直接还原铁生产工艺

1、直接还原铁回转窑铁磷还原法生产工艺一、直接还原铁 是精铁粉或氧化铁在炉内经低温还原形成的低碳多孔状物质， 其化学成分稳 定，杂质含量少，主要用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂，如果 经二次还原还可供粉末冶金用。二、直接还原铁生产工艺概述1 、什么是直接还原炼铁法？直接还原炼铁法是在低于矿石熔化温度下， 通过固态还原， 把铁矿石炼制成 铁的工艺过程。2 、常用的直接还原炼铁法有哪些？在工业上应用较多的有铁磷还原法， 铁精矿粉还原法等， 即将轧钢氧化铁磷 或精矿粉经还原铁压块机压制成块后， 装入焙烧管进窑焙烧， 生产出了优质还原 铁。直接还原铁经粗破 （将直接还原铁锭破成块状） 中破（将

2、块状直接还原铁破 碎成 015mm的颗粒状）后，再经过磁选，去除 SiO2、 CaS和游离碳等杂质。 用户可再次使用还原铁压块机压制直接还原铁颗粒， 使直接还原铁颗粒成型并达 到一定的堆比重 g/cm3 要求。直接还原铁破碎颗粒直接影响压块物理特性 （压缩 性、成型性、堆比重 g/cm3）对特钢生产起到至关重要的作用。三、铁磷还原法概述1 、什么是铁磷？铁鳞又称氧化铁皮、 氧化皮。 在钢材加热和轧制过程中， 由于表面受到氧化 而形成氧化铁层，剥落下来的鱼鳞状物。铁鳞可用作氧化剂和制铁粉的原料。轧钢氧化铁磷是钢材在加热炉中加热后在轧制过程中， 其表面氧化层自行脱 落而产生的。2 、为什么用氧化铁

3、磷？有什么注意事项？ 还原海绵铁可采用热轧沸腾钢氧化铁磷作原料，因为沸腾钢氧化铁磷中的 TFe、 C、 S、 P 化学成分含量，能满足还原海绵铁生产的技术要求。在还原海绵 铁中最好不要以高碳钢或合金钢氧化铁磷为原料。3 、什么是铁磷还原法？有哪些类型？铁鳞还原法就是以铁鳞为原料的直接还原法生产工艺。铁鳞还原法生产过 程可分为粗还原与精还原。在粗还原过程中， 铁氧化物被还原， 铁粉颗粒烧结与渗碳。 增高还原温度或 延长保温时间皆有利于铁氧化物还原、 铁粉颗粒烧结， 但会生产部分渗碳。 鉴于 在精还原过程中脱碳困难， 在粗还原过程中， 控制铁氧化物还原到未渗碳的程度 是必要的。还原温度约为 110

4、0。粗还原得到的海绵铁的含铁量 95%，含碳量 98%。四、回转窑直接还原法概述1 、什么是回转窑直接还原法？ 回转窑直接还原法是以连续转动的回转窑作反应器， 以固体碳作还原剂， 通 过固相还原反应把铁矿石炼成铁的直接还原炼铁方法。 生产炼钢海绵铁的主要方 法有 SL/RN法、 CODIR法、 DRC、TDR、ACCAR等。2 、回转窑直接还原法工艺简介回转窑直接还原是在 9501100进行的固相碳还原反应，窑内料层薄，有 相当大的自由空间， 气流能不受阻碍的自由逸出， 窑尾温度较高， 有利于含铁多 元共生矿实现选择性还原和气化温度低的元素和氧化物以气态排出， 然后加以回 收，实现资源综合利用

5、。由于还原温度较低， 矿石中的脉石都保留在产品里， 未能充分渗碳。 由于还 原失氧形成大量微气孔，产品的微观类似海绵，故也称海绵铁。3 、回转窑直接还原法工艺流程 回转窑法工艺流程，一般如下图所示。回转窑是与水平稍呈倾斜放置在几 组支撑托轮上、 内衬耐火材料可连续旋转的筒形高温反应器。 作业时， 将一定粒 度的铁矿石 （块矿、球闭矿） 、部分还原煤（包括返回炭 ）和脱硫剂按比例连续从窑 加料端 （尾端）加入，随着窑体转动 （0.5 1.2r/min） ，物料受摩擦力被带起一定 高度并因重力作用翻滚落下， 同时向窑排料端 （低端）前移一小距离。 在窑排料端 还设有还原煤喷送装疆， 靠高压空气将适

6、宜粒度的还原煤送入窑内， 调节喷送空 气量能有效地控制喷入距离和分布。 窑内物料加热和反应热由排料端和沿窑长装设的伸入窑内的供风管送入空气 （ 一次风和二次风 ） ，燃烧窑内还原煤释放的挥发 分、还原反应生成的 CO和碳提供。如热量不足，可在窑头增设煤粉烧嘴补充。 物料在前移过程中逐渐被逆向的热气流加热，完成干燥、预热、碳酸盐分解、脱 硫、铁氧化物（或其他元素）还原和渗碳反应等。调节各风管供风量、 煤粉和还原 煤数量、粒度和分布， 可灵活的控制窑内温度和分布。 使入窑铁矿石在窑内停留 810 小时和 9501100下转变成海绵铁 。有些回转窑为扩大高温还原带长度， 在预热段安有埋入烧嘴， 空气

7、送入料层 燃烧窑尾还原煤释放的挥发分， 提高预热段温度。 从排料端排出的高温料通过溜 槽落入冷却筒。靠筒外喷水 （ 或内、外同时喷水 ）将料冷却到 120以下。为改善 物料运动强化冷却， 筒内装有扬料板。 在回转窑卸料端及冷却筒两端安装有密封 装置，生产时维持微正压， 防止空气吸入发生再氧化。 冷却后的物料经筛分分级、 磁选分离得出磁性颗粒料 （直接还原铁 ） 、磁性粉料、非磁性颗粒料和非磁性粉。 磁性粉料拌加黏结剂后压成块， 与直接还原铁一起供电炉炼钢。 非磁性颗粒料含 较高固定碳，可作还原剂重新利用。4 、回转窑直接还原法技术指标因回转窑还原温度较高 （950 1100） ，产品比较安定，

8、 通常不需钝化处理。 回转窑直接还原铁含碳低 （0.05 0.3），S、P 均0.03、金属化率按要求 控制在 88 93。5、回转窑直接还原法工作原理经预热装置或直接进入回转窑简体的物料与窑头的燃烧气体按逆流方式进 行热交换。物料从窑尾至出料端经过干燥、预热、分解、煅烧及冷却等段带。燃 烧装置设在窑头， 喷入燃料，燃烧的烟气受排烟装置 (烟囱或排烟机 )造成的负压 的影响沿筒体上升流动，与物料逆向相遇进行热交换，并从窑尾排出。回转窑简体呈 3 35的斜度安装，并以 12r min 慢速旋转，自窑 尾端加入的物料沿窑体以翻滚及滑动的方式朝窑头出料端移动， 最后从出料端卸 出。窑内各段带的分配及

9、其长度随加入物料的性质及其在加热过程中的物理化学 变化不同而有所差异。煅烧带以辐射传热为主， 预热带则以对流和传导传热为主。 从窑尾排出的烟气温度较高，一般可达 9001100。为了有效地利用余热，可在窑的加料端设置各种原料预热装置或余热锅炉。 出窑的熟料温度有的高达 10001300。在窑的出料端设置熟料冷却装置，以 便回收余热。熟料冷却至 250以下时进入下一工序。6、回转窑设备组成回转窑设备主要由筒体、滚圈、支承装置、传动装置、窑头罩、密封装置、 集尘室、燃烧装置及热烟室等部分构成，详见下图：(1) 筒体。回转窑的筒体由钢板卷成， 从铆接已发展为全部焊接。 筒体应具 有足够的刚度和强度，

10、 以保证在安装和运转中轴线的直线性和截面的圆度。 筒体 内衬耐火材料， 起保护简体和减少散热的作用， 简体衬砖应能满足操作条件的要 求。预热带一般采用粘土砖，烧成带根据煅烧温度、化学侵蚀等因素选择。煅烧 粘土的回转窑一般采用粘土砖或 3 等高铝砖砌筑； 高铝矾土回转窑一般采用高铝 砖砌筑；镁质、镁质合成砂、白云石砂、活性石灰回转窑则采用碱性砖砌筑。筒 体两端设有窑口护板， 防止筒体因受灼热物料或高温烟气作用而变形开裂以及导 致筒体的窑衬脱落。由于窑口工作温度有时高达 10001300，故窑口护板应 由可以更换的耐热、耐磨材料制成，必要时还采用风冷或水冷措施。(2) 滚圈。简体上装有若干个滚圈

11、(轮带) ，将筒体分成数跨。简体、窑衬、 物料及窑皮等所有回转部分的重量均通过滚圈传递到支承装置上。 滚圈由耐磨性 好，接触疲劳强度高的碳钢、 合金钢铸成或锻造。 滚圈截面形状有矩形和箱形两 种，当前多数采用矩形截面滚圈。 滚圈与筒体之间留有适度的间隙， 既可增强筒 体刚度，又不致使筒体和滚圈产生较大的热应力。(3) 支承装置。承受着回转设备的全部重量。对简体起着轴向与径向定位作 用，使其能安全平稳的运转。支承装置由托轮、托轮轴、托轮轴承、挡轮及底座 等部分构成。 托轮直接与滚圈接触。 各组托轮轴线必须与简体中心线平行， 且两 组托轮中心与筒体断面中心的三点连线应形成等边三角形。托轮宽度略宽于

12、滚 圈，由耐磨铸钢制成，托轮断面有单轮幅、双轮幅及三轮幅等 3 种结构，安装方 式有心轴式和转轴式 2 种。转轴式托轮轴一般是热配合装配。 托轮轴承结构形式 分滑动轴承、 滚动轴承及滑动一滚动轴承等， 大多采用滑动轴承。 滑动轴承的瓦 衬镶在球面瓦上， 形成球面接触，能自动调心，油勺带油润滑， 球面瓦窜水冷却， 轴端设有止推盘， 轴肩有止推环以承受轴向推力。 轴承固定在型钢底座上， 并有 调整托轮位置用的顶丝。 滚动轴承虽具有结构简单， 摩擦阻力小，电耗低等优点， 但大型轴承的一次性投资大， 寿命较滑动轴承低。 除前苏联在大直径回转窑的支 承装置上采用滚动轴承外， 美国、 丹麦和日本等国的回转

13、窑均采用滑动轴承， 中 国仅在中小型回转窑上有的采用滚动轴承。 挡轮的作用是限制或控制筒体轴向窜 动。窑体支承装置的组数称为窑的档数。可在一档或数档支承装置上装有挡轮， 称为带挡轮支承装置， 除液压挡轮外， 一般只在靠大齿圈附近的滚圈两旁装一组 挡轮。挡轮按其功能分为“信号挡轮”， “推力挡轮”及“液压挡轮”。 “信号 挡轮”多数用在旧式窑上， 它不是防止窑体轴向窜动的止挡装置， 只起信号作用。 “推力挡轮”承受窑体下滑力， 限制筒体轴向窜动。 “液压挡轮”是通过液压装 置推动挡轮， 迫使简体作轴向运动， 保证滚圈和托轮在全宽度上均匀磨损及简体 直线性以减少动力消耗。 这种装置可同时采用几个小

14、型液压挡轮， 共同承受窑体 轴向窜动力，特别适用于大直径多挡数的回转窑。(4) 传动装置。通过减速机构将动力传递给用弹簧板固定在简体上的大齿圈， 使筒体作慢速回转。 由于运输和安装的要求， 齿圈为两半剖分式， 其齿数均为偶 数。弹簧板有切向和纵向两种。 窑传动装置特点是传动比大， 要求平滑无级调速， 起动力矩大。 分为主传动和辅助传动两个系统。 主传动系统多数由主电动机、 主 减速机、 齿轮和大齿圈组成， 亦可中间再加一级半敞开齿轮或皮带传动， 或采用 两套电动机和减速机构的双传动方式。主电动机应有调速功能。辅助传动系统的作用是当主电动机或主电源发生故障时定期转动窑体，避 免筒体产生变形与弯曲

15、， 在窑体砌砖或检修时亦使用。 由辅助电动机带动辅助减 速机，通过离合器与主减速机的高速轴相连。 辅助电动机与主电动机分别用不同 电源供电。辅助电动机也可用柴油发动机代替。(5) 窑头罩。 连接筒体窑头端与冷却装置， 罩内砌有粘土砖， 并设有监视窑 内燃料和物料燃烧情况的看火孔和检修门。 窑头罩有固定式和移动式 2 种。大型 回转窑多数采用固定式。(6) 密封装置。防止从窑的回转部件与固定装置间隙处吸入空气或窑内携尘 的气体外泄。有窑头，窑尾密封之分，窑头罩与简体间的密封称窑头密封；集尘 室与简体间的密封称窑尾密封。 密封装置的基本要求首先是密封性能好， 能适应 运转时简体圆度公差值和轴向窜动

16、幅度； 此外是结构简单， 维修方便， 耐磨损且 不影响窑的热工制度。 密封装置有迷宫式 (曲径式 ) ，接触式(摩擦式 ) 和气封式等 3 种。也可将上述两种或 3 种综合应用。(7) 集尘室。设于窑尾端，由红砖砌筑，内砌筑粘土砖， 外部用钢骨架加强。 其顶部设加料管将物料直接喂入窑内， 烟气自窑尾进入集尘室， 因流速降低， 一 部分粉尘在室内沉降， 侧墙装有烟气排出管， 室下部设有粉尘清理门或机械运灰 装置。当窑尾采用预热装置时，则不设集尘室。(8) 燃烧装置。根据燃料不同，燃烧装置有喷煤管、燃油烧嘴及燃气烧嘴。 燃烧装置装设在支架上， 从窑头以悬臂形式伸入窑内， 支承架上装有烧嘴调节机 构

17、，可调节火焰的位置。(9) 热烟室。设于窑头罩下部，由红砖砌筑，内衬粘土砖，外部用钢骨架 加强，其中部一侧设有下料口， 将回转窑煅烧好的料溜至冷却装置。 进入冷却装 置的冷空气经与回转窑煅烧好的物料进行热交换后，温度可达500左右，被排烟装置吸引至窑内作为二次空气使用。 热烟室侧墙装有小门， 供观察及处理结砣 的物料用。7、回转窑直接还原法主要原料选用要求铁矿石( 包括氧化球团矿 ) 、还原与燃烧用煤和脱硫剂是煤基回转窑直接还原 生产的主要原料， 是直接还原生产的物质基础。 原料的质量不仅对直接还原的生 产效率、产品质量和能源消耗等技术经济指标有直接影响， 还决定着直接还原工 艺的成败。因此，

18、做好原料选择和加工准备是直接还原生产十分重要的基础工作， 是能否生产出直接还原铁的关键。7.1 含铁原料的选用要求 用于回转窑直接还原生产的含铁原料可以是天然铁矿石 （即块矿 ） ，也可以是 氧化球团。 适宜于回转窑直接还原生产的铁矿石必须：含铁量高、脉石含量少、 有害杂质少、化学成分稳定、粒度适宜，并且具有良好的还原性及一定的强度。 决定含铁原料质量的主要因素是：化学成分、物理性质和冶金性能。7.1.1 铁矿石化学成分要求（1）含铁量：含铁原料以铁氧化物为主，通常要求含铁量在 66以上， 赤 铁矿应 66.5%，磁铁矿 67.5%。在回转窑还原过程中， 所发生的主要化学变化 是在固态下脱除含铁原料中的氧， 而不能脱除脉石成分和其他杂质。 因此选用的 含铁原料必须是含铁量高、脉石含量低。（2）脉石含量 ：通常要求 脉石总量小于 8%。