製備熔融生鐵或半成品鋼的方法和實施該方法的設備的製作方法

2023-07-17 14:40:31

專利名稱：製備熔融生鐵或半成品鋼的方法和實施該方法的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用細粒含鐵物料，尤其是用海綿鐵在熔化氣化爐(Einschmelzvergaser)的熔化氣化區製備熔融生鐵或半成品鋼的方法，在該熔化氣化爐中輸入含碳的物料和含氧的氣體，在生成還原氣體的同時，含鐵的物料在由固體碳載體構成的床上被熔化，必要時在前置的徹底還原後進行該過程，本發明還涉及一種實施該方法的設備。
EP-B-0010627中記載了一種用顆粒狀含鐵物料，尤其是用預還原的海綿鐵製備生鐵水或半成品鋼以及在熔化氣化爐中生成還原氣體的方法，在該熔化氣化爐中通過加入煤和吹入含氧氣體形成焦炭粒流化床。其中含氧的氣體或純氧是在熔化氣化爐的下段吹入的。細粒狀的含鐵物料，尤其是預還原的海綿鐵，和煤塊通過熔化氣化爐爐帽上的裝料口由上面加入，下落的顆粒在流化床上被減速並且含鐵的顆粒在下落穿透焦炭流化床時被還原並熔化。熔化的由爐渣覆蓋的金屬沉積在熔化氣化爐的爐底部。金屬和爐渣經各自的流出口排出。
但因細粒狀的海綿鐵由於熔化氣化爐中的氣流很強立刻會從爐內排出，所以這種方法不適用於對細粒狀的海綿鐵的處理。而且由於在熔化氣化爐上段的溫度過低，不足以保證在進料位置熔化海綿鐵，故該溫度也對細粒狀的海綿鐵的排出起著促進作用。
在US-A-508225 1中記載了利用天然氣生成的還原氣體採用流化床方法對含鐵礦粒直接還原。其中富鐵的礦粉在一串接設置的流化床反應器的系統中，在高壓條件下被還原。對採用此法製成的海綿鐵粉接著進行熱制團或冷制團。採用單獨的熔煉設備對海綿鐵粉進行繼續處理。
在EP-A-0217331中記載了採用流化床方法直接對礦粉進行預還原並把經預還原處理的礦粉加入到熔化氣化爐中並利用等離子燃燒器通過加入含碳的還原劑進行最終還原和熔化。在熔化氣化爐中形成流化床並在流化床上形成焦炭流化床。經預還原的礦粉或海綿鐵粉加入到設在熔化氣化爐下段的等離子燃燒器中。但其缺點在於，由於直接在熔煉下段區域，即在熔煉收集區加入經預還原處理的礦粉，因而不再能確保徹底還原並且也絕不會達到對生鐵繼續處理所需的化學成份。此外，由於在熔化氣化爐的下段由煤形成的流化床或固定床，所以不能送入大量的預還原的礦粉，這是因為從等離子燃燒器的高溫區不能充分地排出熔化產品之故。所以一旦送入超量的預還原礦粉，將立刻導致等離子燃燒器的溫度和機械方面的失靈。
在EP-B-0111176中記載了用塊狀鐵礦石製備海綿鐵粒和生鐵水，其中鐵礦石在一直接還原的成套設備被直接還原並且把從直接還原成套設備排出的海綿鐵粒分成粗、細級分。細級分被送入熔化氣化爐內，其中由加入的煤和加入的含氧氣體產生熔化海綿鐵必要的熱量以及生成加入直接還原成套設備的還原氣體。細級分經下行管被加入到熔化氣化爐內，該下行管由熔煉爐爐頂一直伸展到煤流化床附近。在下行管端部設有一塊對細級分減速的檔板，從而使細級分從下降管的出口速度非常小。在熔化氣化爐進料位置的溫度是很低的，因而加入的細級分不會立刻被熔化。此點和低的下降管出口速度造成很大一部分加入的細級分連同在熔化氣化爐內生成的還原氣體由爐內排出。所以根據此方法不能送入含有大量細粒的物料或大量的僅含有細粒的物料。
在採用EP-A-0576414的方法時，塊狀的含鐵的投料在還原豎爐內被直接還原，確切地說，是利用在熔化氣化區內形成的還原氣體。接著將用此法獲得的海綿鐵加入到熔化氣化區。為了在採用此種公知的方法還能利用諸如在冶煉廠產生的氧化鐵粉塵等粉礦和/或礦粉，將粉礦和/或礦粉連同固體碳載體加入到一個在熔化氣化區內工作的粉塵燃燒器並經過亞化學計量燃燒反應進行轉換。採用此方法可以實現在冶煉廠內產生的粉礦和/或礦粉等直至總礦物投料的20至30％的有效處理，並因而實現對塊礦和粉礦的綜合加工。
本發明旨在避免這些缺點和困難並且其目的在於，提出本說明書引言部分中所述方式的方法及實施本方法的設備，其中不需要制團即可對細粒含鐵物料進行處理並且同時一方面可以可靠地避免加入的細粒，即含鐵的物料，這些物料任選處於預還原狀況或徹底還原狀況，被在熔化氣化爐內生成的還原氣體帶出，並且另一方面保證了可能需要的徹底還原。本發明的目的尤其在於，提出一種在採用熔化氣化爐的情況下把達100％由細粒含鐵物料構成的投料加工成生鐵和/或半成品鋼的方法。
依照本發明，該目的是採取如下方案得以實現的，通過含碳物料在直接輸入氧的情況下的燃燒和/或氣化，在床的上方形成的緩衝區內形成高溫燃燒和/或氣化區，細粒含鐵物料直接被加入到該區內，其中通過含碳物料反應中釋放出的熱量至少實現含鐵物料表面的初期熔化和燒結。
這樣形成的燒結物具有較大的流體直徑(hydraulischenDurchmesser)和/或較高的密度並因而沉降速度高。由此和由於其改善的形狀因素，即由於很大程度形成球形因而Cw值較為有利，所以可以避免含鐵物料被熔化氣化爐輸出的還原氣體帶走。
在EP-A-0174291中記載了粉狀含硫化物非鐵金屬礦，尤其是有色金屬礦通過一熔化燃燒器加入到熔化氣化爐中。由於含硫化物礦與氧氣在燃燒器中例如根據下式進行放熱反應，可以生成熔化礦粉所需要的熱量，因而也可以加工大量的含硫化物非鐵金屬礦。
在採用這種已知的方法時，用於形成碳流化床的煤單獨被裝入熔化氣化區內。但在採用此方法時，由於缺少促使氧化礦粉熔化的熱量，因而不能應用於大量的氧化礦粉，結果會導致礦粉被在熔化氣化區內生成的並由熔化氣化爐中排出的還原氣體帶出。
為了實現對輸入的固體物料的儘可能均勻和充分的混合和處理，依照本發明宜在熔化氣化爐的中心和上端形成高溫燃燒和/或氣化區並且物料裝料口指向下方，其中宜通過在高溫燃燒和/或氣化區中含鐵物料的渦流實現對燒結的加速和加強以及另外宜同樣在渦流的情況下將氧氣輸入高溫燃燒和/或氣化區內。
依照一優選的實施方案，將與固體細粒含碳物料混合的含鐵物料加入到高溫燃燒和/或氣化區，尤其在熱裝料時僅考慮用細粒焦碳。
另外，如果利用諸如氮氣或工藝固有的氣體等推進氣體提高含鐵物料進入高溫燃燒和/或氣化區的入口速度，則是有益的。
根據一優選實施方式，在熔化氣化區內生成的還原氣體送到預熱區和/或直接還原區，以便對含鐵物料進行預處理，其中經預熱和/或還原的含鐵物料在熱狀態下被加入到高溫燃燒和/或氣化區。另外，宜對預熱或直接還原區附加加入焦粉。
另一優選的實施方案的特徵在於，將煤粉和/或其它具有揮發成份的含碳物料與含氧氣體一起在還原氣體輸出管道附近範圍內加入到熔化氣化爐內，煤粉和/或其它具有揮發成份的含碳物料反應成焦粉並且焦粉隨還原氣體一起從熔化氣化爐中被排出，經分離，加入到高溫燃燒和/或氣化區內。作為其它的含碳物料，例如可以是塑料碎粒和細粒石油焦。
在此宜將熱焦粉與熱含鐵物料混合在一起，加入到高溫燃燒和/或氣化區內。
在將煤粉和/或其它具有揮發成份的含碳物料加入到高溫燃燒和/或氣化區時，直至高溫燃燒區的裝料是與含鐵物料分開進行的，尤其是含鐵物料預先已經預熱的情況下，這是因為煤與熱海綿鐵接觸將會造成煤的乾餾和煤焦油的生成。這將導致輸送管道壁上的粘結並隨之產生嚴重的操作工藝問題。
為了形成由固體含碳載體形成的床，宜附加將塊煤加入到熔化氣化區內。
一種優選的方案的特徵是，在預熱和/或直接還原區將含鐵物料分選成細粒和粗粒部分，粗粒部分的粒度優選為0.5至8mm，並且僅細粒部分加入到高溫燃燒和/或氣化區，並且粗粒部分直接加入到熔化氣化爐中，優選加入其緩衝區內。經還原的鐵礦的較粗部分可以僅通過其自身的重力加入，較粗部分在加入高溫燃燒和/或氣化區時僅消耗熱量。該熱量用於供細顆粒的燒結。用於形成高溫燃燒和/或氣化區的燃燒器因而可以更為有效地工作並且任選設計得小一些，而不會對燒結造成不利的影響。
另一優選的方案的特徵是，對還原氣體不加淨化地加入預熱區和/或直接還原區。因此來自熔化氣化爐的含碳粉塵在預熱和/或直接還原區被分選出並直接加入到高溫燃燒和/或氣化區並在該處進行熱利用。
實施本方法的設備帶有一熔化氣化爐，該爐具有用於加入含碳料物、含鐵物料，用於排出生成的還原氣體和用於輸入含氧氣體的輸入和輸出管道，另外還帶有一爐渣-和鐵水出口，其中熔化氣化爐的下段用於收集熔化的生鐵或半成品鋼和爐渣液，位於其上的中間段用於容納由固體含碳載體形成的床並且接著的是作為緩衝區的上段，其特徵在於，在緩衝區的上端至少有一個用於加入含氧氣體和細粒含鐵物料的燃燒器和一個用於加入固體細粒碳載體的裝料裝置，其中宜設置僅一個位於中心的，即設置在熔化氣化爐垂直的縱向中軸上的燃燒器，其燃燒器噴嘴指向床的表面。
同樣宜經燃燒器加入固體細粒碳載體，在此燃燒器宜設計成氧-碳燃燒器。
為使加入到燃燒器的固體物質相互之間以及與輸入的含氧氣體充分混合，宜於對燃燒器設置用於經燃燒器加入的固體物質的渦流裝置和用於經燃燒器加入的含氧氣體的渦流裝置。
如果一用於加入細粒含鐵物料和固體細粒碳載體的混合料管道接入燃燒器，則將實現簡單的燃燒器設計。該實施方式尤其適用於採用細粒焦炭。
一種優選的實施方式的特徵在於，一用於輸入熱細粒含鐵物料的管道接入燃燒器並且該物料通過一條單獨的管道被輸送到燃燒器噴嘴處，並且另外在燃燒器內還有一條通向燃燒器噴嘴的管道，輸入諸如煤等固體細粒碳載體的管道接在該管道上。
依照另一優選實施方式，由熔化氣化爐緩衝區接出的還原氣體輸出管道接在一用於對細粒含鐵物料預熱和/或直接還原的裝置上，其中宜在還原氣體輸出管道上中接一除塵器，一條由除塵器接出的粉塵回送管道接入一設置在緩衝區高度的粉塵燃燒器上。
另外，用於預熱和/或用於直接還原的裝置宜另外用於與細粒含鐵物料混合在一起的焦粉的預熱，並且一條由預熱和/或預還原裝置接出的混合料管道接入燃燒器。
另一優選的實施方式的特徵在於，熔化氣化爐在還原氣體輸出管道的開口附近範圍內具有一用於輸入細粒煤和/或其它的帶有揮發成份的含碳物料的燃燒器，並且在還原氣體輸出管道上設有一個用於將還原氣體帶出的細粒焦炭分離出來的除塵器，其中由除塵器接出的粉塵回送管道接在一用於將細粒含鐵物料輸送給燃燒器的管道上並且其中還原氣體輸出管道宜接在一對細粒含鐵物料進行預熱和/或預還原的裝置上。
用於預熱和/或直接還原的裝置宜具有一用於將含鐵物料分成粗粒部分和細粒部分的分級裝置並且細粒部分通過混合料管道或管道被輸送至燃燒器，而粗粒部分通過一管道被直接加入到熔化氣化爐中。
還原氣體輸出管道宜直接接到用於預熱和/或直接還原的裝置上，即中間不接除塵器。
下面將對照多個實施例對本發明做進一步的說明，其中

圖1至圖4的圖示方式形象地說明根據某一實施方式的用於實施本發明方法的相應設備。圖5以放大比例示出圖3的一個細節。
用1表示熔化氣化爐，在爐內由煤和含氧的氣體生成含有CO和H2的還原氣體。該還原氣體通過一條還原氣體輸出管道2由熔化氣化爐1輸出並從一旋風分離器3經輸出氣體管道4輸送給用戶，所述還原氣體輸出管道接在氣體淨化旋風分離器3。通過輸出氣體管道4輸出的還原氣體的一部分利用回流管道5經洗滌器6和壓縮機7又再循環至還原氣體輸出管道2，以便對還原氣體進行冷卻。
在旋風分離器3中分離出的粉塵經粉塵收集容器8利用一經噴射器10加入的推進氣體(例如氮氣)通過粉塵回流管道11輸送給粉塵燃燒器9，並且在粉塵燃燒器9中與通過氧氣輸送管道12輸送的氧氣或含氧氣體一起燃燒。
熔化氣化爐1在其上端，即在其爐頂13或其爐帽上具有一個設置在中心的燃燒器14，通過此燃燒器諸如含鐵的粉塵，尤其是礦粉、海綿鐵粉塵等細粒含鐵物料15和諸如焦粉16』、煤粉16」、塑料碎粒、石油焦等固體細粒碳載體被加入到熔化氣化爐1內。依照圖1中所示的實施方式，細粒固體碳載體16』、16」與細粒含鐵物料混合併通過一條混合料管道17被加入到燃燒器14中，其中為了提高輸送給燃燒器14的固體物料15、16』、16」進入混合料管道17的入口速度，一推進氣體管道18經噴射器19接入。例如可以採用氮氣作為推進氣體。另外一條輸入含氧氣體的管道20也接在燃燒器14上。
燃燒器噴嘴14』例如可以具有如EP-A-0481955所述的結構，其中混合料管道17接在燃燒器14的中心內管上，該內管被一輸入含氧氣體的環形縫隙環圍。原則上講，細粒固體碳載體也可以通過單獨的噴管輸送至燃燒器噴嘴14』。宜利用燃燒器14通過一盤旋裝置(例如螺旋線結構的出口通道)在燃燒器14的出口處將輸送給燃燒器14的固體物料進行盤旋。另外還可以對通過一環形空間輸送的氧氣流進行盤旋，從而實現特別均勻的混合。
另外，熔化氣化爐1在其上端13具有一個用於煤等塊狀碳載體的裝料口21，以及在下面設置的含氧氣體的輸送口22及任選用於在室溫條件下液態或氣態的含碳載體(如烴)以及用於燃燒添加物的加料口。
在熔化氣化爐1的下段I收集熔融的生鐵23或熔融的半成品鋼和熔融的爐渣24，它們經出口25排出。
在下段I上方設置的熔化氣化爐的段II內由固體碳載體構成一固定床和/或一流化床26。含氧氣體的輸送口22接在該段II上。在中間段II上方設有一上段III，該段起著在熔化氣化爐1內生成的還原氣體以及氣流攜帶的固體細粒的緩衝區的作用。用於粉塵回流的粉塵燃燒器9接在該上段III上。
在燃燒器噴嘴14』處形成高溫燃燒和/或氣化區27，在該區內含鐵物料15細粒被熔化，形成液滴或至少表面被初熔，因而實現了含鐵細粒的燒結。這樣就可以有效地防止細粒含鐵物料隨著熔化氣化爐1輸出的還原氣體被排出。
形成的液滴燒結物具有較大的流體直徑和/或更高的密度並因而具有大於細粒的沉降速度。另外由於較好的形狀因素，即形成的液滴燒結物改善的Cw值，將進一步增大其沉降速度。
由於燃燒器14設置在熔化氣化爐1爐頂13的中心範圍內，因而可以實現所加入的固體顆粒的均勻的混合併因此充分燒結。接著鐵載體15均勻地進入由固體碳載體在熔化氣化爐1內形成的固定床或流化床26。因而可以實現採用100％礦粉的熔煉還原過程並可避免固體狀態下的鐵載體15從熔化氣化爐1內被攜帶出。
依照圖2中所示的實施方式，還原氣體經過一條輸出氣體管道4被輸送到預熱和/或預還原和/或徹底還原反應器28內，在該反應器內既裝入焦粉16』，又裝入諸如礦粉或海綿鐵粉等細粒含鐵物料。還原氣體以與裝入的固體顆粒逆流的方向流經該反應器28後，任選消耗掉一部分的餘剩還原氣體作為輸出氣體經管道29排出。由反應器28下端輸出的經預熱以及任選經預還原或甚至徹底還原的固體物料通過混合料管道17到達燃燒器14，其中同樣用經噴射器19送入的諸如氮氣等推進氣體提高出口速度。焦粉顆粒的粒度大小應使焦粉粒的沉降速度稍大於反應器28中的空塔速度。
用於預熱或還原的反應器28宜為豎式爐結構。也可以用迴轉爐或轉底爐替代豎式爐28。另外也可以用多個串接在一起的流化床反應器替代單個反應器28，其中與US-A-5082251中所述類似，礦粉以與還原氣體相逆的方向通過輸送管道由一個流化床反應器輸送到另一個流化床反應器。
可大大縮小圖2中所示的經3、8、9、11的粉塵回流並且任選去掉此粉塵回流，這是因為經用虛線表示的管道4』(這時可將管道4去掉)輸入反應器28的粉塵將隨同經預熱的或任選預還原的固體物料又被從反應器28內排出並被輸送給燃燒器14，並可在高溫區27內對其進行熱利用。在此情況下還可以省去旋風分離器3或該旋風分離器僅針對再循環的還原氣體量進行設計(這也適用於在圖3和圖4中所示的實施方式)。因此，在圖2和圖3中所示的實施方式產生的用於粉塵燃燒器9的粉塵量較少。
依照圖3中所示的實施方式，對還原氣體穿流於其中的反應器28僅加入細粒含鐵物料15。煤粉16」作為固體碳載體輸送給燃燒器14，其中在此情況下煤粉16」與由反應器28輸出的並通過管道17』加入的經預熱或預還原的物料分開輸送直至燃燒器噴嘴14』處，以便避免煤的乾餾及煤焦油的生成。
在圖5中示出一種在此情況下採用的燃燒器14。煤粉16」通過燃燒器14的中心管30加入，並且經預熱的海綿鐵或經預熱的礦粉15通過一環圍中心管的環形縫隙31與煤粉16」分開加入。該環形縫隙31又被用於輸入含氧氣體的另一環形縫隙環圍。
依照圖4中所示的實施方式，一個用於加入細粒煤16」的燃燒器34在還原氣體輸出管道2的開口33的附近範圍內接入熔化氣化爐1。該細粒煤藉助於諸如氮氣等推進氣體送至燃燒器14，而推進氣體是通過一噴射器35噴入的。一條用於輸送含氧氣體的管道36接在燃燒器14上。還可以採用其它的諸如塑料碎粒、石油焦等帶有揮發性成份的含碳物料替代細粒煤16」或除細粒煤外還採用這些含碳物料。
所加入的煤粉16」的反應(部分燃燒)生成焦粉16』。由於燃燒器14設置在還原氣體輸出管道2的開口33的附近，因而焦粉幾乎完全隨還原氣體排出並在旋風分離器3中被分離出，還原氣體輸出管道2接在該旋風分離器上。通過粉塵回流管道11，焦粉16』與在反應器28內預熱或預還原的細粒含鐵物料15混合併藉助諸如氮氣等推進氣體通過一條混合料管道17加入燃燒器16中。
在圖2至圖4的實施方式中，反應器28可以配備一個分級裝置，其中粗粒部分(粒度在0.5至8mm之間)直接通過管道17」，例如利用重力裝料方式加入到熔化氣化爐1內，並且細粒送到高溫燃燒和/或氣化區27。這樣就可以實現對燃燒器14的卸載，從而使其熱量僅提供給細粒物料，為避免細粒物料被排出對其必須進行燒結處理。
本發明方法採用的礦粉粒度優選在8至0mm範圍內。
實施例I在採用圖1的設備生產40噸生鐵/小時時，向熔化氣化爐1中加入970公斤煤/噸生鐵(16」)，其中250公斤煤粉/噸生鐵(16」)以及餘量的煤塊(在21處)，以及1134公斤細粒狀含鐵物料15/噸生鐵。
·煤煤的化學分析(煤粉16」和塊煤，重量百分比，以幹煤為基礎)C 81.4％H 4.3％N 1.7％O 2.9％S 0.7％灰9.0％C-fix 75.3％煤粉16」的粒度分布-500μm 100％-250μm85％-100μm51％-63μm 66％-25μm 21％·細粒狀含鐵物料15(冶煉廠的回收物)化學分析(重量百分比)Fe總86.6％Femet45.0％
Fe049.0％Fe2O35.0％焙燒損失(Glühverluste) 0.2％水分 1.0％粒度分布-250μm 100％-100μm 90％-63μm71％-25μm38％-10μm15％·添加物化學分析(重量百分比)CaO 34.2％MgO 6.0％SiO222.0％Al2O30.3％Fe2O32.1％MnO 0.2％焙燒損失 33.8％通過以風嘴形式的裝料口22將用於對煤氣化的347Nm3O2/噸生鐵加到床26上，燃燒器14的消耗量為247Nm3O2/噸生鐵。
·生鐵23化學分析(重量百分比)C 4.3％Si0.4％Mn0.05％P 0.03％S 0.05％Fe95.1％·輸出氣體
量 1640Nm3/噸生鐵分析(體積百分比)CO73.3％CO26.4％H214.3％H2O 2％N2+Ar2.9％CH41.1％熱值 11200KJ/Nm3實施例II採用圖2的設備生產40噸生鐵/小時時，在熔化氣化爐1內加入758kg塊煤/噸生鐵(在21處)並且在反應器28內加入222kg焦粉/噸生鐵16』以及1457kg細粒狀含鐵物料15/噸生鐵。
·塊煤煤的化學分析(重量百分比，以幹煤為基礎)C81.4％H4.3％N1.7％O2.9％S0.7％灰 9.0％C-fix75.3％·焦粉16』化學分析(重量百分比，以乾重為基礎)C87.4％H0.1％N0.1％O0.4％S0.6％灰 11.4％
C-fix 0.9％焦粉16』粒度分布-500μm 100％-250μm 85％-100μm 51％-63μm66％-25μm21％·細粒狀含鐵物料15化學分析(重量百分比)Fe總66.3％Fe00.4％Fe2O394.5％焙燒損失 1.0％水份 1.0％粒度分布-4000μm 100％-1000μm 97％-500μm 89％-250μm 66％-125μm 25％·添加物化學分析(重量百分比)CaO 34.2％MgO 9.9％SiO214.1％Al2O30.3％Fe2O31.1％MnO 0.5％焙燒損失 39.1％通過風嘴形式的裝料口22，為對煤氣化，將416Nm3O2/噸生鐵加到床26上，燃燒器14的消耗量為236Nm3O2/噸生鐵。
·生鐵23化學分析(重量百分比)C4.3％Si 0.4％Mn 0.1％P0.12％S0.05％Fe 95.0％·輸出氣體量 1690Nm3/噸生鐵分析(體積百分比)CO 44.8％CO236.2％H212.8％H2O 2％N2+Ar 3.0％CH41.0％熱值 7425KJ/Nm3實施例III採用圖4的設備生產40噸生鐵/小時時，加入1020kg煤/噸生鐵，其中340kg煤粉/噸生鐵16」和餘量為塊煤(在21處)以及1460細粒狀的含鐵物料/噸生物。
·煤煤的化學分析(煤粉16」和塊煤，重量百分比，以幹煤為基礎)C 77.2％H 4.6％N 1.8％O 6.8％S 0.5％
灰 9.0％C-fix 63.0％煤粉16」的粒度分布-500μm 100％-250μm 85％-100μm 51％-63μm 66％-25μm 21％·細粒狀含鐵物料15化學分析(重量百分比)Fe總66.3％Fe00.4％Fe2O394.5％焙燒損失1.0％水分1.0％粒度分布-4000μm100％-1000μm97％-500μm 89％-250μm 66％-125μm 25％·添加物化學分析(重量百分比)CaO 34.2％MgO 9.9％SiO214.1％Al2O30.3％Fe2O31.1％MnO 0.5％焙燒損失39.1％
為對煤氣化通過風嘴形式的裝料口22將321Nm3O2/噸生鐵加入到床26上，燃燒器14的消耗量為255Nm3O2/噸生鐵並且燃燒器34的消耗量為75Nm3O2/噸生鐵。
·生鐵23化學分析(重量百分比)C4.3％Si 0.4％Mn 0.09％P0.1％S0.05％Fe 95.0％·輸出氣體量 1720Nm3/噸生鐵分析(體積百分比)CO 38.7％CO237.2％H216.4％H2O 2％N2+Ar 4.6％CH41.1％熱值 7060KJ/Nm權利要求
1.一種用細粒含鐵物料(15)，尤其是用還原的海綿鐵在熔化氣化爐(1)的熔化氣化區內製備熔融生鐵(23)或半成品鋼的方法，在該熔化氣化爐中裝入含碳物料和含氧氣體，在由固體含碳載體形成的床(26)上生成還原氣體的同時，含鐵的物料(15)在穿過該床(26)時被熔化，此過程任選在預先的徹底還原後進行，其特徵在於在床(26)的上方形成的緩衝區(III)內，通過直接供氧情況下含碳物料(16』、16」)的燃燒和/或氣化，形成高溫燃燒和/或氣化區(27)，細粒含鐵物料(15)直接加入該區內，其中通過含碳物料(16』、16」)反應時釋放出的熱量至少實現含鐵物料表面的初熔和含鐵物料的燒結。
2.依照權利要求1的方法，其特徵在於在熔化氣化爐(1)的中心和上端(13)形成高溫燃燒和/或氣化區(27)並且物料(15、16』、16」)裝料從上往下進行。
3.依照權利要求1或2的方法，其特徵在於通過含鐵物料(15)在高溫燃燒和/或氣化區(27)的渦流加速和加強燒結。
4.依照權利要求3的方法，其特徵在於同樣在渦流情況下實現將氧氣供入高溫燃燒和/或氣化區(27)。
5.依照權利要求1至4中的一項或多項的方法，其特徵在於將含鐵物料(15)與固體細粒含碳物料(16』、16」)混合後加入到高溫燃燒和/或氣化區(27)內。
6.依照權利要求1至5中的一項或多項的方法，其特徵在於利用推進氣體，諸如氮氣或工藝固有氣體，提高含鐵物料(15)進入高溫燃燒和/或氣化區(27)的入口速度。
7.依照權利要求1至6中的一項或多項的方法，其特徵在於為對含鐵物料進行預處理，將熔化氣化區內生成的還原氣體加入到預熱區和/或直接還原區，其中將熱的經預熱和/或預還原的含鐵物料(15)加入高溫燃燒和/或氣化區(27)內(圖2、3、4)。
8.依照權利要求7的方法，其特徵在於對預熱和/或直接還原區附加加入焦粉(16』)(圖2)。
9.依照權利要求8的方法，其特徵在於煤粉(16」)和/或其它帶有揮發性成份的含碳物料與含氧氣體在還原氣體輸出管道(2)附近範圍內加入到熔化氣化爐(1)中，煤粉(16」)和/或其它帶有揮發性成份的含碳物料被轉換成焦粉(16』)，並且焦粉(16』)與還原氣體一起從熔化氣化爐(1)中排出，經分離並被供給高溫燃燒和/或氣化區(27)(圖4)。
10.依照權利要求1至9中的一項或多項的方法，其特徵在於熱焦粉(16』)與熱的含鐵物料(15)混合後被供給高溫燃燒和/或氣化區內(圖2、4)。
11.依照權利要求1至4、6和7中的一項或多項的方法，其特徵在於煤粉(16」)和/或其它具有揮發性成份的含碳物料與含鐵物料(15)分開加入到高溫燃燒和/或氣化區(27)內(圖3)。
12.依照權利要求1至11中的一項或多項的方法，其特徵在於在熔化氣化區內還加入塊煤。
13.依照權利要求7至12中的一項或多項的方法，其特徵在於在預熱和/或直接還原區將含鐵物料分選成細粒部分和粗粒部分，後者優選粒度為0.5至8mm，並且在高溫燃燒和/或氣化區(27)僅加入細粒部分，並且粗粒部分直接加入到熔化氣化爐(1)中，優選加入其緩衝區(III)內。
14.依照權利要求7至13中的一項或多項的方法，其特徵在於對還原氣體不加淨化，直接供給預熱區和/或直接還原區。
15.用於實施依照權利要求1至14中一項或多項的方法的設備，該設備帶有一熔化氣化爐(1)，該爐具有用於加入含碳料物(16』、16」)、含鐵物料(15)，用於排出生成的還原氣體和用於輸送含氧氣體的輸入和輸出管道(2、12、20、17、30、31)，另外還具有一爐渣和焙融鐵出口(25)，其中熔化氣化爐(1)的下段(I)用於收集熔融的生鐵(23)或半成品鋼和爐渣液(24)，在其上方的中段(II)用於容納由固體碳載體形成的床(26)和接著的是一個作為緩衝區的上段(III)，其特徵在於在緩衝區(III)的上端(13)至少設有一個用於加入含氧氣體和細粒含鐵物料(15)的燃燒器(14)和一個用於加入固體細粒碳載體(16』、16」)的進料裝置(14)。
16.依照權利要求15的設備，其特徵在於有一個唯一的設置在中心的，即設置在熔化氣化爐(1)垂直縱向中軸上的燃燒器(14)，其噴嘴(14』)指向床(26)的表面。
17.依照權利要求15或16的設備，其特徵在於燃燒器(14)是氧-碳燃燒器，即也用於供給固體細粒碳載體(16』、16」)。
18.依照權利要求15至17中的一項或多項的設備，其特徵在於燃燒器(14)備有一用於經燃燒器(14)加入的固體物料的渦流裝置。
19.依照權利要求15至18中的一項或多項的設備，其特徵在於燃燒器(14)備有一用於經燃燒器(14)送入的含氧氣體的渦流裝置。
20.依照權利要求15至19中的一項或多項的設備，其特徵在於用於加入細粒含鐵物料(15)和固體細粒碳載體(16』、16」)的混合料管道(17)接在燃燒器上。
21.依照權利要求15至19中的一項或多項的設備，其特徵在於用於加入熱的細粒含鐵物料(15)的管道(17』)接在燃燒器(14)上，並且該物料通過單獨的管道(31)被輸送直至燃燒器噴嘴(14』)處，並且在燃燒器(14)內還設有一單獨的伸展至燃燒器噴嘴(14』)的管道(30)，用於加入諸如煤(16」)等固體細粒碳載體的管道接在該管道上(圖3、5)。
22.依照權利要求15至21中的一項或多項的設備，其特徵在於由熔化氣化爐(1)的緩衝區(III)接出的還原氣體輸出管道(2)接入用於對細粒含鐵物料(15)進行預熱和/或直接還原的裝置(28)內(圖2、3、4)。
23.依照權利要求22的設備，其特徵在於在還原氣體輸出管道(2)中接有一除塵器(3)，從它接出的粉塵再循環管道(11)接在在緩衝區(III)高度上設置的粉塵燃燒器(9)上。
24.依照權利要求22或23的設備，其特徵在於用於預熱和/或用於直接還原的裝置(28)還用於與細粒含鐵物料(15)混合的焦粉(16』)的預熱，並且由預熱和/或預還原裝置(28)接出的混合料管道(17)接在燃燒器上(圖2)。
25.依照權利要求15至23中的一項或多項的設備，其特徵在於熔化氣化爐(1)在還原氣體輸出管道(2)的開孔(33)的附近具有一用於供給細粒煤(16」)和/或其它帶有揮發性成份的含碳物料的燃燒器(34)，並且在還原氣體輸出管道(2)上設有一將隨還原氣體排出的細粒焦(16』)分離出的除塵器(3)，其中由除塵器(3)接出的粉塵再循環管道(11)接在用於將細粒含鐵物料加入燃燒器的管道上(圖4)。
26.依照權利要求22至25中的一項或多項的設備，其特徵在於用於預熱和/或直接還原的裝置(28)具有一個用於把含鐵物料分成粗粒部分和細粒部分的分級裝置，並且細粒部分通過混合料管道(17)或管道(17』)被送到燃燒器(14)，而粗粒部分通過管道(17」)直接送入熔化氣化爐(1)中。
27.依照權利要求22至26中的一項或多項的設備，其特徵在於還原氣體輸出管道(2)直接接入用於預熱和/或直接還原的裝置(28)，即中間不接有除塵器(3)。
28.由依照權利要求1至14中任何一項的方法製得的生鐵或半成品鋼製備的商用產品，如軋製品。
全文摘要
採用一種用細粒含鐵物料(15)在熔化氣體爐(1)的熔化氣化區內製備熔融生鐵(23)或半成品鋼，在加入含碳的物料和含氧的氣體情況下，在由固體碳載體構成的床(26)上生成還原氣體的同時，含鐵的物料(15)在穿過床(26)時被熔化。為了在此情況下可以用由達100％的礦粉組成的投料操作，同時又能可靠地避免加入的礦粉被帶出，在床(26)上方形成的緩衝區(Ⅲ)內，在直接供給氧的情況下通過含碳物料(16』、16」)的燃燒和/或氣化形成高溫燃燒和/或氣化區(27)，細粒狀含鐵物料(15)直接加入到該區內，其中通過含碳物料(16』、16」)反應釋放出的熱量至少實現了含鐵物料(15)表面的初熔和含鐵物料的燒結。
文檔編號C21B13/00GK1158145SQ96190759
公開日1997年8月27日 申請日期1996年7月18日 優先權日1995年7月19日
發明者W·L·克普林格, F·瓦爾納, J·紳克 申請人:奧地利鋼鐵聯合企業阿爾帕工業設備製造公司, 浦項鋼鐵有限公司, 工業科技研究所基金會