在鐵礦石還原中產生的粉塵的利用方法

專利名稱：在鐵礦石還原中產生的粉塵的利用方法
技術領域：
本發明涉及一在用還原氣體還原鐵礦石時產生的、并在清洗器中以沉積物形式沉積出的粉塵的利用方法。
在一個這類方法中，例如由AT-B-376.241已知的，在固體物質分離后的還原氣體以及從直接還原返出來的爐頂氣體，在旋渦除塵器中經受氣體洗滌。為了有益地利用在洗滌中沉積出的沉積物，給沉積物摻入由氧化鐵粉塵、硬質瀝青、地瀝青或地瀝青褐煤構成的粘合劑，熱壓成團，并送進熔化氣化區，這里氧化鐵粉塵來源于高爐煤氣洗滌設備。
在固體物質分離中產生的固體物質-主要是煤屑-幾乎全部送回到熔化氣化區的下部，煤屑的一小部分同摻合進粘合劑的沉積物混合，并和它共同壓制成團。
然而，這里的缺點是由于在熔化氣化器中提高了的氧化鐵加入量，需做還原功，以使氧化鐵還原，由此耗費熔化過程需要的能量，并干擾在熔化氣化區進行的過程。另外，上述的熱壓成團，從投資費用和生產費用來看，是一種昂貴的解決方法。
從DE-A-4123626已知燒結冶金剩余材料，確切地說是借助于粘合劑、選渣劑和還原劑燒結，并將燒結塊導入熔化機組的上部爐料區。此時燒結塊的預熱和干燥在熔化機組的這一爐料區發生。爐料按對流原則通過熔化機組，這里，爐料首先到達設置在熔化機組內部的還原區，并接著在這熔化機組的下部區域熔化。這一已知方法是很耗能的，因為廢料或者剩余材料需在熔化機組中干燥和燒結，因此對在熔化機組中發生的過程起壞影響。
這里由于加入氧化鐵(如氧化鐵皮)，在熔化氣化器中也須做還原功，為此需要另外的大量的能量耗費。另外，建議使用像亞硫酸鹽廢液作為粘合劑，然而這導致過程中不希望的增硫。
本發明以避免這些缺點為目的，以及提出的任務是在不妨礙還原過程進行的情況下、有益地利用在鐵礦石還原中產生的沉積物，并且附加的能量消耗要盡可能地低。另外，即使在沉積物中有重金屬化合物時，也應能有益地利用。然而此時能避免堆放，到目前為止這種堆放在利用這種沉積物生產鐵水時，為防止這些重金屬化合物含量波動所必須的。
這一任務按本發明將通過將沉積物脫水，并用作水泥生產原料來解決。
由EP-A-0124038已知從主要是有機或無機成分的工業沉積物生產水泥材料。在這里成份沒有詳細確定的沉積物(包括地方性的污水)同粉狀水泥材料混合，接著成粒或造球。考慮到以后用于水泥工業中才添加對水泥成分很重要的水泥組分。也就是說進行一種由看來適于作為水泥組分的材料與各種用作水泥代用品或添加劑的沉積物的混合，其目的是獲得適合水泥工業的熟料。后者接著在添加碳酸鈣的情況下成粒。
與此相比，通過本發明使生產過程大大簡化，因為根據本發明用于生產水泥的沉積物已含有水泥材料的四個基本組分，即氧化鐵、氧化硅、氧化鋁、氧化鈣，而不需要特別的添加。
如果沉積物在進一步加工之前脫水到剩余含水量為25％-50％，更好是35％-40％，是有特別好處的。這樣一來，沉積物為進一步加工更容易處理。
本發明的一個優先的實施形式的特征為·沉積物先被脫水到一個剩余含水量，·接著沉積物成粒，·這樣形成的粒狀體作為水泥生產的原料使用。
這里，在脫水后往沉積物中作為粘結劑添加生石灰、以及需要時添加煤粉、并在此后成粒是有利的。這里主要是沉積物在進一步處理前脫水到含有25-50％、更好是35-40％的剩余水分。由此，具有此剩余含水量的沉積物可以直接交給混合成粒機。剩余含水量的最佳范圍使得生石灰就量來說有較低的消耗量。如果沒有這種脫水，要想達到足夠的顆粒強度，就需要大得多的生石灰消耗量。
按本發明的這個方法特別適宜于加工在借助于通過煤氣發生爐法產生的還原氣體來還原鐵礦石時產生的沉積物。在制備用于煤氣化的煤炭時產生煤炭過濾粉，后者然后可與粘合劑生石炭一起添加到沉積物中，因此添加煤粉不是引起附加費用，而是相反，可以使得比其它利用方法成本更低地利用煤粉。在這個意義上，按本發明的方法特別適合于利用例如按AT-B-376.241和AT-B-370.134的方法產生的沉積物，在這些方法中規定了煤炭氣化。
按本發明把粒狀體研磨成用于水泥生產的粗粉、干燥，并接著燒制是適宜的。
這里有利的是將粒狀體同水泥生產需要的礦物原料，如石灰石、粘土等混合，并將這樣形成的熟料研磨、干燥、并接著燒制。
往脫水的沉積物中摻入數量達脫水沉積物的30％、最好是達25％的煤粉是適宜的。上述含量的煤粉對粒狀體的強度起好的影響。這里使用來自煤炭干燥設備的除塵裝置的煤粉特別有利，這是由于環境保護和避免煤粉的運輸費用和堆放費用。煤炭干燥設備是與已有的生產鐵水或生鐵和(或)鋼的原料的方案集成一體的。另外，往脫水沉積物中加入煤粉有這樣的優點，即然后在混合造粒機中形成的粒狀物具有相當高的碳含量，其中煤粉在燃燒時提供重要的能量份額。
按照一個優先的實施方案，沉積物在脫水后帶著剩余水分作為水泥生產原料使用，并且同用于水泥生產的粗粉混合。當按本發明使用的沉積物僅占用于水泥生產的粗粉的很小百分比時，這一方案特別有意義。這時不需要對沉積物特殊干燥，因為通過混合尚有例如數量級為35-40％的剩余水分的沉積物，用于水泥生產的全部原料的水分只是略有升高。
對高溫氣候的國家來說可能有優點的是，如果沉積物脫水到一剩余含水量后堆放，或者直接泵到堆放場上，在那里經受自然干燥，接著就這樣，即不加添加物，作為水泥生產原料使用。這時最好從堆上取下當時最上面的、至少是基本上干燥的層，并作為水泥生產的原料使用。這時從堆放的沉積物滲出的水被收集并導回。堆放的料的當時最上面的干燥層可借助于挖土機等取下。干燥層主要成塊狀，所以在繼續運輸和進一步加工時容易處理。
脫水的沉積物與用于水泥生產的粗粉共同研磨、干燥和接著燒制是適宜的。
這里如果脫水的沉積物同水泥生產需要的礦物原料，如石灰石、粘土等混合，并將這樣形成的熟料研磨、干燥，并接著燒制是有利的。
一種優先的實施方案的特征是在一個生產鐵水的方法中，其中鐵礦石在直接還原區中還原成海綿鐵，海綿鐵在熔化氣化區中通過加入含碳材料并在含碳材料氣化成還原氣體和形成渣的情況下熔化，以及，還原氣體導入直接還原區，在那里起反應并作為爐頂氣體排出，按此方法，還原氣體和(或)爐頂氣體經受清洗，在清洗中沉淀出的沉積物，必要時在成粒之后，作為水泥生產的原料使用。然而，按本發明的方法當然也可以在這種情況下使用，即，還原氣體不是通過煤炭氣化形成，而是例如由天然氣產生。
本發明還涉及一種用于按本發明要加工的沉積物的成粒的方法。
在現今已知的成粒方法中，例如在非連續成粒機中或在造球機中以高的設備及商業費用達到造球。由實踐已知，常常由于經濟原因而放棄借助于這種系統的再利用，因為堆放是成本更低的。因為要利用的沉積物和粉塵在用還原氣體還原鐵礦石中連續地大量產生，所以在利用沉積物及粉塵中經濟觀點有很重要的意義。
DE-A-3244123已公開了一個用于從沉積物、石灰和細灰塵中生產粒狀體的裝置，在其中這些組分在一攪拌器中混合和成粒。這里所涉及的是一種單級非連續法。
DE-A-2943558也公開了一單級成粒裝置，這里沉積物先經脫水，接著在一個混合成粒機中在加入干燥的粒狀體、粉塵和細灰塵的情況下混合和成粒，并通過一干燥器排出。
因此，本發明進一步的任務是建立前言述及的那種沉積物的成粒方法、以及實施該方法的設備，該設備使得即使對大量產生的沉積物也能以很小的設備費用和能量耗費來處理，即造球，盡管如此，所生產的粒狀體能滿足在水泥工業中對質量(強度、貯藏能力、澆注能力等等)提出的高要求。
這一任務按本發明是通過把沉積物按一連續方法加工來解決，即在第一階段與生石灰連續混合，在與此相接的第二階段連續成粒。對此方法重要的是其二段性，即首先沉積物很好地混合，以便能為在第二階段中連續進行成粒提供理想的原料。
按一種最佳的實施方案，混合通過沉積物同生石灰在混料筒中一起運動進行，以及成粒通過至少一個造球盤的造球進行。
另一個適宜的方法方案的特征是混合是通過沉積物同生石灰在一混料筒中一起運動進行的，而成粒是通過混合物的擠壓成型、特別是通過混合物經過一鉆孔板擠壓成型進行的。
另外，如果通過沉積物同生石灰在一混料筒中一起運動進行混合、而成粒通過壓制成團進行可能是有利的。
按另一方法方案，成粒方法主要這樣進行即沉積物在第一階段的混合過程中，最好是通過旋轉一在設計為混料筒的混合反應器中的混料軸，保持在一流化的三維紊流運動狀態，這里，沉積物沿長度、在有時可能有回流情況下連續流過混料筒；沉積物在第二階段中通過在散堆中，最好在至少一個設計為成粒筒的成粒裝置中推壓混合而成粒，在此成粒裝置中沉積物借助于一旋轉的成粒軸進行運動，這時沉積物沿長度方向連續流過成粒筒，并在這期間形成越來越多的粒狀體。
在沉積物混合期間，為了調整到沉積物的一定水分，加進附加的液體和(或)也許加進附加的粉塵是適宜的。
實施這個方法的設備是以一個混料筒及至少一個設置在其后的成粒筒為特征的。
按照一優先的實施形式，混料筒設有一根混料軸，它在中心沿混料筒的全長延伸，并裝備有混料葉片，在混料筒中設有附加的被驅動旋轉的刀頭，其旋轉運動不同于混料葉片的旋轉運動。
成粒筒最好設有一裝備有成粒葉片的成粒軸，它在中心沿成粒筒伸展。
一個優先的實施形式的特征是混料軸和成粒軸設有多個混合葉片和成粒葉片，它們分別地緊固在沿徑向延伸的葉片臂上；以及，從外面、并大致與混料筒成徑向延伸地向混料筒內插進刀具傳動軸，后者沿混料筒縱向位于葉片臂之間，每個都帶有一個至少有一個從刀具傳動軸向外伸展的刀具的刀頭。
這里混料葉片及成粒葉片每一個由一個葉片板構成是適宜的，葉片板的中軸線在混料筒中與其所屬的葉片臂成一在20°到60°之間的β角、而在成粒筒中成一比β角小40％的β′角向前，即向運動方向和向上傾斜。
另外，葉片板在其中軸線向混料軸和成粒軸的徑向投影中，相對于混料軸成20°到60°之間的α角，而相對于成粒軸成一比α角小35％的α′角傾斜布置是適宜的。
為了確保裝入的材料的流出速度，最好在混料筒和必要時在成粒筒中靠近出口端為沉積物及粒狀體各設一閘門，當閘門在高度上可調整時，裝入的材料的流出速度便可以以簡單方法調整。
混料筒內部容積對成粒筒內部容積的比值在0.3到0.7之間比較好，最好大約為0.5。混料筒的裝滿度在30％到95％范圍之間，最好在70％到85％之間。與此相反，成粒筒的裝滿度在15％到75％之間是適宜的，最好低于40％。
混料筒具有比成粒筒小的直徑，混料軸由比成粒軸大的轉數驅動是適宜的。
當混料筒以弗氏標數大于1，尤其是大于3工作，并且成粒筒以弗氏標數小于3工作時，可達到極好的成粒結果。
一個適當的實現成粒的實施形式是以混料筒及至少一個布置在其后的造球量為特征的。
另一個有優點的實施形式是以一個混料筒以及至少一臺布置在其后最好設有一鉆孔板的擠壓機，特別是真空擠壓機的特征。
當設有一個混料筒以及至少一臺布置在其后的制團機時，也可以是適宜的。
本發明下面以兩個在圖中表示的實施例子詳細說明。其中

圖1和圖2各根據一個實施例子示意地表示一個用于實施按本發明的方法的設備。一個用于在鐵礦石還原中產生的沉積物成粒方法也在圖中示意地表示，其中圖3表示一個按本發明的設備的流程圖。圖4表明一個通過一攪拌器的軸向截面。圖5是垂直于攪拌器縱軸線的、按圖4中V-V線的截面。圖6、7和8表示攪拌器按圖5的VI-VI、VII-VII和VIII-VIII線的截面或視圖的細節。在圖9中表明了成粒裝置的縱截面。在圖10中表明了垂直于成粒裝置縱軸的按圖9中X-X線的截面。圖11是按圖10中XI-XI線的截面上的成粒裝置的細節。圖12到圖16也是在示意圖中表示了本發明的其它的實施形式。
按圖1從上面通過一輸入管道3往設計為豎爐1的直接還原裝置里、即往其直接還原區2里裝進塊狀含氧化鐵的爐料4，如塊狀礦石，必要時同未燒制過的添加劑5一起裝入。豎爐1與一熔化氣化器6相聯系，在熔化氣化器6中由碳載體和含氧氣體生成還原氣體，后者通過一輸入管道7導向豎爐1，這里在輸入管道7中設有一設計為清洗器的氣體凈化裝置和氣體冷卻裝置8。
熔化氣化器6具有一個固體塊狀碳載體的輸入管道9、可能還有多個含氧氣體的輸入管道10、11和在室溫是液態或氣態的像碳氫化物等的碳載體、以及燒制的添加劑的輸入管道12、13。在熔化氣化器6中在熔化氣化區15下面聚積了熔融的生鐵16和熔融的渣17，它們通過排出口18排出。
在豎爐1中在直接還原區2還原成海綿鐵的塊狀爐料，通過一個或多個管道20，例如借助于螺旋卸料器導向熔化氣化器6。在豎爐1的上部接有一在直接還原區2中生成的爐頂氣體的排出管道21。爐頂氣體導向一也設計作為清洗器的氣體凈化裝置23，然后通過一輸出管道24供繼續使用。
在清洗器8和23中產生的礦泥洗滌水，通過礦泥洗滌水管道25和26導向濃縮機27，并接著導向脫水裝置28，最好是傾析離心機28，在其中沉積物脫水到剩余含水量為25-50％、特別是35％-40％。脫水后的沉積物導向一成粒裝置29，如一混合成粒機29。
往成粒裝置29中通入生石灰30的輸入管道30及一個從一煤炭干燥裝置32中產生的煤炭過濾粉塵的輸入管道33。在成粒裝置29中形成的粒狀體通過一輸送裝置34排出，并存放在一棚頂35下。粒狀體-最好是用鐵路36-運送到制水泥機中，并以后同作為水泥生產的附加原料用的礦物原料37、38，如石灰石，粘土等一起混合和研磨。為此最好用輥式盤磨機39，它由先有技術是眾所周知的。接著，研磨好了的熟料40在干燥器42中通過燒制爐41的廢氣43干燥，并在燒制爐41中燒制。燒制爐最好設計成旋轉爐。
按本發明，從生鐵生產裝置的清洗系統8和23得到的沉積物都是無機性質的。沉積物的干料具有確定的成分，其中除碳作為主要成分以外，已經有四種構成水泥熟料的氧化物(CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3)。粒狀體同加入的其它礦物原料一起構成熟料，其中粒狀體構成水泥組分的主要組成部分，而不是僅作為填料及或摻和物。鑒于有這些進一步的處理步驟，如研磨和用燒制爐41的廢氣進行預干燥，粒狀體稍帶堿性的PH值、約20％的剩余水分及其顆粒大小均不再需要修正。
下面的實施例子說明按本發明的工作程序在一用于用還原氣體還原鐵礦石的設備中，在清洗器中產生沉積物，它們被部分脫水到剩余含水量約為40％，并在添加來自除塵器的過濾器的煤炭粉塵以后，借助于生石灰成粒。
粒狀體平均水分含量約為20％，它具有以下典型成分(干燥的)碳約40％氧化鈣約23％氧化鐵約20％氧化硅約7％氧化鋁約4％金屬氧化物余量粒狀體按本發明將導向用于生產水泥熟料的回轉爐設備。
在水泥生產中四種形成熟料的氧化物的比例將通過水硬性模數(HM)來表示
高強度水泥的水硬性模數約為2。
HM＜1.7的水泥大多強度不夠，當HM＞2.3時通常體積不穩定。
在一產量約為80噸/小時生鐵的中等大小的生鐵生產設備中，產生約8噸/小時粒狀體(干的)。
相比之下，在一中等大小的回轉爐設備中生產水泥時燒制約70噸/小時熟料。
從一水硬性模數為2的給定熟料出發，在導入具有給定成分和列舉的量的粒狀體時，得出水硬性模數約為1.9(在波動區之內)。
如果需要的話，通過提高向熟料加入CaO的量，可以使水硬性模數又接近數值2。
按圖2中表示的實施例子取消了成粒，并由此而取消摻合粘合劑，如生石灰。脫水到一定的剩余水分(最好是在25％到50％，特別是35％到40％范圍內)的沉積物，通過一輸送裝置排出，必要時經中間存放后，運往制水泥機，并在以后同作為水泥生產的原料用的礦物原料37、38，如石灰石，粘土等一起混合和研磨。
經脫水的沉積物的混合可以是潮濕地、即帶著在脫水中達到的剩余水分進行，或者在沉積物的干燥狀態下進行。若沉積物的特殊干燥耗能過多和太麻煩，以及當脫水沉積物在水泥生產所使用材料的總量中只占很小的百分比時，在這種情況下總體的水分改變不大，這時應特別考慮采用潮濕的混合。
對氣候熱而干燥的國家，經脫水的沉積物可以放在堆放場上，在自然干燥后挖下來，并同用于水泥生產的粗粉一起研磨，干燥并接著燒制。
下面給出在直接還原區中用通過煤炭氣化生成的還原氣體生產鐵水時，產生的沉積物的干料的典型成分碳 約45％氧化鐵 約25％氧化硅 約10％氧化鋁 約5％氧化鈣 約3％金屬氧化物 余量上述氧化物同時又是四種主要的熟料組分，所以，脫水沉積物在水泥工業中的利用，即沉積物往用于水泥生產的、并在水泥廠中生產的粗粉中的摻合，可用簡單的方法、并且不要求特別改變配方下實現。
如果沉積物的量與水泥廠生產的粗粉量相比很少，則根本不需要改變總配方；主要熟料組分的含量在摻合沉積物后一般在公差范圍內。如果向粗粉中添加沉積物，按長的時間間隔及每次較大量的上料方式進行，則最好添加礦物原料37、38，如石灰石、粘土等，以保持混合物的水硬性模數為常數。
本發明可以特別在從煤氣形成還原氣體的生鐵生產方法中應用，因為這里為按本發明的方法所需要的煤粉塵，本來就作為副產品產生，然而，還原氣體是否如上面描述的在一個熔化氣化器6中形成，還是在一個完全用于生成還原氣體的專門的煤的氣化器中形成，還是由天然氣形成，原則上是無關緊要的。鐵礦石的直接還原4是否按流化床法在一個或者在多個串接的流化床反應器中發生，或者如在實施例子中描述的那樣在一豎爐1中發生，也是無關緊要的。
為了在很小的能耗下低成本地生產高強度的粒狀體作為水泥工業的原料，按如下過程進行首先，如從圖3可見，沉積物51，或者應加工成粒狀體52的一些帶不同水分的沉積物51，調節到一定水分含量，而且是例如借助于一沉淀池53或者用一傾析器54。沉積物51的水分含量對成粒方法僅有次要意義。
之后，沉積物51導入攪拌器55中，它被設計為混料筒。在混料筒55的一端區域安裝了一個注入導管56，并在混料筒的另一端區域安裝了一個出口導管57。粉塵58(煤粉塵及礦物原料)可以附加地定量配進混料筒55中。通過對各使用材料的適當的水分測量，可借助一控制電路59，通過在適當位置的噴嘴，從爐料行進方向看，最好在混料筒的前三分之一，噴進液體，比如水，如此可以把水分含量調節到10％到80％之間，最好小于或等于40％。另外，連續地通過一自己的輸入導管或者通過注入導管56，往混料筒55中配進生石灰作為粘合劑30，而且按質量比在0.2-2kgCaO/KgH2O之間、最好是0.6kgCaO/kgH2O。
混料筒55裝有一個在中心沿混料筒55整個長度延伸的、在混料筒55端面外側可轉動地安裝的、并用一電機M驅動的混料軸61，在其上裝有徑向向外伸展的葉片臂62。在葉片臂62的外端各固定有混料葉片63，例如焊接固定的或者螺釘固定的。混料葉片63的葉片板是自凈化的，并幾乎達到混料筒55的筒壁64，并相對葉片臂63傾斜安裝的，而且是沿運動方向向前抬高，它們的中軸線65與所屬的葉片臂62的縱軸線構成一β角，其值在20°到60°之間(見圖8)。
葉片板的中軸線65對混料軸61的中軸線66的徑向投影與混料軸61的中軸線66成一α角，其值也在20°到60°之間(見圖4)。
葉片臂62是互相相隔較大距離安裝的。在葉片臂62之間設有刀頭67，其刀具68相對于刀頭67的驅動軸69大致為徑向安裝。刀頭67的驅動軸69大致徑向通過筒壁70伸進混料筒55內部。刀頭67可分別用自己的電機M驅動，并安裝在筒罩70之外。
通過混料葉片63和刀頭67的共同作用，爐料在很短時間內就混合均勻。這里混料軸61和刀頭67的轉數選擇為，能形成一由機械產生的三維流化床，爐料在其中保持處于流化紊流運動狀態。因此各質點具有高自由度，從而可保證在有較高的混合質量的同時只有很短的混合時間。
刀頭67以500到5000轉/分之間的轉數旋轉，最好是以1500到3000轉/分之間的轉數旋轉。混料筒55以弗氏標數大于1，尤其是大于3工作，在這種情況下，質點在混料筒55中的平均停留時間在30到300秒之間，例如約90秒。停留時間是通過對混料筒55的結構長度L1和直徑D1作恰當的選擇、以及對裝滿度與體積流量的比值的作恰當的選擇來保證的。最好在混料筒55中緊靠出口導管57之前設有一閘門71，它最好是高度可調節的。這樣也可通過閘門71保證及調節平均停留時間以及希望的裝滿度。
為了達到足夠的混合質量，要求至少有45秒的停留時間，最好是至少有60秒的停留時間。如果粘合劑30不是通過沉積物51的輸入管道56引入活話，這可通過適當地安排一個粘合劑30的輸入管道來確保。混料筒55的裝滿度調整在30％到95％之間，尤其是在70％到85％之間，是有優點的。
在混料筒55內，由于生石灰30同水自發地發生強放熱反應，使之生成氫氧化鈣。因此，在沉積物51中原先存在的一部分水被化學地結合，氧化鈣膨脹起來。熟石灰具有水凝膠性質，其膠體性質對成粒過程很重要。通過粘合劑30和存在的水在第一階段由于毛細力形成液體橋。粘合劑30隨其化學反應而硬化、凝固，致使形成固體材料橋，它有很高的強度。
在石灰熟化中產生高的反應熱，它導致水的蒸發。通過水在生石灰上積聚，以及由于蒸發，沉積物51的自由水份額減到低于25％，典型的是低于20％kgH2O/kg爐料。
成粒本身在第二階段才發生，而且是在沿爐料的流動方向設在混料筒55下游的成粒裝置72中發生的。后者由一成粒筒構成(見圖9至11)。在成粒筒72內部在中央延伸有一根支撐在成粒筒兩端的成粒軸73，它可借助于自己的電機M驅動。
在成粒軸73上固定有葉片臂74，它沿徑向向外伸展。葉片臂74上裝有成粒葉片75，它與混料葉片63結構相似，成粒葉片75也有葉片板，其中軸線76相對于所屬葉片臂74(即其縱向長度)以一β′角向前，即沿運動方向，和向上傾斜。β′角比β角約小40％。葉片中軸線76向成粒軸73的中軸線77徑向投影時，在葉片中軸線76的投影與成粒軸的中軸線77之間形成一傾角α′，它比混料筒55中的α角約小35％。
在成粒筒72里不設刀頭67，這里爐料較平靜地運行，而且這里在散堆中發生推壓混合。對此應理解如下已帶有一些固態密實度的到達成粒筒72的爐料，在成粒筒72中形成散堆，它被成粒筒葉片74攪拌，即不停地摻揉。成粒葉片74擠過散堆，粒子由此而靠到一起，以致粒狀體52的合成能通過在粒子之間的作用力發生。
成粒軸73的轉數應選擇為，能使產品在筒壁78上持續重復地滾動導向合成造團，粒子的增大是通過積聚(雪球效應)實現的。
在也可配備一閘門71的成粒筒72中為了形成粒狀體52，要求進行爐料的小心處理。只有這樣才能從在成粒筒72的入口管道79處尚很小的粒狀體核，通過質點的接合，形成所希望大小的粒狀體52。由此，粒狀體小心的處理，要求爐料在成粒筒72中有一較長的停留時間，這里，成粒筒72的結構長度L2和直徑D2必須考慮生產能力、平均停留時間和裝滿度設計。成粒筒72以弗氏標數小于3來運行。成粒筒72中的平均停留時間在60秒到600秒之間，例如120秒。裝滿度在15％到75％之間，最好是小于40％。
在成粒筒72中完成熟石灰的凝結。用空氣中的二氧化碳以及由于熟化反應升高了成粒溫度，所以形成非常堅固的粒狀體52。
通過添加生石灰作為粘合劑30，用在混料器55和成粒裝置72中約到120℃的溫度干燥時可避免結殼。不論在混料器55中，還是在成粒機72中，出現的廢氣都將通過單獨的廢氣管道80和一個未標出的廢氣冷凝器排出。
不論混料筒55，還是成粒筒72的葉片63和75及葉片臂62和74，都根據所使用的爐料的性質，用防磨損或防腐蝕材料制造。
在混料筒55和成粒筒72之間，弗氏標數的比值在0.5到5之間。據此，根據兩個筒55及72的直徑D1、D2調整圓周速度并因而調整轉數。
本方法的步驟分為一方面在混料筒55中混合/反應，和另一方面在成粒筒72中造團，這兩個階段，使得設備組成部分和過程條件能合理地適應提出的任務。特別是，混料筒和成粒筒72的軸61和73的轉數并因而弗氏標數、裝滿度和停留時間、葉片結構和葉片幾何及其相對于筒壁70或78的位置，對于混料筒55和成粒筒72而言都可以互相獨立地調整。只有這些與單一階段的方法相比附加的自由才能保證作為在水泥工業中的再利用的材料所絕對必需的粒狀體55的質量。
作為與上述在圖4到圖11中表示的實施形式不同的方案，在那里成粒在唯一的一個其內部體積比混料筒55大得多的成粒筒72中進行，現在也可以從唯一一個混料筒55出發向2個或多個成粒筒72供料。
代替這種混料筒55和成粒筒72相分離的結構形式，也還有其它可能性，即將兩者組合成一整體，如在圖12和圖13中表示的。這里攪拌器55和成粒裝置72設計成緊湊的設備，它由一整體式的組合筒81構成。組合筒81在從攪拌器55到成粒裝置72之間的過渡區，可有一直徑突變ΔD，以便具有正確的所要求的停留時間和圓周速度。攪拌器55和成粒機72有一公共軸61′，上面裝了工具63、75。這一方案的優點在于投資減少。
為了進一步改善粒狀體形狀及其形態穩定性，和為了達到窄的調節范圍，可除了上述二階段裝置外在下游聯接一滾壓階段82。它主要由一稍向出口傾斜的水平旋轉管構成。
按圖14中表示的一個成粒裝置的實施形式，沉積物51、粘合劑30和添加劑58，比如煤粉塵，從貯料容器83導入攪拌器55，從這里將它們堆放在至少一個造球盤84上，在此造球盤上進行真正的造球。
按圖15中表示的實施形式，沉積物51、添加劑58和粘合劑30同樣在一攪拌器55中很好地混合，并接著導進一擠壓機85。擠壓機85最好設計為真空擠壓機。它在一端有一鉆孔板86，沉積物通過它擠成細條。通過細條的折斷(由于重力)，作為顆粒狀物料形成可供使用的粒狀物。
按圖16中表示的實施形式，在混合后借助一壓團機87通過將混合好的爐料壓團來進行造粒。
在從圖3到圖16表示的所有實施形式中，成粒是連續發生的。然而也可設想，在用還原氣體還原鐵礦石中產生的沉積物51非連續式地成粒，這里沉積物51同樣先脫水。然后沉積物51被泵到中間貯料器中，并從那里通過一螺旋缸料器進入混合成粒機。混合成粒機將周期式地裝料，例如以半小時為一周期。在混合成粒機中沉積物51與粘合劑30和必要時還與添加料58混合，這時先加添加料，然后才加生石灰30。加進生石灰30后，為形成粒狀體調整混合成粒機的轉數，主要是下調。經一定的粒化時間后，粒狀體被排出，并存放于一中間貯料器，從這里通過一輸送帶運出，并接著進行滾壓。在粒狀體排出之后，混合成粒機可重新裝料。
權利要求
1.在用還原氣體還原鐵礦石中產生的、并在一清洗器中以沉積物的形式沉積出的粉塵的利用方法，其特征為沉積物脫水并作為水泥生產原料使用。
2.按照權利要求1的方法，其特征為沉積物在繼續處理前，脫水到剩余水分含量為25％-50％，尤其是35％-40％。
3.按照權利要求1或2的方法，其特征為·沉積物先脫水到一個剩余水分含量，·接著沉積物成粒，·如此形成的粒狀體作為水泥生產的原料使用。
4.按照權利要求3的方法，其特征為脫水后往沉積物中作為粘合劑添加生石灰(30)以及必要時煤炭粉塵，然后成粒。
5.按照權利要求3或4的方法，其特征為粒狀體研磨成水泥生產使用的粗粉、干燥、并接著燒制。
6.按照權利要求3至5中的一項或多項的方法，其特征為粒狀體同水泥生產需要的礦物原料(37、38)，如石灰石、粘土等混合，并將這樣形成的熟料(40)研磨、干燥，并接著燒制。
7.按照權利要求3至6中的一項或多項的方法，其特征為往脫水的沉積物中添加其數量達脫水沉積物的30％、最好是達25％的煤炭粉塵。
8.按照權利要求1或2的方法，其特征為沉積物在脫水后，帶著其剩余水分作為水泥生產原料使用，并同用于水泥生產的粗粉混合。
9.按照權利要求1或2的方法，其特征為沉積物直接泵到堆放場上，或在脫水到一剩余水分含量后堆放成堆，在那里經受自然干燥過程，并接著就這樣作為水泥生產的原料使用。
10.按照權利要求9的方法，其特征為從堆上總是挖取最表層、至少基本上干燥的層，并作為水泥生產的原料使用。
11.按照權利要求8至10中的一項或多項的方法，其特征為脫水的沉積物同用于水泥生產的粗粉一起研磨、干燥，并接著燒制。
12.按照權利要求11的方法，其特征為脫水的沉積物同水泥生產需要的礦物原料，如石灰石、粘土等混合，并將這樣形成的熟料研磨、干燥，并接著燒制。
13.按照權利要求1至12中的一項或多項的方法，其特征為在一個生產鐵水的方法中，其中，海綿鐵在熔化氣化區(15)中通過導入含碳材料并在含碳材料氣化成還原氣體和形成渣(17)的情況下熔化，以及還原氣體導向直接還原區(2)，在那里起反應，并作為爐頂氣體排出，按此方法還原氣體和(或)爐頂氣體經受清洗，在清洗中分離出的沉積物，必要時在成粒后，作為水泥生產的原料使用。
14.按照權利要求1至13中的一項或多項的方法，其特征為沉積物(51)按一連續方法加工，而且在第一階段中同生石灰(30)連續混合，并在與此相連接的第二階段中連續成粒。
15.按照權利要求14的方法，其特征為混合是通過沉積物(51)與生石灰(30)在一混料筒中一起運動進行的，以及成粒是通過至少一個造球盤(84)的造球進行的(圖14)。
16.按照權利要求14的方法，其特征為混合是通過沉積物(51)與生石灰(30)在一混料筒中一起運動進行的，而成粒是通過混合物的擠壓、特別是通過混合物經過鉆孔板(86)擠壓進行的(圖15)。
17.按照權利要求14的方法，其特征為混合是通過沉積物與生石灰在一混料筒中一起運動進行的，而成粒是通過壓團進行的(圖16)。
18.按照權利要求14的方法，其特征為沉積物(51)在第一階段的混合期間，最好是通過旋轉一根在設計為混料筒(55)的混合反應器中的混料軸(61，61′)，保持在一流化的三維紊流狀態，其中，沉積物(51)在也許有回流情況下、沿長度連續流過混料筒(55)；以及，沉積物(51)在第二階段中通過在散堆中，最好是在至少一個設計為成粒筒(72)的成粒裝置中，推壓混合而成粒，在此成粒裝置中沉積物借助一旋轉的成粒軸(73)進行運動，這時沉積物沿長度方向連續流過成粒筒(72)，并在這期間形成越來越多的粒狀體(52)(圖3至圖13)。
19.按照權利要求14至18中的一項或多項的方法，其特征為在沉積物(51)混合期間，為了調整到沉積物(51)的一定水分，加入附加的液體和(或)必要時加入附加的粉塵。
20.實施按照權利要求14或18或19的一項或多項的方法的設備，其特征在于有一個混料筒(55)及至少一個布置在其后的成粒筒(72)(圖3至圖13)。
21.按照權利要求20的設備，其特征為混料筒(55)設有一根在中心沿混料筒(55)整個長度延伸的、并裝有混料葉片(63)的混料軸(61，61′)，在混料筒(55)中設有附加的被驅動旋轉的刀頭(67)，其旋轉運動與混料葉片(63)的旋轉運動不同。
22.按照權利要求20或21的設備，其特征為成粒筒(72)設有一裝有成粒葉片(75)的成粒軸(73，61′)，它在中心沿著成粒筒(72)伸展。
23.按照權利要求22的設備，其特征為混料軸(61，61′)和成粒軸(73，61′)設有多個固定在沿徑向伸展的葉片臂(62，74)上的混料葉片及成粒葉片(63，75)，并且從外面大致相對于混料筒(55)成徑向延伸地向混料筒(55)內插進刀具傳動軸(69)，它們在混料筒(55)的縱向位于葉片臂之間，并且每個都帶有一個至少有一個從刀具傳動軸向外伸展的刀具(68)的刀頭(67)。
24.按照權利要求23的設備，其特征為混料葉片及成粒葉片(63、75)各由一個葉片板構成，它的中軸線(65)在混料筒(55)中相對于所屬的葉片臂(62)成一在20°到60°之間的β角，和在成粒筒(72)中成一比β角約小40％的β′角向前、即向運動方向和向上傾斜。
25.按照權利要求24的設備，其特征為葉片板在其中軸線(65)向混料軸(61)及成粒軸(73)的徑向投影中，相對于混料軸(61)傾斜一20°到60°之間的α角，相對于成粒軸(73)傾斜一比α角約小35％的α′角布置。
26.按照權利要求20至25中的一項或多項的設備，其特征為在混料筒(55)中和必要時在成粒筒(72)中，靠近沉積物(51)及粒狀體(52)的出口端各設一閘門(71)。
27.按照權利要求26的設備，其特征為閘門(71)是高度可調的。
28.按照權利要求20至27中的一項或多項的設備，其特征為混料筒(55)的內部體積與成粒筒的內部體積的比值為0.3到0.7之間，最好約為0.5。
29.按照權利要求20至28中的一項或多項的設備，其特征為混料筒(55)的裝滿度在30％-95％之間，最好在70％-85％之間。
30.按照權利要求20至29中的一項或多項的設備，其特征為成粒筒(72)的裝滿度在15％-75％之間，最好在40％以下。
31.按照權利要求20至30中的一項或多項的設備，其特征為混料筒(55)具有比成粒筒(72)小的直徑(D1)。
32.按照權利要求20至31中的一項或多項的設備，其特征為混料軸(61)可用一比成粒軸(73)大的轉數驅動。
33.按照權利要求20至32中的一項或多項的設備，其特征為混料筒(55)以大于1、最好大于3的弗氏標數工作。
34.安照權利要求20至33中的一項或多項的設備，其特征為成粒筒(72)以小于3的弗氏標數工作。
35.按照權利要求33和34的設備，其特征為混料筒(55)和成粒筒(72)按此工作的弗氏標數的比值在0.5和5之間。
36.用以實施按照權利要求15的方法的設備，其特征在于有一個混料筒(55)及至少一個布置在其后的造球盤(84)(圖14)。
37.用以實施按照權利要求16的方法的設備，其特征在于有一個混料筒(55)及至少一臺布置在其后最好設有一鉆孔板(86)的擠壓機(85)，特別是一臺真空擠壓機(圖15)。
38.用以實施按照權利要求17的方法的設備，其特征在于有一個混料筒(55)及至少一個布置在其后的壓團機(87)(圖16)。
全文摘要
在一種在用還原氣體還原鐵礦石時產生的、并在一清洗器中以沉積物形式沉積出的粉塵的有益利用的方法中，沉積物先脫水，并作為水泥生產的原料使用。
文檔編號C04B7/02GK1169135SQ96191581
公開日1997年12月31日 申請日期1996年1月24日 優先權日1995年1月24日
發明者赫伯特·格林巴赫爾, 岡特·施賴, 弗朗茨·澤特爾, 斯特凡·澤特爾 申請人:鋼鐵聯合企業阿爾帕工業設備制造公司