專利名稱：：一種甲殼球團的制造與還原裝置及生產工藝的制作方法一種甲殼球團的制造與還原裝置及生產工藝本發明所屬冶金領域，是生產直接還原鐵的一種甲殼球團的制造與還原裝置及生產工藝。在己有的直接還原鐵生產工藝中，采用含碳球團替代非含碳球團，即可提高工效幾十倍。但是，含碳球團的最佳還原溫度為iiooi3oo°c，在如此高溫下進行還原，鐵精粉已呈現熔融狀態并軟化，球團之間相互粘連和爐壁結瘤現象不可避免。為了克服上述現象，一種用耐火材料包裹鐵精礦粉的球團相應而生，如申請號為200410037607.3公開的球團外包無機惰性物技術；申請號為200510123467.6公開的一種球團外包裹耐火殼技術；申請號為94108166.4公開的一種球表沾粉技術。上述基本雷同的技術可以防止球團在高溫還原過中相互粘連和爐壁結瘤。但是，上述工藝是采用成球盤滾粘保護層的造球方法，球團的保護層與球心料之間界限不清，相互滲透，造成已還原球團的還原鐵與保護層難以完全分離。中南大學將帶有碳殼的鐵礦球團應用于回轉窯還原鐵生產工藝，解決了窯內結圈等問題。然而，表現出的新問題是較高的球團破碎率和較高的尾氣溫度，并含有大量可燃氣體，如果尾氣直接排放，必然造成環境污染和能源浪費，如果用于發電，其投資額將大于主產品的投資額。本發明之目的是克服已有技術之不足，提供一種高效節能并且相對環保的甲殼球團的制造與還原裝置及生產工藝。
發明內容A、生產裝置al—種用于生產甲殼球團的《甲殼球團成型機》；a2、一種用于干燥甲殼球團的《干燥豎爐》；a3、一種用于甲殼球團還原的《還原豎爐》。B、生產工藝bl甲殼球團的制備該球團屬于配碳球團的一個種類，其中球體料是由品位>66%的鐵精礦粉為預還原料；與鐵精礦粉重量比為220%的石油焦粉為球心還原劑(石油焦粉的配入量與球團的還原速度成正比)；2~5%腐植酸鈉為粘合劑構成。其中甲殼料是由融點〉130(TC的無機物耐火粉料為甲殼骨架主料；灰份融點〉i3ocrc的煤粉為甲殼還原劑(煤粉所含灰份為甲殼的骨架輔料，骨架主料與輔料的重量相加應>甲殼總重量的60%。)；重量比23%的彭潤土為粘合劑；23%的石灰石或白云石粉為脫硫劑構成。上述球體料和甲殼料經過混料機或潤磨機混料后(球體料需加密處理)，同時輸入甲殼配團成型機，壓制成甲殼厚度為310mm、球體為0162Omm的扁圓型甲殼球團。該球團的甲殼可以有效的對球團實施保護，使其在高溫還原過程中，不發生球團粘連、懸料和爐壁結瘤現象。b2、甲殼配團的干燥新生產的甲殼配團含有少量水份，需輸入干燥豎爐進行干燥，干燥豎爐利用熱風爐排放的尾氣顯熱對濕球團進行干燥。b3、甲殼球團的還原干燥后的甲殼球團輸入還原豎爐，在排料裝置的控制下，依靠球團重力，從料床中由上向下勻速運動，經過預熱、還原和冷卻過程后進入豎爐底部的水套冷卻料倉，再通過料層疏松、破碎和鎖氣排料裝置排出爐外，最后經過篩選、磁選后獲得成品還原鐵。還原豎爐所需燃料是發生爐煤氣或其它來源的煤氣，煤氣燃燒所需要的氧化劑是由2—4坐熱風爐交替供應900—120(TC的高溫空氣。熱風爐燃燒所需燃料，主要是利用還原豎爐排出的尾氣，如熱值不能滿足要求，可以摻入一定比例的新鮮煤氣。還原豎爐的球團冷卻，分為上下兩個部分，上部分是由煤氣發生爐直供的煤氣吸收球團中的熱量，下部分是由水套冷卻料倉中的冷卻水和經過水冷處理的煤氣吸收球團中的熱本發明具有以下幾方面優點1甲殼球團成型機在壓球過程中，首先壓制成兩個半球型甲殼，該甲殼整體堅硬表面光滑，成球和還原后與球心料仍保持著清晰的界面，因此，還原后的球團采用對輥機壓破甲殼，即可使金屬球團與甲殼完全分離，不但省工省時，而且球團密度大，有益于提高還原速度和節省粘合劑。2、由于球心料配有220%的石油焦粉為還原劑，石油焦的灰份含量少，還原能力大，不但提高了還原速度，而且可以保障還原鐵的品位。3、干燥豎爐是利用熱風爐排放的尾氣為球團干燥熱源，不但節省能源，而且益于環境保護。4、還原豎爐依靠球團的自重由上向下運動，不需要外加動力，以及利用煤氣冷卻已還原球團的方法，使球團的熱量得到回收，有益于節能增效。5、還原豎爐、熱風爐、干燥豎爐等主要設備均采用立式設計，有益于節省土地。6、由于所述設備造價較低與回轉窯、轉底爐甚至隧道窯比較，均可節省大量投資。7、本工藝最終尾氣排放溫度接近于常溫，節能效果顯著。下面通過附圖對本發明裝置的結構及工藝的實施方案加以說明附圖1是本發明的甲殼球團成型機橫向剖視附圖2是本發明的球團干燥豎爐剖視附圖3是本發明的還原豎爐橫向剖視附圖4是本發明的工藝流程圖。參見附圖11.1甲殼球團成型機的機械結構本發明甲殼球團成型機與已有的壓球機的區別是，兩個球團成型輥2的十字垂線的上端分別設有甲殼壓型輥1，兩個甲殼壓型輥1的表面設有均勻布置的凸形半球3，兩個球團成型輥2的表面設有與兩個甲殼壓型輥1的凸形半球3相對應的凹形半球4，凸凹形半球相互配合，所形成的縫隙就是球團甲殼的厚度，并可適當調節。在兩個甲殼壓型輥1和兩個球團成型輥2的一端均設有與其直徑相仿和摸數相同的齒輪，球團成型輥與齒輪的直徑是甲殼壓型輥與齒輪直徑的2~3倍。兩個球團成型輥2與齒輪平行配合，兩個甲殼壓型輥1和齒輪與兩個球團成型輥2和齒輪上下配合。動力由一個甲殼壓型輥的齒輪輸入，從而實現圖中所示的兩個球團成型輥2相對方向轉動，兩個甲殼壓型輥1相反方向轉動，兩個甲殼壓型輥1與兩個球團成型輥2相反方向轉動。在兩個甲殼壓型輥1之間設有球體料倉5，在球體料倉出料口兩側設有刮料鏟7，在兩個甲殼壓型輥的兩側分別設有甲殼料倉6。1.2甲殼球團成型機的球團成型原理該圖的頂部所示對輥加密機8(也可采用螺旋或其它形式的加密機)，其作用是球體料在進入甲殼成型機之前實施加壓，排除料中氣體，增加其密度，以使獲得高密度球團。球體料經過加密后進入甲殼成型機的球體料倉5。甲殼料倉6中的甲殼料首先被甲殼壓型輥的凸形半球3和球團成型輥凹形半球4壓制成兩個半球型甲殼，隨后被來自球體料倉5中的球體料充滿空間，隨著球團成型輥的轉動和擠壓，將其合并成帶有甲殼的扁圓型球團，隨著擠壓該球團的兩個凹形半球的分離，球團便依靠自身重力脫離球團成型輥。刮料鏟7的作用是清除球團成型輥2所粘余料。參見附圖22.1干燥豎爐的爐體結構該干燥豎爐是上大下小的圓柱型結構，干燥豎爐的爐體墻是由下部爐墻19和上部外展爐墻14構成。爐墻底部設有排料口21，爐墻頂端設有進料口9，最終尾氣排出管22由排料口21中心穿過。爐體的中心部位是由圓筒型熱氣室爐墻17和熱氣室拱頂13構成熱氣室15，熱氣室拱頂13的上部設有分料器11，熱氣室拱頂下部周圍設有均勻布置的下斜式分氣孔16，熱氣室底部設有余熱氣體輸入管道20，熱氣室爐墻外側和爐體墻內側構成料床18。爐體上部的外展爐墻14和分料器11之間設有蓖條12和支撐蓖條的蓖條橫梁10。2.2干燥豎爐的生產工藝該干燥豎爐是利用熱風爐排放的15030(TC的余熱煙氣為球團的干燥熱源，該余熱煙氣由干燥豎爐底部的余熱氣體輸入管20輸入熱氣室15，再按著字母"Y"所指方向，通過下斜式分氣孔16，透過料床18中的球團，再經過蓖條ll的底部進入最終尾氣排出管22排出爐外。濕球團由進料口9輸入，按著字母"Q"所指運動方向,經過蓖條11的上部使球團得到預熱，當球團通過下斜式熱氣分氣孔16的高溫區時，達到180-25(TC的最高溫度，球團繼續往下流動，進入冷卻階段，最后由排料口21排出爐外。參見附圖33.1還原豎爐的爐體結構該還原豎爐是一上窄下寬的矩形結構，還原豎爐的爐體墻是由下部爐墻56和上部爐墻36構成，上部爐墻內側與耐火層34之間設有保溫層35，爐墻頂端和爐體頂蓋25之間設有爐墻圈梁27，爐體頂蓋上面設有兩組與兩側料床37相通的給料裝置，該給料裝置是由鎖氣給料機23和進料閘板閥24以及料斗組成。爐體墻下部的內側，設有水套冷卻料倉47,水套冷卻料倉的底部設有鎖氣排料裝置，該鎖氣排料裝置是由排料閘板閥53和相互連接的對輥破碎排料機54、鎖氣排料閥55構成。爐體內部中心線上端是尾氣室30，該尾氣室是由兩倆的凸起墻29構成，尾氣室中心部位設有縱向布置的尾氣排出管28，凸起墻頂端設有均勻布置的尾氣通道26。尾氣室的下部是燃燒室33，燃燒室是由兩側的燃燒室爐墻38和頂部的燃燒室拱頂31構成，燃燒室兩倒爐墻的下部墻體中間設有兩組高溫空氣發射器39和高溫空氣管道40，燃燒室拱頂下端的爐墻周圍設有均勻布置的下斜式高溫氣體散出孔32。燃燒室的兩側爐墻坐落在耐火縱向支撐梁41上面，耐火縱向支撐梁由鋼結構橫向水冷支撐梁42支撐。具有水冷卻功能的鋼結構水冷支撐梁的兩端設有通水連箱44，通水連箱設有出水口45和進水口46。在相鄰的鋼結構橫向水冷支撐梁42之間設有八字形擋料板43。在水套冷卻料倉47的下端設有齒輥排料機50，齒輥排料機的上部設有一組由熱煤氣噴頭48和熱煤氣管道49構成的熱煤氣輸入裝置，齒輥排料機的下部設有--組由冷煤氣噴頭52和冷煤氣管道51構成的冷煤氣輸入裝置。3.2還原豎爐的生產工藝3.2.1球團還原經過干燥的甲殼球團，通過還原豎爐頂部的鎖氣給料裝置輸入還原豎爐內部的料床之中，在還原豎爐底部鎖氣排料裝置的控制下，依靠自身重力，勻速向下運動，與逆向上升的氣體充分接觸，使球團溫度逐步上升，當球團進入下斜式高溫氣體散出孔32的高溫區域時，球團溫度達到1150~1300°C，球體料中的碳粉與鐵礦粉的還原反應也達到最高峰，僅需要10-15分鐘的保溫時間，即可獲得95%以上金屬化率。與球團還原反應的同時，甲殼料中的煤粉也同時產生快速干餾反應，所產生的煤氣保障了爐內的還原氣氛，有助于球團的還原反應，該煤氣最后隨氣體排出，作為熱風爐的燃料利用。甲殼中的煤粉經過干餾反應后，存留的灰分與耐火粉料仍保持原狀，對已還原的球體料實施保護，使其不產生粘連。還原后的球團進入水套冷卻料倉47，在冷卻水和上下兩組煤氣的冷卻下，使其溫度逐步降低，接近于常溫后通過齒輥排料機的松動和對輥破碎排料機54破殼，由鎖氣排料裝置排出爐外，再經過磁選，磁性料為成品，非磁性料經過粉碎后循環利用。3.2.2煤氣燃燒由熱煤氣管道49輸入100~300°C的熱煤氣和由冷煤氣管道51輸入的冷煤氣，與向下運動的己還原球團逆向接觸，球團的熱量被煤氣吸收，使球團溫度下降，煤氣溫度上升，當煤氣進入燃燒室后，其溫度達己到100(TC左右。由高溫空氣管道40輸入900120(TC的高溫空氣是由熱風爐直供。均勻布置在兩側爐墻底部，具有上下兩根噴射管的高溫空氣發射器39，分別從爐墻兩側交叉噴射高溫空氣，穿透IOO(TC的煤氣層，使煤氣氧化增溫到1200~1450。C。高溫空氣管道40在爐體外部設有控制閥，控制高溫空氣的噴射量，使煤氣燃燒的配氧系數a$1，做到即保障還原所需要的溫度又要保持爐內的還原氣氛。燃燒室產生的高溫氣體，通過下斜式高溫氣體散出孔32進入料床，由下向上通過料床中的球團，經過凸起墻29上端的尾氣通道26進入尾氣室30，最后的尾氣通過尾氣排出管28排出爐外，再經過重力除塵器除塵后，作為熱風爐的主要燃料利用。所述凸起墻29的凸起作用是使料床近似于S形，阻止氣體直流。參見附圖4工藝流程由甲殼球團成型機tl壓制成型的甲殼球團，通過運料裝置輸送到球團干燥豎爐t2進行干燥處理。經過干燥處理的球團，通過運料裝置輸送到還原豎爐t3進行還原。還原豎爐之中的已還原球團，通過冷卻料倉的冷卻水和熱煤氣管道59、冷煤氣管道60輸入的煤氣，冷卻至常溫并排出爐外，再經過磁選后即獲得成品還原鐵。由還原豎爐頂部輸出的尾氣，屬于一種低熱值煤氣，并攜帶著20040(TC的顯熱，通過還原爐尾氣管道57，經過干式除塵器58除塵后，摻入部分由熱煤氣管道59提供的較高熱值煤氣，作為熱風爐R1、R2、R3的燃料(該熱風爐可酌情設置24座)，熱風爐交替生產出9001200。C的高溫空氣，通過高溫空氣管道61，向還原豎爐t3提供燃燒空氣。熱風爐排出120300。C的尾氣，通過熱風爐尾氣管道62，向球團干燥豎爐t2，提供球團干燥熱源。說明書附圖標記名稱序號表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權利要求1、一種甲殼球團的制造與還原裝置，是由甲殼球團成型機、干燥豎爐、還原豎爐、熱風爐、以及配套裝置構成，其特征是甲殼球團成型機的兩個球團成型輥(2)的十字垂線上端，分別設有甲殼壓型輥(1)，兩個甲殼壓型輥(1)的表面設有均勻布置的凸形半球(3)，兩個球團成型輥(2)的表面設有與兩個甲殼壓型輥(1)的凸形半球(3)相對應的凹形半球(4)，凸凹形半球相互配合，所形成的縫隙就是球團甲殼的厚度，并可適當調節，在兩個甲殼壓型輥(1)和兩個球團成型輥(2)的一端均設有與其直徑相仿和摸數相同的齒輪，球團成型輥與齒輪的直徑是甲殼壓型輥與齒輪直徑的2～3倍，兩個球團成型輥(2)與齒輪平行配合，兩個甲殼壓型輥(1)和齒輪與兩個球團成型輥(2)和齒輪上下配合，動力由一個甲殼壓型輥的齒輪輸入，從而實現圖中所示的兩個球團成型輥(2)相對方向轉動，兩個甲殼壓型輥(1)相反方向轉動，兩個甲殼壓型輥(1)與兩個球團成型輥(2)相反方向轉動，在兩個甲殼壓型輥(1)之間設有球體料倉(5)，在球體料倉出料口兩側設有刮料鏟(7)，在兩個甲殼壓型輥的兩側分別設有甲殼料倉(6)；干燥豎爐的爐體墻是由下部爐墻(19)和上部外展爐墻(14)構成，爐墻底部設有排料口(21)，爐墻頂端設有進料口(9)，最終尾氣排出管(22)由排料口(21)中心穿過，爐體的中心部位是由圓筒型熱氣室爐墻(17)和熱氣室拱頂(13)構成熱氣室(15)，熱氣室拱頂(13)的上部設有分料器(11)，熱氣室拱頂下部周圍設有均勻布置的下斜式分氣孔(16)，熱氣室底部設有余熱氣體輸入管道(20)，熱氣室爐墻外側和爐體墻內側構成料床(18)，爐體上部的外展爐墻(14)和分料器(11)之間設有蓖條(12)和支撐蓖條的蓖條橫梁(10)；還原豎爐的爐體墻是由下部爐墻(56)和上部爐墻(36)構成，爐墻內側與耐火層(34)之間設有保溫層(35)，爐墻頂端和爐體頂蓋(25)之間設有爐墻圈梁(27)，在爐體頂蓋的上面設有兩組與兩側料床(37)相通的給料裝置，該給料裝置是由鎖氣給料機(23)和進料閘板閥(24)以及料斗組成，爐體下部內側，設有水套冷卻料倉(47)，水套冷卻料倉的底部設有鎖氣排料裝置，該鎖氣排料裝置是由排料閘板閥(53)和相互連接的對輥破碎排料機(54)、鎖氣排料閥(55)構成；爐體內部中心線上端是尾氣室(30)，該尾氣室是由兩側的凸起墻(29)構成，尾氣室中心部位設有縱向布置的尾氣排出管(28)，凸起墻頂端設有均勻布置的尾氣通道(26)，尾氣室的下部是燃燒室(33)，燃燒室是由兩側的燃燒室爐墻(38)和頂部的燃燒室拱頂(31)構成，燃燒室兩側爐墻的下部墻體中間，設有兩組高溫空氣發射器(39)和高溫空氣管道(40)，燃燒室拱頂下端的爐墻周圍設有均勻布置的下斜式高溫氣體散出孔(32)，燃燒室兩側的爐墻坐落在耐火縱向支撐梁(41)上面，耐火縱向支撐梁由鋼結構橫向水冷支撐梁(42)支撐，具有水冷卻功能的鋼結構水冷支撐梁的兩端設有通水連箱(44)，通水連箱設有出水口(45)和進水口(46)，在相鄰的鋼結構橫向水冷支撐梁(42)之間設有八字形擋料板(43)，在水套冷卻料倉(47)的下端設有齒輥排料機(50)，齒輥排料機的上部設有一組由熱煤氣噴頭(48)和熱煤氣管道(49)構成的熱煤氣輸入裝置，齒輥排料機的下部設有一組由冷煤氣噴頭(52)和冷煤氣管道(51)構成的冷煤氣輸入裝置。2、按著權利要求1所述，甲殼球團的制造與其還原裝置，用于還原鐵生產的工藝，其特征是由甲殼配團成型機(tl)壓制成型的濕球團，通過運料裝置輸送到球團干燥豎爐(t2)進行干燥處理，經過干燥處理的球團，通過運料裝置輸送到還原豎爐(t3)進行還原，還原豎爐之中的已還原球團，通過冷卻料倉的冷卻水和熱煤氣管道(59)、冷煤氣管道(60)輸入的煤氣，冷卻至常溫并排出爐外，再經過磁選后即獲得成品還原鐵；由還原豎爐頂部輸出的尾氣，屬于一種低熱值煤氣，并攜帶著200-400。C的顯熱，通過還原爐尾氣管道(57)，經過干式除塵器(58)除塵后，摻入部分由熱煤氣管道(59)提供的較高熱值煤氣，作為熱風爐(Rl、R2、R3)的燃料(該熱風爐可酌情設置24座)，熱風爐交替生產出900120(TC的高溫空氣，通過高溫空氣管道(61)，向還原豎爐(t3)提供燃燒空氣。熱風爐排出12030(TC的尾氣，通過熱風爐尾氣管道(62)，向球團干燥豎爐(t2)，提供球團干燥熱源。3、按著權利要求l、2所述球體料，在輸入甲殼配碳球團成型機之前，需要經過加密機(8)的加密工序。4、按著權利要求l、2所述還原豎爐中己還原球團的冷卻，分為上下兩個部分，上部分是由煤氣發生爐直供的熱煤氣吸收球團的熱量，下部分是由水套冷卻料倉中的冷卻水和經過水冷處理的煤氣吸收球團的熱量，上述吸熱后的煤氣進入燃燒室，與熱風爐直供的高溫空氣混合燃燒，向還下步工序提供熱能。5、按著權利要求l、2所述甲殼球團的球體料中配備與鐵精礦粉重量比為220%的石油焦粉，為球體還原劑，甲殼料中配備灰份融點〉130(TC的煤粉，為干餾產氣料。全文摘要本發明涉及一種甲殼球團的制造與還原裝置及生產工藝，其中包括一種高效率連續生產的甲殼球團成形機，利用熱風爐排放的尾氣對球團實施干燥的專用干燥豎爐，以及利用甲殼球團高溫還原不粘連、不懸料的特性而設計的一種專用還原豎爐及生產工藝。該裝置與工藝既具有10～15分鐘獲得95％以上金屬化率的生產效率，又具備豎爐法還原，爐上連續裝入球團，爐下連續排出成品等諸多優點，是一種相對節能、高效和環保的直接還原鐵生產裝置及工藝。文檔編號F27B19/00GK101307372SQ20071010833公開日2008年11月19日申請日期2007年5月18日優先權日2007年5月18日發明者王云龍申請人:王云龍