鐵浴熔融還原的方法
2023-09-16 23:57:05 2
專利名稱：鐵浴熔融還原的方法
技術領域：
本發明涉及一種生產液態鐵的方法，特別是以煤作還原劑，製成含碳球團為爐料，在豎爐中進行預還原，在鐵浴爐中進行終還原的鐵浴熔融還原的方法。
目前用含碳球團作爐料的豎爐預還原法，其中之一是將鐵浴爐排出的煤氣混入部分豎爐排出的煤氣後直作預還原氣體，如北京鋼鐵研究總院提出的″含碳球團豎爐-鐵浴熔融還原法″。發表在《鋼鐵冶金新工藝》一書中，1993，84-87。該法的缺點是鐵浴爐內二次燃燒率較高時，產生的煤氣量少，帶入豎爐的熱量少，不能滿足較高預還原率所需的熱量。而預還原率低，終還原負荷大，煤耗及總能耗高。尤其是含碳球團還原率較低時，球團強度差，難以適應豎爐工藝的要求。
另一種方法是本申請人1993年申請的專利″生產直接還原鐵的方法″，專利申請號為93115876.1。該方法是將豎爐內含碳球團自還原產生的CO隨爐氣一起從爐內排出，與鐵浴爐排出的煤氣混合作為燃料，在燃燒室內燃燒得到高溫氣體。將高溫氣體輸入豎爐內，作為還原氣體提供還原氣體提供還原耗熱。這種方法可增加還原氣體量，提高預還原率。但是該法與前一種方法一樣，採用的是爐料從爐頂加入，還原熱氣從爐子下部輸入的方式，在爐內形成逆流移動床。還原耗熱以對流方式傳遞。為了保證較高的預還原度，必須大幅度增加還原氣體量，使燃燒室容積增大。另外含碳球團的金屬化溫度要高於900℃，在900℃以下雖還原發生，但無金屬鐵生成。球團強度不能提高，而逆流豎爐對球團強度要求較高，因此目前含碳球團的製取多採用生產效率低的壓球-冷固結工藝。
本發明的目的在於提供一種熔融還原的方法，使工藝、設備更加簡單，提高生產效率，降低煤耗、氧耗及總能耗。
本發明的目的是這樣實現的用煤作還原劑，採用造球-冷固結方法製成含碳球團，以該球團為爐料，把爐料與高溫含氧氣體從豎爐頂部輸入爐內，在爐內形成爐料和爐氣均向下流動的順流移動床。豎爐內設置還原區和過渡區。在還原區內，入爐的球團先被高溫含氧氣體加熱，開始自還原，自還原生產的CO從球團內滲出，在氣相中的氧氣作用下二次燃燒，放出的熱量供還原耗熱，氣體排出豎爐。預還原後的球團進入過渡區，再排入鐵浴爐中進行終還原。還原區排出的氣體與鐵浴爐排出的高溫煤氣混合，作為加熱輸入豎爐頂部的高溫含氧氣體的燃料，通入熱風爐換熱器。
本發明與其它熔融還原方法的主要物耗和能耗比較見下表
本發明由於採用了順流方式，預還原耗熱是由爐內的二次燃燒提供，與對流傳熱比較，傳熱速度明顯加快，料層高度降低，爐內氣體量減少。另外，當含碳球團在還原率較低時，所承受的料柱壓力降低，克服了逆流豎爐中要求強度必須較高這一難題。本發明的含碳球團可採用效率高的造球-冷固結工藝。
圖1，鐵浴熔融還原設備結構及流程圖。
圖2，鐵浴熔融還原法生產一噸液態鐵的物料平衡圖。
圖3，鐵浴熔融還原法生產一噸液態鐵的能量平衡圖。
下面結合附圖詳細說明本發明的實施方式。
製取含碳球團的強度滿足運輸和裝料的要求。配煤比按煤中碳與鐵礦粉中鐵氧化物的含氧量的摩爾數之比，根據生產要求確定。例如，作為還原劑的碳全部由球團帶入時，其比值為1.0。
製成的含碳球團(18)通過裝料管(1)進入豎爐(3)。在還原區(4)內，球團先吸收從含氧氣體噴入口(2)噴入的高溫含氧氣體的熱量，開始升溫自還原。還原產生的CO從球團內溢出，被氣相中的O2燃燒，為球團進一步升溫還原提供熱量。還原後的球團經第一層排料器(6)排入過渡區(7)，再經第二層排料器(8)排出。預還原後的爐料(10)經排料口(9)進入鐵浴爐(11)。
從入口(2)噴入的高溫含氧氣體，在向下流動的過程中，提供熱量和燃燒介質。還原區(4)內積存的氣體，因受過渡區(7)料栓阻力的作用，不能下竄，而從排氣管(5)排出。將其與鐵浴爐排出的高溫煤氣(19)混合作為熱風爐(12)的燃料，從煤氣入口(16)輸入熱風爐與助燃空氣入口(17)通入的空氣混合進行燃燒，燃燒廢氣從排氣口(14)排出。含氧氣體從入口(13)輸入，換熱後從氣體出口(15)輸出，進入豎爐(3)。
按以上實施方式，預還原度為85％，鐵浴爐內二次燃燒率為50％。
權利要求
1.一種含碳球團豎爐預還原-鐵浴熔融還原的二步熔融還原方法，該方法包括以下內容用煤作還原劑，採用造球-冷固結方法製成含碳球團，以該球團為爐料，把爐料與高溫含氧氣體從豎爐頂部輸入爐內，在爐內形成爐料和爐氣均向下流動的順流移動床，豎爐內設置還原區和過渡區，在還原區內，入爐的球團先被高溫含氧氣體加熱，開始自還原，自還原生產的CO從球團內滲出，在氣相中的氧氣作用下二次燃燒，放出的熱量供還原耗熱，氣體排出豎爐，預還原後的球團進入過渡區，再排入鐵浴爐中進行終還原，還原區排出的氣體與鐵浴爐排出的高溫煤氣混合，作為加熱輸入豎爐頂部的高溫含氧氣體的燃料，通入熱風爐換熱器。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所說的豎爐設有雙層排料器，第一層排料器以上為還原區，第二層排料器與第一層排料器之間為過渡區，過渡區設有排氣口。
3.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所說的加熱高溫含氧氣體是在熱風爐中換熱實現的。
全文摘要
本發明公開了一種以含碳球團為爐料、以豎爐為反應器的鐵浴熔融還原方法。解決目前這類方法存在的工藝、設備複雜，能耗高等問題。該方法的特徵是採用了爐料、爐氣都從豎爐頂部輸入的順流方式，使工藝、設備簡單、明顯降低煤耗、氧耗及總能耗，還可以降低對球團強度的要求。
文檔編號C21B11/00GK1132254SQ95110139
公開日1996年10月2日 申請日期1995年3月31日 優先權日1995年3月31日
發明者汪琦, 田濟民, 李文忠, 楊迪光 申請人:鞍山鋼鐵學院