钒钛磁铁矿直接还原工艺

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1、4.1回转窑还原工艺4.1.1回转窑还原工艺流程回转窑是一个稍呈倾斜放置在几对支撑轮(托轮)上的筒形高温反应器。作业时窑体按一定转速旋转，钒钛磁铁矿球团与还原煤(部分或全部)从窑尾加料端连续加入，并加入脱硫剂控制产品含硫。随窑体转动，固体物料不断地翻滚，向窑头排料端移动。排料端设置主燃料烧嘴和还原煤喷入装置，提供工艺过程所需要的部分热量和还原剂。沿窑身长度方向装有若干供风管(或燃料烧嘴)向窑中供风，燃烧煤释放的挥发分、还原反应产生CO和煤中的碳，用以补充工艺所需大部分热量和调节窑内温度分布。物料移动过程中，被逆向(或同向)高温气流加热，进行

2、物料的干燥、预热、碳酸盐分解、铁氧化物还原以及熔碳渗出反应。煤炭资源在世界能源分布中占很大比例，许多国家都在大力开发以煤为还原剂的固体还原剂法，这种方法的主导工艺是煤基回转窑直接还原法。褐煤是回转窑直接还原的较佳能源，攀枝花钒钛磁铁矿直接还原新流程以褐煤为能源，有利于回转窑顺行，强化及降低煤耗，并且原燃料均立足于西南地区，经济上也是合理的。其工艺流程如图4-1所示。图4-1回转窑还原工艺流程回转窑还原过程示意图如图4-2所示，图4-2回转窑还原过程示意图钒钛磁铁矿以褐煤为能源回转窑直接还原除适应了焦煤资源日益匮乏的形势外，还具有如下优点：（

3、1）回转窑具有较大的燃烧空间和热力场，可以供应足够的空气，是一个装备优良的燃料燃烧装置，能够保证燃烧的充分燃烧，可以为钒钛磁铁矿的还原提供必要的热量。另外，回转窑具有比较均匀的温度场，可以满足钒钛磁铁矿还原过程中各个阶段的换热要求。（2）以煤代焦，可以省去高炉流程的炼焦与烧结工序，不但缩短工艺流程，而且减少环境污染。（3）钒钛磁铁矿回转窑直接还原产品（海绵铁、金属化球团）在钢铁生产中主要作为废钢代用品，为电炉炼钢提高优质铁资源，满足电炉生产优质钢材的需要。回转窑直接还原产品海绵铁的粒度均匀，性能稳定，更有利于实现电炉进料操作自动化，缩短冶炼

4、周期。（4）钒钛磁铁矿回转窑直接还原工艺与传统的高炉炼铁工艺比较，其设备简单，投资少，效益明显，适用于地方钢铁工业，弥补了高炉——转炉生产工艺的不足。（5）回转窑工艺较适合于钒钛磁铁矿等复杂矿的冶炼，可实现冶金灰尘及各种工业废渣的回收利用。减少环境污染，降低了钢铁生产能耗。这些特点使得回转窑直接还原钒钛磁铁矿工艺具有迅速发展的可能。将“钒钛磁铁矿以煤为能源回转窑直接还原—电炉熔分炼钢—熔渣提取钒钛”是综合利用铁、钒、钛的新流程之一。西南地区丰富的水电资源与煤储量，为这一流程提供了足够的能源条件。4.1.2回转窑还原工艺各工序描述细粒煤(0～

5、3mm)作还原剂，0～3mm的石灰石或白云石作脱硫剂，以及经过链篦机干燥预热的钒钛磁铁矿球团组成的炉料由窑尾加入，因窑体稍有倾斜(4%斜度)，在窑体以4rpm左右速度转动时，炉料被推向窑头行进。窑头外侧有烧嘴燃烧燃料，燃烧废气则向窑尾排出，炉气与炉料逆向运动，炉料在预热段加热，蒸发水分及分解石灰石，达到800℃的温度后，在料层内进行固体碳还原。具体过程为：（1）配料球团的配料包括四个部分：钒钛磁铁矿粉、煤粉、添加剂和粘结剂。——钒钛磁铁矿粉是配料的主要部分，约占75%～85%。——煤粉是还原剂，在配料中占15%～25％，将金属铁还原出来。—

6、—粘结剂帮助成球，使生球强度能够满足生产工艺要求，在配料中加入1%～2％。——添加剂可缩短还原周期和提高金属化率。（2）混料混料工段包括混合和加水，其目的是使钒钛磁铁矿粉、煤粉、添加剂和粘结剂充分混匀，并添加适当的水。混合料的水分含量适度，是保证产品质量的关键。混合不匀，直接关系产品的收得率；加水是否合适，直接影响压球机的正常作业和生球强度，所以混料工作十分重要。在通常情况下，混合料的水分以7%～8％为宜。混合料堆比重一般在（1.2～1.6）g/cm3之间。（3）压球含碳球团的成型方法有两种。1）滚球法：将磨细的铁矿粉、煤粉和粘结剂按照一定

7、的比例配好，混匀后在圆盘或圆筒造球机中滚动成球。滚动成球的基理是靠微细颗粒间水的毛细管作用力和分子间的引力。此工艺适用于外配碳球团还原法。2）压球法：工业中多采用对辊压球机，少数采用冲压机。压球的优点在于对原料的粒度要求不太严格，且可以根据工艺的要求压成各种形状的球（或块），如圆形、枕头形、椭圆型、水滴型、菱形等。此工艺适用于内配碳球团还原法。抗压强度、落下强度是生球的强度指标，要求单球平均抗压强度在1kg以上，平均落下强度应在3次以上。（4）球团的干燥与预热钒钛磁铁矿生球水分含量高，直接入窑还原会因水分剧烈汽化而致生球爆裂，同时大量吸收窑

8、内热量使热耗增加。通过干燥和预热可以使球团安全的承受预热阶段的温度应力，还可以提高生球的强度，提高设备的生产率。链篦机是对生球进行干燥和预热的设备，一般安装在衬有耐火砖的室内，分