專利名稱：一種直接使用低品位鐵礦石冶煉鐵水的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煉鐵領(lǐng)域中的熔融還原煉鐵工藝，特別涉及一種直接使用 低品位鐵礦石冶煉鐵水的工藝及裝置。
背景技術(shù)：
高爐煉鐵工藝是當(dāng)前煉鐵的主體工藝，但高爐煉鐵工藝總體流程長、 污染嚴(yán)重和對煉焦煤的依賴是工藝本身無法突破的瓶頸，熔融還原煉鐵工 藝有望克服高爐煉鐵工藝的限制，在資源日益緊缺、環(huán)保壓力日益增加的 情況下，熔融還原煉鐵工藝[:l益突顯出其重要性。而且高爐煉鐵要求使用 品位較高的鐵礦石資源，隨著富礦資源的日益枯竭，煉鐵工藝必須直接面 對要利用低品位的貧礦資源冶煉鐵水的資源現(xiàn)實(shí)。而當(dāng)前利用貧鐵礦冶煉 鐵水的工藝路線是磁化焙燒—磁選—燒結(jié)或球團(tuán)—高爐冶煉，此工 藝路線中，粉鐵礦反復(fù)升溫、降溫、粉礦造塊等工序，冶煉鐵水工藝能耗 高，污染嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開發(fā)一種直接用低品位的粉鐵礦冶煉生產(chǎn)鐵水的工 藝及裝置，提高了使用貧鐵礦冶煉鐵水工藝過程的效率，降低冶煉過程中 能耗和污染。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，
一種直接使用低品位鐵礦石冶煉鐵水的工藝，將低品位的粉鐵礦經(jīng)流 化床磁化焙燒，焙燒后的粉鐵礦在較高溫度條件下進(jìn)行熱磁選獲得品位高 的粉鐵礦，磁選獲得的高品位粉鐵礦在流化床中預(yù)還原獲得還原度較高的 海綿鐵，粉狀海綿鐵直接噴入到熔融氣化爐中或經(jīng)熱壓塊添加到熔融氣化 爐屮，而且熔融氣化爐產(chǎn)生的煤氣的物理能和化學(xué)能經(jīng)過流化床預(yù)還原、 磁化焙燒等工序等得到充分的利用。
具體地，本發(fā)明的直接使用低品位鐵礦石冶煉鐵水的工藝，其包括如下步驟-
1) 低品位鐵礦原料在流化床反應(yīng)器中磁化焙燒獲得較強(qiáng)磁性的鐵礦
石，加入的低品位粉鐵礦5:Fe范闈是25-50%，磁化焙燒流化床的煤 氣溫度600-950°C;
2) 焙燒后的粉鐵礦進(jìn)入熱磁選機(jī)，經(jīng)過熱磁選工藝獲得品位較高的熱 鐵礦石，熱磁選溫度<850°(:，熱磁選工序后的粉鐵礦SFe含量>55 %;
3) 磁選后的品位高的熱鐵礦石添加到預(yù)還原多級(jí)流化床得到還原度較 高的預(yù)還原鐵礦石原料，預(yù)還原多級(jí)流化床由2-4級(jí)循環(huán)流化床、 沸騰流化床反應(yīng)器組合而成，流化床入口煤氣溫度〈95(TC，壓力 O.l-lMPa，流化床內(nèi)氣體流速為0.1~10m/s，每級(jí)流化床配有熱旋風(fēng) 分離器，經(jīng)多級(jí)預(yù)還原流化床還原后，粉鐵礦的金屬化率>60%;
4) 預(yù)還原的鐵礦石原料直接噴入終還原爐中或經(jīng)過熱壓塊到熔融氣化 爐中終還原冶煉得到鐵水。
進(jìn)一歩，磁化焙燒流化床的出口煤氣經(jīng)除塵、洗滌和脫除C02等工序 獲得CO+H^卯n/。的常溫、常壓煤氣，可用于發(fā)電，或返回循環(huán)用于粉鐵 礦預(yù)還原工序。
乂，熔融氣化爐產(chǎn)生的高溫髙熱值煤氣通入到多級(jí)流化床中預(yù)還原粉 鐵礦，多級(jí)預(yù)還原流化床的出口煤氣通入到焙燒流化床屮磁化焙燒和預(yù)熱 低品位鐵礦石。
另外，低品位粉鐵礦顆粒粒度〈3mm。
本發(fā)明的低品位粉鐵礦冶煉鐵水的工藝，粒度〈mm的低品位粉鐵礦 從料倉添加到焙燒流化床的下部，焙燒煤氣從流化床底部通入，低品位粉 鐵礦磁化焙燒后經(jīng)熱磁選熱送入預(yù)還原多級(jí)流化床中。焙燒流化床出口煤 氣經(jīng)熱旋風(fēng)除塵、洗滌和脫除C02工序與終還原爐出口煤氣混合作為多級(jí) 預(yù)還原流化床還原煤氣和流化介質(zhì)。焙燒流化床為沸騰流化床或循環(huán)流化 床，多級(jí)預(yù)還原流化床由沸騰流化床或循環(huán)流化床組合而成。磁化焙燒后 的粉鐵礦在熱磁選機(jī)中磁選分離獲得高品位的粉鐵礦，在熱態(tài)條件下進(jìn)入 預(yù)還原多級(jí)流化床中預(yù)還原。本發(fā)明的工藝及組合裝置減少了傳統(tǒng)的選礦 后的降溫和升溫，減少丫原料造塊工序，低品位的粉鐵礦在熱磁選后在較高溫度條件下進(jìn)入預(yù)還原多級(jí)流化床裝置，提高了使用低品位粉鐵礦冶煉 鐵水工藝的效率。
本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明熱磁選得到的高品位粉鐵礦溫度較高，相比較傳統(tǒng)流程屮高品 位粉鐵礦冷卻再進(jìn)行造塊工藝，省去了粉鐵礦升溫、降溫的能耗，也省去 了粉鐵礦燒結(jié)球團(tuán)工序能耗和污染。此外，熔融氣化爐出口煤氣經(jīng)過流化 床預(yù)還原工序、磁化焙燒工序，煤氣的物理能和化學(xué)能都得到了充分的利 用。
本發(fā)明提高了使用貧鐵礦冶煉鐵水工藝過程的效率，降低冶煉過程中 能耗和污染。


圖1是本發(fā)明工藝流程示意圖。
圖2是本發(fā)明工藝實(shí)施例1的流程示意圖。 圖3是本發(fā)明工藝實(shí)施例2的流程示意圖。 圖4是本發(fā)明工藝實(shí)施例3的流程示意圖。 圖5是本發(fā)明工藝實(shí)施例4的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，本發(fā)明的直接使用低品位鐵礦石冶煉鐵水的工藝流程示意閣。
粉鐵礦la及熔劑2a進(jìn)入料倉3a，低品位的鐵礦原料在流化床反應(yīng)器 4a屮磁化焙燒獲得較強(qiáng)磁性的鐵礦石；焙燒后的粉鐵礦進(jìn)入熱磁選機(jī)5a， 經(jīng)過熱磁選工藝獲得品位較高的熱鐵礦石；磁選后的品位高的熱鐵礦石添 加到預(yù)還原多級(jí)流化床6a、7a和8a得到還原度較高的預(yù)還原鐵礦石原料， 預(yù)還原多級(jí)流化床由2 4級(jí)循環(huán)流化床、沸騰流化床反應(yīng)器組合而成；預(yù) 還原的鐵礦石原料直接噴入終還原爐lla中或經(jīng)過熱壓塊到熔融氣化爐中 終還原冶煉得到鐵水。
焙燒流化床反應(yīng)器4a的出口煤氣經(jīng)熱旋風(fēng)除塵、洗漆9a和脫除C02 工序10a與終還原爐出口煤氣混合作為多級(jí)預(yù)還原流化床還原煤氣和流化介質(zhì)。
熔融氣化爐產(chǎn)生的高溫高熱值煤氣通入到多級(jí)流化床中預(yù)還原粉鐵 礦，多級(jí)預(yù)還原流化床的出口煤氣通入到焙燒流化床中磁化焙燒和預(yù)熱低 品位鐵礦石。
具體來說，本發(fā)明的低品位粉鐵礦冶煉鐵水的工藝和組合裝置中，粒
度〈3mm的低品位粉鐵礦從料倉添加到焙燒流化床的下部，焙燒煤氣從流 化床底部通入，低品位粉鐵礦磁化焙燒后經(jīng)熱磁選熱送入預(yù)還原多級(jí)流化 床中。焙燒流化床為沸騰流化床或循環(huán)流化床，多級(jí)預(yù)還原流化床由沸騰 流化床或循環(huán)流化床組合而成。磁化焙燒后的粉鐵礦在熱磁選機(jī)中磁選分 離獲得高品位的粉鐵礦，在熱態(tài)條件下進(jìn)入預(yù)還原多級(jí)流化床中預(yù)還原。 本發(fā)明的工藝及組合裝置減少了傳統(tǒng)的選礦后的降溫和升溫，減少了原料 造塊工序，低品位的粉鐵礦在熱磁選后在較高溫度條件下進(jìn)入預(yù)還原多級(jí) 流化床裝置，提高了使用低品位粉鐵礦冶煉鐵水工藝的效率。
實(shí)施例1
參見閣2，粉鐵礦I 、熔劑2從料倉3經(jīng)下料管4添加到焙燒流化床7 的卜'部，還原煤氣從焙燒流化床入口 5進(jìn)入配有熱旋風(fēng)分離器6的焙燒流 化床7，焙燒流化床入口煤氣為預(yù)還原流化床經(jīng)熱旋風(fēng)14的出口煤氣。粉 鐵礦1在焙燒流化床7中磁化焙燒后，經(jīng)下料管8添加到熱磁選機(jī)9屮， 熱磁選得到的品位較高的粉鐵礦經(jīng)下料管10進(jìn)入預(yù)還原一級(jí)流化床中13。 預(yù)還原一級(jí)流化床13的入1U煤氣經(jīng)預(yù)還原一級(jí)流化床煤氣入口 15進(jìn)入， 入口煤氣為預(yù)還原二級(jí)流化床17的出口煤氣經(jīng)熱旋風(fēng)18所得的還原煤 氣，粉鐵礦在預(yù)還原--級(jí)流化床13中還原后經(jīng)下料管16添加到預(yù)還原二 級(jí)流化床17中；入口煤氣A預(yù)還原二級(jí)流化床17煤1入口 19進(jìn)入；粉 鐵礦在預(yù)還原二級(jí)流化床17中還原后經(jīng)下料管20添加到帶熱旋風(fēng)22的 預(yù)還原三級(jí)流化床21中，預(yù)還原三級(jí)流化床21的入U(xiǎn)煤氣經(jīng)預(yù)還原三級(jí) 流化床煤氣入口 23進(jìn)入，入口煤氣為終還原爐出口煤氣28與循環(huán)煤氣27 混合得到的混合煤氣24。焙燒流化床7屮反應(yīng)后的出Ul煤氣經(jīng)煤氣洗滌裝 置ll、煤氣脫除C02裝置12等循環(huán)使用。粉鐵礦在預(yù)還原三級(jí)流化床21 中還原后經(jīng)下料管25，經(jīng)過熱壓塊26添加到終還原爐29設(shè)終熔融坯原冶煉成鐵水。
實(shí)施例2
參見圖3，粉鐵礦1、熔劑2從料倉3經(jīng)下料管4添加到焙燒流化床5 的下部，還原煤氣從焙燒流化床入口 5進(jìn)入焙燒流化床7，焙燒流化床7 配冇L型回料閥6，焙燒流化床入口煤氣為預(yù)還原流化床經(jīng)熱旋風(fēng)14的出 口煤氣。粉鐵礦1在焙燒流化床7中磁化焙燒后，經(jīng)下料管8添加到熱磁 選機(jī)9中，熱磁選得到的品位較高的粉鐵礦經(jīng)下料管10進(jìn)入配有熱旋風(fēng) 分離器14的預(yù)還原一級(jí)流化床屮13。預(yù)還原一級(jí)流化床13的入口煤氣經(jīng) 預(yù)還原一級(jí)流化床煤氣入口 15進(jìn)入，入口煤氣為預(yù)還原二級(jí)流化床17的 出口煤氣經(jīng)熱旋風(fēng)18所得的還原煤氣；粉鐵礦在預(yù)還原一級(jí)流化床13中 還原后經(jīng)下料管16添加到預(yù)還原二級(jí)流化床17中，入口煤氣自預(yù)還原二 級(jí)流化床17煤氣入口 19進(jìn)入；粉鐵礦在預(yù)還原二級(jí)流化床17中還原后 經(jīng)下料管20添加到帶熱旋風(fēng)22的預(yù)還原三級(jí)流化床21屮，預(yù)還原三級(jí) 流化床21的入口煤氣經(jīng)預(yù)還原三級(jí)流化床煤氣入口 23進(jìn)入，入口煤氣為 終還原爐出口煤氣28與循環(huán)煤氣27混合得到的混合煤氣24。焙燒流化床 中反應(yīng)后的出口煤氣經(jīng)煤氣洗滌裝置11、煤氣脫除C02裝置12等循環(huán)使 用。粉鐵礦在預(yù)還原三級(jí)流化床21中還原后經(jīng)下料管25，經(jīng)過熱壓塊26 添加到終還原爐29最終熔融還原冶煉成鐵水。
實(shí)施例2與實(shí)施例1的差別是，焙燒流化床為循環(huán)流化床反應(yīng)器。
實(shí)施例3
參見圖4，粉鐵礦1、熔劑2從料倉3經(jīng)下料管4添加到焙燒流化床7 的下部，還原煤氣從焙燒流化床入口 5進(jìn)入配有熱旋風(fēng)分離器6的焙燒流 化床7，焙燒流化床入口煤氣為預(yù)還原流化床經(jīng)熱旋風(fēng)14的出口煤氣。粉 鐵礦I在焙燒流化床7中磁化焙燒后，經(jīng)下料管8添加到熱磁選機(jī)9中， 熱磁選得到的品位較高的粉鐵礦經(jīng)下料管IO進(jìn)入配有熱旋風(fēng)14的預(yù)還原 一級(jí)流化床中13。粉鐵礦在預(yù)還原一級(jí)流化床13中還原后經(jīng)下料哲16添 加到預(yù)還原二級(jí)流化床17中，預(yù)還原一級(jí)流化床13的入口煤氣經(jīng)預(yù)還原 一級(jí)流化床煤氣入口 15進(jìn)入，入口煤氣為預(yù)還原二級(jí)流化床17的出口煤氣經(jīng)熱旋風(fēng)18所得的還原煤氣，入口煤氣自預(yù)還原二級(jí)流化床17煤氣入 口 19進(jìn)入；粉鐵礦在預(yù)還原二級(jí)流化床17中還原后經(jīng)下料管20添加到 帶熱旋風(fēng)22的預(yù)還原三級(jí)流化床21中，預(yù)還原三級(jí)流化床21的入口煤 氣經(jīng)預(yù)還原三級(jí)流化床煤氣入口 23進(jìn)入，入口煤氣為終還原爐出口煤氣 27與循環(huán)煤氣26混合得到的混合煤氣24。焙燒流化床中反應(yīng)后的出口煤 氣經(jīng)煤氣洗滌裝置ll、煤氣脫除C02裝置12等循環(huán)使用。粉鐵礦在預(yù)還 原三級(jí)流化床21中還原后經(jīng)噴槍下料管25，從終還原爐28中下部噴入而 最終熔融還原冶煉成鐵水。
實(shí)施例3與實(shí)施例1的差別是，預(yù)還原后的粉鐵礦不經(jīng)熱壓塊離接通 過噴槍下料管直接噴入到終還原爐中。
實(shí)施例4
參見圖5，粉鐵礦1、熔劑2從料倉3經(jīng)下料管4添加到焙燒流化床7 的下部，還原煤氣從焙燒流化床入口 5進(jìn)入配有熱旋風(fēng)分離器6的焙燒流 化床7，焙燒流化床入口煤氣為預(yù)還原一級(jí)流化床13的出口煤氣。粉鐵礦 1在焙燒流化床5中磁化焙燒后，經(jīng)下料管8添加到熱磁選機(jī)9中，熱磁 選得到的品位較高的粉鐵礦經(jīng)下料管IO進(jìn)入配有L型回料閥14.的預(yù)還原 一級(jí)流化床屮13。粉鐵礦在預(yù)還原一級(jí)流化床13中還原后經(jīng)下料管16添 加到預(yù)還原二級(jí)流化床17中，預(yù)還原--級(jí)流化床13的入口煤氣經(jīng)預(yù)還原 一級(jí)流化床煤氣入口 15進(jìn)入，入口煤氣為預(yù)還原二級(jí)流化床17的出口煤 氣經(jīng)熱旋風(fēng)18所得的還原煤氣，入口煤氣自預(yù)還原二級(jí)流化床17煤氣入 口 19進(jìn)入；粉鐵礦在預(yù)還原二級(jí)流化床17中還原后經(jīng)下料管20添加到 帶熱旋風(fēng)22的預(yù)還原三級(jí)流化床21中，預(yù)還原三級(jí)流化床21的入口煤 氣經(jīng)預(yù)還原三級(jí)流化床煤氣入口 23進(jìn)入，入口煤氣為終還原爐出口煤氣 28與循環(huán)煤氣27混合得到的混合煤氣24。焙燒流化床屮反應(yīng)后的出口煤 氣經(jīng)煤氣洗滌裝置ll、煤氣脫除C02裝置12等循環(huán)使用。粉鐵礦在預(yù)還 原三級(jí)流化床21中還原后經(jīng)噴槍下料管25，熱壓塊26添加到終還原爐 29最終熔融還原冶煉成鐵水。
實(shí)施例4與實(shí)施例1的差別是，預(yù)還原粉鐵礦的多級(jí)流化床由循環(huán)流 化床和沸騰流化床組合而成。
8綜上所述，本發(fā)明用流化床磁化焙燒得到熱磁鐵礦在較高溫度下進(jìn)行 熱磁選，得到溫度較高的高品位粉鐵礦，直接添加到預(yù)還原流化床中進(jìn)行 預(yù)還原，省去了粉鐵礦的升溫、降溫工序能耗，省去了粉鐵礦造塊工序等， 熔融氣化爐出口煤氣則經(jīng)過預(yù)還原粉鐵礦、磁化焙燒粉鐵礦工序，煤氣化 學(xué)能和物理能得到充分利用，使得使用貧鐵礦生產(chǎn)鐵水的工藝能耗大大降 低，對環(huán)境的污染也降到最小。
權(quán)利要求
1.一種直接使用低品位鐵礦石冶煉鐵水的工藝，其包括如下步驟1)低品位鐵礦原料在流化床反應(yīng)器中磁化焙燒獲得較強(qiáng)磁性的鐵礦石，加入的低品位粉鐵礦∑Fe范圍是25-50％，磁化焙燒流化床的煤氣溫度600-950℃；2)焙燒后的粉鐵礦進(jìn)入熱磁選機(jī)，經(jīng)過熱磁選工藝獲得品位較高的熱鐵礦石，熱磁選溫度＜850℃，熱磁選工序后的粉鐵礦∑Fe含量＞55％；3)磁選后的品位高的熱鐵礦石添加到預(yù)還原多級(jí)流化床得到還原度較高的預(yù)還原鐵礦石原料，預(yù)還原多級(jí)流化床由2～4級(jí)循環(huán)流化床、沸騰流化床反應(yīng)器組合而成，流化床入口煤氣溫度＜950℃，壓力0.1-1MPa，流化床內(nèi)氣體流速為0.1～10m/s，每級(jí)流化床配有熱旋風(fēng)分離器，經(jīng)多級(jí)預(yù)還原流化床還原后，粉鐵礦的金屬化率＞60％；4)預(yù)還原的鐵礦石原料直接噴入終還原爐中或經(jīng)過熱壓塊到熔融氣化爐中終還原冶煉得到鐵水。
2. 如權(quán)利斐求1所述的直接使用低品位鐵礦石冶煉鐵水的工藝，其特征 是，磁化焙燒流化床的出口煤氣經(jīng)除塵、洗滌和脫除C02等工序獲得 CO+H2〉卯Q/。的常溫、常壓煤氣，可川于發(fā)電，或返回循環(huán)用于粉鐵礦 預(yù)還原工序。
3. 如權(quán)利耍求1所述的直接使用低品位鐵礦石冶煉鐵水的工藝，其特征 是，熔融氣化爐產(chǎn)生的高溫高熱值煤氣通入到多級(jí)流化床中預(yù)還原粉 鐵礦，多級(jí)預(yù)還原流化床的出口煤氣通入到焙燒流化床中磁化焙燒和 預(yù)熱低品位鐵礦石。
4. 如權(quán)利要求1所述的直接使用低品位鐵礦石冶煉鐵水的工藝，其特征 是，低品位粉鐵礦粒度〈3mm。
全文摘要
一種直接使用低品位鐵礦石冶煉鐵水的工藝，其包括如下步驟1)低品位鐵礦原料在流化床反應(yīng)器中磁化焙燒獲得較強(qiáng)磁性的鐵礦石；2)焙燒后的粉鐵礦進(jìn)入熱磁選機(jī)，經(jīng)熱磁選獲得品位較高的熱鐵礦石；3)磁選后品位高的熱鐵礦石添加到預(yù)還原多級(jí)流化床得到還原度較高的預(yù)還原鐵礦石原料，預(yù)還原多級(jí)流化床由2～4級(jí)循環(huán)流化床、沸騰流化床反應(yīng)器組合而成，經(jīng)多級(jí)預(yù)還原流化床還原后，粉鐵礦的金屬化率＞60％；4)預(yù)還原的鐵礦石原料直接噴入終還原爐中或經(jīng)過熱壓塊到熔融氣化爐中終還原冶煉得到鐵水。本發(fā)明充分利用工藝過程的能量，完成低品位鐵礦石的冶煉過程，低品位的鐵礦石資源則在完成鐵水冶煉過程中避免了反復(fù)升溫降溫，大幅降低能耗。
文檔編號(hào)C21B13/00GK101660017SQ200810042199
公開日2010年3月3日 申請日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者周渝生, 李維國, 李肇毅, 范建峰 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司