分揮發(fā)進入廢氣，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盡可能低，最好在O．03％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，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O．02％；鉀、鈉等堿金屬氧化物的腐蝕性很強，易與窯襯生成低熔點硅酸鹽，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％為宜。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。一般認為采用塊礦時粒度為5～20mm，其中小于5mm和大于20mm量分別不大于5％；采用球團礦時，粒度為9～16mm，其中10～16mm量不少于95%。當使用細精礦為原料時，可采用細精礦造球，鋪放在與回轉(zhuǎn)窯加料端相連的鏈箅機箅床上，利用回轉(zhuǎn)窯排出的高溫廢氣將球團干燥、預熱和固結(jié)，到一定強度后從鏈算機卸料端卸下進入回轉(zhuǎn)窯繼續(xù)還原作業(yè)。（2）強度：礦石強度表示礦石在窯內(nèi)抗沖擊和磨擦的能力。原料強度不高，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)生粉末會增加后續(xù)處理工作，影響經(jīng)濟效益。通常用轉(zhuǎn)鼓指數(shù)和抗壓強度表示礦石的這一性能。注：轉(zhuǎn)鼓指數(shù)是反映燒結(jié)礦機械強度的物理性能指標。單次測定值是以試樣在專用的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)進行測試后，所得粒度大于規(guī)定標準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)定標準/Q試樣重量總和）。轉(zhuǎn)鼓指數(shù)越大，所測礦的機械強度越高。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)停留的時間越短，窯的生產(chǎn)率越高，且允許適當降低還原作業(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)濟效益?；剞D(zhuǎn)窯直接還原工藝應該選用還原性好的塊礦和球團礦作原料。一般情況，經(jīng)過充分氧化固結(jié)的球團礦，其還原性優(yōu)于天然塊礦。通常鐵礦石還原性指標用還原度在40％時的還原速率表示，這項指標應大于O．55％／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所產(chǎn)生的。礦石爆裂嚴重時，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。含鐵原料的綜合評價選用鐵礦石，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；或是礦石的化學成份都比較理想，而其冶金性能或物理性質(zhì)不好。固此，對礦石作出正確的綜合評價，是選用含鐵原料的重要前提。生產(chǎn)實踐證明，選用回轉(zhuǎn)窯直接還原含鐵原料，不能單純重視化學成分，必須兼顧礦石的冶金性能和物理性質(zhì)。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)對回轉(zhuǎn)窯直接還原的工藝流程、生產(chǎn)結(jié)果、經(jīng)濟效益均有重大影響。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，主要從化學成分和冶金性能進行評價。煤的化學成分要求（1）固定碳和灰分：大量實踐證明，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，從而降低設備效率。同時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還原反應，為還原反應提供燃燒熱量和調(diào)節(jié)反應區(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：煤的含硫量應小于%。入窯原料中硫負荷的80～90％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，從而也導致熱量消耗的增加。（4）水份：加入煤的含水量一般應小于10～l5%，窯頭噴吹煤最好小于5％。煤的水分過高，同樣會增加回轉(zhuǎn)窯直接還原的熱消耗，導致降低回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)率，并影響噴煤的正常作業(yè)。并且，煤的含水量應穩(wěn)定，以保證還原過程的穩(wěn)定。煤的冶金性能（1）反應性：通常希望煤的反應性值在950℃時達到90％以上。煤的反應性是指煤在某溫度下，煤中固定碳與CO2反應生成CO的能力。煤的反應性是評價固體還原劑的重要指標。反應性好的煤可以使回轉(zhuǎn)窯反應窯間維持較高的CO濃度，促進鐵氧化物的還原，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，可以相應降低對還原煤灰分軟化溫度的要求。（2）灰分熔融性：一般認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。這也是評價煤的一個重要指標。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?；剞D(zhuǎn)窯所允許的操作溫度應低于煤灰軟化溫度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?shù)拿?，在升溫過程中粉粹適當，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。煤在窯內(nèi)超常膨脹會引起爐料體積增大，堆比重下降，爐料偏析，惡化熱傳導條件。（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，易使煤粒粘結(jié)塊長大，導致物料偏析和爐料粘結(jié)，造成煤的利用率下降。（6）粒度：煤的平均粒度應與礦石(或球團)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，其粒度上限可適當放寬。窯尾加入的煤應盡量減少粉末的數(shù)量，避免吹損和結(jié)圈。窯頭噴入煤的粒度必須嚴格控制，并力求穩(wěn)定。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。回轉(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]。回轉(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)對脫硫劑的質(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(SiO2+A1203)不大于%。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20世紀80年代回轉(zhuǎn)窯直接還原技術(shù)取得突破性進展，使回轉(zhuǎn)窯直接還原工藝進入成熟穩(wěn)定的發(fā)展階段。表現(xiàn)如下：（1）選擇高反應性還原煤。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，由此極易導致窯襯粘結(jié)，破壞窯的正常生產(chǎn)。在總結(jié)教訓和試驗研究基礎上，改用反應性好的褐煤和次煙煤作還原劑，允許用較低的作業(yè)溫度，增強料層還原勢，明顯改善還原進程，提高窯生產(chǎn)率。由此擴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，都將強化還原進程。實際生產(chǎn)證明，采用窯頭噴吹高反應性還原粒煤措施后，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。回轉(zhuǎn)窯直接還原時，占總能量的40%～60%隨窯廢氣以顯熱和化學熱的形式排放掉，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、預熱固結(jié)球團和生產(chǎn)蒸汽，繼而發(fā)電是當前的兩種辦法。前者是在加料端連接一臺鏈箅（焙燒）機，利用回轉(zhuǎn)窯排出的高溫廢氣（800～1000℃）進一步補充空氣燃燒未盡的可燃物后，用于干燥、預熱固結(jié)精礦球團，將具有一定強度球團送入回轉(zhuǎn)窯還原，鏈箅機排出的廢氣為150～200℃，使回轉(zhuǎn)窯排出廢氣的60%～70%余熱得到利用。同時可簡化工藝、節(jié)省投資、節(jié)約能耗。1999年中國有一套設備投產(chǎn)。另一種辦法是在回轉(zhuǎn)窯廢氣系統(tǒng)設置廢熱鍋爐和發(fā)電裝置，利用廢氣余熱生產(chǎn)蒸汽和用蒸汽發(fā)電。魯奇公司報道，每生產(chǎn)1t海綿鐵的廢氣熱可生產(chǎn)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的高溫下生成了低熔點硅酸鹽化合物引起。入窯料中有大量粉末或入窯后粉化嚴重是形成結(jié)圈的物質(zhì)基礎，溫度波動是導致結(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)溫度制度和還原進程，避免高FeO料、脈石和煤灰進入高溫區(qū)產(chǎn)生低熔點化合物。80年代通過優(yōu)選高反應性還原煤，降低還原作業(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；改善窯溫檢測技術(shù)；重視原料選擇和加強原料處理，防止粉末入窯，提高窯內(nèi)充填率，增加熱穩(wěn)定，強化料層保護；提高窯內(nèi)壓力，嚴格控制氣氛等。從根本上消除了結(jié)圈故障發(fā)生，實現(xiàn)連續(xù)18～20個月的穩(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。最為突出的是強化回轉(zhuǎn)窯冶煉行程，提高生產(chǎn)率。六、回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)實踐1、天津直接還原鐵廠生產(chǎn)實踐

2004年產(chǎn)直接還原鐵萬噸，2005年約產(chǎn)34萬噸，設備作業(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φ5X80ｍ回轉(zhuǎn)窯----冷卻筒----產(chǎn)品分選----成品。

使用巴西球團礦（含鐵品位68%，SiO2+Al2O3約為2%）適宜配入煤和石灰石，進行混均，從回轉(zhuǎn)窯給料端加入。窯體是傾斜安裝，慢速旋轉(zhuǎn)，使爐料朝