一種環保節能高爐氧氣煉鐵方法
2023-06-07 13:57:41 1
專利名稱：一種環保節能高爐氧氣煉鐵方法
技術領域：
本發明涉及一種煉鐵方法，特別是一種環保節能高爐氧氣煉鐵方法。
背景技術：
通常，煉鐵常採用的方法有兩種，一是高爐煉鐵法，它主要是採用高爐及與其 連接的上料裝置以及高爐熱風爐系統，通過上料裝置將鐵礦石、焦炭、熔劑從高爐爐頂 不斷裝入，而經高爐熱風爐預熱的約1000-1400°C的熱空氣從高爐下部的風口吹入高爐 內，在高溫下高爐內的焦炭同鼓入的預熱空氣燃燒生成CO和H2,該CO和H2作為還原 齊U，在高溫下與鐵礦石發生化學反應，將鐵礦石中的鐵氧化物如Fe3o4、Fe2o3> Feo等還 原成金屬鐵水，並從高爐出鐵口排出，煤氣從高爐爐頂導出，經除塵後，約45%用於高 爐熱風爐加熱空氣，其餘作為工業用煤氣被應用，而生成的爐渣從高爐出渣口排出，煉 一噸鐵水大約需500Kg焦炭。該煉鐵方法雖然技術經濟指標良好，工藝簡單，生產量 大，效率高，但是，提供給高爐的熱風是經過加壓、加熱的空氣，而空氣中有用的氧氣 佔不到21%，而在富氧噴煤時再加3%的氧氣，二者加起來也不過24%，也就是說在對 空氣加壓約0.45Mpa和加熱約1000-1400°C的過程中，佔約76%氮氣的能耗是沒有必要 的，被白白浪費掉了，造成能源浪費，並且，還會因此增加管道、閥門、容器、絕熱材 料等輔助設備及材料的費用，造成投入資金較多。再者，由於高爐熱風爐的熱風是依靠 燃燒45%左右的高爐煤氣而獲得的，而每個高爐需配備幾個熱風爐，這不僅會浪費大量 煤氣，還造價高、維護成本也較高，而且冶煉一噸鐵大約需要500Kg焦炭，以焦炭作為 高爐的主要熱源和還原劑，不僅使成本高而且還對環境造成很大的汙染。另一種是非高 爐煉鐵法，該方法是採用煤基直接還原鐵工藝技術及設備，它在成本、能耗、質量和規 模等方面和高爐煉鐵法相比，尚存在著一定的不足，有不同程度的差距。
發明內容
本發明的目的在於提供一種環保節能高爐氧氣煉鐵方法，它能夠克服已有技術 的不足，可直接向高爐內吹進氧氣，氧氣在高爐內與煤及焦炭發生化學反應生成高溫還 原劑CO和H2,並與鐵礦石發生化學反應，將鐵礦石中的鐵氧化物還原成金屬鐵，既 能有效地減少設備投資費用及降低廢氣排放，又能降低能耗及生產成本，可提高經濟效
■、Λ
frff. ο本發明煉鐵方法是通過與高爐連接的上料裝置將煉鐵原料鐵礦石、煤、焦炭 和熔劑從高爐頂部的進料口加入高爐內，同時通過與高爐連接的氧氣管道將氧氣從高爐 下部的進風口吹入高爐內，氧氣與高爐中的煤及焦炭發生化學反應生成CO、H2高溫可燃 氣體，作為高溫還原劑，同時放出的熱量作為高爐的主要熱量。而高溫還原劑CO、壓與 高爐中的鐵礦石發生化學反應，將鐵礦石中的鐵氧化物Fe3o4、Fe2o3> Feo等還原出來， 生成鐵水，並經高爐中的焦炭滲碳處理後，從高爐出鐵口排出。而高爐爐頂的煤氣經與 高爐連接的高爐煤氣管道再導入高爐中，用於調節高爐內的溫度，並同時把該煤氣中的大量CO2和H2O分解成CO和H2還原劑，循環再利用，爐渣從高爐出渣口排出。所述 的鐵礦石為燒結礦石或球團礦石或塊礦石等；所述的熔劑為石灰石或白雲石或瑩石等。本發明採用上述技術方案，利用向高爐送氧氣，代替已有技術高爐熱風爐系統 來完成高爐煉鐵，可省掉高爐熱風爐系統設備的投資費用如空氣加壓系統、熱風爐及其 內部的填料、切換閥及管網系統、控制系統設備費用及加壓加熱的能耗，從而使高爐煉 鐵更簡練、節能、環保；利用氧氣與煤及焦炭發生化學反應生成高溫的CO、H2還原 劑，直接與高爐中鐵礦石發生化學反應，將鐵礦石中的鐵氧化物還原成鐵水，並用少量 的焦炭進行滲碳處理後排放，而高爐爐頂的煤氣再導入高爐中被循環利用，一是用於調 節高爐內的溫度，二是同時將煤氣中大量的CO2和H2O分解成CO和H2還原劑，這樣， 能有效地減少CO2的排放，使CO2得到分解利用，既節能降耗又能減排，有利於環保。 並且高爐所需的主要熱量來自氧氣與煤發生化學反應產生的熱量，而採用焦炭的比例 少，煉一噸鐵僅需要焦炭50Kg左右，這些少量的焦炭只用於向高爐提供部分熱量，並起 對料柱的透氣和對生鐵的滲碳作用。總之，利用價格便宜的煤代替大部分焦炭向高爐提 供熱量及高溫還原劑；用氧氣代替已有技術中的高爐熱風爐系統，可有效地減少設備投 資、降低生產成本，提高經濟效益。如果採用本發明方法，對現在使用量很大的煉鐵高 爐進行節能、增效改進，不僅潛力非常大，而且節能、降耗風險也很低，並且符合現在 的節能、減排、環保的政策。
附圖為一種環保節能高爐氧氣煉鐵方法的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細描述本發明的具體實施方式
。參照附圖，本發明是採用高爐及與其連接的上料裝置，以及與高爐進風口相連 接的氧氣管道和高爐煤氣管道組成的冶煉設備而進行煉鐵的。其生產方法是將按照規 定量稱重的鐵礦石、煤、焦炭和熔劑，通過上料裝置從高爐爐頂的進料口加入高爐內， 同時將氧氣通過氧氣管道從高爐下部的進風口吹入高爐內，使氧氣與高爐內的煤和焦炭 進行化學反應，生成CO、H2高溫可燃氣體，作為高溫還原劑，而化學反應時放出的熱量 作為高爐的主要熱量。在高爐內，高溫還原劑CO和H2與鐵礦石發生化學反應，將鐵礦 石中的鐵氧化物Fe3o4、Fe2o3> Feo還原出來，生成鐵水，並經焦炭滲碳後，從高爐出鐵 口排出。在上學述化反應的過程中，高爐爐頂煤氣通過高爐煤氣管道再導入高爐中，用 於調節高爐內的溫度，並同時把煤氣中的大量CO2和H2O在高爐內的高溫中吸熱分解成 CO和氏還原劑，循環再利用。而爐渣從高爐出渣口排出。所述的鐵礦石為燒結礦石或 球團礦石或塊礦石等。所述的熔劑為石灰石或白雲石或瑩石等，能使爐渣化為液體，去 除有害元素硫。冶煉一噸鐵僅需要50Kg少量的焦炭，這些焦炭除和氧氣反應為高爐內提 供部分熱量外，還用於料柱的透氣和對生鐵起滲碳作用，以保證生鐵中的鐵、碳平衡， 可保證產品質量。
權利要求
1. 一種環保節能高爐氧氣煉鐵方法，其特徵在於，通過上料裝置將規定量的物料鐵 礦石、煤、焦炭和熔劑從高爐頂部的進料口加入高爐內，同時通過氧氣管道將氧氣從高 爐下部的進風口吹入高爐內，在高爐中，氧氣與煤和焦炭發生化學反應，生成CO和H2 高溫可燃氣體，作為高溫還原劑，同時化學反應時放出的熱量作為高爐的主要熱量，而 高溫還原劑CO和H2與高爐中的鐵礦石發生化學反應，將鐵礦石中的鐵氧化物Fe3o4、 Fe2o3> Feo還原出來，生成鐵水，並經焦炭滲碳處理後，從高爐出鐵口排出，而高爐爐頂 的煤氣經高爐煤氣管道再導入高爐中，用於調節高爐內的溫度，並同時把煤氣中的大量 CO2和H2O分解成CO和H2還原劑，循環再利用，爐渣從高爐出渣口排出，所述的鐵礦 石為燒結礦石或球團礦石或塊礦石，所述的熔劑為石灰石或白雲石或瑩石。
全文摘要
一種環保節能高爐氧氣煉鐵方法，主要是利用向高爐中送氧氣，來代替原有高爐熱風爐系統完成高爐煉鐵。在高爐中，使氧氣和煤反應生成還原劑，與鐵礦石發生化學反應，將鐵礦石中的鐵氧化物還原成金屬鐵，同時放出的熱量作為高爐的主要熱量，少量焦炭只用於向高爐提供部分熱量及對料柱的透氣和對生鐵起滲碳作用，而高爐爐頂的煤氣再導入高爐調節高爐的溫度，並同時把煤氣中的CO2和H2O轉化為CO和H2還原劑，循環再利用。這樣可節省設備投資、減少能耗以及二氧化碳的排放量，有利於環境保護，並能有效地降低生產成本，提高經濟效益。
文檔編號C21B5/00GK102010918SQ20101059124
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月11日 優先權日2010年12月11日
發明者王林, 田妍妍 申請人:王林