專利名稱：生產(chǎn)鐵、半鋼和還原氣體的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在高壓高爐中生產(chǎn)鐵水和還原氣體的方法及裝置。
背景技術(shù)：
通過爐內(nèi)產(chǎn)生的還原氣體來熔化鐵礦石和隨后回收還原氣體一般包括利用熱空氣來燃燒焦炭以產(chǎn)生熱氣體，然后熱氣體上升，流過焦炭和鐵礦石層，將其中的鐵熔化。在此工藝中產(chǎn)生的氣體或廢氣是一種低熱量氣體，富含氮?dú)夂投趸肌Ｗ罱?，通過煤炭和烴類燃料在氧氣和水蒸汽中氣化，形成的熱氣體上升流過焦煤流化床，熔化半還原鐵并回收熱氣體。這些工藝都有這樣一些缺點(diǎn)產(chǎn)生的氣體是富含氮?dú)夂投趸嫉牡蜔崃繗怏w，不可以用作還原氣體或燃?xì)猓唤姑毫骰膊环€(wěn)定，保持半還原鐵的能力差，因此無法在焦煤流化床上長(zhǎng)時(shí)間支持半還原鐵，而必須用大量的熱氣體在盡可能短的時(shí)間內(nèi)將鐵熔化，這意味著熔化的熱效率低。另一方面，鼓風(fēng)爐工藝具有氣體還原鐵礦石的過程穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，并且熔體中氧化鐵的含量減少，因此與熔化/還原工藝比較，極少或不會(huì)有任何因耐火材料燒蝕導(dǎo)致的問題。此外，鼓風(fēng)爐工藝的熱效率非常高，因?yàn)閷?shí)際上，氣體還原和熔化鐵礦石是在同一容器中進(jìn)行，如果把所產(chǎn)生的氣體回收作為他用，可以減少能耗。但是，鼓風(fēng)爐工藝需要使用高品質(zhì)的焦炭(如高強(qiáng)度或低反應(yīng)性)，確保爐內(nèi)有良好的穿透性及其中的原料穩(wěn)定往下流。 生產(chǎn)這些焦炭不可避免地需要用到高品質(zhì)的煉焦煤及高耗能煉焦。使用團(tuán)狀鐵礦石也會(huì)獲得高強(qiáng)度，且在高溫下軟化特性極佳。因此，感覺需要一種生產(chǎn)鑄鐵的工藝，其生產(chǎn)率和熱效率類似鼓風(fēng)爐，而且有可能使用較便宜的原材料。在下面的討論中列出了一些相關(guān)的先有技術(shù)。生產(chǎn)鐵水和還原氣體的先有技術(shù)包括1.日本住友金屬工業(yè)株式會(huì)社(Sumitomo Metal Industries Ltd)的工藝(美國(guó)專利號(hào)4，504，043)。在熔化/氣化爐中有焦炭填充層，通過鼓風(fēng)口吹入的氧氣將煤氣化成為熱還原氣體，該氣體上升流過焦炭填充層，熔化由頂部焦炭填充層所支撐的還原鐵。由此產(chǎn)生的鐵水向下流過焦炭填充層，在最底部焦炭填充層進(jìn)行收集并放出，同時(shí)回收熱氣體。由此回收的熱氣體被送入還原高爐以還原鐵礦石，形成的還原鐵然后被送入熔化/氣化爐內(nèi)。除了煤，各種主要含烴的燃料如重油、天然氣等均可用作氣化燃料。燃料通過鼓風(fēng)口及/或分布于鼓風(fēng)口上方的中間開孔吹入爐內(nèi)。2.由俄亥俄州的Arthur G. McKee公司發(fā)明的利用高爐作為氣化爐的合成氣生產(chǎn)工藝(美國(guó)專利號(hào)4，153，426)。用傳統(tǒng)方法將固體碳物質(zhì)顆粒(如標(biāo)準(zhǔn)、低等級(jí)或小尺寸焦炭)與產(chǎn)生爐渣的原料(如石灰石、硅石、及/或普通氧氣轉(zhuǎn)爐的及/或平爐的爐渣)一起送入爐內(nèi)。將流動(dòng)性燃料，如混有含氧氣體和石灰(如果需要)的煤粉，注入到爐膛襯里附近的預(yù)點(diǎn)火腔。流動(dòng)性燃料在預(yù)點(diǎn)火腔內(nèi)被點(diǎn)燃和部份氣化，產(chǎn)生的熱還原氣體進(jìn)入爐道并上升進(jìn)入和流過爐體的加料部份。在由此產(chǎn)生的高溫下，流動(dòng)性燃料的灰分在系統(tǒng)中液化產(chǎn)生液態(tài)爐渣。在受控高溫還原環(huán)境下，熱石灰主要將產(chǎn)品氣體中的硫全部脫除。為了降低高溫氣體溫度，在預(yù)點(diǎn)火腔上方注入水蒸汽。水蒸汽與爐體中的熱固體碳物質(zhì)反應(yīng)，增加產(chǎn)品氣體中的氫和一氧化碳的含量。液體碳物質(zhì)如石油、焦油等可以從水蒸汽注入口上方注入爐內(nèi)，被流過爐體加料部份的氣體焓裂解，而氣體被進(jìn)一步冷卻且熱值增加。由此產(chǎn)生的產(chǎn)品氣體可以替換天然氣用于煉鋼加熱目的，作為一般用途，可以用作生產(chǎn)化學(xué)品的氣體、冶金工業(yè)的還原氣體，也可以用于其他目的。3. Korf-Stahl AG公司的產(chǎn)生液態(tài)粗鐵和還原氣體的工藝。(美國(guó)專利號(hào) 4317677)專利描述了產(chǎn)生粗鐵水和還原氣體的工藝，鐵水和氣體產(chǎn)生于冶煉氣化爐中，在爐子的上部送入經(jīng)過預(yù)熱的海綿鐵顆粒(粒徑介于3-30毫米)和煤的混合物以形成流化床，在爐子底部送入含氧氣體，控制含氧氣體與煤的比率以保持氣化爐底部高溫和爐子上部低溫，含氧氣體幾乎很快都被送到由此在氣化爐底部形成的熔體上方。4. Lanyi等人的發(fā)明(美國(guó)專利號(hào)2010006485 講解了采用一種綜合系統(tǒng)生產(chǎn)鋼的方法，該系統(tǒng)是基于鼓風(fēng)氣體中所含高濃度的氧氣來進(jìn)行鼓風(fēng)爐煉鐵及生產(chǎn)動(dòng)力。該綜合系統(tǒng)可以1)提高鼓風(fēng)爐的生產(chǎn)率；幻提高動(dòng)力生產(chǎn)的效率；以及幻有可能更經(jīng)濟(jì)地捕獲及回收二氧化碳。氧氣可以提高煤作為碳源及在鼓風(fēng)爐內(nèi)氣化的功效，從而改善爐頂燃料氣體。發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種在高爐中生產(chǎn)鑄鐵或半鋼和還原氣體的裝置及方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)鑄鐵或半鋼和還原氣體的經(jīng)濟(jì)方法。本發(fā)明的第三個(gè)目的是使用一種緊湊爐來生產(chǎn)鑄鐵或半鋼。本發(fā)明的第四個(gè)目的是用灰分含量高的煤來替換焦炭，以取得最佳效率。本發(fā)明的第六個(gè)目的是提供一種方法，以產(chǎn)生下游可復(fù)用的廢還原氣體。本發(fā)明的第七個(gè)目的是大大減小爐子尺寸及每噸鐵水的流量。本發(fā)明的第八個(gè)目的是可以根據(jù)要求輕松改變鐵量與所產(chǎn)生的還原氣體量的比率。本發(fā)明的第九個(gè)目的是通過減少鐵水的碳含量來生產(chǎn)半鋼。本發(fā)明的最后一個(gè)目的是向爐內(nèi)送入粉狀低灰分煤，以進(jìn)一步減小爐子的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公布了一種生產(chǎn)鑄鐵或半鋼的工藝，該工藝使用一種具有作業(yè)頂部、底部和中部的高壓耐火材料襯里的高爐，操作壓力介于5-50巴。所述工藝包括(i)從作業(yè)頂部的入口送入鐵礦石和石灰石之類產(chǎn)生爐渣的原料；(ii)在單獨(dú)的耐火材料襯里氣化爐內(nèi)氣化碳物質(zhì)，操作壓力介于5-50巴，使用預(yù)熱的氧氣以提供至少1400°C的還原氣體；(iii)通過作業(yè)底部的鼓風(fēng)口分多次送入還原氣體；(iv)使用高壓高爐中的還原氣體冶煉鐵礦石和爐渣原料，以產(chǎn)生鐵水和熔渣；(ν)控制和保持溫度介于 1400-1700°C，這是在作業(yè)期間高壓高爐作業(yè)底部中還原和熔化鐵礦石所需的溫度；(vi) 在作業(yè)底部收集鐵水和熔渣；(vii)從作業(yè)底部放出鐵水和熔渣；以及(viii)從作業(yè)頂部放出廢還原氣體。通常，本發(fā)明的工藝包括在耐火材料襯里氣化爐中注入預(yù)熱的水蒸汽及/或二氧化碳、以及預(yù)熱的氧氣和煤以控制還原氣體溫度的步驟。通常，本發(fā)明的工藝包括在高壓高爐的作業(yè)底部和作業(yè)中部通過鼓風(fēng)口注入水蒸汽及/或二氧化碳、以及還原氣體和氧氣以保持高壓高爐中所需溫度分布的步驟。另外，本發(fā)明的工藝還包括通過作業(yè)底部和作業(yè)中部的鼓風(fēng)口送入還原氣體的步
馬聚ο此外，本發(fā)明的工藝還包括通過作業(yè)底部和作業(yè)中部的鼓風(fēng)口隨還原氣體送入額外氧氣的步驟。最好，本發(fā)明的工藝包括在高壓高爐的作業(yè)中部和作業(yè)底部還原熔化鐵礦石和爐渣原料的步驟。最好，本發(fā)明所使用的鐵礦石呈球狀或塊狀。通常，本發(fā)明的工藝包括氣化至少一種碳物質(zhì)的步驟，碳物質(zhì)選自5-40%灰分含量的煤、焦油、殘余重油、生物燃料及天然氣。最好，本發(fā)明的工藝包括脫除灰塵和硫以純化廢還原氣體的步驟。此外，本發(fā)明的工藝還包括經(jīng)過純化使廢還原氣體流過充有水蒸汽的切換式催化劑以提供富氫可復(fù)用還原氣體(含氫氣、一氧化碳、二氧化碳及氮?dú)?的步驟。通常，本發(fā)明的工藝包括在下游使用富氫可復(fù)用還原氣體以合成氨、甲醇及尿素的步驟(作為一般用途燃料或用于預(yù)熱氧氣、水蒸汽及二氧化碳)。最好，根據(jù)本發(fā)明，切換式催化劑選自銅、鉬、鋅、鋁、鐵及鉻。根據(jù)本發(fā)明，鐵產(chǎn)量與廢還原氣體的質(zhì)量比介于0. 1與2之間。根據(jù)本發(fā)明，高壓高爐每單位容積的產(chǎn)量是傳統(tǒng)鼓風(fēng)爐產(chǎn)量的5-25倍。此外，本發(fā)明的工藝還包括通過高壓高爐作業(yè)底部的鼓風(fēng)口送入額外氧氣以生產(chǎn)半鋼的步驟。此外，本發(fā)明的工藝還包括在高壓高爐的作業(yè)底部和作業(yè)中部通過鼓風(fēng)口送入粉狀低灰分煤、以及還原氣體和氧氣的步驟。另外，本發(fā)明的工藝還包括從高壓高爐的作業(yè)底部將煤灰渣與鐵礦渣分離的步
馬聚ο通常，本發(fā)明的工藝還包括將鐵水和熔渣放入壓力容器、隨后卸壓容器以將鐵水和爐渣放入槽中的步驟。另外，本發(fā)明的工藝還包括將鐵水和爐渣分開放入多個(gè)壓力容器、隨后卸壓容器以將鐵水和爐渣放入槽中的步驟。


現(xiàn)參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明如下圖1是根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)鑄鐵或半鋼和還原氣體的裝置的首選實(shí)施方案示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，但附圖并未限制本發(fā)明的范圍及界限，而純粹以實(shí)例和圖解的方式提供說明。本文中的詞語“組成”、“具有”、“包含”及“包括”等具有等同的意思，緊跟其后所列舉的一個(gè)或多個(gè)事項(xiàng)僅表示部份而非全部，不表示僅限于所列舉的事項(xiàng)。還必須注意，本文及所附權(quán)利要求中使用的單數(shù)形式(英文“a”、“an”及“the”) 包括復(fù)數(shù)引用，除非上下文中另外明確規(guī)定。盡管在本發(fā)明的實(shí)操或測(cè)試中可以使用與本文所述類似或等同的任何系統(tǒng)或方法，在此僅描述首選的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明設(shè)想了一種裝置和方法，可用于在高壓耐火材料襯里的高爐中生產(chǎn)鑄鐵或半鋼及還原氣體。根據(jù)本發(fā)明，使用具有灰分含量達(dá)40%的煤，其中煤在預(yù)熱的氧氣、水蒸汽及/或二氧化碳的環(huán)境中氣化以產(chǎn)生溫度介于1400-1700°C的熱氣體，熱氣體用于在工作壓力介于5-50巴的耐火材料襯里的高爐中還原熔化鐵礦石，以產(chǎn)生鐵水或半鋼及廢還原氣體。本工藝中所產(chǎn)生的廢還原氣體在組份調(diào)整反應(yīng)器中經(jīng)過切換式催化劑的作用而增加其中的氫含量，使廢還原氣體適合于在下游重復(fù)使用。圖1是根據(jù)本發(fā)明的首選實(shí)施方案生產(chǎn)鑄鐵或半鋼及還原氣體的裝置及其方法的示意圖，在圖1中以序號(hào)100表示。裝置100包括高壓耐火材料襯里的高爐116，其構(gòu)造類似于鼓風(fēng)爐或壓力造渣煤炭氣化爐。高壓高爐116分成三個(gè)部份，即作業(yè)頂部134、作業(yè)底部130及作業(yè)中部132。使用調(diào)節(jié)器162以受控方式把鐵礦石(通常呈球狀或塊狀)和石灰石之類的爐渣原料通過料斗104裝入加料設(shè)備102中。加料設(shè)備102工作時(shí)通過與之連接的調(diào)節(jié)器168來調(diào)節(jié)送入高壓高爐116中鐵礦石和爐渣原料的流量。通過高爐116上作業(yè)頂部134的開孔164，將鐵礦石隨必要的石灰石之類產(chǎn)生爐渣的原料分開或一起送入爐內(nèi)。鐵礦石和爐渣原料的流動(dòng)方向以方向箭頭106示于圖1中。高爐116的工作壓力范圍是5-50巴，但最好是20-30巴。至少有一種選自具有灰含量達(dá)40%的煤、焦油、殘余重油、生物燃料及天然氣的碳物質(zhì)在單獨(dú)的耐火材料襯里氣化爐中氣化(參閱圖1中的序號(hào)108)，工作壓力是5-50巴，通過入口 110送入碳物質(zhì)；通過管道部件136送入氧氣進(jìn)行氣化(流動(dòng)方向以箭頭138表示)，以提供溫度介于1400-1700°C 的熱還原氣體。水蒸汽或二氧化碳(從高爐排放氣體中回收)隨氧氣注入爐內(nèi)以控制還原氣體的溫度。在氣化過程中產(chǎn)生的爐渣從氣化爐108的出口 114中放出。通過管道部件 1 把熱還原氣體送入高爐116，流動(dòng)方向以箭頭112表示。在氣化過程中，可以有選擇地加入水蒸汽或回收的二氧化碳以控制還原氣體的溫度。也可以隨煤加入石灰石之類的產(chǎn)生爐渣的原料以從氣化爐108中隨熔渣一起脫除煤灰。因此可以使用較高灰分含量(達(dá)40% 或更高)的煤而不會(huì)對(duì)高爐工作有任何影響。由此產(chǎn)生的還原氣體的溫度至少可達(dá)1400°C，可以分別通過位于作業(yè)底部130和作業(yè)中部132的鼓風(fēng)口 170和172分多次送入高爐116以還原熔化鐵礦石和爐渣原料。送入高爐116中的熱還原氣體的流速由裝在管道部件1 上的調(diào)節(jié)器1 和IM進(jìn)行調(diào)節(jié)。 使用流量調(diào)節(jié)器1 和126以控制熱還原氣體的流速，根據(jù)鐵量與廢還原氣體量的目標(biāo)比率進(jìn)行調(diào)節(jié)。除了還原氣體，還可以通過鼓風(fēng)口 118注入水蒸汽、二氧化碳或氧氣，以在高爐116中保持目標(biāo)溫度。另外，可以通過作業(yè)底部130上的鼓風(fēng)口 118加入粉狀低灰分煤， 以控制高爐116的溫度。必要時(shí)部份熱還原氣體可以通過高爐116上作業(yè)底部130的鼓風(fēng)口 170隨氧氣送入。生產(chǎn)半鋼時(shí)，通過作業(yè)底部130的鼓風(fēng)口 118送入額外氧氣。由此產(chǎn)生的熱還原氣體環(huán)境為熔化還原的鐵和爐渣提供足夠的熱量。熱還原氣體還導(dǎo)致鐵水中的碳含量減少，從而生產(chǎn)出半鋼。必要時(shí)通過作業(yè)中部132的鼓風(fēng)口 172送入額外氧氣和平衡還原氣體，以提供熱量及用于鐵礦石轉(zhuǎn)化的還原劑。鐵礦石和爐渣原料由作業(yè)頂部134中的上升還原氣體加熱。鐵礦石在作業(yè)中部132中還原。還原的鐵最后在作業(yè)底部130中熔化，并從高爐 116的出口 120中放出。本工藝還在作業(yè)底部130中產(chǎn)生熔渣，可以單獨(dú)從高爐116的出口 122中放出。另外，熔渣可以隨鐵水一起放出。根據(jù)本發(fā)明，高壓高爐116每單位容積的產(chǎn)量是傳統(tǒng)鼓風(fēng)爐產(chǎn)量的15-25倍。鐵水和熔渣從作業(yè)底部130分開或一起放入多個(gè)壓力容器(圖中未示出)，隨后放出。這些裝有鐵水和熔渣的壓力容器隨后被卸壓以將鐵和渣放入單獨(dú)的槽內(nèi)(圖中未示出)。根據(jù)下游工藝對(duì)廢還原氣體的需求來增加通過鼓風(fēng)口 170和172送入的還原氣體量。因此，鐵量與廢還原氣體量的質(zhì)量比介于0. 1與2之間。廢還原氣體通過排放口 166從高爐116的作業(yè)頂部134放出。離開高爐116的廢還原氣體經(jīng)氣體清潔單元152純化以脫除灰塵和硫，氣體清潔單元152包括旋風(fēng)分離器(圖中未示出)和洗滌器(圖中未示出)。 而且，通過管道部件巧4把氣體清潔單元152中廢還原氣體送入組份調(diào)整反應(yīng)器140 ；廢還原氣體流過切換式催化劑(其材料選自銅、鉬、鋅、鋁、鐵及鉻)，反應(yīng)器140中還有從入口 156送入的水蒸汽，旨在根據(jù)已知技術(shù)對(duì)下游工藝的要求來調(diào)整氫含量，提供含有氫氣、一氧化碳、二氧化碳及氮?dú)獾母粴淇蓮?fù)用還原氣體。產(chǎn)生的副產(chǎn)物通過反應(yīng)器140的出口 158 放出。從第一個(gè)出口 150流出反應(yīng)器140的富氫可復(fù)用還原氣體用于合成氨、甲醇、醋酸及尿素；可用作一般燃料；或用于預(yù)熱添加的氧氣、水蒸汽及二氧化碳。從反應(yīng)器140的第二個(gè)出口 174放出的部份富氫可復(fù)用還原氣體用于預(yù)熱本工藝中所使用的氧氣、水蒸汽或二氧化碳。富氫可復(fù)用還原氣體的流速由裝于管道部件144(工作時(shí)連通反應(yīng)器140與預(yù)熱器146)上的調(diào)節(jié)器142控制。在預(yù)熱器146(最好是煤及/或還原氣體燃燒管式加熱爐) 中，通過預(yù)熱器146的入口 148送入的添加氧氣、水蒸汽或二氧化碳被預(yù)熱至750°C。還原氣體給出熱量后通過出口 160流出預(yù)熱器146。
實(shí)施例已知在一臺(tái)典型的鼓風(fēng)爐中，除了鐵礦石，還有30-80公斤煤、400-500公斤焦炭、 1300-1400公斤空氣、50-110公斤氧氣，用于產(chǎn)生一公噸鐵水。為便于與之比較，我們發(fā)明了一種工藝，生產(chǎn)鑄鐵或半鋼，以及富氫可復(fù)用還原氣體(僅有但不限于三種可選組份)，用于如下合成氨、甲醇或醋酸在其中一種發(fā)明案例中，富氫可復(fù)用還原氣體用于合成氨；在高壓高爐中使用 900-1200公斤高灰分煤、80-120公斤焦炭、600-800公斤空氣、600-800公斤氧氣及500-690 公斤水蒸汽以生產(chǎn)一公噸鐵水，附帶生產(chǎn)的富氫可復(fù)用還原氣體適用于合成500-700公斤氨。在另一種發(fā)明案例中，富氫可復(fù)用還原氣體用于合成甲醇；在高壓高爐中使用 800-1000公斤高灰分煤、80-120公斤焦炭、1000-1250公斤氧氣、500-600公斤水蒸汽以生產(chǎn)一公噸鐵水，附帶生產(chǎn)的富氫可復(fù)用還原氣體適用于合成650-850公斤甲醇。在第三種發(fā)明案例中，富氫可復(fù)用還原氣體用于合成醋酸；在高壓高爐中使用 800-930公斤煤、100-120公斤焦炭、1360-1430公斤氧氣及200-350公斤水蒸汽以生產(chǎn)一公噸鐵水，附帶生產(chǎn)的富氫可復(fù)用還原氣體適用于合成800-1000公斤醋酸。
在上述實(shí)例中，通過使用本發(fā)明，鐵或鋼產(chǎn)量較傳統(tǒng)鼓風(fēng)爐提高了 15-25倍，這是由于工作壓力是25巴及沒有使用氮?dú)?。技術(shù)先講件根據(jù)本發(fā)明，一種使用高壓高爐生產(chǎn)鑄鐵或半鋼和還原氣體的裝置及其方法所具有的幾種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，包括但不限于能夠·提供一種生產(chǎn)鑄鐵或半鋼及還原氣體的經(jīng)濟(jì)方法；·使用緊湊爐生產(chǎn)鑄鐵或半鋼；·使用高灰分含量的煤替換大部份或全部焦炭，以取得最佳效率；·提供一種產(chǎn)生可在下游復(fù)用的廢還原氣體的方法；·大大減小爐子尺寸及每噸鐵水的容積流量?！じ鶕?jù)要求輕松改變鐵量與所產(chǎn)生的還原氣體量的比率；·通過降低鐵水中的碳含量來生產(chǎn)半鋼；以及·向爐內(nèi)送入粉狀低灰分煤，以進(jìn)一步減小爐子的尺寸。所述的各種物理參數(shù)、外形尺寸或數(shù)量的數(shù)值只是近似值，并且設(shè)想賦予這些物理參數(shù)、外形尺寸和數(shù)量的數(shù)值大小應(yīng)該在本發(fā)明的范圍內(nèi)，除非在本說明書中有具體相反的聲明。鑒于應(yīng)用本發(fā)明的原理可以有各種各樣的實(shí)施方案，所以應(yīng)該理解圖解的實(shí)施方案僅為示范。盡管本文著重強(qiáng)調(diào)了本發(fā)明的具體特點(diǎn)，仍認(rèn)同可以為之做出各種修改，并且在各種首選的實(shí)施方案中，可以進(jìn)行不脫離本發(fā)明原理的許多更改。對(duì)于熟諳本文公布的技術(shù)的人士而言，在本發(fā)明性質(zhì)內(nèi)或各種首選的實(shí)施方案中，很顯然會(huì)進(jìn)行這樣和那樣的修改，為此應(yīng)清楚地了解，以上說明的事情，只能解讀為本發(fā)明的實(shí)例，而非一種限制。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)鑄鐵或半鋼的工藝，該工藝使用一種具有作業(yè)頂部、底部和中部的高壓耐火材料襯里的高爐，操作壓力介于5-50巴，所述工藝包括(i)從作業(yè)頂部的入口送入鐵礦石和石灰石之類產(chǎn)生爐渣的原料；( )在單獨(dú)的耐火材料襯里氣化爐內(nèi)氣化碳物質(zhì)，操作壓力介于5-50巴，使用預(yù)熱的氧氣以提供至少1400°C的還原氣體；(iii)通過作業(yè)底部的鼓風(fēng)口分多次送入還原氣體；(iv)使用高壓高爐中的還原氣體冶煉鐵礦石和渣料，以產(chǎn)生鐵水和熔渣；(ν)控制和保持溫度介于1400-1700°C，這是在作業(yè)期間高壓高爐作業(yè)底部中還原和熔化鐵礦石所需的溫度；(vi)在作業(yè)底部收集鐵水和熔渣；(vii)從作業(yè)底部放出鐵水和熔渣；以及(viii)從作業(yè)頂部放出廢還原氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其包括在耐火材料襯里氣化爐中注入水蒸汽及/或二氧化碳、以及預(yù)熱的氧氣和煤以控制還原氣體溫度的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的工藝，其包括在高壓高爐的作業(yè)底部和作業(yè)中部通過鼓風(fēng)口注入水蒸汽及/或二氧化碳、以及還原氣體和氧氣以保持高壓高爐中所需溫度分布的步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的工藝，其包括通過作業(yè)底部和作業(yè)中部的鼓風(fēng)口送入還原氣體的步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的工藝，其包括通過作業(yè)底部和作業(yè)中部的鼓風(fēng)口隨還原氣體送入額外氧氣的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的工藝，其包括在高壓高爐的作業(yè)中部和作業(yè)底部熔化鐵礦石和爐渣原料的步驟。
7.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中鐵礦石呈球狀或塊狀。
8.如權(quán)利要求1所述的工藝，其包括氣化至少一種碳物質(zhì)的步驟，碳物質(zhì)選自灰分含量達(dá)40 %的煤、焦油、殘余重油、生物燃料及天然氣。
9.如權(quán)利要求1所述的工藝，其包括脫除灰塵和硫以純化廢還原氣體的步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的工藝，其包括經(jīng)過純化使廢還原氣體流過充有水蒸汽的切換式催化劑以提供富氫可復(fù)用還原氣體(含氫氣、一氧化碳、二氧化碳及氮 氣)的步驟。
11.如權(quán)利要求10所述的工藝，其包括在下游使用富氫可復(fù)用還原氣體以合成氨、甲醇及尿素的步驟(作為一般用途燃料或用于預(yù)熱氧氣、水蒸汽及二氧化碳)。
12.如權(quán)利要求10所述的工藝，其中切換式催化劑選自銅、鉬、鋅、鋁、鐵及鉻。
13.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中鐵產(chǎn)量與廢還原氣體的質(zhì)量比介于0.1與2之間。
14.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中高壓高爐每單位容積的產(chǎn)量是傳統(tǒng)鼓風(fēng)爐產(chǎn)量的 5-25 倍。
15.如權(quán)利要求1所述的工藝，其包括通過高壓高爐作業(yè)底部的鼓風(fēng)口送入額外氧氣以生產(chǎn)半鋼的步驟。
16.如權(quán)利要求1或5所述的工藝，其包括在高壓高爐的作業(yè)底部和作業(yè)中部通過鼓風(fēng)口送入粉狀低灰分煤、以及還原氣體和氧氣的步驟。
17.如權(quán)利要求1所述的工藝，其包括從高壓高爐的作業(yè)底部將煤灰渣與鐵礦渣分離的步驟。
18.如權(quán)利要求1所述的工藝，其包括將鐵水和熔渣放入壓力容器、隨后卸壓容器以將鐵水和爐渣放入槽中的步驟。
19.如權(quán)利要求1所述的工藝，其包括將鐵水和爐渣分開放入多個(gè)壓力容器、隨后卸壓容器以將鐵水和爐渣放入槽中的步驟。
全文摘要
公布了一種使用焦炭最少或不使用焦炭、利用高壓耐火材料襯里高爐中的還原氣體生產(chǎn)鑄鐵或半鋼的方法。鐵礦石和爐渣原料從高爐的作業(yè)頂部送入，與此同時(shí)，利用通過作業(yè)底部和中部的鼓風(fēng)口送入預(yù)熱的氧氣，在耐火材料襯里的氣化爐內(nèi)產(chǎn)生還原氣體。高爐的工作壓力有利于提高生產(chǎn)率和在下游使用廢還原氣體。向爐內(nèi)送入額外氧氣以減少鐵水的碳含量，從而生產(chǎn)出半鋼。縮小了爐體，且方法經(jīng)濟(jì)。
文檔編號(hào)C21B13/02GK102459654SQ201080028888
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者克基·霍爾穆斯吉·阿加爾達(dá) 申請(qǐng)人:克基·霍爾穆斯吉·阿加爾達(dá)