浅谈直接还原铁隧道窑工艺的成功经验

　　黄冈市中基窑炉有限公司
 

　　一、还原铁隧道窑工艺介绍

　　1、根据炼钢海绵铁的特点，首先我们要对铁精矿粉、煤粉等原材料要求进行了解和分析。

　　煤炭作为还原剂，对挥发份、热值、灰分、熔点有要求，指标较高的煤炭，无论对节能降耗还是减少设备故障率都有好处。

　　原料的指标如下：

　　煤的成分：灰份13%～20%、挥发份8%～15%、C≥60%、S≤0.5%、水分≤3%、粒度≤3mm 、灰分熔点>1250℃、热值>5500 Kcal/kg

　　石 灰 石：CaO≥50%.粒度≤3mm

　　铁 粉：TFe≥65%,水分≤3%，S、P含量低

　　以上成份能够满足生产工艺要求。

　　2、燃料的确立

　　设计中常采用的燃料有：天然气、焦炉煤气、煤层气、高炉煤气、发生炉煤气、混合煤气等，不同气源的热值、压力、流量等不一样，烧嘴的选择也不一样。各生产厂家可根据自身条件，结合性价比，选择经济合理、符合环保要求的燃料。

　　确定了燃料，根据计算，我们就能确定燃烧系统管道的大小与分布情况，烧嘴的选择，各阀门的配置，排烟、助燃等通风系统的选择，是否需要配置旁路系统等等，都可以最终确定下来。例如：如果选择天然气作燃料的话，因为天然气热值为8600Kcal/ Nm3，压力很大，所以需要配置旁路系统进行减压处理，一般要降至3000Pa以下，才能满足隧道窑工艺要求，最终保证设备和人身安全。

　　3、物料平衡计算(以年产10万吨炼钢海绵铁，铁精矿粉含铁量为67%，还原率96%为例)

　　还原后失重:24.51%

　　还原后海绵铁品位：88.75%

　　还原后海绵铁杂质：9.9%

　　还原后海绵铁氧含量：1.35%

　　经过隧道窑还原，只有Fe3O4中的氧可以被夺去;按还原率96%计算，还原后精矿失重24.51%;因此，每吨干燥基铁精矿还原后可得754.9kg海绵铁。

　　年产10万吨海绵铁，铁精粉按含水量3%，利用率98%计算，则每年需要67%品位铁精粉139351万吨。

　　干燥基磁铁矿不同品位的铁粉经隧道窑还原后的海绵铁相关指标见下表：
 

 表1 不同品位的铁粉经隧道窑还原后的海绵铁相关指标

　　注：铁精粉品位达到71.8%以上，就可做粉末冶金。

　　4、窑炉热平衡计算

　　在了解生产工艺的情况下，还要经过精确的热平衡计算，结合中基窑炉公司在施工中的先进的实践经验，制订了完整的还原铁粉隧道窑工艺技术方案。

　　影响隧道窑热收入和热支出的因素很多，计算也很繁琐。在计算预热段及还原段热平衡时，需考虑如下项目，热收入包括：物料带入的显热，罐带入的显热，燃料带入的化学热及显热，余热助燃空气带入的显热，燃料燃烧产生的化学热。热支出包括：海绵铁带走的显热，灰带走的显热，罐带走的显热，烟气带走的显热，窑墙、窑顶散热，物化反应耗热，窑车积蓄和散热带走的热量，其他热损失。

　　5、窑炉的设计计算

　　窑炉的设计是建立在对生产工艺充分把握基础之上。厂方原料的相关指标，如铁矿粉品位、各杂质含量，煤粉碳含量、灰分、挥发分、水分等，煤粉中含硫多少，需要配多少石灰石，使用什么燃料，发热值是多少，这些都是必须综合考虑的因素。有些厂家，为了获得将来生产所需的第一数据，还要在小型梭式窑中做试验，最终得出试验报告，分析铁矿粉还原时间是多少，预热、冷却需要多长时间，各阶段理化指标是多少，金属化率是多少，这些都是极为宝贵的数据，为我们设计隧道窑提供了第一手资料。此外，丰富的实践经验，也为设计提供极大的帮助。

　　5.1窑车的计算

　　使用SiC罐做料钵，尺寸为Φ420/Φ380/450mm，4个相摞为一柱。每台车摆放5×6柱。

　　5.1.1窑车宽的确定：窑车宽3080mm

　　5.1.2窑车长的确定：窑车长2480mm

　　5.2隧道窑及区段长度计算

　　隧道窑总长210m

　　经计算确定：预热段长度26.36m

　　恒温段长度150.84m

　　冷却段长度32.8m

　　6、窑炉的经济指标

　　6.1单车产量计算

　　矿粉品位67%，还原率96%，那么还原后的品位可达到88.75%，每吨精矿粉可生产出754.9kg海绵铁。铁精粉的松比按2250kg/m3计。

　　每柱装铁精粉量为：

　　187.36㎏

　　每台窑车装精矿粉： 5620(kg)

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