第四章钒钛磁铁矿直接还原工艺第四章钒钛磁铁矿直接还原工艺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上的筒形高温反应器。

作业时窑体按一转速旋转，钒钛磁铁矿球团与还原部分或从窑尾加料端连续加入，并加入脱硫剂控产品含硫。

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原煤喷入装置提供工艺过程所需要的部分热和还原剂。

沿窑身长度方向装有若干供风燃料烧向窑中供风，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 3这种方法的主导工艺是煤基回转窑直接剂法攀原法褐煤是回转窑直接还原的较佳能源花钒钛磁铁矿直接还原新流程以褐煤为能源，并且原燃强化及降低煤耗利于回转窑顺行其工经济上也是合理的均立足于西南地区4-所示流程如图4-1 回转窑还原工艺流程4-2回转窑还原过程示意图如图所示， 44-2回转窑还原过程示意钒钛磁铁矿以褐煤为能源回转窑直接还还具有除适应了焦煤资源日益匮乏的形势外下优点回转窑具有较大的燃烧空间和热力场1是一个装备优良的燃料燃可以供应足够的空气，可以为钒钛烧装置，能够保证燃烧的充分燃烧，回转窑具磁铁矿的还原提供必要的热量。

另外，可以满足钒钛磁铁矿还原有比较均匀的温度场，过程中各个阶段的换热要求。

）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（2 污染。

）钒钛磁铁矿回转窑直接还原产品（海（3 5绵铁金属化球团在钢铁生产中主要作为废代用品为电炉炼钢提高优质铁资源满足电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料操作自动化，缩短冶炼周期）钒钛磁铁矿回转窑直接还原工艺与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）回转窑工艺较适合于钒钛磁铁矿等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。

64.1.2回转窑还原工艺各工序描细粒(3mm作还原剂3m的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窑体稍有倾(4斜在窑体4rp左右度转动时炉料被推向窑头行进窑头外侧有嘴燃烧燃料燃烧废气则向窑尾排出炉气与料逆向运动炉料在预热段加热蒸发水分及解石灰石，达80℃的温度后，在料层内进固体碳还原。

具体过程为）配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。

——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％。

7添加剂可缩短还原周期和提高金属—率混料工段包括混合和加水，其目）混料添加剂和粘结剂充是使钒钛磁铁矿粉煤粉混合料的水分含量适度并添加适当的水混匀直接关系混合不匀是保证产品质量的关键直接影响压球机加水是否合适品的收得率正常作业和生球强度，所以混料工作十分重要％为宜7在通常情况下，混合料的水分之间1.g/c混合料堆比重一般在1.含碳球团的成型方法有两种）压3）滚球法：将磨细的铁矿粉、煤粉和粘结1混匀后在圆盘或圆筒造剂按照一定的比例配好，滚动成球的基理是靠微细颗粒球机中滚动成球。

此工艺适间水的毛细管作用力和分子间的引力。

用于外配碳球团还原法。

）压球法：工业中多采用对辊压球机，少2压球的优点在于对原料的粒度要数采用冲压机。

8且可以根据工艺的要求压成各种形求不太严格，，如圆形、枕头形、椭圆型、水状的球（或块）此工艺适用于内配碳球团还原法。

滴型、菱形等。

要落下强度是生球的强度指标，抗压强度、以上，平均落下强求单球平均抗压强度在1kg度应在3次以上。

钒钛磁铁矿生球水分（4）球团的干燥与预热直接入窑还原会因水分剧烈汽化而致生含量高，通同时大量吸收窑内热量使热耗增加。

球爆裂，过干燥和预热可以使球团安全的承受预热阶段提高设备还可以提高生球的强度，的温度应力，的生产率。

一链篦机是对生球进行干燥和预热的设备，分为干燥室和预热般安装在衬有耐火砖的室内，生球经多辊布料器室两部分，篦条下面有风箱，布在链篦机上，随同篦条向前移动。

在干燥室，℃的废气干250生球被从预热室抽过来的～450～被从回转窑出来的燥，然后进入预热室，1000 9110℃氧化性废气加热，发生部分氧化和再晶通过干燥和预热钒钛磁铁矿球团强度大大增加（可1公个球以上，窑内球团粉率大幅降低同时钒钛磁铁矿焙烧后预热球F含量增加，有害杂等得到部分去除为回转窑的还原提供有利条件回转窑直接还原的过回转窑还原过主要包括以下几个方面）窑内炉料运窑体旋转很慢由钒钛磁铁矿球团细粒煤以及脱硫剂组成的物料，在摩擦力作用被窑体带起，超过物料运动角后，在重力作用下，自堆尖滚落到底脚，因窑体倾斜，物料也前移一小段距离。

同一回转窑内，物料在窑内的停留时间与填充率成正比。

提高填充率有利于物料加热和还原，提高单位窑容产量。

近年来国外作业窑的填充率已提高到20％~25%。

10）窑内气体流动还原性回转窑按气流与物料流向有逆流目前多数直接还原回转窑均采用逆顺流之分。

窑褐煤钒钛磁铁矿回转窑直接还原工艺中别从窑身加入和窑头喷入，前者需确定合适置，后者需选择合适的喷吹参数。

研究表明，而风速风速较小时总煤量大部分靠近窑头细粒煤靠大则远离窑头在风速相同条件下前者在靠近窑头处燃粗粒煤远离窑头窑头后者在窑及防止已还原球的再氧化均有好处，充分起还原剂作用，这种分布规律适合工艺需要。

许多工艺都将部分高挥发分还原煤近年来，并在窑尾段设置埋入式送改从窑头排料端喷入，从而使挥发分得以高温析出并在窑内充分风管，也提高燃烧，改善了窑内温度分布和能量利用，提高了物料的加热也得到了改善，了窑尾温度， 11设备生产能力）窑内燃要提高回转窑生产率除了提供充足的热量外，还应尽量扩大高温带长度煤粉不仅有良好的反应性，也有高的燃性由于窑内料层表面同二次风接触褐煤燃性好会使煤耗增大钒钛磁铁矿球团得不到够煤量的还原与保护金属化率将会下降由可见用褐煤还原钒钛磁铁矿球团时提高料填充率就十分重要。

料层上部空间不时金属化率基本不受填充率影,不管料层厚薄，金属化率都比较高。

一旦料层上部空间有O时，2由于燃烧性好的作用，金属化率就会下降，含O越多，下降越剧烈。

若提高填充率就能抑制2含O气氛的不利影响。

2提高填充率对抑制褐煤燃烧性好的不良影响有积极作用，而控制一、二次风量和窑内空间氧化气氛，则可减少燃烧性所起作用的条件。

12）窑内热交回转窑内热气流以辐射和对流方式加热料和窑衬，窑衬所得热量又通过辐射传给物料、以传导方式将热量传给与之接触的物料）窑内温度分提高温度会促进窑内铁氧化物还原反应行但窑内最高作业温度的确定必须考虑到钒磁铁矿软化温度和还原褐煤灰分软熔特性一情况下钒钛磁铁矿矿回转窑直接还原的最高业温度应低于原料软化温度和灰分软化温10℃15℃，选择最高操作温度103～1050℃，同时为保证获得85％以上的金属化率，应保持1000℃以上的高温区占窑长的一半左右。

在允许温度下，扩大高温区长度有利于窑内钒钛磁铁矿的还原，可有效提高生产率。

为此，还原回转窑采取了窑中供风或供燃料的手段，借助于改变供入空气量或燃料量，调节窑内可燃物的燃烧，以使温度分布更加理想。

13）回转窑内的还回转窑内的物料在热气流的加热下被干燥预热并进行还原反应还原性回转窑可分为预热带和还原带两部分在预热带物料没有大量吸的反应，水当量小，虽然热速度比较小，但物温升却比较大。

由于铁矿石与还原剂密切接触还原反应约70℃开始。

物料进入还原带后还原反应大量进行反应产生C从料层表逸出，形成保护层，料层内有良好还原气氛。

层逸出气体与空气燃烧形成稳定的氧化或弱化气氛因此回转窑还原有两种不同的气体窑内还原反应分为二步：CO 2CO = C + 2 1（）+ mCO = nFe + mCOOF ）2（2nm而回气化反应在高炉冶炼过程是不希望的，越有利于转窑过程则是不可少的，进行得越快，窑内还原反应。

14窑内维持较高在不致产生结圈的前提下而且使温度不仅有利于燃烧反应快速进行C窑头喷入的粉煤，窑中加入煤的燃烧生成的有利于窑浓度增加气化反应得以顺利发展钒钛磁铁矿的还原反应。

由于气化属增压反应当回转窑为所以窑内压力增加对反应不利其正防止大量吸入冷空气而采用正压操作时值应当尽量的小，做到两兼顾攀枝花钒钛磁铁矿由于共生有钒钛等元素尤其在回转因而它的还原是一个复杂的过程主要来自煤(内，还原剂有气态CO22，而以及固态的C发物和少量的水的反应产物)这就的还原作用又受煤气化反应的制约，CO且通过热力学和动力学的更增加了过程的复杂性。

的还原作用是C分析，在回转窑的特定条件下，所以有时为了对窑内铁氧化物的还较为次要的，将过程简化为还原剂主要原过程进行分析计算，在其中的直接还原作用。

C，HCO是和而略去2 15钒钛磁铁矿球团在回转窑中用煤粉还原的还原历程可以简写为：7）回转窑脱硫)％大量(60％~90入窑硫少量由铁矿石带入，是还原剂和燃烧煤带入的。

和磁黄铁FeS钒钛磁铁矿中硫主要呈FeS，2开始矿石入窑后，矿形态。

随着温度升高，FeS2℃分解激烈进行。

煤中硫，900)分解(300~600℃，，FeS的形态复杂，多为有机硫、硫化物(FeS2三种形态。

(S0))Fe和硫酸盐磁黄铁矿)(CaSO，3244由于加煤方法和条件不同，窑内行为也有差异。

％以上。

高1.5就多数煤粉来说，含硫多在用碱性灰份褐煤控硫煤粉的使用，有三种途径:用酸性灰分褐煤配用碱性灰分S制海绵铁含量； 16煤粉控制海绵铁含硫量；酸性灰分褐煤加脱硫剂。

回转窑用白云通常认为还原钒钛磁铁矿时，％。

0.07石或脱硫效果好，可使海绵铁含硫量＜吸硫白云石焙烧后具有较高的强度，试验证明，因此比容易粉化后的白云石易于和海绵铁分离，并粘附在海绵铁表面的石灰起到更好的脱硫效果。

回转窑脱硫效果与脱硫工艺也有一定此外，的关系。

）结圈的防止8钒钛磁铁矿回转窑直接还原的最大故障是在海绵铁生产中回转窑的结圈问题，一旦结圈，窑内物料运动、气流运动、热工制度、还原过程和各种反应均遭破坏，严重时将被迫停窑。

炉衬上分析结圈成团及结圈物的组成发现，的粘结物主要是煤灰软熔或煤灰与还原过程铁实际测氧化物粉末生成低熔点化合物所引起的。