本發(fā)明涉及一種處理釩鈦磁鐵礦的系統(tǒng)，本發(fā)明進(jìn)一步涉及應(yīng)用該系統(tǒng)處理釩鈦磁鐵礦的方法，屬于釩鈦磁鐵礦的綜合利用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

釩鈦磁鐵礦是磁鐵礦(Fe₃O₄)－鈦鐵晶石(2FeO·TiO₂)－鎂鋁尖晶石(MgO·Al₂O₃)－鈦鐵礦(FeO·TiO₂)密切共生的復(fù)合體。釩鈦磁鐵礦不僅是鐵的重要來源，而且伴生的釩和鈦等組份，具有很高的綜合利用價(jià)值。我國釩鈦磁鐵礦床分布廣泛，儲(chǔ)量豐富，儲(chǔ)量和開采量居全國鐵礦的第三位，已探明儲(chǔ)量98.3億噸，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)300億噸以上，主要分布在四川攀西(攀枝花-西昌)地區(qū)、河北承德地區(qū)、陜西漢中地區(qū)、湖北鄖陽、襄陽地區(qū)、山東臨沂、廣東興寧及山西代縣、遼寧朝陽等地區(qū)。在中國和俄羅斯采用的高爐—轉(zhuǎn)爐工藝流程，鈦回收效果不理想；目前在國內(nèi)采用轉(zhuǎn)底爐工藝處理釩鈦磁鐵礦逐漸發(fā)展起來，但采用轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行處理時(shí)，需對原料進(jìn)行造塊、烘干等處理，工藝流程較長，設(shè)備較多、投資較大、占地面積也較大。

轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝多采用物料成型(壓球或者造球)—烘干—直接還原流程，成型后的球團(tuán)需經(jīng)烘干后才能布入轉(zhuǎn)底爐，因此須單獨(dú)設(shè)置烘干設(shè)備進(jìn)行烘干；此外，經(jīng)轉(zhuǎn)底爐直接還原的金屬化球團(tuán)，還需經(jīng)過冷卻后才能排出轉(zhuǎn)底爐，并通過設(shè)置在轉(zhuǎn)底爐冷卻段上的水冷壁進(jìn)行冷卻，這也造成了金屬化球團(tuán)熱量的浪費(fèi)。

公開號(hào)為CN1235268A的中國發(fā)明專利公開了一種用于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，尤其是轉(zhuǎn)底爐的進(jìn)料與布料裝置。該裝置包括物料進(jìn)給機(jī)構(gòu)(2,3)，物料移送機(jī)構(gòu)(304)和物料重力傾倒導(dǎo)槽(4)，上述設(shè)備包括用于差分的分配物料的靜態(tài)裝置，所述機(jī)構(gòu)包括傾倒導(dǎo)槽(4)的布料前緣(214)，它具有基本上為曲線的外形，該曲線的導(dǎo)數(shù)是回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(10)的在工作臺(tái)中心和其邊緣之間的部分的半徑的遞增線性函數(shù)。傾倒導(dǎo)槽(4)相對回轉(zhuǎn)臺(tái)(10)大致徑向地設(shè)置，并且設(shè)置在一個(gè)幾乎平行于所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(10)的平面的平面上，并且與一料槽(5)一起動(dòng)作，該料槽的出口邊緣(205)靠近工作臺(tái)的表面設(shè)置，并且具有與傾倒導(dǎo)槽(4)的布料前緣(214)基本類似的曲線外形。傾倒導(dǎo)槽(4)由固定在所述導(dǎo)槽(4)的基部(204)上的多個(gè)隔壁(114)分隔成多個(gè)通道(104)，導(dǎo)槽(5)被多個(gè)隔壁(115)分隔多個(gè)通道(105)，通道具有與導(dǎo)槽(4)的通道(104)的料口一樣的截面。供料裝備(103)包括用于操縱將傾倒導(dǎo)槽(4)分隔成通道(104)的所述隔壁(114)的機(jī)構(gòu)，所述隔壁可以相對所述導(dǎo)槽(4)得基部(204)移動(dòng)。同時(shí)，供料調(diào)節(jié)裝置包括動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)(103)，用于在傾倒導(dǎo)槽(4)的整個(gè)橫截面上進(jìn)行差分式供料，該裝置設(shè)置在導(dǎo)槽(4)和進(jìn)給裝置(2，3)之間。動(dòng)態(tài)的差分供料裝置包括多個(gè)閘門(113)，這些閘門具有適當(dāng)?shù)南嗷オ?dú)立的操作裝置(123)并且被設(shè)置成可控制由導(dǎo)槽所分隔成的每一條通道(104)的入口。這些閘門都安裝在一個(gè)傾倒導(dǎo)槽(4)的頂部上形成的滑槽(203)中。以上裝置通過合適的懸掛機(jī)構(gòu)(101)安裝在一個(gè)支撐框架(1)上；該方法所存在的主要缺陷是無法處理未烘干的球團(tuán)，需要在造球階段加入烘干工藝，增加了工藝能耗；同時(shí)無法直接利用煙氣所攜帶的熱量，增加熱損失。

申請?zhí)枮?01510648755.7的中國發(fā)明專利公開了一種用于轉(zhuǎn)底爐中的冷卻與烘干同步的方法，具體步驟如下：首先，將轉(zhuǎn)底爐紅球通過第一導(dǎo)料槽均勻地落在進(jìn)料端A2的該下層鏈板上，同時(shí)將該轉(zhuǎn)底爐生球通過第一布料器均勻地落在進(jìn)料端B1的該上層鏈板上；其次，通過調(diào)節(jié)該上層鏈板和該下層鏈板的轉(zhuǎn)速，確保二者的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反；隨后，冷空氣上升并穿過位于該下層鏈板上的紅球，對該紅球進(jìn)行降溫，同時(shí)冷空氣溫度升高轉(zhuǎn)變成預(yù)熱空氣；然后，該預(yù)熱空氣繼續(xù)上升，再穿過該上層鏈板上的生球，對該生球進(jìn)行烘干，預(yù)熱，同時(shí)該預(yù)熱空氣溫度下降，轉(zhuǎn)變成含有一定熱量的熱空氣；最后，該熱空氣被抽出，進(jìn)入塵降室，再由該塵降室進(jìn)入該除塵室，通過該除塵室轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)底爐中的空氣預(yù)熱系統(tǒng)中使用。該方法中轉(zhuǎn)底爐還原產(chǎn)品紅球須排出轉(zhuǎn)底爐爐外才能進(jìn)行冷卻處理，不僅需要單獨(dú)設(shè)置冷卻裝置，還會(huì)造成熱量損耗；此外，對轉(zhuǎn)底爐還原產(chǎn)品采用空氣冷卻，容易造成轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)品的氧化，會(huì)降低產(chǎn)品的金屬化率，影響產(chǎn)品品質(zhì)。

中國專利申請?zhí)?01320041232.2公開了一種多層式鋼網(wǎng)傳送烘干機(jī)，其包括：一種多層式鋼網(wǎng)傳送烘干機(jī)，所述烘干機(jī)包括多層鋼網(wǎng)傳送帶，相鄰兩層鋼網(wǎng)傳送帶之間的傳送方向相反，上一層鋼網(wǎng)傳送帶的下行端較下一層鋼網(wǎng)傳送帶的上行端縮進(jìn)。每一層鋼網(wǎng)傳送帶均連接有獨(dú)立的傳動(dòng)器。本實(shí)用新型提供的多層式鋼網(wǎng)傳送烘干機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)對不同物料的烘干處理，同時(shí)在增加物料處理量的同時(shí)，即滿足高烘干效率的要求，節(jié)約占地面積，并可達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。該方法的烘干機(jī)僅能實(shí)現(xiàn)烘干功能，且需要單獨(dú)使用。

綜合上述可見，在目前利用轉(zhuǎn)底爐處理釩鈦磁鐵礦的工藝中，生球的烘干和還原產(chǎn)物的冷卻分別采用不同的設(shè)備和工藝進(jìn)行處理，占地面大，工藝流程長，熱利用效率低，這不僅建設(shè)成本增大，還會(huì)造成能耗指標(biāo)偏高、生產(chǎn)成本偏高等問題，亟待改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提供一種用于處理釩鈦磁鐵礦的系統(tǒng)；

本發(fā)明的目的之二是提供一種應(yīng)用所述系統(tǒng)處理釩鈦磁鐵礦的方法；

采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法處理釩鈦磁鐵礦，可以取消成型后的烘干工藝，在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)球團(tuán)的烘干、預(yù)熱，再經(jīng)轉(zhuǎn)底爐直接還原，熔分爐熔化分離和轉(zhuǎn)爐吹煉鐵水提釩等工序，實(shí)現(xiàn)釩鈦磁鐵礦資源的綜合利用。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明首先提供了一種用于處理釩鈦磁鐵礦的系統(tǒng)，包括：原料成型系統(tǒng)、轉(zhuǎn)底爐直接還原系統(tǒng)、熔化分離系統(tǒng)和轉(zhuǎn)爐提釩系統(tǒng)；其中，原料成型系統(tǒng)的出口與轉(zhuǎn)底爐直接還原系統(tǒng)的給料口相通，轉(zhuǎn)底爐直接還原系統(tǒng)的出口與熔化分離系統(tǒng)的給料口相通，熔化分離系統(tǒng)的出口與轉(zhuǎn)爐提釩系統(tǒng)的給料口相通；

所述免烘干直接還原轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)包括布料裝置干燥以及預(yù)熱、轉(zhuǎn)底爐預(yù)熱及直接還原、轉(zhuǎn)底爐冷卻、轉(zhuǎn)底爐出料，其結(jié)構(gòu)包括環(huán)形爐體和可轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形爐底，該環(huán)形爐體由內(nèi)周爐壁、外周爐壁和環(huán)形爐頂組成，內(nèi)周爐壁與外周爐壁同軸設(shè)置，環(huán)形爐頂?shù)膬?nèi)、外邊分別連接在內(nèi)周爐壁和外周爐壁的頂端，形成環(huán)形爐膛，所述的環(huán)形爐底對應(yīng)設(shè)在該環(huán)形爐膛的下方；在該環(huán)形爐膛內(nèi)沿圓周依次設(shè)置有布料區(qū)、預(yù)熱區(qū)、中溫區(qū)、高溫區(qū)和冷卻區(qū)，且冷卻區(qū)和布料區(qū)相鄰，布料區(qū)和預(yù)熱區(qū)之間、高溫區(qū)和冷卻區(qū)之間用徑向的擋墻分隔，在該擋墻的下端與環(huán)形爐底之間留有能夠至少通過一層物料的間隔；在該預(yù)熱區(qū)、中溫區(qū)和高溫區(qū)的內(nèi)、外周爐壁上裝有燒嘴，在冷卻區(qū)和布料區(qū)的爐底之間設(shè)有螺旋出料器，在溜槽布料器下方的轉(zhuǎn)底爐冷卻區(qū)和螺旋出料器之間靠近環(huán)形爐底的內(nèi)、外周爐壁上設(shè)有氣體噴吹裝置；在溜槽布料器上方的轉(zhuǎn)底爐爐頂設(shè)有排氣煙囪；在該布料區(qū)和冷卻區(qū)之間的爐底上設(shè)有溜槽布料器且溜槽布料器橫斷面兩端位于隔墻之間；在該溜槽布料器上方的爐頂對應(yīng)于冷卻區(qū)的一側(cè)設(shè)有給料口；在溜槽布料器之間設(shè)置多個(gè)輻射管。

所述溜槽布料器包括多段傾斜式溜槽構(gòu)成，其中傾斜式溜槽數(shù)量可以為2～5段，若數(shù)量過少，則生球在單條溜槽上容易造成堆積，影響烘干效果；若數(shù)量過多，則單條溜槽尺寸過小，粒徑較大的生球無法進(jìn)入；作為一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述溜槽布料器包括三段傾斜式溜槽，即：第一段傾斜式溜槽、第二段傾斜式溜槽和第三段傾斜式溜槽，三段傾斜式溜槽首尾依次相連且在圓周方向相互交替錯(cuò)開，三段傾斜式溜槽通過兩個(gè)固定鏈接裝置連接并固定在一起，固定鏈接裝置的上端與位于爐頂?shù)恼駝?dòng)器相連；作為進(jìn)一步優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)振動(dòng)器位于給料口附近；所述三段傾斜式溜槽均呈扇形，其兩端的弧度與轉(zhuǎn)底爐圓周方向上的弧度一致，其橫斷面與轉(zhuǎn)底爐徑向方向平行；第一段傾斜式溜槽、第二段傾斜式溜槽以及第三段傾斜式溜槽各自由兩個(gè)隔板以及圍在隔板內(nèi)的溜槽跑道組成；在第二段傾斜式溜槽的首端以及第三段傾斜式溜槽的首端分別設(shè)有下料擋板；第一段傾斜式溜槽溜槽跑道的首端位于給料口的正下方；優(yōu)選的，給料口沿轉(zhuǎn)底爐徑向的寬度與第一段傾斜式溜槽的溜槽跑道的寬度相同。

本發(fā)明對溜槽布料器的又一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，傾斜式溜槽和水平面的夾角為5～15°，若夾角過小，球團(tuán)在布料裝置中停留時(shí)間過長，會(huì)影響生產(chǎn)效率；若夾角過大，球團(tuán)停留時(shí)間過短，無法達(dá)到充分的烘干效果，球團(tuán)在進(jìn)入預(yù)熱區(qū)后會(huì)發(fā)生爆裂；進(jìn)一步優(yōu)選的，第一段傾斜式溜槽和水平的夾角為5～10°，第二段傾斜式溜槽和水平的夾角為8～13°，第三段傾斜式溜槽和水平的夾角為10～15°；三段傾斜式溜槽的中心在螺旋出料器之上，第三段傾斜式溜槽的尾端位于布料區(qū)的正上方，且第三段傾斜式溜槽尾端的最低點(diǎn)距離轉(zhuǎn)底爐爐底高度為40～80mm。由此，可確保溜槽布料器能夠?qū)⑶驁F(tuán)均勻、順利的布至轉(zhuǎn)底爐爐底，并最大程度地減少球團(tuán)在跌落過程中的碎裂現(xiàn)象。

本發(fā)明對溜槽布料器的進(jìn)一步的改進(jìn)，在三段傾斜式溜槽之間設(shè)置多個(gè)輻射管，在三段傾斜式溜槽之間設(shè)置的輻射管沿轉(zhuǎn)底爐徑向方向均勻布置，并橫貫于內(nèi)、外周爐壁之間；其中，在第一段傾斜式溜槽與第二段傾斜式溜槽之間以及在第二段傾斜式溜槽和第三段傾斜式溜槽之間沿轉(zhuǎn)底爐徑向方向均勻設(shè)置多個(gè)輻射管；其中，同一層輻射管的中心距優(yōu)選為500～900mm；若距離過大，無法將生球團(tuán)加熱到所需溫度；若距離過小，則會(huì)造成熱量的浪費(fèi)。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述輻射管的輻射溫度為200～1000℃，若溫度過低，無法起到烘干的效果；若溫度過高，則會(huì)影響輻射管壽命，同時(shí)下端輻射管的輻射溫度高于上端輻射管的輻射溫度，由此可以適應(yīng)不同烘干和預(yù)熱段球團(tuán)對溫度的要求。

傾斜式溜槽末端的下料通道的寬度為100～200mm，由此可使球團(tuán)落至下層溜槽；溜槽與轉(zhuǎn)底爐連接處設(shè)有振動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)均勻給料，防止堵料。

最底端的傾斜式溜槽出口位于布料區(qū)內(nèi)，距離轉(zhuǎn)底爐爐底高度為40～80mm。若該高度過大，球團(tuán)在落下過程中會(huì)更易碎裂；若高度過小，底端受熱過多，影響裝置的壽命。

所述隔板的高度為80～100mm，同時(shí)其高度比料層高出至少40mm；所述溜槽跑道的底部均勻分布有氣孔；優(yōu)選的，所述氣孔為圓形氣孔，更優(yōu)選的，所述圓形氣孔為直徑為4～7mm的圓形氣孔。氣孔直徑過小，氣體與生球團(tuán)的接觸面小，影響其烘干效果，氣孔直徑過大，生球團(tuán)會(huì)漏下或卡在氣孔內(nèi)。由此，合格的球團(tuán)可以均勻布至溜槽布料器上，且可保證噴吹氣體和熱量順利向上運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明對溜槽布料器的更進(jìn)一步的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述溜槽布料器在圓周方向距轉(zhuǎn)底爐兩側(cè)爐壁的距離為50～100mm；由此溜槽式布料器可以上下振動(dòng)，但不會(huì)碰撞到轉(zhuǎn)底爐的側(cè)壁，且還可將球團(tuán)布滿轉(zhuǎn)底爐爐底。

溜槽布料器兩端的擋墻距離轉(zhuǎn)底爐爐底高度為60～150mm，用于將冷卻區(qū)、布料區(qū)與其他區(qū)域隔離開，確保噴吹氣體對高溫金屬化球團(tuán)冷卻的同時(shí)不會(huì)影響其他區(qū)域氣氛，且換熱后的氣體可上行烘干和預(yù)熱生球；此外，還不會(huì)影響各區(qū)域的物料移動(dòng)。若擋墻距離爐底高度過大，不能保證隔離效果，若高度過小，會(huì)影響物料在爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。

所述氣體噴吹裝置噴吹的還原性氣體，所述還原性氣體為煤制氣、高爐煤氣或焦?fàn)t煤氣中的一種或幾種。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了應(yīng)用所述的系統(tǒng)處理釩鈦磁鐵礦的方法，包括：

(1)將釩鈦磁鐵礦、還原劑和粘結(jié)劑混合通過原料成型系統(tǒng)制成含水分的生球團(tuán)；

(2)含水的生球團(tuán)通過轉(zhuǎn)底爐直接還原系統(tǒng)的給料口布入到溜槽布料器，通過溜槽布料器的溜槽跑道逐步下降最后通過下料通道布入到布料區(qū)；其中，氣體噴吹裝置噴吹的還原性氣體與進(jìn)入到冷卻區(qū)的高溫還原產(chǎn)物進(jìn)行熱交換產(chǎn)生預(yù)熱氣體，上行的預(yù)熱氣體以及設(shè)置在溜槽布料器中的輻射管產(chǎn)生的輻射熱量共同對在溜槽跑道逐步下降的生球團(tuán)進(jìn)行加熱烘干使球團(tuán)得到預(yù)熱；

預(yù)熱的球團(tuán)通過溜槽布料器的最末段的下料通道到達(dá)轉(zhuǎn)底爐進(jìn)料區(qū)，依次經(jīng)過轉(zhuǎn)底爐預(yù)熱區(qū)、中溫區(qū)、高溫區(qū)發(fā)生還原反應(yīng)，得到高溫的還原產(chǎn)物；高溫的還原產(chǎn)物進(jìn)入冷卻區(qū)與氣體噴吹裝置噴吹的氣體接觸，將高溫的還原產(chǎn)物冷卻，冷卻后的還原產(chǎn)物球團(tuán)通過還原產(chǎn)物出料裝置排出爐外；在冷卻過程轉(zhuǎn)給產(chǎn)生的預(yù)熱氣體在擋墻的作用下上行至布料裝置中用于烘干含水生球；

(3)將排出爐外的還原產(chǎn)物球團(tuán)送入熔化分離系統(tǒng)進(jìn)行熔分，得到含釩鐵水和鈦渣；

(4)含釩鐵水送入轉(zhuǎn)爐提釩系統(tǒng)吹掃提釩后，得到半鋼和五氧化二釩產(chǎn)品。

步驟(1)中釩鈦磁鐵礦含水8％～10％，還原煤烘干后含水2％～5％。

步驟(2)中所述釩鈦磁鐵礦生球水分含量不超過15％；由此，采用常規(guī)的造球或壓球工藝產(chǎn)出的球團(tuán)均可直接布入轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行直接還原。

步驟(3)中氣體噴吹裝置噴吹的氣體為常溫的高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣和煤制氣；

步驟(3)冷卻后還原產(chǎn)物的溫度為700～800℃；由此還原產(chǎn)物的球團(tuán)表面出現(xiàn)明顯的硬化，有利于還原產(chǎn)物的運(yùn)輸，并為熔分過程提供良好的原料條件，同時(shí)在此溫度下的還原產(chǎn)物進(jìn)行熔分時(shí)，熔化分離過程及能耗不受明顯影響。

所述的還原劑為還原碳、蘭炭、石油焦、煤或半焦中的任意一種或一種以上按照任意比例組成的混合物；所述的添加劑是粘結(jié)劑，優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑是石灰石或膨潤土。

采用本發(fā)明系統(tǒng)處理釩鈦磁鐵礦，含水的釩鈦磁鐵礦生球可以在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)烘干、預(yù)熱，取消了前面的烘干工藝，再經(jīng)轉(zhuǎn)底爐直接還原、熔化分離和轉(zhuǎn)爐提釩處理后，即可實(shí)現(xiàn)釩鈦磁鐵礦中有價(jià)元素的綜合利用。

綜上所述，利用本發(fā)明系統(tǒng)和方法處理釩鈦磁鐵礦主要的有益效果如下：

(1)可以采用未烘干的釩鈦磁鐵礦生球直接入爐，取消了工藝前端的烘干流程，節(jié)約投資，同時(shí)降低能耗。

(2)利用熱態(tài)還原產(chǎn)物顯熱的同時(shí)，還可以提高其金屬化率。

附圖說明

圖1本發(fā)明的轉(zhuǎn)底爐處理釩鈦磁鐵礦的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2本發(fā)明轉(zhuǎn)底爐直接還原過程的流程示意圖。

圖3本發(fā)明的轉(zhuǎn)底爐俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4本發(fā)明的溜槽結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖5本發(fā)明的溜槽橫斷面剖視圖。

圖6本發(fā)明溜槽布料器在轉(zhuǎn)底爐圓周方向結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1、布料區(qū)；2、預(yù)熱區(qū)；3、中溫區(qū)；4、高溫區(qū)；5、冷卻區(qū)；6、隔板；7、氣體噴吹裝置；8、氣孔；9、下料擋板；10、螺旋出料器；11、溜槽跑道；12、溜槽1；13、溜槽2；14、溜槽3；15、振動(dòng)給料器；16、固定鏈接裝置；17、輻射管；18、擋墻；19、排氣煙囪；20、給料口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會(huì)隨著描述而更為清楚。但是應(yīng)理解所述實(shí)施例僅是范例性的，不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式進(jìn)行修改或替換，但這些修改或替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。

參考圖1-圖2，原料成型系統(tǒng)S100、轉(zhuǎn)底爐直接還原系統(tǒng)S200、熔化分離系統(tǒng)S300和轉(zhuǎn)爐提釩系統(tǒng)S400；其中，原料成型系統(tǒng)S100的出料口與轉(zhuǎn)底爐直接還原系統(tǒng)S200的入料口相通，轉(zhuǎn)底爐直接還原系統(tǒng)S200的出料口與熔化分離系統(tǒng)S300的入料口相通，熔化分離系統(tǒng)S300的出料口與轉(zhuǎn)爐提釩系統(tǒng)S400的入料口相通；

參考圖3-圖6，所述免烘干直接還原轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)S200包括布料裝置干燥以及預(yù)熱S201、轉(zhuǎn)底爐預(yù)熱及直接還原S202、轉(zhuǎn)底爐冷卻S203、轉(zhuǎn)底爐出料S204，其結(jié)構(gòu)包括環(huán)形爐體和可轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形爐底，該環(huán)形爐體由內(nèi)周爐壁、外周爐壁和環(huán)形爐頂組成，內(nèi)周爐壁與外周爐壁同軸設(shè)置，環(huán)形爐頂?shù)膬?nèi)、外邊分別連接在內(nèi)周爐壁和外周爐壁的頂端，形成環(huán)形爐膛，所述的環(huán)形爐底對應(yīng)設(shè)在該環(huán)形爐膛的下方；在該環(huán)形爐膛內(nèi)沿圓周依次設(shè)置有布料區(qū)1、預(yù)熱區(qū)2、中溫區(qū)3、高溫區(qū)4和冷卻區(qū)5，且冷卻區(qū)5和布料區(qū)1相鄰，布料區(qū)1和預(yù)熱區(qū)2之間、高溫區(qū)4和冷卻區(qū)5之間用徑向的擋墻18分隔，在該擋墻18的下端與環(huán)形爐底之間留有能夠至少通過一層物料的間隔；在該預(yù)熱區(qū)2、中溫區(qū)3和高溫區(qū)4的內(nèi)、外周爐壁上裝有燒嘴，在冷卻區(qū)5和布料區(qū)1的爐底之間設(shè)有螺旋出料器10，在溜槽布料器下方的轉(zhuǎn)底爐冷卻區(qū)5和螺旋出料器10之間靠近環(huán)形爐底的內(nèi)、外周爐壁上設(shè)有氣體噴吹裝置7；在對應(yīng)于溜槽布料器上方的轉(zhuǎn)底爐爐頂設(shè)有回收揮發(fā)的鉛鋅元素的裝置19；其中，在該布料區(qū)1和冷卻區(qū)5之間的爐底上設(shè)有溜槽布料器，且溜槽布料器橫斷面兩端位于隔墻18a、18b之間；在該溜槽布料器上方的爐頂對應(yīng)于冷卻區(qū)5的一側(cè)設(shè)有給料口20；在溜槽布料器之間設(shè)置多個(gè)輻射管17。

所述氣體噴吹裝置7噴吹的氣體為還原性氣體，所述還原性氣體為煤制氣、高爐煤氣或焦?fàn)t煤氣中的一種或幾種。

所述溜槽布料器在圓周方向距轉(zhuǎn)底爐兩側(cè)爐壁的距離為50～100mm。

所述溜槽布料器包括多段傾斜式溜槽；作為一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述溜槽布料器包括三段傾斜式溜槽，即：第一段傾斜式溜槽12、第二段傾斜式溜槽13和第三段傾斜式溜槽14，三段傾斜式溜槽12、13、14首尾依次相連且在圓周方向相互交替錯(cuò)開，三段傾斜式溜槽12、13、14通過兩個(gè)固定鏈接裝置16連接并固定在一起，固定鏈接裝置16的上端與位于爐頂?shù)恼駝?dòng)器15相連；優(yōu)選的，其中一個(gè)振動(dòng)器15位于給料口20附近；三段傾斜式溜槽12、13、14均呈扇形，其兩端的弧度與轉(zhuǎn)底爐圓周方向上的弧度一致，其橫斷面與轉(zhuǎn)底爐徑向方向平行；第一段傾斜式溜槽12、第二段傾斜式溜槽13以及第三段傾斜式溜槽14各自由兩個(gè)隔板6以及圍在隔板內(nèi)的溜槽跑道11a、11b、11c組成；在第二段傾斜式溜槽13的首端以及第三段傾斜式溜槽14的首端分別設(shè)有下料擋板9a，9b；第一段傾斜式溜槽12溜槽跑道11a的首端位于給料口20的正下方；作為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，給料口20沿轉(zhuǎn)底爐徑向的寬度與第一段傾斜式溜槽12的溜槽跑道11a的寬度相同；第一段傾斜式溜槽12和水平的夾角為5～10°，第二段傾斜式溜槽13和水平的夾角為8～13°，第三段傾斜式溜槽14和水平的夾角為10～15°；三段傾斜式溜槽12、13、14的中心在螺旋出料器10之上，第三段傾斜式溜槽13的尾端位于布料區(qū)的正上方，且第三段傾斜式溜槽14尾端的最低點(diǎn)距離轉(zhuǎn)底爐爐底高度為40～80mm。

所述隔板6的高度為80～100mm，同時(shí)其高度比料層高出至少40mm；所述溜槽跑道11a、11b、11c的底部均勻分布有氣孔8；作為一種更優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述氣孔8為圓形氣孔，更優(yōu)選的，所述圓形氣孔為直徑為4～7mm的圓形氣孔。

作為一種優(yōu)選的具體結(jié)構(gòu)，在第一段傾斜式溜槽12與第二段傾斜式溜槽13之間以及在第二段傾斜式溜槽13和第三段傾斜式溜槽14之間沿轉(zhuǎn)底爐徑向方向均勻設(shè)置多個(gè)輻射管17；

所述輻射管17的輻射溫度為200～1000℃，若溫度過低，無法起到烘干的效果；若溫度過高，則會(huì)影響輻射管壽命，同時(shí)下端輻射管的輻射溫度高于上端輻射管的輻射溫度，由此可以適應(yīng)不同烘干和預(yù)熱段球團(tuán)對溫度的要求。

所述免烘干直接還原轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)S200的工作原理如下：生球團(tuán)通過在振動(dòng)器15上、轉(zhuǎn)底爐外設(shè)置的給料機(jī)進(jìn)行給料，經(jīng)由溜槽12緩慢向下移動(dòng)，到達(dá)溜槽末端通過下料擋板9a給至溜槽13，再經(jīng)由溜槽13緩慢向下移動(dòng)后，到達(dá)溜槽末端通過下料擋板9b給至溜槽14，最后經(jīng)由溜槽14均勻給料至轉(zhuǎn)底爐爐底的布料區(qū)1完成布料；烘干的生球依次經(jīng)過轉(zhuǎn)底爐預(yù)熱區(qū)2、中溫區(qū)3、高溫區(qū)4，在此過程中球團(tuán)不會(huì)發(fā)生明顯的爆裂現(xiàn)象，同時(shí)發(fā)生還原反應(yīng)，生成高溫的金屬化球團(tuán)；高溫金屬化球團(tuán)達(dá)到冷卻區(qū)5后，與氣體噴吹裝置7噴吹的還原性氣體進(jìn)行熱交換，起到冷卻球團(tuán)的目的，使得冷卻區(qū)5內(nèi)熱態(tài)金屬化球團(tuán)進(jìn)一步還原并快速冷卻，同時(shí)氣體被預(yù)熱；一方面發(fā)生熱交換，高溫球團(tuán)被氣體冷卻，而預(yù)熱的氣體繼續(xù)上行用于烘干生球團(tuán)；另一方面還原性氣體可以將金屬化球團(tuán)的鐵氧化物進(jìn)一步還原，有助于提高鐵的還原效果；通過擋墻18的作用向上運(yùn)動(dòng)，并通過在溜槽12、13、14上設(shè)置的圓形氣孔8傳遞給生球團(tuán)，輻射管17通過采用可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的熱量也輻射至生球團(tuán)，共同對生球團(tuán)進(jìn)行預(yù)熱和干燥，進(jìn)一步降低球團(tuán)水分、提高球團(tuán)預(yù)熱溫度，烘干和預(yù)熱產(chǎn)生的揮發(fā)性的鉛鋅則通過回收裝置19回收。生球團(tuán)經(jīng)過初步預(yù)熱和干燥后，再布入轉(zhuǎn)底爐的布料區(qū)1，再依次經(jīng)過預(yù)熱區(qū)2、中溫區(qū)3、高溫區(qū)4和冷卻區(qū)5，球團(tuán)在直接還原過程中不會(huì)發(fā)生明顯爆裂并完成直接還原反應(yīng)，再經(jīng)出料螺旋10排出轉(zhuǎn)底爐外，得到冷卻后的金屬化球團(tuán)。由此，生球團(tuán)無需單獨(dú)經(jīng)過干燥裝置，且在轉(zhuǎn)底爐冷卻區(qū)5的爐頂無需設(shè)計(jì)水冷壁，即可實(shí)現(xiàn)生球直接布入轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行直接還原，同時(shí)熱態(tài)金屬化球團(tuán)得到冷卻且其熱量得到綜合利用，提高了轉(zhuǎn)底爐的熱利用效率，減少了設(shè)備投資和占地面積，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。

下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的方案進(jìn)行解釋。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下面的實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

某釩鈦磁鐵礦，其成分為TFe 7.14％，TiO₂ 10.21％，V₂O₅ 0.68％，含水10％；某還原煤，固定碳70％，含水2％。

采用原料成型系統(tǒng)S100將釩鈦磁鐵礦、還原煤及有機(jī)粘結(jié)劑按照一定比例混合均勻后制成含水生球，含水量10％。

將含水生球通過布料裝置布入轉(zhuǎn)底爐直接還原系統(tǒng)S200；該布料裝置為溜槽式布料器，包括給料通道、三段與水平面有一定夾角的傾斜式溜槽(溜槽1，溜槽2，溜槽3)、設(shè)置在傾斜式溜槽中的輻射管17、振動(dòng)給料器15和固定裝置16，由固定鏈接裝置16進(jìn)行固定，通過振動(dòng)給料器15傳動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)給料。

其中，同層輻射管17中心距為500mm，溫度200℃，溜槽1和水平面夾角為5°，溜槽2和水平面夾角為8°，溜槽3和水平面夾角為10°，溜槽3的最底端距離爐底高度為40mm，溜槽3的出口位于布料區(qū)1之上。溜槽式布料器沿轉(zhuǎn)底爐徑向方向的兩端距轉(zhuǎn)底爐側(cè)壁的距離為100mm。

溜槽內(nèi)由兩道隔板6分割為3個(gè)供料溜槽，且溜槽弧度與轉(zhuǎn)底爐圓周方向上的弧度一致、溜槽橫斷面與轉(zhuǎn)底爐徑向方向平行，隔板6高度為60mm，溜槽內(nèi)底部均勻分布有直徑為4mm的圓形氣孔8。溜槽末端有寬度為100mm下料通道，溜槽與轉(zhuǎn)底爐連接處設(shè)有振動(dòng)給料器15，保證球團(tuán)均勻給料、避免堵料。

布料裝置兩端的擋墻18距離轉(zhuǎn)底爐爐底高度為60mm。

球團(tuán)通過布料裝置最底端的溜槽3下料通道進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐布料區(qū)1，依次經(jīng)過預(yù)熱區(qū)2、中溫區(qū)3、高溫區(qū)4，球團(tuán)在此階段停留時(shí)間為20min，高溫區(qū)4溫度為1380℃，生成的1330℃以上的高溫還原產(chǎn)物到達(dá)冷卻區(qū)5，其金屬化率為88％。

冷卻區(qū)5設(shè)置有氣體噴吹裝置7，其噴吹氣體氧含量為煤制氣。噴吹氣體與高溫還原產(chǎn)物接觸，冷卻球團(tuán)的同時(shí)將產(chǎn)物中的部分鐵進(jìn)一步還原，提高還原產(chǎn)物的金屬化率為93％以上。預(yù)熱后的氣體上行至布料裝置，將含水生球進(jìn)行烘干預(yù)熱，隨后和烘干過程產(chǎn)生的水蒸氣一起從排氣煙囪19排出；700～800℃的還原產(chǎn)物通過還原產(chǎn)物出料裝置(螺旋出料器)10排出轉(zhuǎn)底爐。

還原產(chǎn)物熱態(tài)直接送入熔化分離系統(tǒng)S300進(jìn)行熔分，得到含釩鐵水和鈦渣，鈦渣中二氧化鈦品位為57.9％；含釩鐵水送入轉(zhuǎn)爐提釩系統(tǒng)S400吹掃提釩后，得到半鋼和釩渣，釩渣品位為14.5％。

實(shí)施例2

某釩鈦磁鐵礦，其成分為TFe 52.11％，TiO2 18.03％，V2O5 0.79％，含水11％；某還原煤，固定碳75％，含水5％；

采用原料成型成型系統(tǒng)S100將釩鈦磁鐵礦、還原煤及有機(jī)粘結(jié)劑按照一定比例混合均勻后制成含水生球，含水量12％。

該布料裝置為溜槽式布料器，包括給料通道、四段與水平面有一定夾角的傾斜式溜槽(溜槽1，溜槽2，溜槽3和溜槽4)、振動(dòng)給料器15、輻射管17和固定鏈接裝置16，四段溜槽之間首尾相連，由固定鏈接裝置16進(jìn)行固定，通過振動(dòng)給料器傳動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)給料。

其中，同層輻射管17中心距為700mm，溫度500℃；溜槽1和水平面夾角為6°，溜槽2和水平面夾角為8°，溜槽3和水平面夾角為10°，溜槽4和水平面夾角為12°，溜槽4的最底端距離爐底高度為60mm，溜槽4的出口位于布料區(qū)1之上。溜槽式布料器沿轉(zhuǎn)底爐徑向方向的兩端距轉(zhuǎn)底爐側(cè)壁的距離為150mm。

溜槽內(nèi)由兩道隔板6分割為4個(gè)供料溜槽，且溜槽弧度與轉(zhuǎn)底爐圓周方向上的弧度一致、溜槽橫斷面與轉(zhuǎn)底爐徑向方向平行，隔板6高度70mm，所述溜槽內(nèi)底部均勻分布有直徑為5mm的圓形氣孔8。溜槽末端有寬度150mm的下料通道，溜槽與轉(zhuǎn)底爐連接處設(shè)有振動(dòng)給料器15，保證球團(tuán)均勻給料、避免堵料。

布料裝置兩端的擋墻18距離轉(zhuǎn)底爐爐底高度為110mm。

球團(tuán)通過布料裝置最底端溜槽的下料通道進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐布料區(qū)1，依次經(jīng)過預(yù)熱區(qū)2、中溫區(qū)3、高溫區(qū)4，球團(tuán)在此階段停留時(shí)間為35min，高溫區(qū)4溫度為1350℃，生成的1300℃以上的高溫還原產(chǎn)物到達(dá)冷卻區(qū)5，其金屬化率為90％。

冷卻區(qū)5設(shè)置有氣體噴吹裝置7，其噴吹氣體氧含量為高爐煤氣。噴吹氣體與高溫還原產(chǎn)物接觸，冷卻球團(tuán)的同時(shí)將產(chǎn)物中的部分鐵進(jìn)一步還原，提高還原產(chǎn)物的金屬化率為93％以上。預(yù)熱后的氣體上行至布料裝置，將含水生球進(jìn)行烘干預(yù)熱，隨后和烘干過程產(chǎn)生的水蒸氣一起從排氣煙囪19中排出。700～800℃的還原產(chǎn)物通過還原產(chǎn)物出料裝置(螺旋出料器)10排出轉(zhuǎn)底爐。

還原產(chǎn)物熱態(tài)直接送入熔化分離系統(tǒng)S300進(jìn)行熔分，得到含釩鐵水和鈦渣，鈦渣中二氧化鈦品位為57.8％；含釩鐵水送入轉(zhuǎn)爐提釩系統(tǒng)S400吹掃提釩后，得到半鋼和釩渣，釩渣品位為19.2％。

實(shí)施例3

某釩鈦磁鐵礦，其成分為TFe 56.27％，TiO2 15.98％，V2O5 1.59％，含水12％；某還原煤，固定碳81％，含水5％；

采用原料成型系統(tǒng)S100將釩鈦磁鐵礦、還原煤及有機(jī)粘結(jié)劑按照一定比例混合均勻后制成含水生球，含水量15％。

將該球團(tuán)通過布料裝置布入轉(zhuǎn)底爐。該布料裝置為溜槽式布料器，包括給料通道、五段與水平面有一定夾角的傾斜式溜槽(溜槽1、溜槽2、溜槽3、溜槽4和溜槽5)、振動(dòng)給料器15、輻射管17和固定鏈接裝置16，五段溜槽之間首尾相連，由固定鏈接裝置16進(jìn)行固定，通過振動(dòng)給料器16傳動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)給料。

其中，同層輻射管17中心距為900mm，溫度900℃，溜槽1和水平面夾角為5°，溜槽2和水平面夾角為7°，溜槽3和水平面夾角為9°，溜槽4和水平面夾角為12°，溜槽5和水平面夾角為15°，溜槽5的最底端距離爐底高度為80mm，溜槽5的出口位于布料區(qū)1之上。溜槽式布料器沿轉(zhuǎn)底爐徑向方向的兩端距轉(zhuǎn)底爐側(cè)壁的距離為200mm。

溜槽由兩道隔板6分割為2個(gè)環(huán)形跑道，且環(huán)形跑道弧度與轉(zhuǎn)底爐圓周方向上的弧度一致、橫斷面與轉(zhuǎn)底爐徑向方向平行，隔板6高度80mm，溜槽底部均勻分布有直徑為5mm的圓形氣孔8。每段傾斜式溜槽的末端有寬度200mm下料通道的擋料板9。

布料裝置兩端的擋墻18距離轉(zhuǎn)底爐爐底高度為150mm。

球團(tuán)通過布料裝置最底端傾斜式溜槽出口進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐布料區(qū)1，依次經(jīng)過預(yù)熱區(qū)2、中溫區(qū)3、高溫區(qū)4，球團(tuán)在此階段停留時(shí)間為30min，高溫區(qū)4溫度為1360℃，生成的1310℃以上的高溫還原產(chǎn)物到達(dá)冷卻區(qū)5，其金屬化率為89％。

冷卻區(qū)5設(shè)置有氣體噴吹裝置7，其噴吹氣體氧含量為煤制氣。噴吹氣體與高溫還原產(chǎn)物接觸，冷卻球團(tuán)的同時(shí)將產(chǎn)物中的部分鐵進(jìn)一步還原，提高還原產(chǎn)物的金屬化率為93％以上。預(yù)熱后的氣體上行至布料裝置，將含水生球進(jìn)行烘干預(yù)熱，隨后和烘干過程產(chǎn)生的水蒸氣一起從排氣煙囪19中排出。700～800℃的還原產(chǎn)物通過還原產(chǎn)物出料裝置(螺旋出料器)10排出轉(zhuǎn)底爐。

還原產(chǎn)物熱態(tài)直接送入熔化分離系統(tǒng)S300進(jìn)行熔分，得到含釩鐵水和鈦渣，鈦渣中二氧化鈦品位為58.4％；含釩鐵水送入轉(zhuǎn)爐提釩系統(tǒng)S400吹掃提釩后，得到半鋼和釩渣，釩渣品位為21.5％。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。例如將溜槽換成鏈板式、網(wǎng)帶式等。