專利名稱：底吹氫氣熔融還原鐵礦石的方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種底吹氫氣熔融還原鐵礦石的方法及其裝置，屬煉鐵工藝技術領域。
背景技術：
現(xiàn)有煉鐵生產(chǎn)基本上都是使用C為還原劑和發(fā)熱劑，每年排放大量的C02，而且可用焦
煤資源有限，鋼鐵企業(yè)發(fā)展受到資源環(huán)境的制約。能源起來越緊缺的今天，氫能作為一種高 效、清潔的二次能源，受到冶金界高度關注，氫冶金被譽為煉鐵技術的一場革命。氫作為還 原劑用于煉鐵有許多傳統(tǒng)煉鐵工藝不可比擬的優(yōu)勢，還原反應需熱量小，還原速率比碳還原 速率高出一到兩個數(shù)量級?，F(xiàn)有氫氣熔融還原鐵礦石，氫氣基本上都采用頂吹方式進入渣層， 采用這種方式氫氣的利用率低，氫氣甚至未擴散參與反應就直接飛出，帶走熱量，反應速率 提高不明。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種底吹氫氣熔融還原鐵礦石的方法及其裝置。
本發(fā)明一種底吹氫氣熔融還原鐵礦石的方法，其特征在于具有以下的過程和步驟
a. 首先配制合成常規(guī)預熔渣，預熔渣的組成及其重量百分比為全FeO 211/。， A1203 10 12%， SiO2 30 35%， Ca0 45 55%， MgO8 10%， Cr203 0.44 1.24%;
b. 利用傳統(tǒng)常用的反應器或感應爐，在其底部設置針孔式透氣塞，透氣塞連通底吹氣源
H2或N2;其上部設置加熱預熔渣的石墨圈；在反應器或感應爐的底部先放入一定量的生鐵， 將該生鐵先在底吹氮氣保護下加坯熔化成鐵水，隨后加入上述配制好的預熔渣；
c. 加熱升溫，使熔渣部分熔化，待溫度達到1450 155CTC時，加入鐵礦石，同時切換氣 源，從底部透氣塞通入氫氣，氫氣的流量為500 700L/h，氫氣進入熔體產(chǎn)生攪拌作用，并且 透過熔渣層與鐵礦石發(fā)生還原反應，將其主要成分氧化鐵還原成生鐵；
一種底吹氫氣熔融還原鐵礦石的方法中所用的專用裝置，該裝置包括有電加熱反應器或 電感應爐、加熱部件、石墨圈、針孔式透氣塞、氮貯氣瓶、氫貯氣瓶、減壓閥、流量計、三 通；其特征在于在電加熱反應器或電感應爐上部內壁設置有一石墨圈，以間接加熱不導電 的上層熔渣層；爐內底部放置有生鐵，使其加熱熔融后生成鐵水，以實現(xiàn)鐵浴式熔融還原方 式的鐵水熔池；在電加熱反應器或電感應爐的底部設置有針孔式透氣塞作為底吹裝置，JC存 于氮貯氣瓶和氫貯氣瓶中的氣體通過該裝置吹送入爐內或反應器內；氮貯氣瓶和氫貯氣瓶的 瓶口處設有減壓閥，通過管道與流量計、三通與針孔式透氣塞的進氣管相連接，形成供氣系 統(tǒng)。本發(fā)明的特點和優(yōu)點如下所述
本發(fā)明方法采用針孔式小氣流底吹氫氣方式，具有攪拌和鼓液作用，使氫氣穿過鐵水進 入熔渣層，然后參與與鐵礦石中鐵氧化物的還原反應，因而可提高氫氣利用率和加快鐵氧化 物還原速率。另外，本發(fā)明方法中在反應器或感應爐上部的熔渣區(qū)設置了輔助加熱的石墨圈， 有利于熔渣的熔融。


圖1為本發(fā)明底吹氫氣熔融還原鐵礦石裝置的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例敘述于后。 實施例l
本實施例的工藝過程和步驟如下所述
首先配制合成預熔渣，預熔渣的組成及其重量百分比為
全Fe0.390/。， Al203 8.58%， Si0234.7%， CaO 52%, Mg0 9.47%， Cr203 0. 98%。 利用傳統(tǒng)常用的反應器或感應爐，在其底部設置針孔式透氣塞，透氣塞連通底吹氣源H2 或N"其上部設置加熱預熔渣的石墨圈；在電感應爐的底部先放置4kg生鐵，將該生鐵在底 吹氮氣保護下加坯熔化成鐵水，隨后加入上述配制好的預熔渣lkg;加熱升溫，待溫度達到
150(TC時加入500g鐵礦石，同時切換氣源，從底部透氣塞通入氫氣，氫氣的流量為500 700L/h，氫氣進入熔體產(chǎn)生攪拌和鼓液作用，并且透過熔渣層與鐵礦石發(fā)生還原反應，將其 主要成分氧化鐵還原成生鐵；
采用的鐵礦石主要為赤鐵礦，其組成及重量百分含量如下 Fe203 83.29%， Si024.49%， A1203 1.49%, CaO 0.06%, MgO0.08%， FeO0.23%， P205 0.118%， TiO20.07%， Na2O0.01%， K20 0.002%， S 0.006%， LOI(灼燒損失)9.36%。 本發(fā)明方法所用的主要裝置即底吹氫氣熔融還原鐵礦石裝置的結構如下所述 參見圖l，杌發(fā)明的裝置包括有電感應爐10、加熱部件ll、石墨圈3、針孔式透氣塞 4、氮貯氣瓶5、氫貯氣瓶6、減壓閥7、流量計8、三通9;在電感應爐上部內壁設置有一石 墨圈3，以間接加熱不導電的上層熔渣層l;爐內底部放置有生鐵2，使其加熱熔融后生成鐵 水，以實現(xiàn)鐵浴式熔融還原方式；在電感應爐10的底部設置有針孔式透氣塞4作為底吹裝置， 貯存于氮貯氣瓶5和氫貯氣瓶6中的氣體通過該裝置吹送入爐內內；氮貯氣瓶5和氫貯氣瓶 6的瓶口處設有減壓閥7，通過管道與流量計8、三通9與針孔式透氣塞4的進氣管相連接，形成供氣系統(tǒng)。
通過本實施例的實驗結果表明底吹氫氣進行的鐵礦石還原反應功率較快，反應完全， 鐵礦石基本在數(shù)分鐘內可完成絕大分的還原反應，還原率可達百分之百，總反應速率常數(shù)在
2.45 3.34g Fe/cm2'min。
權利要求
1、一種底吹氫氣熔融還原鐵礦石的方法，其特征在于具有以下的過程和步驟a. 首先配制合成常規(guī)預熔渣，預熔渣的組成及其重量百分比為全Fe 0～2％，Al2O3 10～12％，SiO2 30～35％，CaO 45～55％，MgO 8～10％，Cr2O3 0.44～1.24％；b. 利用傳統(tǒng)常用的反應器或感應爐，在其底部設置針孔式透氣塞，透氣塞連通底吹氣源H2或N2；其上部設置加熱預熔渣的石墨圈；在反應器或感應爐的底部先放入一定量的生鐵，將該生鐵先在底吹氮氣保護下加坯熔化成鐵水，隨后加入上述配制好的預熔渣；c. 加熱升溫，使熔渣熔化，待溫度達到1450～1550℃時，加入鐵礦石，同時切換氣源，從底部透氣塞通入氫氣，氫氣的流量為500～700L/h，氫氣進入熔體產(chǎn)生攪拌作用，并且透過熔渣層與熔融鐵礦石發(fā)生還原反應，將其主要成分鐵氧化物還原成生鐵；
2、 一種底吹氫氣熔融還原鐵礦石的方法中所用的專用裝置，該裝置包括有電加熱反應器或電 感應爐(10)、加熱部件(11)、石墨圈(3)、針孔式透氣塞(4)、氮貯氣瓶(5)、氫jC氣 瓶(6)、減壓閥(7)、流量計(8)、三通(9);其特征在于在電加熱反應器或電感應爐 上部內壁設置有一石墨圈(3)，以間接加熱不導電的上層熔渣層(1);爐內底部放置有生 鐵(2)，使其加熱熔融后生成鐵水，以實現(xiàn)鐵浴式熔融還原方式的鐵水熔池；在電加熱反 應器或電感應爐(10)的底部設置有針孔式透氣塞(4)作為底吹裝置，貯存于氮貯氣瓶(5)和氫貯氣瓶(6)中的氣體通過該裝置吹送入爐內或反應器(10)內；氮貯氣瓶(5) 和氫貯氣瓶(6)的瓶口處設有減壓閥(7)，通過管道與流量計(8)、三通(9)與針孔式 透氣塞(4)的進氣管相連接，形成供氣系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種底吹氫氣熔融還原鐵礦石的方法及其裝置，屬煉鐵工藝技術領域。本發(fā)明的特點是將氫氣采用底吹方式通過爐底的針孔式透氣塞進入爐內熔體中，攪拌鼓動熔體，并參與鐵礦石的還原反應而生成生鐵。本發(fā)明方法的要點是先將生鐵放入爐底，在底吹氮氣保護下在感應爐中加熱熔化，之后加入事先準備好的預熔渣，待其熔化后，切換氣源，使氫氣通入爐底透氣塞進入爐內熔體，最后加入鐵礦石，在高溫下使氫氣與鐵礦石發(fā)生還原反應，最終得到生鐵。本發(fā)明方法具有較高的氫氣利用率，并有很高的反應速率。
文檔編號C21B11/10GK101519706SQ200910046518
公開日2009年9月2日 申請日期2009年2月24日 優(yōu)先權日2009年2月24日
發(fā)明者倪曉明, 鄭少波, 琳 駱 申請人:上海大學