阅读说明：本技术 一种双窑双基冶金方法 (Double-kiln double-base metallurgy method ) 是由 陶立群 唐竹胜 唐佳 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种双窑双基冶金方法,包括a)在隔焰式回转窑中对含金属氧化物的矿物进行初还原,和b)在内燃式回转窑中进行再还原,以及c)对再还原物进行分离；隔焰式回转窑落料口和内燃式回转窑进料口密封连接,隔焰式回转窑控制温度900-1000℃,内燃式回转窑控制温度1100-1350℃；隔焰式回转窑采用空气喷吹颗粒还原剂,内燃式回转窑采用氧气喷吹固定碳粉末。本发明采用隔焰式回转窑和内燃式回转窑相结合的还原冶金方式,精确控制物料混合和还原温度,可有效避免隔焰式回转窑结圈现象,比传统单一回转窑还原法减少能耗30％,CO<Sub>2</Sub>排放量减少40-50％、而且没有氮氧化物排放。(The invention discloses a double-kiln double-base metallurgical method, which comprises a) carrying out primary reduction on minerals containing metal oxides in a muffle type rotary kiln, b) carrying out re-reduction in an internal combustion type rotary kiln, and c) separating re-reduced matters; the blanking port of the muffle type rotary kiln is hermetically connected with the feeding port of the internal combustion type rotary kiln, the temperature of the muffle type rotary kiln is controlled to be 900-; the flame-isolating rotary kiln adopts air to blow particle reducing agent, and the internal combustion rotary kiln adopts oxygen to blow fixed carbon powder. The invention adopts a reduction metallurgy mode combining the muffle type rotary kiln and the internal combustion type rotary kiln, accurately controls the material mixing and reduction temperature, can effectively avoid the ring formation phenomenon of the muffle type rotary kiln, reduces the energy consumption by 30 percent compared with the traditional single rotary kiln reduction method, and reduces the CO content by 30 percent 2 The emission is reduced by 40-50%, and no nitrogen oxide is emitted.)

一种双窑双基冶金方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种双窑双基冶金方法。

背景技术

我国是一个贫铁矿资源丰富的国家，低贫呆矿占铁矿资源96％以上，但每年需要从国外进口10亿吨以上的富铁矿石，国内大量的赤铁矿、褐铁矿、镜铁矿、菱铁矿、鲕状赤铁矿、羚羊石铁矿等铁晶粒细小、低贫呆难选铁矿；锰铁矿、红土镍矿、钒钛磁铁矿、钛铁矿等难选复合矿及硫酸渣、氧化铝赤泥、铜冶炼渣、铬渣、铅锌冶炼渣、钢厂除尘灰、钢厂污泥等难选含铁固废，甚至是六价铬渣等危废，均没有很好的办法将其综合开发和利用。造成资源浪费，大量的堆放，也污染了土地，污染了环保，甚至成为灾难。

根据工业统计资料，冶炼直接还原铁吨产品二氧化碳排放量为800kg，高炉冶炼铁二氧化碳排放量为1600kg，因此，非高炉炼铁的二氧化碳排放量可减少50％。中国是世界钢产能第一大国，2018年我国钢铁产量占到了全亚洲的73.8％，全球产量的51.3％，高炉炼铁成为主导，而直接还原铁的产量不到世界总产量的1％。国家产业政策很早就明文规定，鼓励大力开发、建设直接还原铁、熔融还原铁等非焦炼铁项目；鼓励开各种难选铁矿、供(伴)生复合铁矿、冶金固废等含铁物料的综合利用和开发。

而在2011年日本神户钢铁公司采用煤基转底炉法，将铁矿粉内配碳压球，薄料层布料，采用直径￠4.5m的中试转底炉，在1450℃左右的还原温度下，使铁粒与渣分离。他们把高炉炼铁称为第一代炼铁法；把直接还原称为第二代炼铁法，而把本工艺被称为“第三代炼铁法”(ITmk3)。

气基还原铁技术生产1吨直接还原铁(DRI)大约需要680Nm³的纯氢，折合240Nm³的天然气。因此，目前，在我国发展气基还原铁，有着很大天然气资源问题，也有着气基还原技术瓶颈问题，更有着政策片面及观念顽固等体制障碍的问题。

我国的天然气资源贫乏，属于进口国，天然气价格高，目前不适合进行天然气裂解变压吸附制备纯氢，发展进行二步法气基竖炉还原铁，也就是氢冶金。因此有人就提出：采用焦炉煤气作为气源，发展气基竖炉还原铁技术，焦炉煤气的热值高达16500kJ/Nm³，H₂含量在60％以上，经变压吸附制备纯氢，可以用于气基竖炉生产还原铁，可是焦炉煤气分布不平衡，资源也不是十分充足和稳定，如果有几个这样的工程建设投产后，立刻也会出现焦炉煤气短缺的问题，何况，为了随着焦煤资源的贫乏及绿色环保的要求，高炉产能必然萎缩，焦化企业也必然缩减，如果花费巨大的代价，研发、投资焦炉煤气-气基还原铁方法，将来发生气荒，为了生存，又必须得走天然气裂解制备纯氢的道路，其生产运行成本高，DRI产品价格也比然高，尽管DRI 产品质量好，也一定不会被钢铁公司所接受。我国年还原铁的产量不到50 万吨，还仅是煤基隧道窑法生产的，存在产能低、成本高、污染重等问题，其它工艺技术和装备技术也存在很多问题。

煤基回转窑还原铁法是煤基还原铁法的代表，因其技术问题造成煤基回转窑结圈，是一个无法逾越的致命问题。除了还原铁回转窑，氧化锌回转窑、 RKEF回转窑等还原金属类的回转窑，乃至是处理非金属的水泥回转窑、白灰回转窑、白云石分解回转窑、菱镁矿分解回转窑、陶粒回转窑、耐火材料焙烧回转窑等所有的回转窑设备，只要使用温度超过1000℃的回转窑，几乎都存在结圈问题，严重制约了高温回转窑技术和装备的发展。

传统的回转窑还原铁生产装置，一般指的都是内燃式回转窑，用于还原生产DRI，其前后温度均无法做到一致，但其转速、斜度等参数却不得不一致，为了保证DRI的高还原率，或者是为了保证难选铁矿实现彻底的渣铁分离还原，其工艺还原温度要求必须超过1100℃以上，甚至更高，加上还原煤粉和铁粉的进入，一定时间后，回转窑就会出现结圈现象，严重影响了生产的顺利进行，是一个无法逾越的致命问题。

为了解决回转窑结圈问题，就必须降低还原温度，使其还原温度低于 1000℃，延长还原时间。这就是现在还有一些回转窑生产线只能采用高品位块矿继续在生产还原铁的原因。但如果还原难选铁矿和含有低熔点固体废料时，如果是降低还原温度，就无法改变物相晶格结构，无法满足工艺对温度的要求，造成产品质量低下，如果采用高温满足还原工艺要求进行还原生产，回转窑就必然结圈。

发明内容

煤基回转窑还原铁生产高品质DRI温度需超过1100℃，而超过1000℃回转窑就会出现结圈现象，但是低于1000℃又会延长还原时间。本发明针对该问题提供一种双窑双基冶金方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种双窑双基冶金方法，其特征在于，包括a)在隔焰式回转窑中对含金属氧化物的矿物进行初还原，和 b)在内燃式回转窑中进行再还原，以及c)对再还原物进行分离；所述隔焰式回转窑落料口和所述内燃式回转窑进料口密封连接，隔焰式回转窑控制温度为900-1000℃，内燃式回转窑控制温度为1100-1350℃；采用颗粒还原剂，隔焰式回转窑采用空气喷吹添加，内燃式回转窑采用调速螺旋机从内燃式回转窑进料口密闭添加。

所述隔焰式回转窑和内燃式回转窑均为卧式，隔焰式回转窑的底面高于内燃式回转窑的顶面，内燃式回转窑水平倾斜2.5°-5°，进料口端高于出料口端；隔焰式回转窑长30-40m，内燃式回转窑长8-16m。

所述隔焰式回转窑包括保温外墙和耐热筒体，末端设有还原剂喷枪，还原剂喷枪位于隔焰式回转窑的轴心处，端部伸入所述耐热筒体内；所述内燃式回转窑端部设有喷吹燃烧器，喷吹燃烧器伸入内燃式回转窑炉膛内，顶部设有烧嘴。

所述颗粒还原剂为长烟煤、褐煤或生物质颗粒中的任一种，所述颗粒还原剂挥发份为25-40％，固定碳≥45％，灰份≤15％，S≤0.5％，热稳定性温度≥680℃，灰熔点大于1200℃，含水为8-12wt％，粒度为5-20mm。

所述矿物为难选铁矿，铁精矿或者是含有氧化镍、氧化锰的含铁固废中的任意一种。

本发明冶金方法的具体操作步骤为：

1)矿物压球处理：将矿物打磨到160-200目，采用高强压球机将其压制成粒度￠20mm×15的微球；

2)还原剂预处理：将颗粒还原剂和固定碳粉末按所需标准加工，向颗粒还原剂上洒水，放置一昼夜以上，备用；

3)升温：将隔焰式回转窑升温，保持耐热筒体旋转，启动内燃式回转窑喷吹燃烧器，用氧气将固定碳粉末喷吹进内燃式回转窑内，燃烧产生荒煤气；

4)初还原：隔焰式回转窑内充满荒煤气后，将步骤1)压球后的矿物预热后打入隔焰式回转窑的耐热筒体内，调节温度在900-1000℃，启动还原剂喷枪，将步骤2)所得颗粒还原剂和空气喷入耐热筒体内进行初还原；

5)再还原：将步骤4)初还原后的物料经隔焰式回转窑落料口进入内燃式回转窑炉膛内，控制内燃式回转窑的温度为1100-1350℃，进行再还原和渣铁分离；

6)分离：将步骤5)再还原后的物料进行分离，得还原金属制品。

步骤3)中，固定碳粉末挥发份为25-30％，灰份≤10％，固定碳≥48％，水份≤8％，灰熔点≥1200℃，细度为120目。

步骤4)中，颗粒还原剂用量为矿物的30-32wt％，空气用量20-60Nm³/ 吨矿物，采用24.5-29.4kPa的压力连续喷入。升温过程中，颗粒还原剂的热解大致分为三个阶段：第一阶段，温度300℃为干燥脱水；第二阶段，温度 300-600℃发生剧烈热解，析出大量的煤气和焦油，450℃焦油析出率最大， 400-600℃开始缓慢析出H₂；第三阶段，温度600-1000℃，以缩聚为主，半焦变成焦炭，该阶段析出焦油极少，产生的气体主要是CO、H₂和少量的CH₄。其中，550-700℃是析出CH₄的峰温，600-900℃析出H₂量最大，700-800℃是CO析出速度最快峰温。煤在600-1000℃时，热解的H₂含量为10-15％、 CH₄为3-5％、CO为15-20％，发生的反应为：

C+O₂＝CO₂-395kJ/mol，

CO₂+C＝2CO-76kJ/mol，

C+H₂O＝CO+H₂+10.94kJ/mol，

2C+O₂＝2CO+252.8kJ/mol。

氧化铁与CO还原反应温度是从700℃开始，900-950℃开始激烈反应，氧化铁与H₂还原反应温度是从600℃开始，到900℃已经达到激烈反应，温度越高越激烈。由于H₂的扩散系数及其在氧化铁上的被吸附能力均比CO 大(DH₂＝3.74DCO)，所以，即便在818℃以下的温度，H₂还原氧化铁的速率仍高于CO(大约5倍)，在用CO+H₂混合气体还原氧化铁时，随着 H₂浓度的增加，还原时间也减少了2.5-3倍。

钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室，庞建名、郭培民等在《低温下氢气还原氧化铁的动力学研究》中讲：“在同一温度下，铁矿粉的粒度从107.5μm降到2.0μm后，由于粉体表面积大幅度增加，提高了粉气接触面积，从而使得化学反应的速度提高了8倍左右”。因此，900-1000℃的还原温度过程中，纯H₂还原速度比CO应该快5倍以上，反应时间2.5-2.8h。所以在初还原过程中，还原温度不高于1000℃既能保持较高的还原速率，有可有效避免回转窑结圈现象的发生。

颗粒还原剂喷吹到隔焰式回转窑耐热筒体内，大颗粒喷吹的较远，小颗粒喷吹的距离近，中颗粒喷吹的距离为中部，呈一条“火舌”，煤块呈扫帚状降落，在喷洒还原剂的同时，还可以对入炉冷还原剂进行1-2秒的预热，同时给隔焰式回转窑的耐热筒体进行加热。热风还可以和与矿物无法直接进行还原反应的H₂、CO和CH₄等可燃气体进行快速欠氧燃烧，可额外提供部分 CO₂，为CH₄反应生成CO和H₂提供了条件。以铁矿为例，初还原步骤中会同时发生碳基和气基双基还原，反应主要有：

Fe₂O₃+3H₂＝2Fe+3H₂O，

Fe₃O₄+4H₂＝3Fe+4H₂O，

Fe₂O₃+CO＝2Fe+3CO₂，

Fe₂O₃+3C＝2Fe+3CO，

C+H₂O＝CO+H₂，

2CH₄+O₂＝2CO+4H₂，

CO₂+C＝2CO。

此外，还原剂中的水在高温氛围下也会和甲烷反应出氢气： CH₄+H₂O＝CO+3H₂，提供还原性气体。

步骤5)中，颗粒还原剂用量为矿物的12-20wt％，喷吹燃烧的固定碳粉末用量为18-22kg/吨矿物，氧气用量为6.3-7.7Nm³/吨矿物，采用15-30kPa 的压力连续喷入，温度升至1100-1350℃，反应时间为0.3-0.5小时即可完成深度还原和渣铁分离。其炉内的高温烟气被引风机引入隔焰式回转窑中，为隔焰式回转窑提供显热900-1000℃，并富含H₂、CO的荒煤气，直接增加了隔焰式回转窑的热量和还原气源，荒煤气的热量足够隔焰式回转窑初还原所需，隔焰式回转窑自带的加热系统反而成为热量调节系统。本发明方法使得隔焰式回转窑成为了恒温保温窑。

其中，隔焰式回转窑填充系数为25-50％，转速为0.3-0.6r/mim，内燃式回转窑填充系数为8-15％，转速为0.3-2.5r/min；对再还原物进行分离采用湿式磁选或干式磁选。

图2是H₂与CO还原氧化铁的平衡图，在818℃时，H₂和CO有相同的还原能力。当温度≤818℃时，CO和O的亲和力大于H₂和O的亲和力，CO 的还原能力比H₂的还原能力大；当温度≥818℃时，H₂和O的亲和力大于 CO和O的亲和力，H₂的还原能力比CO的还原能力大。H₂作还原剂，由于 H₂的分子直接很小，是一种最活泼的还原剂，其还原潜能是CO的11倍，还原渗透速度约是CO的5倍，能够很容易渗透到矿物内部。所以在初还原过程中，气基还原是以H₂和CO并存的还原模式，而在再还原过程中H₂的主导作用更佳明显，所以再还原过程还原程度高且用时短。

煤基还原剂中长烟煤和生物质颗粒的活性最好，褐煤次之，无烟煤和焦末活性较差。烟煤热解时，600-900℃析出H₂量最大；700-800℃是CO析出速度最快峰温；而煤基还原铁的还原窑炉，一般都要经过预热段，再到高温还原段，在氧化铁在570℃左右时，开始发生分解反应，即向 Fe₂O₃-Fe₃O₄-FeO-Fe进行顺序分解反应，当达到还原激烈开始温度的900℃以上时，还原剂的H₂和CO析出接近结束，无法持续，只能在950℃以上的温度段进行的碳热反应，属于典型的煤基碳热还原反应。

现有的纯氢作为还原剂的Midrex、HYL、Finmet等典型的气基还原方式，均为两步还原法。也就是说将天然气等气源经过900℃以上的高温进行金属镍催化裂解和变压吸附(PSA)等方式分离获得纯氢，再降温输送(液氢或常温管道输送)，达到使用地后，再将其加热升温到800-950℃后，进行还原应用，造成大量显热的浪费，也不经济。因此，此方法目前只适合天然气资源非常丰富的地区。

国外气基还原竖炉的成功案例很多，说明气基还原或者氢冶金是成功的，但他们采用的天然气价格也是非常低廉的。煤炭，尤其是长烟煤、生物质颗粒、褐煤也能热解析出H₂，在高温还原气氛的特定环境下，C、CO、 CO₂、O₂、H₂、H₂O可以互相交叉反应，参考以下化学反应方程式。

(1)窑炉内高温固体物料内还原反应方程式：

Fe₂O₃+CO＝2Fe+3CO₂，

Fe₂O₃+3C＝2Fe+3CO，

2Fe₂O₃+3C＝4Fe+3CO₂，

Fe₂O₃+3H2＝2Fe+3H₂O，

Fe₃O₄+4H₂＝3Fe+4H₂O，

C+H₂O＝CO+H₂，

2CH₄+O₂＝2CO+4H₂。

(2)窑炉内高温物料外还原气氛之间的反应方程式：

H₂O+CO＝CO₂+H₂，

2CH₄+O₂＝2CO+4H₂，

CH₄＝C+2H₂，

CO₂+H₂＝CO+H₂O，

C+CO₂＝2CO。

从上述的反应方程式来看，H₂作为还原剂具有很大的优势；而煤基还原剂虽然也有H₂生产，但以往实际应用来看，应用效果较差，但将还原窑炉通体的还原温度稳定在900-1000℃之间(低于880℃，温度较低，氧化铁还原反应不激烈；超过1000℃可能发生结圈现象)，其放宽到最大范围在 880-980℃之间，让氧化球团或氧化铁矿，连续入炉(窑)，并同时使整个筒体范围内均匀布洒还原剂，也就是说氧化铁矿(氧化球团)和还原剂同时、均匀、通体布洒在高温还原区物料的任何一个点，使窑炉的高温区的物料任何一个地方，每时每刻都有新的还原剂参入，如果是这样，通体的高温还原区，氧化铁矿(或者氧化球团)和还原煤，时时刻刻都同时处在900-1000℃温度区之间，即是氧化铁激烈反应的温度段，也是还原煤激烈反应，焦油激烈挥发并裂解H₂和CO的温度段，物料层中氧化铁会及时的与煤炭热解气化出的C、CO、O₂、H₂之间不断的进行气-气之间、固-固之间、气-固之间形成直接和间接的交叉还原反应，形成一种气基间接还原和煤基直接还原相结合的一种复合式还原方式，也不会因为窑炉有预热段，造成煤炭低温热解气化出大量的CO、H₂与氧化铁激烈反应的温度段不匹配、不和谐的局面，从而使其全做无用功(挥发离开被还原物料，而无法再与被还原物料接触了)，只能作为加热能源予以回收，而无法作为氧化铁优质的气基还原剂。这也是以往煤基直接还原法没有应用好气基间接还原气体的主要原因。

如果能实现900-1000℃温度区之间，高温还原段通体均匀布煤，同时，理论上在600℃以上的温度区域内，完全可以输入高温水气(H₂O)，可使 H₂O转化反应为H₂(H₂O+CO＝CO₂+H₂)，以提高H₂的浓度，也利于加快还原率。

总之，在高温还原剂内进行以C、O、H三元素为核心，进行充分的、深度的、快速的还原反应，就能实现了以煤炭为还原剂，同时进行煤基直接还原和气基间接还原，也就实现碳冶金和氢冶金的同时存在，而不是分别存在和分别运行而出现的不匹配、不和谐、不充分的还原气氛。本发明将这两者进行有机结合，进行优化整合，使其成为一个新的还原冶金理论，即以C、 H、O三元素的气基还原冶金和煤基还原冶金同在的双窑双基还原冶金理论，简称为“三元双基还原冶金理论”。

本发明采用隔焰式回转窑和内燃式回转窑相结合的还原冶金方式，以上述冶金理论为指导，精确控制物料混合和还原温度，可有效避免隔焰式回转窑结圈现象，其中隔焰式回转窑为内燃式回转窑提供900-950℃、还原率在 75-85％的高温预还原物料，内燃式回转窑为隔焰式回转窑提供高温还原烟气，不但克服了隔焰式回转窑传导、辐射能力差的弱点和障碍，还使还原物料和热量充分利用，充分利用热力学和动力学原理，在两回转窑中均实现了碳基和气基并存的双基还原气氛，可在较短的时间内获得高品质的冶金产物。本方法比传统单一回转窑还原法减少能耗30％，CO₂排放量减少40-50％、而且没有氮氧化物排放。

附图说明

图1为本发所用设备的示意图，其中各部分为：

1、保温外墙，2、耐热筒体，3、还原剂喷枪，4、调速螺旋机，5、喷吹燃烧器，6、烧嘴。

图2为H₂与CO还原氧化铁的平衡图。

具体实施方式

以下结合实例对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明采用隔焰式回转窑和内燃式回转窑相连接的方式进行冶金，隔焰式回转窑落料口和内燃式回转窑进料口密封连接，隔焰式回转窑和内燃式回转窑均为卧式，隔焰式回转窑的底面高于内燃式回转窑的顶面，内燃式回转窑水平倾斜2.5°-5°，进料口端高于出料口端；隔焰式回转窑包括保温外墙1 和耐热筒体2，末端设有还原剂喷枪3，还原剂喷枪3位于隔焰式回转窑的轴心处，端部伸入耐热筒体2内；内燃式回转窑端部设有喷吹燃烧器5，喷吹燃烧器5伸入内燃式回转窑炉膛内，顶部设有烧嘴6；隔焰式回转窑长 30-40m，内燃式回转窑长8-16m。采用颗粒还原剂，隔焰式回转窑采用空气喷吹添加，内燃式回转窑采用调速螺旋机4从内燃式回转窑进料口添加。

具体地，本发明采用发明专利201910635371X，一种两段回转窑法非焦炼铁装置，作为本申请实施例所用设备。

实施例1(烟煤还原HD-DRI实例)

采用品位TFe:66.66％、细度160-180目的辽宁北票铁精矿粉。按铁精矿粉重量比，配加2.0％黄糊精粘结剂，10％优质还原铁粉，几种物料进行均匀混合、混碾后，喷洒5-6％的清水，采用压球机进行压球，球团粒度￠ 20mm×15mm(厚度)的球团，备用。

将神木烟煤(见表1)破碎、筛分出3-20mm颗粒，喷水，堆放2天，使其水份达到12.5％。将-5mm粉煤再用磨煤粉机将其磨成-120目煤粉。备用。

表1.神木烟煤指标

采用万能烘干滚筒机烘干、预热球团到420℃，密闭加入隔焰式回转窑，还原剂按照球团干剂重量，配加500kg的还原剂，其中400kg的还原剂从隔焰式回转窑的窑头喷吹输送，占还原剂配加量的80％，剩余20％的还原剂采用螺旋输送机从隔焰式回转窑的窑头罩处密闭给入，隔焰式回转窑加热的热源为回收经处理的冷煤气，隔焰式回转窑的高温区长为28m、还原温度为 950-980℃、还原时间为2.5h，回转窑转速为0.5r/min，回转窑出口处物料取样保护冷却，经检测：金属化球团的还原率ηFe为86.67％。

高温金属化球团和剩余的20％还原剂密闭进入内燃式回转窑，内燃式回转窑的窑头温度为1050-1080℃，窑尾烟气温度900-960℃，高温烟气全部进入隔焰式回转窑，回转窑转速为0.6r/min，还原时间为0.7h。高温物料经冷却滚筒机保护冷却后，磁选分离出金属化球团和干馏煤焦。检测HD-DRI主要指标如表2。

表2.HD-DRI主要指标

实施例2(烟煤渣铁分离还原难选铁矿实例)

采用品位TFe:42.52％、磨矿细度160-180目的湖南石门县鲕状赤铁矿，其自然四元碱度R为0.08，按铁矿粉重量比。

按铁矿粉的重量比配加8％细度120-200目的石灰粉；5％细度100-300 目的还原金属铁粉和内配5％、细度120-200目神木烟煤粉，使其碱度R达到0.44，几种物料进行均匀混合、混碾后，喷洒5-6％的清水，采用压球机，球团粒度￠20mm×15mm(厚度)的球团，备用。

将神木烟煤(见表1)破碎、筛分出3-20mm颗粒，喷水，堆放2天，使其水份达到12.0％。

5mm粉煤再用磨煤粉机将其磨成120目煤粉，备用。吨球团按干基重量比配加350kg的还原剂。

采用万能烘干滚筒机烘干、预热球团到440℃，密闭加入隔焰式回转窑，还原剂从隔焰式回转窑的窑头喷吹输送，还原剂喷吹量按照干基球团重量配加260kg的还原剂，占还原剂配加量的74.28％，剩余部分的还原剂采用螺旋输送机从隔焰式回转窑的窑头罩处密闭给入，隔焰式回转窑加热的热源为回收经处理的冷煤气，隔焰式回转窑的高温区长为28m、还原温度为 960-980℃、还原时间为2.0h，回转窑转速为0.5r/min，回转窑出口处物料取样保护冷却，经检测：金属化球团的还原率ηFe为89.12％。

高温金属化球团和剩余的20％还原剂密闭进入内燃式回转窑，内燃式回转窑的窑头温度为1260-1300℃，窑尾烟气温度950-980℃，高温烟气全部进入隔焰式回转窑，回转窑转速为0.6r/min，还原时间为0.6h。

内燃式回转窑烧嘴采用喷煤粉燃烧，助燃风纯氧，回转窑出口处1m处的被还原物料呈半熔融乳状，自流入水淬池，水淬后物料经打磨、3200Gs、 1800Gs、800Gs的三次磁选，获得82％的3mm以上粒铁和18％的还原铁粉产品。

表3.粒铁及还原金属铁粉指标

实施例3(褐煤渣铁分离还原含铁固废实例)

采用品位TFe:47.15％、磨矿细度160-180目的山东魏桥氧化铝赤泥选出的铁粉，其自然四元碱度R为0.96，按赤泥铁粉重量比。

按铁矿粉的重量比配加3％细度120-200目的石灰粉；3％细度100-300 目的还原金属铁粉和内配6％细度120-200目煤粉，使其碱度R达到0.44，几种物料进行均匀混合、混碾后，喷洒8-9％的清水，采用压球机，球团粒度￠20mm×15mm(厚度)的球团，备用。

吨球团按干基重量比配加500kg的霍林河褐煤做还原剂，加工分离出粒度10-30mm颗粒，霍林河褐煤指标见表4。

5mm神木粉煤再用磨煤粉机将其磨成120目煤粉，备用。

表4.霍林河褐煤指标

采用万能烘干滚筒机烘干、预热球团到450℃，密闭加入隔焰式回转窑，还原剂从隔焰式回转窑的窑头喷吹输送，还原剂喷吹量按照干基球团重量配加38kg的还原剂，占还原剂配加量的76％，剩余部分的还原剂采用螺旋输送机从隔焰式回转窑的窑头罩处密闭给入，隔焰式回转窑加热的热源为回收经处理的冷煤气，隔焰式回转窑的高温区长为28m、还原温度为940-980℃、还原时间为2.2h，回转窑转速为0.5r/min，回转窑出口处物料取样保护冷却，经检测：金属化球团的还原率ηFe为85.94％。

高温金属化球团和剩余的24％还原剂密闭进入内燃式回转窑，内燃式回转窑的窑头温度为1270-1290℃，窑尾烟气温度930-970℃，高温烟气全部进入隔焰式回转窑，回转窑转速为0.7r/min，还原时间为1.2h。

内燃式回转窑烧嘴采用喷煤粉燃烧，助燃风纯氧，回转窑出口处1.5m 处的被还原物料呈半熔融乳状，自流入水淬池，水淬后物料经打磨、3200Gs、 1800Gs、800Gs的三次磁选，获得81％的3mm以上粒铁和19％的还原铁粉产品，指标见表5。

表5.粒铁及还原金属铁粉指标

实施例4(生物颗粒还原HD-DRI实例)

采用品位TFe:66.66％、细度160-180目的辽宁北票铁精矿粉。按铁精矿粉重量比，配加2.0％腐殖酸钠粘结剂、10％优质还原铁粉，几种物料进行均匀混合、混碾后，喷洒5-6％的清水，采用压球机进行压球，球团粒度￠ 20mm×15mm(厚度)的球团，备用。

将落叶松生物质颗粒(指标见表6)做还原剂，5mm神木粉煤再用磨煤粉机将其磨成120目煤粉，做喷煤燃烧用。

表6.落叶松生物质颗粒指标

采用万能烘干滚筒机烘干、预热球团到430℃，密闭加入隔焰式回转窑，还原剂按照干基球团重量配加量为500kg，其中380kg从隔焰式回转窑的窑头喷吹输送，占还原剂配加量的76％，剩余24％的还原剂采用螺旋输送机从隔焰式回转窑窑的窑头罩处密闭给入，隔焰式回转窑加热的热源为回收经处理的冷煤气，隔焰式回转窑的高温区长为28m、还原温度为930-960℃、还原时间为2.8h，回转窑转速为0.5r/min，回转窑出口处物料取样保护冷却，经检测：金属化球团的还原率ηFe为84.12％。

高温金属化球团和剩余的24％还原剂密闭进入内燃式回转窑，内燃式回转窑的窑头温度为1050-1060℃，窑尾烟气温度900-950℃，高温烟气全部进入隔焰式回转窑，回转窑转速为0.5r/min，还原时间为0.8h。高温物料经冷却滚筒机保护冷却后，磁选分离出金属化球团和干馏煤焦。检测HD-DRI主要指标见表7。

表7.HD-DRI主要指标

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。