利用閃速煉鐵爐煉鐵的方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種利用閃速煉鐵爐煉鐵的方法，包括以下步驟：向閃速煉鐵爐的還原塔腔內噴入干燥鐵精礦、溶劑和包括焦炭、粉煤和氧氣的燃料，并使還原塔腔內形成高溫的還原性氣氛；使干燥鐵精礦與還原氣在還原塔腔內發(fā)生氧化還原反應，以便得到熔鐵、渣和煙氣，并在熔池內由上至下形成焦炭層、渣層和鐵水層；其中，氧化還原反應是在600～1200攝氏度下進行；還原性氣氛中含有5～80體積％的一氧化碳。采用本發(fā)明上述實施例的煉鐵方法工藝簡單，成本低，可以顯著提高還原反應效率。
【專利說明】利用閃速煉鐵爐煉鐵的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金領域，具體而言，本發(fā)明涉及利用閃速煉鐵爐煉鐵的方法。

【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)上通常利用高爐進行煉鐵，但是高爐煉鐵的工藝方法多存在流程長、投資大、產率低、能耗高、環(huán)境污染嚴重等諸多問題，雖然相關技術中也存在利用其它的煉鐵工藝方法，以克服高爐的問題，但是效果不理想，仍存在進一步改進的需求。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種具有快速、節(jié)能的利用閃速煉鐵爐煉鐵的方法。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種利用閃速煉鐵爐煉鐵的方法，包括以下步驟:
[0005]向所述閃速煉鐵爐的還原塔腔內噴入干燥鐵精礦、溶劑和包括焦炭、粉煤和氧氣的燃料，并使所述還原塔腔內形成高溫的還原性氣氛；
[0006]使所述干燥鐵精礦與還原氣在所述還原塔腔內發(fā)生氧化還原反應，以便得到熔鐵、渣和煙氣，并在熔池內由上至下形成焦炭層、渣層和熔鐵層；
[0007]其中，
[0008]所述氧化還原反應是在600?1200攝氏度下進行；
[0009]所述還原性氣氛中含有5?80體積％的一氧化碳。
[0010]由此，本發(fā)明采用閃速煉鐵爐，該閃速煉鐵爐是具有空間式的還原塔腔，通過控制還原塔腔內的溫度和還原性氣氛，可以使得噴入的干燥鐵精礦在還原塔腔內迅速焙燒發(fā)生還原反應。因此，采用本發(fā)明上述實施例的煉鐵方法可以顯著提高還原反應效率，較傳統(tǒng)的煉鐵方法可省去了制?；蛘咴烨虻墓に嚕M而可以顯著降低成本。
[0011]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的利用閃速煉鐵爐煉鐵的方法還可以具有如下附加的技術特征:
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述閃速煉鐵爐為雙塔閃速煉鐵爐、干燥與還原一體化閃速煉鐵設備或者腔室高爐煉鐵裝置。由此可以顯著提高還原反應效率，節(jié)省能耗。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述氧化還原反應是在600?1200攝氏度下進行；所述還原性氣氛中含有5?80體積％的一氧化碳。由此可以顯著提高還原反應效率。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述焦炭層的厚度為200?1500毫米。由此可以顯著提高金屬化率。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述熔池內的溫度為1100?1600攝氏度。由此可以顯著提高熔鐵的分離效率。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述煙氣的溫度為600?1200攝氏度，所述煙氣中含有5?50體積％的一氧化碳。由此可以對煙氣進行再利用。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進一步包括:向所述雙塔閃速煉鐵爐的還原通道內加入干精礦和熔劑；以及利用所述煙氣對所述干精礦進行還原。由此可以提高資源利用率，節(jié)省能耗。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進一步包括:向所述干燥與還原一體化閃速煉鐵設備的預還原干燥塔內加入濕精礦；以及利用所述煙氣對所述濕精礦進行干燥和預還原。由此可以提高資源利用率，節(jié)省能耗。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，干燥鐵精礦是以平均粒度為低于0.5mm的粉末的形式提供的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用閃速煉鐵爐煉鐵的方法采用的腔室高爐煉鐵裝置的結構示意圖。
[0021]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用閃速煉鐵爐煉鐵的方法采用的雙塔閃速煉鐵爐的結構示意圖。
[0022]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用閃速煉鐵爐煉鐵的方法采用的干燥與還原一體化閃速煉鐵設備的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0023]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種利用閃速煉鐵爐煉鐵的方法，包括以下步驟:
[0025]向閃速煉鐵爐的還原塔腔內噴入干燥鐵精礦、溶劑和包括焦炭、粉煤和氧氣的燃料，并使還原塔腔內形成高溫的還原性氣氛；
[0026]使干燥鐵精礦與還原氣在還原塔腔內發(fā)生氧化還原反應，以便得到熔鐵、渣和煙氣，并在熔池內由上至下形成焦炭層、渣層和熔鐵層；
[0027]其中，氧化還原反應是在800?1300攝氏度下進行；還原性氣氛中含有60?80體積％的一氧化碳。
[0028]由此，本發(fā)明采用閃速煉鐵爐，該閃速煉鐵爐是具有空間式的還原塔腔，通過控制還原塔腔內的溫度和還原性氣氛，可以使得噴入的干燥鐵精礦在還原塔腔內迅速發(fā)生還原反應。因此，采用本發(fā)明上述實施例的煉鐵方法可以顯著提高還原反應效率，較傳統(tǒng)的煉鐵方法可省去了制?；蛘咴烨虻墓に?，進而可以顯著降低成本。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，干燥鐵精礦是以平均粒度為低于0.5mm的粉末的形式提供的。由此，可以顯著提高鐵精礦的比表面積。本發(fā)明將粉末狀的鐵精礦在閃速煉鐵爐進行焙燒發(fā)生還原反應，使得一氧化碳與噴入的成霧狀的鐵精礦充分接觸，由此可以顯著提高鐵精礦的比表面積利用率，進而能夠顯著提高還原反應效率。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，現(xiàn)有的煉鐵方法多采用轉底爐、回轉窯和豎爐等設備進行，但是上述方法的鐵精礦原料均需要制備成顆粒狀或者塊狀，然后在高溫下與還原性氣體發(fā)生還原反應。因此，上述方法均存在還原氣體與鐵精礦接觸面積小和接觸不完全，導致反應效率低的缺陷，同時進行還原反應時，轉底爐、回轉窯和豎爐內的顆粒狀或者塊狀鐵精礦物料均呈堆積狀態(tài)，由此使得還原氣體與內部的物料接觸困難，降低還原反應效率，并且容易出現(xiàn)結塊，導致排料困難。
[0031]采用本發(fā)明上述實施例的煉鐵方法只需將粉末狀的鐵精礦噴入高溫且具有還原性氣氛的閃速煉鐵爐的還原塔腔內迅速發(fā)生還原反應。因此，本發(fā)明上述實施例的煉鐵方法無需將鐵精礦進行成型處理，可顯著提高鐵精礦與還原性氣體的接觸面積，提高鐵精礦粉末的比表面積利用率，進而顯著提高還原反應。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，上述氧化還原反應是在800?1300攝氏度下進行；還原性氣氛中含有60?80體積％的一氧化碳。因此，當噴入鐵精礦時，需要預先使得還原塔內的溫度和還原性氣氛達到上述要求。由此可以顯著提高還原反應效率。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，通常噴入的鐵精礦在2?3秒內即可反應完畢。由此，本發(fā)明上述實施例的煉鐵方法可以顯著提高煉鐵效率。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，上述氧化還原反應的條件還可以優(yōu)選在1000?1200攝氏度和含有60?80體積％的一氧化碳氣氛中進行。由此可以進一步提高還原反應效率，提高鐵精礦的金屬化率。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，當采用上述條件進行煉鐵時，鐵精礦的粒度低于0.5mm即可。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當還原反應的溫度達到1000攝氏度時，鐵精礦噴入后會發(fā)生炸裂形成粒徑更小的顆粒，使得鐵精礦的比表面積得到顯著增加，并迅速與還原氣體接觸發(fā)生反應，由此可以進一步提高反應效率。因此，控制上述反應條件時，利用鐵精礦的炸裂的物理狀態(tài)的變化，省去了將鐵精礦磨的更細，進而可以節(jié)省能耗，并提高還原反應效率。
[0034]根據(jù)本發(fā)明上述實施例的煉鐵的方法可以采用的閃速煉鐵爐可以為腔室高爐煉鐵裝置、雙塔閃速煉鐵爐或者干燥與還原一體化閃速煉鐵設備。由此可以進一步提高煉鐵效率。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，腔室高爐煉鐵裝置可以使用專利CN102605120A中所述的煉鐵裝置。如圖1所示，腔室高爐煉鐵裝置具有下列結構:腔式高爐煉鐵裝置，包括腔式爐身I (還原反應塔腔)、臥式爐底2、爐料噴嘴3、第一燃料噴嘴4和第二燃料噴嘴5，其中腔式爐身I具有預定高度且腔式爐身I具有爐身空腔，也就是說腔式爐身I內部中空以限定出爐身空腔。
[0036]臥式爐底2具有內腔，所述內腔分為爐腹和位于爐腹下面的爐缸，例如在圖1的一個具體實施例中，區(qū)域A+B =爐腹，區(qū)域C+D =爐缸，其中A區(qū)域為空腔區(qū)，B區(qū)域為爐渣再還原區(qū)，C區(qū)域為渣層區(qū)，D區(qū)域為熔鐵層區(qū)，腔式爐身I的下端與臥式爐底2的頂部相連以便爐身空腔與爐腹連通，爐腹的頂壁設有與腔式爐身I的下端在水平方向上間隔開預定距離的出煙口 21，用于排出煉鐵過程中的煙氣，其中爐缸的壁上上設有用于排出爐渣的出渣口 22和用于排出熔鐵的出鐵口 23。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，雙塔閃速煉鐵爐可以使用專利CN103993116A中所述的閃速煉鐵爐。如圖2所示，雙塔閃速煉鐵爐具有下列結構:雙塔閃速煉鐵爐100，包括爐底10，第一還原塔20 (還原反應塔腔)，第二還原塔30。其中，爐底10內限定出熔池，熔池沿下向上的方向分為熔鐵層區(qū)11、渣層區(qū)12和焦炭層區(qū)13 ;
[0038]第一還原塔20內限定出第一塔腔21，第一還原塔的下端與爐底10相連，使得第一塔腔21形成密閉反應空間，第一還原塔的頂部設有用于向第一塔腔內21噴入干精礦、熔劑、粉煤和氧氣的精礦噴嘴22 ;由此通過噴入的方式向第一塔腔21內噴入干精礦、熔劑和包括焦炭、粉煤和氧氣的燃料，進而可以顯著提高鐵精礦的還原效率和煉鐵效率。
[0039]第二還原塔30內限定出第二塔腔，第二塔的下端與爐底10相連，第二塔腔內設有隔墻31，隔墻31將第二塔腔分成上升煙道32和還原通道33，第一塔腔21與上升煙道32的下端連通，上升煙道32的上端與還原通道33的上端彼此連通，第二還原塔30的頂部設有用于向還原通道32內加入干精礦和熔劑的加料口 34。
[0040]熔池處于渣層區(qū)12、焦炭層區(qū)13或者渣層區(qū)12和焦炭層區(qū)13的交界處的側壁上設有煉鐵噴嘴40。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，干燥與還原一體化閃速煉鐵設備可以使用專利CN103993115A中所述的閃速煉鐵設備。如圖3所示，干燥與還原一體化閃速煉鐵設備具有下列結構:干燥與還原一體化閃速煉鐵設備100，包括塔底10，還原塔體20(還原反應塔腔)，煙道30以及預還原干燥塔40。其中，塔底10內限定出熔池，熔池沿下向上的方向分為熔鐵層區(qū)11、渣層區(qū)12和焦炭層區(qū)13 ;
[0042]還原塔體20內限定出還原塔腔21，還原塔體20的下端與塔底10相連，還原塔體20的頂部設有用于向還原塔腔21內噴入干燥鐵精礦、熔劑和包括焦炭、粉煤和氧氣的燃料的精礦噴嘴22。煙道30的底端與塔底10相連通；
[0043]預還原干燥塔40內限定出預還原干燥塔腔41，預還原干燥塔腔41的頂端與煙道30的上端連通且預還原干燥塔40的上部設有濕料加料口 42，濕料加料口 42用于向預還原干燥塔腔41內供給濕精礦。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，焦炭層的厚度為200?1500毫米。由此可以使得未反應完全的鐵精礦在焦炭層內被還原，由此可以進一步提尚鐵精礦的金屬化率，提尚金屬鐵的產率。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，焦炭層的具體厚度并不受特別限制，具體可以根據(jù)鐵精礦內未反應完全的鐵精礦的量添加適量的焦炭，使其具體形成200?1500毫米范圍厚度，提高金屬化率。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，上述各煉鐵爐的熔池內的溫度可以為1350?1600攝氏度。由此可以使得熔鐵、渣和焦炭形成由下至上的三層，進而使得熔鐵得到分離，提高煉鐵的效率。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，上述還原塔腔內產生的煙氣的溫度為1000?1200攝氏度，煙氣中含有20?50體積％的一氧化碳。由此可以對該含有部分還原性氣體的高溫煙氣進行再利用，提高還原氣體和熱能利用率的同時還可以使得煙氣得到凈化。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，對煙氣進行再利用的方法可以包括:當采用雙塔閃速煉鐵爐煉鐵時，可以向雙塔閃速煉鐵爐的還原通道內加入干精礦和熔劑，然后利用還原塔腔內產生的上述煙氣對干精礦進行還原。由此可以充分利用煙氣內的還原性氣氛和熱量，進而提高煉鐵效率。此外在對煙氣進行充分利用的同時也減少了煙氣的排放，避免對環(huán)境造成污染。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，對煙氣進行再利用的方法可以包括:當采用干燥與還原一體化閃速煉鐵設備時，可以向干燥與還原一體化閃速煉鐵設備的預還原干燥塔內加入濕精礦，然后利用上述煙氣對濕精礦進行干燥和預還原。由此，可以將干燥和預還原的鐵精礦直接通入還原塔腔內，進而可以同時使得干燥與還原煉鐵同時進行，提高煉鐵效率。
[0049]實施例1
[0050]提供粒徑為0.074微米占80%左右的鐵精礦原料。利用圖1所不的腔室尚爐煉鐵裝置進行煉鐵。首先控制爐身空腔內的溫度為1180?1220攝氏度，還原性氣氛中含有70?80體積％的一氧化碳。向腔室高爐煉鐵裝置的腔式爐身I具有的爐身空腔內噴入連續(xù)干燥鐵精礦、溶劑和包括焦炭、粉煤和氧氣的燃料，并使還原塔腔內形成高溫的還原性氣氛；使干燥鐵精礦與還原氣在腔式爐身I內發(fā)生氧化還原反應，以便得到熔鐵、渣和煙氣，并在熔池內由上至下形成焦炭層、渣層和熔鐵層。向熔池渣層中繼續(xù)噴入粉煤和氧氣，保持熔池溫度為1430?1540攝氏度。
[0051]通過上述方法煉鐵精礦I噸，需要約半小時，耗能約720kg標準煤。
[0052]實施例2
[0053]提供粒徑為0.074微米占80%左右的鐵精礦原料。利用圖1所不的雙塔閃速煉鐵爐進行煉鐵。首先控制爐身空腔內的溫度為1180?1220攝氏度，還原性氣氛中含有70?80體積％的一氧化碳。向第一還原塔20內噴入連續(xù)干燥鐵精礦、溶劑和包括焦炭、粉煤和氧氣的燃料，并使第一還原塔20內繼續(xù)形成高溫的還原性氣氛；使干燥鐵精礦與還原氣在第一還原塔20內發(fā)生氧化還原反應，以便得到熔鐵、渣和煙氣，并在熔池內由上至下形成焦炭層、渣層和熔鐵層。
[0054]利用第一還原塔20內產生的煙氣對加入至第二還原塔30內的濕精礦進行干燥和預還原。由此可以增加產量，降低能耗。
[0055]通過上述方法煉鐵精礦I噸，需要約半小時，耗能約648kg標準煤。
[0056]實施例3
[0057]提供粒徑為0.074微米占80%左右的鐵精礦原料。利用圖1所示的干燥與還原一體化閃速煉鐵設備進行煉鐵。首先控制還原塔體20內的溫度為1180?1220攝氏度，還原性氣氛中含有70?80體積％的一氧化碳。向還原塔體20內噴入連續(xù)干燥鐵精礦、溶劑和包括焦炭、粉煤和氧氣的燃料，并使還原塔體20內繼續(xù)形成高溫的還原性氣氛；使干燥鐵精礦與還原氣在還原塔體20內發(fā)生氧化還原反應，以便得到熔鐵、渣和煙氣，并在熔池內由上至下形成焦炭層、渣層和熔鐵層。
[0058]利用還原塔體20內產生的煙氣對加入至預還原干燥塔40內的濕精礦進行干燥和預還原。
[0059]通過上述方法煉鐵精礦I噸，需要約半小時，耗能約576kg標準煤。
[0060]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0061]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0062]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0063]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0064]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。
[0065]盡管上面已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權利要求】
1.一種利用閃速煉鐵爐煉鐵的方法，其特征在于，包括以下步驟: 向所述閃速煉鐵爐的還原塔腔內噴入干燥鐵精礦、溶劑和包括焦炭、粉煤和氧氣的燃料，并使所述還原塔腔內形成高溫的還原性氣氛； 使所述干燥鐵精礦與還原氣在所述還原塔腔內發(fā)生氧化還原反應，以便得到熔鐵、渣和煙氣，并在熔池內由上至下形成焦炭層、渣層和熔鐵層； 其中， 所述氧化還原反應是在800?1300攝氏度下進行； 所述還原性氣氛中含有60?80體積％的一氧化碳。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述閃速煉鐵爐為腔室高爐煉鐵裝置、雙塔閃速煉鐵爐或者干燥與還原一體化閃速煉鐵設備。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化還原反應是在600?1200攝氏度下進行；所述還原性氣氛中含有5?80體積％的一氧化碳。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述焦炭層的厚度為200?1500毫米。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔池內的溫度為1350?1600攝氏度。
6.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述煙氣的溫度為600?1200攝氏度，所述煙氣中含有5?50體積％的一氧化碳。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，進一步包括: 向所述雙塔閃速煉鐵爐的還原通道內加入干精礦和熔劑；以及 利用所述煙氣對所述干精礦進行還原。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，進一步包括: 向所述干燥與還原一體化閃速煉鐵設備的預還原干燥塔內加入濕精礦；以及 利用所述煙氣對所述濕精礦進行干燥和預還原。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述干燥鐵精礦是以平均粒度為低于.0.5mm的粉末的形式提供的。
【文檔編號】C21B13/00GK104451015SQ201410678066
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權日:2014年11月21日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:邱江波