专利名称：一种低度褐铁矿石炼铁的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种炼铁装置及方法，特别是涉及一种低度褐铁矿石炼铁的装置及方 法，以有效利用自然界中分布最为广泛、冶炼价值低的褐铁矿石。
背景技术：
褐铁矿是含水氧化铁矿石，是由其它矿石风化后生成的，在自然界中分布最为广 泛。储量丰富。低度(含铁<50%)褐铁矿石由于冶炼价值低，绝大部分未得到开发利 用。现代密闭高炉炼铁技术经过几十年的发展与研究，已十分成熟，但用低度褐铁矿石直 接入炉冶炼还存在许多问题难以解决，如能耗高、高炉利用系数低、生铁产量低、难操作，等 等。主要是受低度褐铁矿的特性而引起的，以大宝山矿所产的褐铁矿为例，大宝山铁矿石基 本为褐铁矿石，含10% (重量)左右结晶水，含铁品位中等，矿石中的脉石成分主要是Si02， 占总脉石量的70 75%，属酸性铁矿石。在冶炼过程中，需加入大量的溶剂石灰石和白云 石参与造渣，对含铁品位不同的褐铁矿石需加入的石灰石量见下表1 表 1 从上表1可看出，随着矿石含铁品位的降低，冶炼1吨生铁所需的溶剂石灰石大幅 增加，而石灰石的增加，会消耗炉内大量的热能，使焦比急升。以褐铁矿石为主要原料冶炼生铁，就国内目前大中小高炉而言有二种方法，其中 一是传统方法。该方法将符合入炉粒度的褐铁块矿配入溶剂石灰石直接入炉冶炼，以焦炭 为燃料。该方法直接入炉炼铁，存在能耗高，产量低，随着矿石含铁品位的降低，吨铁能耗升 幅较大。另一种方法是将褐铁矿破碎成粉矿，通过配入溶剂石灰石粉，粉煤烧结成自溶性烧 结矿后，供炼铁用。褐铁粉矿通过加入石灰石粉烧结成自溶性烧结矿入炉，减少了石灰石在 炉内分解吸热反应，同时通过烧结去除附吸水份及结晶水份，减少入炉料带入水份，使低温 区热能消耗减少，扩大600-100(TC的间接还原区域使铁的直接还原度Yd降低，所以通过 烧结成自溶性烧结矿入炉，大幅度减少入炉焦比，但要增加烧结工序和烧结炭耗，吨铁综合 能耗并没大幅度降低，特别是对于低度褐铁矿更是如此，因此限制了低度(彡50%)褐铁矿 石的利用。目前低度褐铁矿石旳利用一般是通过复杂的选矿工艺去除部份杂质提高矿石含铁品位后，再配到其它矿石中经烧结后用于炼铁。要降低褐铁矿石炼铁能耗，可以采取以下方法一是以生石灰替代石灰石入炉，可 减少石灰石在炉内吸热分解反应对热能消耗的影响，二是褐铁矿石入炉前先进行培烧，脱 去结晶水并以热矿入炉，可使炉内低温间接还原区域扩大，增加间接还原铁量，降低直接还 原度而使焦比降低。但是现代的密闭炼铁高炉无法适应这种炼铁方法。主要原因是用生石 灰加入炉内时，煤气中含有较多水蒸汽会与石灰进行反应，使小量石灰粉化，从而使得煤气 烟尘中含有过量的氧化钙离子，而氧化钙离子与水蒸气等反应容易产生结垢造成煤气管道 堵塞等一系列问题。另外，密闭高炉用热矿入炉容易发生危险，当热矿温度高于550°C，上料 时很容易将煤气点燃造成事故，因此该炼铁方法不适合现代密闭高炉采用。
发明内容
本发明首要目的是克服现有技术的缺点，提供可低成本利用自然界中分布广泛、 冶炼价值低的褐铁矿石的炼铁的装置。本发明的另一目的在于提供应用上述装置的低度褐铁矿石炼铁的方法。本发明目的通过如下技术方案实现一种低度褐铁矿石炼铁的装置，包括热风炉、矿石培烧炉、石灰石煅烧炉和鼓风 机；从下到上，热风炉的炉体内依次包括出铁口、炉缸、炉复、炉腰、炉身扩大段和煤气燃烧 室；煤气燃烧室的炉体上开有多个进风口，并均勻开有多个炉料加入口 ；热风炉的炉体外 上部设有多个上料分料斗，上料分料斗通过加料流槽管与热风炉加料口连接；热风炉的炉 体内煤气燃烧室上端布置有受热风管，受热风管为连续的湾折结构，通过悬挂横梁固定在 燃烧室上端内；受热风管一端通过供风管道与鼓风机连接，另一端通过设置在热风炉外带 保温层的连接风管与设置在炉复上的环形热风回管连接，环形热风回管与连通炉缸内的风 嘴连接；在热风炉左右两侧分别设有矿石培烧炉和石灰石煅烧炉，热风炉的煤气燃烧室中 上部通过高温烟气通道与石灰石煅烧炉连接；热风炉顶部通过废热烟气通道与矿石培烧炉 连接。为进一步实现本发明目的，所述石灰石煅烧炉的炉腔由耐火砖砌成，从上到下炉 腔依次为预热区、培烧区、高温煅烧区、高温烟气室和冷却区，炉腔底部设有石灰放出口 ；炉 腔顶部设有受料仓，受料仓下端设有加料喉管，所述加料喉管与炉壳之间形成空腔，该空腔 与湿式除尘器通过抽烟气管连通，在抽出烟气管道内布置有高压水喷头，湿式除尘器与第 一抽风机通过抽烟管道连接；高温烟气室通过高温烟气通道与热风炉的煤气燃烧室连通。所述第一抽风机排风口与烟囱地下烟道连接；所述湿式除尘器底部设有污水排出所述矿石培烧炉包括外筒和内筒，外筒和内筒之间形成用于煅烧矿石的空腔；内 筒由多段筛筒通过搭接口连接组成，顶部的筛筒与烟筒弯头连接，烟筒弯头与废热烟气通 道连接；在外筒与内筒之间设有隔板，隔板由多块分隔板焊接形成；每层隔板与外筒形成 的空腔为集烟区，上下层之间的集烟区由连通烟管连通；矿石培烧炉的顶部设有受矿仓，中 部为培烧区，下部为热矿储矿区，底部设有培烧矿放出口 ；在层集烟区上部设有抽烟口，抽 烟口与湿式除尘器连接，湿式除尘器通过风管与第二抽风机连接。所述第二抽风机还与地下烟道连接，所述风管上设有抽风调节阀。
所述上料分料斗与加料流槽管之间还设有端加料斗调节板；所述加料斗调节板为 一长方型挡板。所述低度褐铁矿石炼铁的装置还包括分子筛制氧机；所述分子筛制氧机通过管道 与供风管道连接，其连接的管道上设有供氧管开关。所述低度褐铁矿石炼铁的装置还包括上料装置，热风炉外周设有四套上料装置； 分别是石灰石煅烧炉的上料装置，矿石培烧炉的上料装置和热风炉外周前后对称布置的两 套上料装置；所述石灰石煅烧炉的上料装置包括石灰石矿仓、提升机架、上料小车和卷扬 机；石灰石矿仓位于石灰石煅烧炉一侧，上料小车与卷扬机连接，上料小车位于提升机架 上；所述矿石培烧炉的上料装置包括矿石矿仓、矿石提升机架，矿石培烧炉上料小车和卷扬 机；矿石矿仓位于矿石培烧炉的一侧，矿石培烧炉上料小车与卷扬机连接；矿石培烧炉上 料小车位于矿石提升机架上；提升机架以及矿石提升机架都位于热风炉周围；所述炼铁炉的上料装置包括单梁电动葫芦、底卸式上料桶、钢丝绳、可移动小车、 上落限位护桶；热风炉外周设有工字钢支架、焦炭仓和块煤仓；工字钢梁固定在工字钢支 架上，通过定位限位护栏固定在热风炉外周；上落限位护桶为圆型结构，定位限位护栏固定 在上落限位护桶和上料分料斗的上方；单梁电动葫芦固定在工字钢梁上，底卸式上料桶通 过钢丝绳连接在单梁电动葫芦上，热风炉的地面上设有可移动小车，底卸式上料桶放置在 可移动小车上，从焦炭仓、块煤仓、石灰方出口和培烧矿放出口处装载原料，移动到上落限 位护桶下方。一种应用上述装置的低度褐铁矿石炼铁方法经矿石培烧炉预热焙烧后的热铁矿 石通过加料流槽自流加入到热风炉内；焦炭、块煤和经石灰石煅烧炉制备的生石灰通过加 料流槽加入到热风炉内；在热风炉下部炉缸、炉腹、炉身进行铁矿石冶炼；经鼓风机压缩的 空气由供风管道导入到热风炉内的受热风管内，通过受热风管的吸热用，空气在受热风管 内受高温烟气的加热作用下，空气被加热到600-800°C，导入到带保温层的连接风管，经由 热风环形回管导入到风嘴，喷入热风炉炉缸内，使焦炭、块煤燃烧；在炉缸内焦炭、块煤燃烧 产生的煤气，上升至料面，在煤气燃烧室内煤气与进风口和炉料加入口吸入的空气混合燃 烧，放出热能，产生的烟气温度为1200-1300度，高温烟气对受热风管的空气进行加热，部 分高温烟气通过高温烟气通道被吸进石灰煅烧炉内煅烧石灰石，其余废热烟气上升热风炉 顶部，温度为750 850°C，通过废热烟气通道被吸入到矿石培烧炉内，对矿石进行烘干与相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果(1)本发明低度褐铁矿石炼铁的装置，炉料面与热风管之间的空间即为煤气燃烧 室，经料面逸出的高炉煤气与进风口吸入的空气混合即时燃烧产生高温烟气，因温度高，空 间大，进入的空气远多于完全燃烧所需的空气量，使得高炉排出的可燃气体及炭尘得到完 全燃烧，煤气带出的余热得到保存。与现代密闭高炉相比，完全省去煤气收集、密闭及煤气 净化处理系统，节省大量投资及简化操作，其安全性，环保性比密闭高炉好。从热能利用角 度比较，现代密闭高炉排出的高炉煤气其带出的余热占高炉总耗热能的15-20%，经过煤气 净化处理其余热完全损失掉，而本发明煤气带出的热能完全得到保存与利用，由于一体化 结构，采用換热式热风炉变得简单实用。与密闭高炉采用蓄热式热风炉比较，具有投资小， 操作简单，热能利用率高的特点。
(2)蓄热式热风炉排出的废热烟气温度一般达到300-500度，很难实现废热烟气 再利用，其热能利用率在70-80%左右，本发明热风炉排出的废热烟气温度在800度左右， 全部用于矿石入炉前的培烧，废热烟气的热能得到充分利用，可将矿石培烧加热到600-700 度，通过简便的加料系统将热矿加入到炉内，可将部分煤气热能以热矿的形式重新返回炉 内实现热能的重复利用。虽然換热式热风炉目前受热风管材质的影响，其热风温度只能控 制在700-750度，风温较蓄热式热风炉低，但由于采用热矿入炉及煤气燃烧高温辐射加热 作用，被加入到炉内的炉料很快被加热到600度以上，使得矿石间接还原区域扩大，间接还 原时间大幅延长，是密闭高炉的2倍以上，促使高炉煤气在间接还原区内还原出铁的能力 得到最大发挥，促使铁的直接还原度降低，从而使吨铁能耗降低，弥补风温低的缺点。(3)本发明的热风温度在700度时，热风返回的热能占煤气燃烧室内总热能的 25 %，矿石培烧所需热能占煤气燃烧室总热能的35 %，也就是说煤气燃烧室内还有40 %的 热能供其它用途利用，而煤气燃绕室的烟气温度高达1200度左右，最适合用于溶剂石灰石 的煅烧，所以本发明在其炉旁设有一条立式石灰煅烧炉，抽取部分高温烟气为热源对需加 入炉内的石灰石进行煅烧成生石灰后才加入炉内，以减少石灰石在炉内吸热分解对炉内热 能损耗的影响。高炉炼铁过程中，每吨铁需配入石灰石增减100公斤/吨铁，则吨铁能耗增 减20-30公斤炭耗。(4)热量损失少。现代高炉炼铁为减少石灰石对炼铁能耗的影响，均采取烧结矿替 代生矿入炉的手段，通过将石灰石粉配入到粉矿中进行烧结成自溶性烧结矿，经过破碎筛 分，合格粒度的才加入炉内，其目的是消除石灰石及矿石带入水份在炉内吸热的影响，减少 炉内热能损耗，达到提高产量，降低吨铁耗炭量。本发明采用培烧矿石及煅烧石灰石成生石 灰后加入炉内，其效果比用烧结矿入炉更优胜，节能效果更佳，一是因为褐铁矿石经培烧脱 去结晶水后，形成多孔质结构，其还原性比烧结矿好。二是培烧矿以600度热矿入炉，带入 一定量的热能，而烧结矿的热能经冷却后全部损失掉，多以冷矿入炉。三是石灰与矿石杂质 二氧化硅在高温区造渣过程中放出大量热量，而烧结矿在溶渣过程中不再放热。(5)实现用低度褐铁矿直接入炉冶炼。本发明以生石灰替代石灰石入炉，以培烧热 矿入炉及改变炉身结构等措施造就间接还原区域扩大，达到延长高炉煤气间接还原时间等 手段.促使高炉煤气间接还原出铁的能力充分发挥，可使冶炼吨铁能耗大幅度降低。特别 是用生石灰替代石灰石入炉，切底解决了褐铁矿石因品位降低，矿石含硅增多而需加入石 灰石大量增加引发冶练能耗急升的问题。经计算，入炉矿石含铁品位降低1度，吨铁焦炭消 耗只增加3. 2公斤/吨铁，这造就了用低度褐铁矿直接入炉冶炼的基本条件，可实现用低度 褐铁矿石直接入炉冶炼生铁做到低能耗，低污染的绿色生产。(6)本发明对周边环境的污染较少，属环保型的炼铁装置。现有技术炼铁的第一道 工序是含铁原料的烧结，而烧结工序是产生粉尘，烟气污染最严重的工序。其排放的烟气含 有0)、502、而、冊等有毒气体，同时烟尘中含有48203、？130、2110等有毒粉尘。在高炉冶炼过 程中，现有高炉设有煤气收集，除尘，净化系统，所有煤气处理系统均为正压操作，完全杜绝 跑、帽，流是不可能的。本发明没有煤气净化处理系统，高炉排出的煤气在燃烧室内得到充 分氧化燃烧，由于炉内存有大量氧化钙的缘故，炉内脱硫的效果比现代高炉強得多，随煤气 排出的S02等比现代高炉炼铁技术低。经矿石培烧炉和石灰石煅烧炉抽出的烟气其含尘量 因矿石料层的阻隔作用已被有效除去，含尘量较低，烟气再经过湿式除尘处理较容易达到排放标准。而除尘污水含有过量的氧化钙离子，对有毒物质起到中和反应而发生降解作用， 经过沉淀处理即可反复循环使用。
图1为低度褐铁矿石炼铁装置的结构示意图；图2为低度褐铁矿石炼铁装置的剖面结构示意图；图3石灰石煅烧炉结构示意图；图3-1为石灰石煅烧炉的剖面结构示意图；图4矿石培烧炉结构示意图；图4-1为矿石培烧炉剖面结构示意图；图5为热风炉上料示意图；图5-1为图5的右视图；图5-2为图5的左视图。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实 施例表述的范围。热风炉12的顶部设有烟囱8，烟囱8顶端设有烟囱盖9 ；如图1、2所示，一种低度褐铁矿石炼铁的装置包括热风炉12、矿石培烧炉15、石灰 石煅烧炉6、鼓风机26和上料装置；热风炉12优选采用换热式热风炉；热风炉12的炉体由 热风炉耐火砖34砌成。本发明热风炉12的炉腰37以下与普通高炉基本一样，包括炉复 38、炉缸39、出铁口 28以及渣铁处理设施等。炉腰38以上部分进行了改进。从下到上，热 风炉12的炉体内依次包括出铁口 28、炉缸39、炉复38、炉腰37、炉身扩大段36和煤气燃烧 室35 ；热风炉12的炉体外上部前后对称地设有上料分料斗16，上料分料斗16下端依次设 有加料斗调节板68和加料流槽管17 ；加料流槽管17与热风炉加料口 31连接；加料斗调节 板68为一长方型挡板，将分料斗一分为二，通过改变挡板角度可改变左右两边的受料面积 而实现调节。热风炉12的炉体内煤气燃烧室35上端布置有受热风管32，受热风管32优选 由不锈钢制作成连续的弯折结构(蛇形结构，便于充分吸收煤气燃烧室35产生的热量)，受 热风管32通过悬挂横梁33以悬挂形式固定在燃烧室35上端内。受热风管32—端通过供 风管道21与鼓风机26连接，另一端通过设置在热风炉12外带保温层的连接风管4与设置 在炉复38上的环形热风回管30连接，环形热风回管30与连通炉缸39内的风嘴29连接。 分子筛制氧机27通过管道与供风管道21连接，其连接的管道上设有供氧管开关25。矿石 作为一批料加入炉内，焦炭、块煤和石灰混合也作为一批料加入炉内，最上层形成炉料面。 炉料面与热风管之间有1. 5-2米高度的空间为煤气燃烧室35，在炉料面上方0. 4-0. 8米沿 煤气燃烧室35所在的炉体圆周上对称开有多个(优选两个)进风口 18，并均勻开有多个 (优选4个)炉料加入口 31。进风口 18吸入部分空气，同时起到观察炉料面作用。热风炉 加料口 31通过加料流槽管17与分料斗16相连通，从而与外界空气相通，当热风炉内产生 负压时，热风炉还通过热风炉加料口 31吸入空气。在热风炉12左右两侧分别设有矿石培 烧炉15和石灰石煅烧炉6，热风炉12的煤气燃烧室35中上部通过高温烟气通道5与石灰 石煅烧炉6连接；热风炉顶部通过废热烟气通道14与矿石培烧炉15连接。+如图3、3_1所示，石灰石煅烧炉6的炉腔由耐火砖45砌成，从上到下炉腔依次为 预热区、培烧区、高温煅烧区、高温烟气室44和冷却区43，炉腔底部设有石灰放出口 42 ；炉 腔顶部设有受料仓47，受料仓47下端设有加料喉管46，加料喉管46与炉壳之间形成空腔， 该空腔与湿式除尘器7通过抽烟气管连通，在抽出烟气管道内布置有高压水喷头48，湿式 除尘器7与第一抽风机52通过抽烟管道50连接，第一抽风机52排风口与烟@地下烟道53 连接。高温烟气室44通过高温烟气通道5与热风炉12的煤气燃烧室35连通；湿式除尘器 7底部设有污水排出口 49。经过破碎筛分合格的石灰石由铲运车装入石灰石矿仓1内，通 过加料皮带机向上料小车3装入石灰石，由捲扬机把石灰石加入到石灰石煅烧炉6顶部的 受料仓47内，经过加料喉管46将石灰石自流加入到煅烧炉内。通过第一抽风机52的运转 使石灰石煅烧炉6内形成负压状态，迫使煤气燃烧室内部分高温烟气沿高温烟气通道5进 入到石灰石煅烧炉高温烟气室44内。被吸入的高温烟气温度达到1200°C左右，高温烟气从 高温烟气室44上升，依次经过高温煅烧区、培烧区、预热区，上升到顶部，由烟气抽出口被 抽出炉外，抽出的烟气温度在200-300°C，经高压水喷头48喷水冷却后进入到湿式除尘器 7，进行水气分离，净化后的烟气经抽烟管道50由第一抽风机52排出，通过地下烟道53和 烟囱排放。湿式除尘器7分离的除尘污水经污水排出口 49与排污管道流到污水沉淀池进 行净化后循环使用。石灰石通过加料喉管46自流加入到煅烧炉内从上而下经历预热区、培 烧区、高温煅烧区、冷却区43，最后由石灰放出口 42定时定量间断放出，在高温烟气上升过 程中通过石灰石层，实现对石灰石进行煅烧，确保生石灰熟透，培烧石灰量的控制可通过设 置在抽烟管道50上的调节开关51调节培烧抽风量来实现。正常生产时。要保证石灰石煅 烧炉6顶部受料仓47内保有一定量的石灰石，使加料喉管46充满石料而起到密封作用。如图4、4_1所示，矿石培烧炉15包括外筒和内筒，外筒和内筒之间形成用于煅烧 矿石的空腔；内筒由多段筛筒56通过搭接口 57连接组成，顶部的筛筒56与烟筒弯头60连 接，烟筒弯头60与废热烟气通道14连接；筛筒56和烟筒弯头60都优选采用不锈钢制成， 每段筛筒长优选0. 8-1. 2米。外筒由钢板卷制焊接而成，在外筒与内筒之间设有隔板62，隔 板62由多块分隔板焊接形成，每块分隔板长度优选与每段筛筒56长度一致。每层隔板62 与外筒形成的空腔为集烟区59，上下层之间的集烟区由连通烟管58连通。矿石培烧炉15 的顶部设有受矿仓61，中部为培烧区，下部为热矿储矿区55，底部设有培烧矿放出口 54 ；培 烧区和热矿储矿区55处的外筒由矿石培烧炉隔热砖63砌成；在层集烟区59上部设有抽烟 口，抽烟口与湿式除尘器19连接，湿式除尘器19通过风管64与第二抽风机66连接，第二 抽风机66还与地下烟道53连接，风管64上设有抽风调节阀65。经过破碎筛分合格的矿 石由铲运车装入矿石矿仓24内，并通过加料皮带机向上料小车23装满矿石，由提升机提升 上料小车23，把矿石加入到矿石培烧炉15顶部的受料仓61内，保持受料仓61处于基本满 的状态，利用矿石起作密封作用。通过第二抽风机66的运转使矿石培烧炉15内形成负压 状态，使热风炉12顶部的废热烟气通过废热烟气通道14、烟筒弯头60、筛筒56进入到培烧 区内对矿石进行加热培烧。通过废热烟气通道14的废热烟气温度一般在750-850°C之间， 可将矿石培烧加热到600°C以上，由培烧炉下部放矿阀门54放出的培烧热矿经计量后通过 上料装置快速加入到热风炉12炉内，完成培烧过程。从抽烟口抽出的烟气温度在300度左 右，需喷水冷却后进入到烟气湿式除尘器19进行水气分离，经过第二抽风机66抽出的烟气 温度可降到80°C以下，净化后的烟气由第二抽风机66排出，通过地下烟道53和烟囱排放；
9湿式除尘器19分离的除尘污水经管道流到污水沉淀池进行净化后循环使用。需调节进入 矿石培烧炉15的废热烟气量，可通过调节抽风调节阀65来实现。热风炉12外周设有四套上料装置；分别是石灰石煅烧炉6的上料装置，矿石培烧 炉15的上料装置和热风炉12外周前后对称布置的两套独立上料装置；石灰石煅烧炉6的 上料装置包括石灰石矿仓1、提升机架2、上料小车3和卷扬机等。石灰石矿仓1位于石灰 石煅烧炉6 —侧，上料小车3与卷扬机连接，上料小车3位于提升机架2上。矿石培烧炉15 的上料装置包括矿石矿仓24、矿石提升机架22，矿石培烧炉上料小车23和卷扬机。矿石矿 仓24位于矿石培烧炉15的一侧，矿石培烧炉上料小车23与卷扬机连接；矿石培烧炉上料 小车23位于矿石提升机架22上。提升机架2以及矿石提升机架22都位于热风炉周围。如图5、5_1和5-2所示，炼铁炉的上料装置由热风炉12外周前后对称布置的两套 上料装置组成，每套上料装置包括单梁电动葫芦10、底卸式上料桶13、钢丝绳69、可移动小 车73、上落限位护桶20 ；热风炉12外周设有工字钢支架70、焦炭仓71和块煤仓72 ；工字钢 梁11固定在工字钢支架70上，通过定位限位护栏固定在热风炉12外周；上落限位护桶20 为圆型结构，内置三根导轨，防止上料桶13在提升以及下落过程中摆动。定位限位护栏固 定在上落限位护桶20和上料分料斗16的上方(约0. 5米处)。两套上料装置的单梁电动 葫芦10分别固定在工字钢梁11上，底卸式上料桶13通过钢丝绳69连接在单梁电动葫芦 10上，热风炉12的地面上可移动小车73，底卸式上料桶13可设置在可移动小车73上，从 焦炭仓71、块煤仓72、石灰方出口 42和培烧矿放出口 54处装载原料，移动到上落限位护桶 20下方，通过钢丝绳69提升底卸式上料桶13 ；底卸式上料桶13提升到上料分料斗16的上 方后卸料。单梁电动葫芦10由常用的控制开关，限位装置，定位转换开关等电器完成起吊， 可实现横移，下降和复位一系列工作。单梁电动葫芦10起吊，下降主要通过安装在上落限 位护桶20和上料分料斗16上下方的限位开关与电器转换开关组成控制系统完成，单梁电 动葫芦10左右横移主要通过安装在工字钢梁11的限位开关与电器转换开关组成控制系统 完成。经矿石培烧炉15放出的热铁矿石装入到底卸式上料桶13内，通过计量后，经过电 动葫芦10通过钢丝绳69提升到上料分斗16上方，经加料流槽17自流加入到热风炉12内。 焦炭、块煤、经石灰石煅烧炉6制备的生石灰分别计量后作为一批料加入到底卸式上料桶 13内，也经过电动葫芦10提升到上料分斗16，通过加料流槽17加入到热风炉12内，以此 完成一此加料。通过前后两套上料装置不断完成每次加料，确保将炉料均衡源源不断加入 到炉内，保证炼铁进程连续进行。为随时保持料面的高度和平衡状态，确保炉内煤气分布均 勻。如发现加料出现偏料情况，可通过调节加料斗调节板68来控制各个加入口的炉料加入 量来平衡。在燃烧室内来自焦炭和块煤燃烧产生的煤气与进风口 18和炉料加入口 31吸入 的空气混合燃烧放出大量热能，产生的烟气温度高达1200-1300度以上，大部分热量上升 至热风炉上部通过对热风管加热鼓入炉内空气，部分高温烟气通过高温烟气通道被吸进石 灰煅烧炉内煅烧石灰石；热风炉顶部排除的废热烟气被吸入到矿石培烧炉内对矿石进行烘 干培烧。经鼓风机26压缩的空气经过风量计量器41和风量调节阀40，由供风管道21导入 到热风炉内的受热风管内，通过受热风管的吸热用，空气在受热风炉内受高温烟气的加热 作用下，空气被加热到600-800°C，导入到带保温层的连接风管4，经由热风环形回管30导 入到风嘴29，喷入炉内，使焦炭和块煤燃烧产生煤气，形成供风系统。热风炉顶部的废热烟气的温度在750-850°C之间，通过废热烟气通道14被吸进矿石培烧炉内对矿石进行培烧。 热风炉正常生产时，烟囱盖9处于关闭状态。热风炉12下部炉缸的出渣铁及铁水炉渣处理 与普通高炉一样。当冶炼低品位矿时，因渣量多，炉缸容积有限，需缩短每炉的出炉间隔时 间，一般1个半小时需出炉一次，防止渣铁满上到风嘴影响正常生产。本发明的炉温调节及监控系统与普通高炉有基本相同，但针对本发明的结构改 进，为便于炉温调节，在煤气燃烧室35，高温烟气过道5，废热烟气过道14，热风回管30等 处需装设热电偶及温度显示器，为风温调节提供相应数据。在石灰石煅烧炉顶部，矿石培烧 炉顶部，热风炉进风口 18等处需安装电视监控摄像头，以便观察上料情况和炉内料面变化 情况。为指导上料提供方便。鼓风机供风管道需安装风量计41及风量调节阀40，制氧机 供氧管道也需安装计量器及开关25，以便于调节风量和富氧量。正常生产时，制氧机一般停 开。当遇到特殊情况如停电等造成紧急休风事故，因采用换热式热风炉，休风几个小时后热 风炉容易冷却，从新起动风机后，热风温度很低，一时难以恢复，往往会造成炉内负荷过重 而引发炉冷亊故。因此本发明配备分子筛制氧机27，一旦出现紧急休风亊故，重新起动时， 先启动分子筛制氧机27实现高浓度富氧鼓风一段时间，可快速提高炉缸温度，再慢熳恢复 正常生产，避免炉冷亊故的发生。正常情况下，一般通过焦炭负荷的调节，以及热风温度的 调节和冨氧鼓风等手段可保障炉况稳定，确保高炉的正常生产。本发明矿石培烧炉利用热风炉顶部排出的废热烟气为热源对矿石进行培烧，废热 烟气温度在750-850°C之间，经过破碎筛分好的褐铁矿石其粒度控制在8-30毫米之间，将 矿石提升加入到培烧炉顶部受料筒内，矿石通过利用热风炉排出的废热烟气进行培烧，可 将矿石加热到600-700°C之间，通过放矿机构排出的矿石温度高于600°C，经过计量后迅速 加入到热风炉内。溶剂石灰石经过破碎筛分控制其粒度20-40mm，提升到培烧炉的顶部受料 仓内，再通过加料喉管自流加入到培烧炉内，石灰石煅烧炉利用煤气燃烧室多余的部分高 温烟气为热源，对石灰石进行煅烧成生石灰，然后加入到热风炉内。通过扩大炉身上部容积 的办法，利用热矿入炉的有利条件，使加入到炉内的铁矿石可立即发生间接还原反应，造就 炉料在600-1000°C的间接还原区域内停留超过5-6小时的条件，使高炉煤气与铁矿石的间 接还原反应得到充分发展，促使煤气间接还原出铁的能力得到最大发挥，确保铁矿石进入 高温区铁的直接还原度Yd < 0. 35，使炉内高温区用于直接还原铁的热能损耗降到最少， 从而达到降低焦比目的。
权利要求
一种低度褐铁矿石炼铁的装置，其特征在于包括热风炉、矿石培烧炉、石灰石煅烧炉和鼓风机；从下到上，热风炉的炉体内依次包括出铁口、炉缸、炉复、炉腰、炉身扩大段和煤气燃烧室；煤气燃烧室的炉体上开有多个进风口，并均匀开有多个炉料加入口；热风炉的炉体外上部设有多个上料分料斗，上料分料斗通过加料流槽管与热风炉加料口连接；热风炉的炉体内煤气燃烧室上端布置有受热风管，受热风管为连续的湾折结构，通过悬挂横梁固定在燃烧室上端内；受热风管一端通过供风管道与鼓风机连接，另一端通过设置在热风炉外带保温层的连接风管与设置在炉复上的环形热风回管连接，环形热风回管与连通炉缸内的风嘴连接；在热风炉左右两侧分别设有矿石培烧炉和石灰石塅烧炉，热风炉的煤气燃烧室上部通过高温烟气通道与石灰石塅烧炉连接；热风炉顶部通过废热烟气通道与矿石培烧炉连接。
2.根据权利要求1所述的低度褐铁矿石炼铁的装置，其特征在于所述石灰石煅烧炉 的炉腔由耐火砖砌成，从上到下炉腔依次为预热区、培烧区、高温煅烧区、高温烟气室和冷 却区，炉腔底部设有石灰放出口 ；炉腔顶部设有受料仓，受料仓下端设有加料喉管，所述加 料喉管与炉壳之间形成空腔，该空腔与湿式除尘器通过抽烟气管连通，在抽出烟气管道内 布置有高压水喷头，湿式除尘器与第一抽风机通过抽烟管道连接；高温烟气室通过高温烟 气通道与热风炉的煤气燃烧室连通。
3.根据权利要求2所述的低度褐铁矿石炼铁的装置，其特征在于所述第一抽风机排 风口与烟囱地下烟道连接；所述湿式除尘器底部设有污水排出口。
4.根据权利要求1所述的低度褐铁矿石炼铁的装置，其特征在于所述矿石培烧炉包 括外筒和内筒，外筒和内筒之间形成用于煅烧矿石的空腔；内筒由多段筛筒通过搭接口连 接组成，顶部的筛筒与烟筒弯头连接，烟筒弯头与废热烟气通道连接；在外筒与内筒之间设 有隔板，隔板由多块分隔板焊接形成；每层隔板与外筒形成的空腔为集烟区，上下层之间的 集烟区由连通烟管连通；矿石培烧炉的顶部设有受矿仓，中部为培烧区，下部为热矿储矿 区，底部设有培烧矿放出口 ；在层集烟区上部设有抽烟口，抽烟口与湿式除尘器连接，湿式 除尘器通过风管与第二抽风机连接。
5.根据权利要求4所述的低度褐铁矿石炼铁的装置，其特征在于所述第二抽风机还 与地下烟道连接，所述风管上设有抽风调节阀。
6.根据权利要求1所述的低度褐铁矿石炼铁的装置，其特征在于所述上料分料斗与 加料流槽管之间还设有端加料斗调节板；所述加料斗调节板为一长方型挡板。
7.根据权利要求1所述的低度褐铁矿石炼铁的装置，其特征在于所述低度褐铁矿石 炼铁的装置还包括分子筛制氧机；所述分子筛制氧机通过管道与供风管道连接，其连接的 管道上设有供氧管开关。
8.根据权利要求1所述的低度褐铁矿石炼铁的装置，其特征在于所述低度褐铁矿石 炼铁的装置还包括上料装置，热风炉外周设有四套上料装置；分别是石灰石煅烧炉的上料 装置，矿石培烧炉的上料装置和热风炉外周前后对称布置的两套上料装置；所述石灰石煅 烧炉的上料装置包括石灰石矿仓、提升机架、上料小车和卷扬机；石灰石矿仓位于石灰石煅 烧炉一侧，上料小车与卷扬机连接，上料小车位于提升机架上；所述矿石培烧炉的上料装置 包括矿石矿仓、矿石提升机架，矿石培烧炉上料小车和卷扬机；矿石矿仓位于矿石培烧炉的 一侧，矿石培烧炉上料小车与卷扬机连接；矿石培烧炉上料小车位于矿石提升机架上；提升机架以及矿石提升机架都位于热风炉周围；所述炼铁炉的上料装置包括单梁电动葫芦、底卸式上料桶、钢丝绳、可移动小车、上落 限位护桶；热风炉外周设有工字钢支架、焦炭仓和块煤仓；工字钢梁固定在工字钢支架上， 通过定位限位护栏固定在热风炉外周；上落限位护桶为圆型结构，定位限位护栏固定在上 落限位护桶和上料分料斗的上方；单梁电动葫芦固定在工字钢梁上，底卸式上料桶通过钢 丝绳连接在单梁电动葫芦上，热风炉的地面上设有可移动小车，底卸式上料桶放置在可移 动小车上，从焦炭仓、块煤仓、石灰方出口和培烧矿放出口处装载原料，移动到上落限位护 桶下方。
9. 一种应用权利要求1所述装置的低度褐铁矿石炼铁方法，其特征在于经矿石培烧 炉预热焙烧后的热铁矿石通过加料流槽自流加入到热风炉内；焦炭、块煤和经石灰石煅烧 炉制备的生石灰通过加料流槽加入到热风炉内；在热风炉下部炉缸、炉腹、炉身进行铁矿石 冶炼；经鼓风机压缩的空气由供风管道导入到热风炉内的受热风管内，通过受热风管的吸 热用，空气在受热风管内受高温烟气的加热作用下，空气被加热到600-800 V，导入到带保 温层的连接风管，经由热风环形回管导入到风嘴，喷入热风炉炉缸内，使焦炭、块煤燃烧；在 炉缸内焦炭、块煤燃烧产生的煤气，上升至料面，在煤气燃烧室内煤气与进风口和炉料加入 口吸入的空气混合燃烧，放出热能，产生的烟气温度为1200-1300度，高温烟气对受热风管 的空气进行加热，部分高温烟气通过高温烟气通道被吸进石灰煅烧炉内煅烧石灰石，其 废热烟气上升热风炉顶部，温度为750 850°C，通过废热烟气通道被吸入到矿石培烧炉 内，对矿石进行烘干与培烧。
全文摘要
本发明公开了一种低度褐铁矿石炼铁的装置及方法，该装置包括热风炉、矿石焙烧炉、石灰石煅烧炉和鼓风机；在热风炉左右两侧分别设有矿石焙烧炉和石灰石煅烧炉，热风炉的煤气燃烧室上部通过高温烟气通道与石灰石煅烧炉连接；热风炉顶部通过废热烟气通道与矿石焙烧炉连接。该方法中，煤气燃烧室内煤气与进风口和炉料加入口吸入的空气混合燃烧，产生的高温烟气对受热风管的空气进行加热，部分高温烟气通过高温烟气通道被吸进石灰煅烧炉内煅烧石灰石；其余废热烟气上升热风炉顶部，温度为750～850℃，通过废热烟气通道被吸入到矿石焙烧炉内，对矿石进行烘干与焙烧。本发明可低成本利用自然界中分布广泛、冶炼价值低的褐铁矿石进行炼铁。
文档编号C21B5/00GK101892333SQ20101024092
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者徐建军, 徐金华, 翁伟成 申请人:徐建军