專(zhuān)利名稱(chēng)：一種生產(chǎn)熱鐵水工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種生產(chǎn)熱鐵水工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代煉鐵的主體高爐法煉鐵無(wú)論從理論和技術(shù)上講可以說(shuō)發(fā)展到鼎盛時(shí)期，已達(dá) 到十分完善的程度。但高爐煉鐵法存在著必須使用焦炭、流程長(zhǎng)、投資大、環(huán)境污染嚴(yán)重等 缺點(diǎn)。 我國(guó)能源消耗以煤為主，大致占總能耗的70%。煤炭資源雖很豐富(已探明的 可采量達(dá)6000億噸以上)，但煉焦煤僅占6 % ，且分布不均(山西省煉焦煤資源占50 %以 上)。因此，我國(guó)煉鐵生產(chǎn)的發(fā)展完全建立在大量消耗焦煤的基礎(chǔ)上，顯然是不現(xiàn)實(shí)的。煉 焦煤的缺乏和人們對(duì)環(huán)保要求的提高，迫使人們開(kāi)展煉鐵新工藝研究。對(duì)于高爐煉鐵法，由 于噴煤技術(shù)的發(fā)展，特別是富氧(或全氧)大噴煤技術(shù)，將使高爐焦比大幅度降低(焦比降 到300kg/t以下，煤比噴到200kg/t以上)，從而給高爐煉鐵法注入了新的活力。但是，如 果要進(jìn)一步的降低焦比，如焦比降到200kg/t以下，煤比噴到300kg/t以上。其難度就顯現(xiàn) 出來(lái)了 其1為爐內(nèi)熱量表現(xiàn)不足；其2為爐內(nèi)未燃煤增加。從而導(dǎo)致高爐操作困難。如 果采用高效潔凈煤氣化爐和直接還原豎爐連接工藝，形成一種用非煉焦煤的粉煤生產(chǎn)海綿
鐵。海綿鐵作為電爐生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的原料。此工藝是可行的，但存在著如下缺點(diǎn)①海綿鐵
系固態(tài)，作為電爐生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的原料。因此生產(chǎn)海綿鐵的含鐵爐料必需是優(yōu)質(zhì)的塊礦或球
團(tuán)，優(yōu)質(zhì)的塊礦或球團(tuán)在國(guó)內(nèi)難以獲得。②煤氣化爐(如shell工藝)產(chǎn)生的高溫還原氣 (1200-170(TC、含塵、含H2S)不能直接用于直接還原豎爐，必須降溫、除塵、脫硫后才能送到 直接還原豎爐使用。③煤氣化爐(如shell工藝)產(chǎn)生的高溫還原氣加工成滿(mǎn)足直接還原 豎爐工藝要求的合格還原氣的煤氣處理工序極其復(fù)雜，而且耗資巨大。
熔融還原技術(shù)是鋼鐵工業(yè)的幾項(xiàng)前沿高新技術(shù)之一，是一種用煤和礦生產(chǎn)熱鐵水 的新工藝。由于該法有不用或少用焦炭、環(huán)境保護(hù)好、能耗低、投資省、應(yīng)變能力強(qiáng)等特點(diǎn)， 因而受到世界各國(guó)的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，迄今熔融還原法已有35種之多，其中較有競(jìng)爭(zhēng)價(jià)值的 有13種。僅有COREX、FINEX、FINMET及HIsmelt等少數(shù)幾種熔融還原工藝具備有工業(yè)生產(chǎn) 規(guī)模。但到目前為止，只有COREX及FINEX煉鐵法是已投入工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。COREX法煉鐵采 用塊礦、球團(tuán)或燒結(jié)礦為含鐵爐料，直接用塊煤作能源。鐵氧化物的預(yù)還原及終還原分別在 兩個(gè)反應(yīng)裝置(即預(yù)還原豎爐和熔融氣化爐)中進(jìn)行。COREX裝置中的熔融氣化爐自帶了 一個(gè)所謂的"焦化廠"，即熔融氣化爐中有一個(gè)煤的結(jié)焦過(guò)程，從而可在爐內(nèi)形成一個(gè)所謂 的焦炭床層，正因?yàn)橛写私固繉?，才能提高鐵水溫度及對(duì)鐵水成分進(jìn)行控制，生產(chǎn)出類(lèi)似于 高爐的鐵水。COREX裝置存在著必須使用塊煤及結(jié)構(gòu)龐大的缺點(diǎn)。 FINEX是一種新的溶融還原工藝，該工藝使用非煉焦煤為能源和還原劑熔煉含鐵 粉礦生產(chǎn)類(lèi)似高爐或COREX爐生產(chǎn)的熱鐵水。FINEX工藝是在COREX工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起 來(lái)的。該工藝分為兩部份，首先采用流動(dòng)床將礦粉還原成直接還原鐵，然后利用COREX爐的 熔融氣化爐將固態(tài)海綿鐵熔化、深度還原、提溫、調(diào)整鐵水成份，最終獲得優(yōu)質(zhì)鐵水，同時(shí)還能得到適宜溫度及化學(xué)成份的優(yōu)質(zhì)還原煤氣。FINEX工藝還存在著如下缺點(diǎn) a、FINEX工藝原料為含鐵粉礦(_8mm的燒結(jié)含鐵料)，F(xiàn)INEX流動(dòng)床生產(chǎn)的粉狀海
綿鐵需壓塊后才能加入COREX氣化爐。 b、 FINEX工藝仍然要使用塊煤或粉煤壓塊。 本發(fā)明在高爐富氧(或全氧)大噴煤工藝、煤氣化爐和直接還原豎爐連接工藝及 COREX工藝的基礎(chǔ)上創(chuàng)建出一種全新工藝，即煤氣化爐和高爐連接工藝(煤造氣外燃式環(huán) 保型高爐)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)熱鐵水工藝。本發(fā)明是煤氣化爐產(chǎn)生的高溫還原氣 直接從高爐爐缸風(fēng)口鼓入；原料場(chǎng)來(lái)的塊礦/球團(tuán)、石灰石/白云石及焦炭從高爐爐頂加 入；從高爐爐頂導(dǎo)出的高爐煤氣，經(jīng)爐頂煤氣干法除塵器凈化處理；由鐵口排放鐵水及爐 渣。本發(fā)明輸出的產(chǎn)品為優(yōu)質(zhì)熱鐵水、水渣、優(yōu)質(zhì)高爐煤氣；無(wú)粉塵、無(wú)廢液、無(wú)廢氣排放。
本發(fā)明含鐵爐料僅用普通塊礦/球團(tuán)(TFe > 49% )、可不用燒結(jié)、僅用少量焦 炭(《100kg/t)和煤氣化爐產(chǎn)生的高溫還原性氣體生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熱鐵水工藝。煤氣化爐(如 shell工藝)產(chǎn)生的高溫還原氣(1200-170(TC、含塵、含H2S)不降溫、不除塵、不脫硫直接從 高爐爐缸風(fēng)口鼓入，即用鼓入高溫還原性氣體完全代替高爐熱風(fēng)系統(tǒng)和煤粉噴吹系統(tǒng)。從 而大幅度地降低焦炭使用量及鐵水成本。 本發(fā)明是在高爐富氧(或全氧)大噴煤工藝、煤氣化爐和直接還原豎爐連接工藝 及COREX工藝的的基礎(chǔ)上創(chuàng)建出的一種全新工藝，即煤氣化爐和高爐連接工藝。煤氣化爐 (如shell工藝)產(chǎn)生的高溫還原氣(1200-170(TC、含塵、含H2S)不降溫、不除塵、不脫硫 直接從高爐爐缸風(fēng)口鼓入，即用鼓入高溫還原性氣體完全代替高爐熱風(fēng)系統(tǒng)和煤粉噴吹系 統(tǒng)。高溫還原氣入爐前用少量氧氣，部份氧化被提溫到。2100°C。在風(fēng)口處吹入的氧氣量 為《100mVt鐵，特殊情況可以^ 100mVt鐵。 僅用少量焦炭，焦炭用量《100kg/t，特殊情況可以焦炭用量^ 100kg/t。焦炭從 爐頂裝入，隨爐料下降，焦炭在爐內(nèi)下降的過(guò)程中，被高溫還原煤氣加熱，熾熱的焦炭( 180(TC。)浮在液態(tài)渣鐵面上，形成熾熱的動(dòng)態(tài)焦炭床層。熾熱的焦炭床層起著對(duì)通過(guò)床層 的鐵水及爐渣提溫、對(duì)鐵水滲碳等作用。含H2S的煤氣化爐(如shell工藝)產(chǎn)生的高溫 還原氣，在爐內(nèi)煤氣中的H2S被爐料所吸收，最終轉(zhuǎn)移到爐渣。爐頂煤氣清洗工藝采用干法 除塵。煤氣灰及本工藝各產(chǎn)塵點(diǎn)收集的粉塵，經(jīng)粉塵噴吹系統(tǒng)噴入高爐。
本發(fā)明輸出的產(chǎn)品為優(yōu)質(zhì)熱鐵水、水渣、優(yōu)質(zhì)高爐煤氣。高爐無(wú)煤粉噴吹系統(tǒng)、無(wú) 熱風(fēng)爐系統(tǒng)、高爐風(fēng)口部位造成強(qiáng)烈的還原性氣氛回旋區(qū)，無(wú)粉塵、無(wú)廢液、無(wú)廢氣排放?？?廣泛應(yīng)用生產(chǎn)熱鐵水。


附圖為本發(fā)明的工藝流程圖 其中，件1為高爐，件2為煤氣化爐，件3為塊礦/球團(tuán)，件4為石灰石/白云石， 件5為焦炭，件6為爐頂粗煤氣管，件7為爐頂煤氣干法除塵器，件8為T(mén)RT，件9為煤氣灰 下降管，件IO煤氣灰及粉塵收集罐，件11為煤氣灰及粉塵噴吹罐，件12為粉塵輸送管，件13為造氣爐煤粉噴入系統(tǒng)，件14為造氣爐供氧系統(tǒng)，件15為粉塵分配器，件16為混合器， 件17為粉塵輸送的氮?dú)?煤氣系統(tǒng)，件18為高爐風(fēng)口，件19高溫還原氣管道，件20為鐵 水，件21為高爐爐渣，件22為造氣爐爐渣，件23為高爐水沖渣系統(tǒng)，件24為造氣爐水沖渣 系統(tǒng)，件25為輸出煤氣用于CCPP，件26為輸出煤氣用于生產(chǎn)DRI，件27為輸出煤氣用于化 工，件28輸出煤氣用于本工藝再循環(huán)系統(tǒng)，件29為氧氣系統(tǒng)，件30為高爐鐵口。件31為 爐頂煤氣加壓系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例作進(jìn)一步描述 原料場(chǎng)來(lái)的塊礦/球團(tuán)3、石灰石/白云石4及焦炭5從高爐1爐頂加入。高爐1 和煤氣化爐2連接。煤氣化爐2使用非煉焦粉煤( 800kg/t鐵)13和氧氣( 450mVt 鐵)14生產(chǎn)高溫還原氣(1200-170(TC、含塵、含H2S)經(jīng)還原氣管道直接經(jīng)高爐風(fēng)口 18吹入 高爐l，高溫還原氣量約為1600mVt鐵。 在風(fēng)口處吹入少量氧氣( 100mVt鐵)29，將高溫還原氣提溫到( 2100°C )。 高溫還原氣在爐內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)，對(duì)高爐1爐頂加入的下降的爐料加熱和對(duì)鐵氧化物還原。僅 用少量焦炭或用非焦煤加粘結(jié)劑生產(chǎn)型煤作為焦炭的替代品，焦炭用量《100kg/t。焦炭 5從爐頂裝入，隨爐料下降，焦炭在爐內(nèi)下降的過(guò)程中，被高溫還原煤氣加熱，形成熾熱的動(dòng) 態(tài)焦炭床層( 1S0(TC )浮在液態(tài)渣鐵面上。熾熱的焦炭床層起著對(duì)通過(guò)床層的鐵水及爐 渣提溫、對(duì)鐵水滲碳等作用。 穿過(guò)熾熱的焦炭床層的鐵水和爐渣積蓄于高爐爐缸，實(shí)現(xiàn)鐵水和爐渣分離及最終 調(diào)整鐵水成分，定期出鐵。由鐵口 30排放鐵水20及爐渣21。液態(tài)爐渣21在沖渣裝置23 中沖制成水渣。在煤氣化爐2中積蓄的液態(tài)煤渣22流入沖渣裝置24中沖制成水渣。
高溫還原氣在爐內(nèi)盡量發(fā)揮間接還原的功能，其還原條件優(yōu)于直接還原豎爐工 藝，原則上除受熱力學(xué)條件限制達(dá)不到還原必要條件外的鐵氧化物，都能還原。其金屬化率 > 92%，即間接還原度^ 92%。高溫還原氣在爐內(nèi)上升的過(guò)程中除對(duì)高爐1爐頂加入的下 降的爐料加熱和對(duì)鐵氧化物還原外，高溫還原氣中的H2S (0. 15 % ，體積百分?jǐn)?shù))，將被下降 的爐料吸收，帶入爐渣。即高溫還原氣中的硫向爐料中轉(zhuǎn)移，高爐爐料起著對(duì)高溫還原氣的 脫硫作用。高溫還原氣完成在爐內(nèi)的種種功能后成為高爐煤氣，從高爐爐頂導(dǎo)出高爐煤氣 ( 20(TC、含H2S〈 120卯m)，經(jīng)高爐煤氣導(dǎo)出管6引入爐頂煤氣干法除塵器7。煤氣灰經(jīng) 煤氣灰下降管9引入煤氣灰及粉塵收集罐10。本工藝各產(chǎn)塵點(diǎn)收集的粉塵經(jīng)粉塵輸送管 12送入煤氣灰及粉塵收集罐10。煤氣灰及粉塵收集罐10將粉料裝入煤氣灰及粉塵噴吹罐 11。噴吹罐中的粉料經(jīng)混合器16、粉塵分配器15從高爐風(fēng)口 18噴入。粉塵助噴氣體采用 氮?dú)饣驙t頂煤氣加壓氣17。爐頂煤氣加壓氣系統(tǒng)31還對(duì)煤氣化爐2輸出的高溫還原氣起 著調(diào)溫作用。 經(jīng)干法除塵器7除塵后的煤氣采用TRT8發(fā)電回收爐頂壓能。件25-件28為輸出 煤氣用途選項(xiàng)。件25為輸出煤氣用于CCPP，件26為輸出煤氣用于生產(chǎn)DRI，件27為輸出 煤氣用于化工，件28輸出煤氣用于本工藝再循環(huán)系統(tǒng)。 本發(fā)明輸出的產(chǎn)品為優(yōu)質(zhì)熱鐵水、水渣、優(yōu)質(zhì)高爐煤氣。高爐無(wú)煤粉噴吹系統(tǒng)、無(wú) 熱風(fēng)爐系統(tǒng)、高爐風(fēng)口部位造成強(qiáng)烈的還原性氣氛回旋區(qū)，無(wú)粉塵、無(wú)廢液、無(wú)廢氣排放?？蓮V泛應(yīng)用在于生產(chǎn)熱鐵水c
權(quán)利要求
一種生產(chǎn)熱鐵水工藝，其特征在于煤氣化爐產(chǎn)生的高溫還原氣直接從高爐爐缸風(fēng)口鼓入；原料場(chǎng)來(lái)的塊礦/球團(tuán)、石灰石/白云石及焦炭從高爐爐頂加入；從高爐爐頂導(dǎo)出的高爐煤氣，經(jīng)爐頂煤氣干法除塵器凈化處理；由鐵口排放鐵水及爐渣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)熱鐵水工藝，其特征在于高爐爐缸風(fēng)口鼓入氧氣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)熱鐵水工藝，其特征在于經(jīng)爐頂煤氣干法除塵器收集 的煤氣灰及本工藝各產(chǎn)塵點(diǎn)收集的粉塵，在高爐爐缸風(fēng)口采用氮?dú)饣蚪?jīng)凈化的爐頂煤氣加 壓氣經(jīng)粉塵噴吹系統(tǒng)噴入高爐。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)熱鐵水工藝及裝置，其特征在于使用少量焦炭或用非 焦煤加粘結(jié)劑生產(chǎn)型煤作為焦炭的替代品從高爐爐頂加入，隨爐料下降。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)熱鐵水工藝及裝置，其特征在于經(jīng)干法除塵器除塵凈 化后的煤氣采用TRT發(fā)電回收爐頂壓能；然后，輸出煤氣用于CCPP、用于生產(chǎn)DRI、用于化工 和用于本工藝再循環(huán)系統(tǒng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)熱鐵水工藝及裝置，其特征在于從高爐風(fēng)口噴吹各種熔劑，如石灰石粉、白云石粉或熔劑和礦石混合粉。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)熱鐵水工藝及裝置，其特征在于高爐的液態(tài)爐渣在沖 渣裝置中沖制成水渣；在煤氣化爐中積蓄的液態(tài)煤渣流入沖渣裝置中沖制成水渣。
全文摘要
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種生產(chǎn)熱鐵水工藝。本發(fā)明是煤氣化爐產(chǎn)生的高溫還原氣直接從高爐爐缸風(fēng)口鼓入；原料場(chǎng)來(lái)的塊礦/球團(tuán)、石灰石/白云石及焦炭從高爐爐頂加入；從高爐爐頂導(dǎo)出的高爐煤氣，經(jīng)爐頂煤氣干法除塵器凈化處理；由鐵口排放鐵水及爐渣。本發(fā)明輸出的產(chǎn)品為優(yōu)質(zhì)熱鐵水、水渣、優(yōu)質(zhì)高爐煤氣。高爐無(wú)煤粉噴吹系統(tǒng)、無(wú)熱風(fēng)爐系統(tǒng)、高爐風(fēng)口部位造成強(qiáng)烈的還原性氣氛回旋區(qū)，無(wú)粉塵、無(wú)廢液、無(wú)廢氣排放?？蓮V泛應(yīng)用在于生產(chǎn)熱鐵水。
文檔編號(hào)C21B5/00GK101724721SQ20081023294
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月28日
發(fā)明者張昭貴, 彭華國(guó), 楊艷, 鄒忠平, 郭隆, 陳映明 申請(qǐng)人:中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司