本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

直接還原煉鐵是鋼鐵生產(chǎn)短流程的基礎(chǔ)，是以非焦煤為主要能源，在鐵礦石的軟化溫度以下進行還原獲得固態(tài)金屬鐵的方法。由于生產(chǎn)過程中可以避免有害成分的污染，其產(chǎn)品直接還原鐵(dri)的化學(xué)成分較為純凈，是鋼鐵生產(chǎn)中重要的廢鋼替代品，是解決廢鋼資源不足的重要途徑，是廢鋼殘留元素的稀釋劑，是電爐冶煉高品質(zhì)純凈鋼、優(yōu)質(zhì)鋼不可或缺的控制殘留元素的原料，是裝備制造業(yè)生產(chǎn)石油、合成化工、核設(shè)施等所必需的原材料，是轉(zhuǎn)爐煉鋼最好的冷卻劑。因此，全球電爐鋼廠對直接還原鐵的需求將繼續(xù)增長。

現(xiàn)代煤氣化過程是以煤為原料，純氧和水蒸氣等為氣化劑，在1500攝氏度溫度下反應(yīng)生成有效組分(co+h2)大于90％的合成氣，渣以液態(tài)形式流至氣化爐激冷段被水激冷固化為粒狀排出。煤氣化是煤化工的關(guān)鍵技術(shù)，是目前煤制燃料油、煤制燃料氣、煤制化學(xué)品等工藝的基礎(chǔ)。氣化也是煤化工過程投資較大、能耗較高、工藝條件苛刻和材料要求較高的工段。

因此，急需找到一種成本低、工藝簡單的生產(chǎn)直接還原鐵和煤氣的工藝。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)可同時實現(xiàn)生產(chǎn)煤氣和鐵水，所得鐵水可熔鑄或進一步精煉特種鋼，且所得的渣液可用于生產(chǎn)建筑裝飾材料，整個工藝生產(chǎn)效率高、成本低且環(huán)保。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該系統(tǒng)包括：

反應(yīng)塔，所述反應(yīng)塔內(nèi)自上而下依次限定出氣化段、還原段和熔分段，所述氣化段布置有供給氧氣和煤粉的第一撞擊流噴嘴，所述還原段布置有預(yù)還原鐵礦粉入口，所述還原段和所述熔分段之間布置有錐形縮口，所述錐形縮口側(cè)壁處的所述反應(yīng)塔上布置有第一煤氣出口，所述熔分段布置有渣液出口和鐵水出口；

煤氣激冷塔，所述煤氣激冷塔具有第一煤氣入口、冷煤氣入口、換熱后煤氣出口和粉塵出口，所述第一煤氣入口與所述第一煤氣出口相連；

預(yù)還原塔，所述預(yù)還原塔具有供給鐵礦粉和煤氣的第二撞擊流噴嘴、第二煤氣出口和預(yù)還原鐵礦粉出口，所述第二撞擊流噴嘴與所述換熱后煤氣出口相連，所述預(yù)還原鐵礦粉出口與所述預(yù)還原鐵礦粉入口相連。

根據(jù)本發(fā)明實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)，通過在反應(yīng)塔氣化段采用撞擊流噴嘴將煤粉與氧氣以一定角度撞擊以實現(xiàn)煤粉和氧氣的快速混合，加快煤粉與氧氣的反應(yīng)速度，同時形成平推流反應(yīng)器形式，以減少流場返混，并且通過在反應(yīng)塔還原段噴入預(yù)還原鐵礦粉，可顯著提高鐵礦粉的還原度，且可利用氣化段產(chǎn)生的高溫煤氣的顯熱對預(yù)還原鐵礦粉進行進一步的還原，同時降低第一煤氣的溫度，節(jié)能降耗，減少煤氣冷卻廢水的產(chǎn)生量，同時在還原段和熔化段之間布置錐形縮口，并且將第一煤氣出口布置在錐形縮口側(cè)壁處的反應(yīng)塔上，可以顯著減少第一煤氣中的粉塵量，并且在反應(yīng)塔的下部設(shè)置熔分段，還原段得到的還原產(chǎn)物在重力作用下進入熔分段實現(xiàn)渣鐵的熔分，進而實現(xiàn)鐵水和渣液的后續(xù)再利用，鐵水可熔鑄或進一步精煉特種鋼，渣液可用于生產(chǎn)建材產(chǎn)品，在將第一煤氣供給至預(yù)還原塔中還原鐵礦粉之前，預(yù)先采用冷煤氣對第一煤氣進行激冷換熱，由此可進一步降低換熱后煤氣中的粉塵含量，提高換熱后煤氣的還原性，進而提高鐵礦粉的預(yù)還原率，同時可降低換熱后煤氣的溫度，避免鐵礦粉熔融粘結(jié)在預(yù)還原塔中，其次鐵礦粉在進入反應(yīng)塔之前，預(yù)先進入預(yù)還原塔進行預(yù)還原處理，一方面可進一步利用換熱后煤氣的顯熱，提高整個系統(tǒng)的熱利用效率，另一方面可顯著提高反應(yīng)塔內(nèi)的還原率，另外，在預(yù)還原塔內(nèi)，采用撞擊流噴嘴將鐵礦粉和換熱后煤氣以一定角度撞擊以實現(xiàn)鐵礦粉和換熱后煤氣的快速混合，加快鐵礦粉與換熱后煤氣的反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時間，同時減小反應(yīng)器體積，降低系統(tǒng)投資。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，上述系統(tǒng)進一步包括：旋風(fēng)分離器，所述旋風(fēng)分離器具有混合氣入口、除塵后氣出口和顆粒出口，所述混合氣入口與所述第二煤氣出口相連；陶瓷過濾器，所述陶瓷過濾器具有除塵后氣入口、粉塵顆粒出口和過濾后氣出口，所述除塵后氣入口與所述除塵后氣出口相連；煤氣洗滌塔，所述煤氣洗滌塔具有過濾后氣入口、水入口和水洗后氣出口，所述過濾后氣入口與所述過濾后氣出口相連；煤氣凈化塔，所述煤氣凈化塔具有水洗后氣入口和凈化煤氣出口，所述水洗后氣入口與所述水洗后氣出口相連。由此，通過將預(yù)還原塔得到的第二煤氣依次供給至旋風(fēng)分離器和陶瓷過濾器以進一步除去第二煤氣中的粉塵，降低第二煤氣中的含固量，進而減少煤氣洗滌塔的用水量，減少系統(tǒng)的廢水處理量。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述粉塵出口、所述顆粒出口和所述粉塵顆粒出口中的至少之一與所述預(yù)還原鐵礦粉入口相連。由此，可顯著增加鐵礦粉的回收利用率，進而提高反應(yīng)塔內(nèi)鐵水的含量。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述凈化煤氣出口與所述冷煤氣入口、所述第二撞擊流噴嘴和所述預(yù)還原鐵礦粉入口中的至少之一相連。由此，可顯著提高整個系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述系統(tǒng)進一步包括：高溫熔鑄裝置，所述高溫熔鑄裝置與所述渣液出口相連。由此，可以提高經(jīng)濟效益。

在本發(fā)明的再一個方面，本發(fā)明提出了一種采用上述系統(tǒng)實施直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的方法，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：

(1)將氧氣和煤粉經(jīng)所述第一撞擊流噴嘴供給至所述反應(yīng)塔的氣化段，將預(yù)還原鐵礦粉供給至所述反應(yīng)塔的還原段，使得反應(yīng)塔中進行氣化、還原和熔分反應(yīng)，以便得到第一煤氣、渣液和鐵水；

(2)將所述第一煤氣供給至所述煤氣激冷塔中與冷煤氣進行換熱，以便得到換熱后煤氣和粉塵；

(3)將鐵礦粉和換熱后煤氣經(jīng)所述第二撞擊流噴嘴供給至所述預(yù)還原塔進行預(yù)還原處理，以便得到預(yù)還原鐵礦粉和第二煤氣，并將所述預(yù)還原鐵礦粉供給至步驟(1)中的所述反應(yīng)塔。

根據(jù)本發(fā)明實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)，通過在反應(yīng)塔氣化段采用撞擊流噴嘴將煤粉與氧氣以一定角度撞擊以實現(xiàn)煤粉和氧氣的快速混合，加快煤粉與氧氣的反應(yīng)速度，同時形成平推流反應(yīng)器形式，以減少流場返混，并且通過在反應(yīng)塔還原段噴入預(yù)還原鐵礦粉，可顯著提高鐵礦粉的還原度，且可利用氣化段產(chǎn)生的高溫煤氣的顯熱對預(yù)還原鐵礦粉進行進一步的還原，同時降低第一煤氣的溫度，節(jié)能降耗，減少煤氣冷卻廢水的產(chǎn)生量，同時在還原段和熔化段之間布置錐形縮口，并且將第一煤氣出口布置在錐形縮口側(cè)壁處的反應(yīng)塔上，可以顯著減少第一煤氣中的粉塵量，并且在反應(yīng)塔的下部設(shè)置熔分段，還原段得到的還原產(chǎn)物在重力作用下進入熔分段實現(xiàn)渣鐵的熔分，進而實現(xiàn)鐵水和渣液的后續(xù)再利用，鐵水可熔鑄或進一步精煉特種鋼，渣液可用于生產(chǎn)建材產(chǎn)品，在將第一煤氣供給至預(yù)還原塔中還原鐵礦粉之前，預(yù)先采用冷煤氣對第一煤氣進行激冷換熱，由此可進一步降低換熱后煤氣中的粉塵含量，提高換熱后煤氣的還原性，進而提高鐵礦粉的預(yù)還原率，同時可降低換熱后煤氣的溫度，避免鐵礦粉熔融粘結(jié)在預(yù)還原塔中，其次鐵礦粉在進入反應(yīng)塔之前，預(yù)先進入預(yù)還原塔進行預(yù)還原處理，一方面可進一步利用換熱后煤氣的顯熱，提高整個系統(tǒng)的熱利用效率，另一方面可顯著提高反應(yīng)塔內(nèi)的還原率，另外，在預(yù)還原塔內(nèi)，采用撞擊流噴嘴將鐵礦粉和換熱后煤氣以一定角度撞擊以實現(xiàn)鐵礦粉和換熱后煤氣的快速混合，加快鐵礦粉與換熱后煤氣的反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時間，同時減小反應(yīng)器體積，降低系統(tǒng)投資。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，上述方法進一步包括：(4)將步驟(3)中得到的所述第二煤氣供給至所述旋風(fēng)分離器中進行分離處理，以便得到除塵后氣和顆粒；(5)將所述除塵后氣供給至所述陶瓷過濾器中進行過濾處理，以便得到粉塵顆粒和過濾后氣；(6)將所述過濾后氣供給至所述煤氣洗滌塔中與水接觸進行洗滌處理，以便得到水洗后氣；(7)將所述水洗后氣供給至所述煤氣凈化塔中進行凈化處理，以便得到凈化煤氣。由此，通過將預(yù)還原塔得到的第二煤氣依次供給至旋風(fēng)分離器和陶瓷過濾器以進一步除去第二煤氣中的粉塵，降低第二煤氣中的含固量，進而減少煤氣洗滌塔的用水量，減少工藝的廢水處理量。

在本發(fā)明的一些實施例中，上述處理鐵礦粉的方法進一步包括：(8)將步驟(2)得到的粉塵、步驟(4)得到的顆粒和步驟(5)得到的粉塵顆粒中的至少之一供給至步驟(1)中的所述反應(yīng)塔。由此，可顯著增加鐵礦粉的回收利用率，進而提高反應(yīng)塔內(nèi)鐵水的含量。

在本發(fā)明的一些實施例中，上述方法進一步包括：(9)將步驟(7)得到的所述凈化煤氣供給至步驟(2)中的所述煤氣激冷塔、步驟(3)中的所述第二撞擊流噴嘴中的至少之一。由此，可顯著提高整個工藝的生產(chǎn)效率。

在本發(fā)明的一些實施例中，上述方法進一步包括：(10)將步驟(1)得到的所述渣液供給至所述高溫熔鑄裝置中制備建材產(chǎn)品。由此，可以提高經(jīng)濟效益。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的方法流程示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的方法流程示意圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的方法流程示意圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的方法流程示意圖；

圖10是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的方法流程示意圖。

具體實施方式

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。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)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(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)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(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)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(shù)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至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)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(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種處理鐵礦粉的系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖1，該系統(tǒng)包括：反應(yīng)塔100、煤氣激冷塔200和預(yù)還原塔300。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，反應(yīng)塔100內(nèi)自上而下依次限定出氣化段11、還原段12和熔分段13。具體的，氣化段、還原段和熔分段均為圓柱狀，并且氣化段和還原段采用水冷壁結(jié)構(gòu)或耐火材料結(jié)構(gòu)，熔池段采用耐火材料結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，氣化段11布置有供給氧氣和煤粉的第一撞擊流噴嘴101，從而使得煤粉和氧氣充分混合后進入氣化段產(chǎn)生含有一氧化碳的還原氣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過在反應(yīng)塔氣化段采用撞擊流噴嘴將煤粉與氧氣以一定角度撞擊以實現(xiàn)煤粉和氧氣的快速混合，可以加快煤粉與氧氣的反應(yīng)速度，同時形成平推流反應(yīng)器形式，以減少流場返混，從而可顯著提高鐵礦粉的還原度。具體的，第一撞擊流噴嘴布置在氣化段的頂端。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，還原段12布置有預(yù)還原鐵礦粉入口102，具體的，預(yù)還原鐵礦粉入口處可以布置有噴嘴，即將預(yù)還原鐵礦粉噴入到還原段，使得與氣化段產(chǎn)生的含有一氧化碳和氫氣的還原氣充分接觸，從而提高預(yù)還原鐵礦粉的還原度。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，還原段12和熔分段13之間布置有錐形縮口103，錐形縮口103側(cè)壁處的反應(yīng)塔100上布置有第一煤氣出口104。具體的，還原產(chǎn)物和煤氣一起經(jīng)錐形縮口進入熔分段，還原產(chǎn)物進行熔分處理，而煤氣從第一煤氣出口排出。由此，可以顯著降低第一煤氣中粉塵量。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，熔分段13布置有渣液出口105和鐵水出口106，且適于將還原段得到的還原產(chǎn)物進行熔分處理，以便得到第一煤氣、渣液和鐵水。具體的，利用反應(yīng)塔氣化段產(chǎn)生的一氧化碳和氫氣總體積含量為80-90％的還原性氣氛，將磨細的預(yù)還原鐵礦粉由氣力輸送(冷煤氣作為載氣)或機械輸送至反應(yīng)塔的還原段(平推流段)利用煤氣的顯熱及其還原性進行進一步還原，得到的純鐵及渣在高溫下融化，依靠重力下行至反應(yīng)塔熔分段，進行鐵水和渣液的熔分。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過在反應(yīng)塔氣化段采用撞擊流噴嘴原理將煤粉與氧氣以一定角度撞擊以實現(xiàn)煤粉和氧氣的快速混合，加快煤粉與氧氣的反應(yīng)速度，同時形成平推流反應(yīng)器形式，以減少流場返混，通過在反應(yīng)塔還原段通入預(yù)還原鐵礦粉，可顯著提高鐵礦粉的還原度，且可利用氣化段產(chǎn)生的高溫煤氣的顯熱對預(yù)還原鐵礦粉進行進一步的還原，同時降低第一煤氣的溫度，節(jié)能降耗，減少煤氣冷卻廢水的產(chǎn)生量。在第一煤氣出口處設(shè)置有錐型縮口，可顯著減少第一煤氣中的粉塵量。在反應(yīng)塔的下部設(shè)置熔分段，實現(xiàn)渣鐵的熔分，進而實現(xiàn)鐵水和渣液的后續(xù)再利用，鐵水可熔鑄或進一步精煉特種鋼。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，煤粉的粒徑并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，煤粉的粒徑可以為10-90微米占比大于90％。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該粒徑范圍的煤粉具有較好的氣化效率，從而得到一氧化碳和氫氣含量高的還原氣，進而提高預(yù)還原鐵礦粉的還原效率。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，煤粉的含水量并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，煤粉的含水量可以小于2wt％。由此，可以進一步提高預(yù)還原鐵礦粉的還原效率。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，煤粉的具體類型并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，煤粉可以為選自陜北的神府煤、山西大同煤等地的弱粘結(jié)煤和非粘結(jié)煤中的至少之一。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，氣化段氣化的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，氣化的溫度可以為1800-2000攝氏度，停留時間可以為1～5秒發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該條件下可以顯著優(yōu)于其他條件提高煤粉的氣化效率，從而進一步提高預(yù)還原鐵礦粉的還原效率。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，煤粉與氧氣、預(yù)還原鐵礦粉的質(zhì)量比并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，煤粉與氧氣比為(450～650)kg/(300～420)m³、預(yù)還原鐵礦粉與煤氣的質(zhì)量比可以為((0.5～2)t/1000m³。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，煤粉與氧氣比合適，煤氣中有效氣co+h2含量高，碳轉(zhuǎn)化率高，有利于鐵礦粉還原與煤氣后續(xù)利用，煤/氧比降低，煤氣中co2氣含量增加，降低了煤氣的還原勢，不利于鐵礦粉還原。煤/氧比降低，反應(yīng)爐溫度相應(yīng)升高，耐材侵蝕加重，但有利于渣鐵熔分。而采用本申請的混合比例可以在提高還原效率的同時有利于渣鐵熔分。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，煤氣激冷塔200具有第一煤氣入口201、冷煤氣入口202、換熱后煤氣出口203和粉塵出口204，第一煤氣入口201與第一煤氣出口104相連，且適于將第一煤氣與冷煤氣進行換熱，以便得到換熱后煤氣和粉塵。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在將第一煤氣供給至預(yù)還原塔還原鐵礦粉之前，預(yù)先采用冷煤氣對第一煤氣進行激冷換熱，由此可進一步降低換熱后煤氣中的粉塵含量，同時脫除了h2o和co2，從而提高換熱后煤氣的還原性，進而提高鐵礦粉的預(yù)還原率，同時可降低換熱后煤氣的溫度，避免鐵礦粉熔融粘結(jié)在預(yù)還原塔中。需要說明的是，煤氣激冷塔的結(jié)構(gòu)并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，例如可以為直立中空柱狀結(jié)構(gòu)，塔內(nèi)可采用水冷壁結(jié)構(gòu)，冷煤氣入口可以設(shè)置在煤氣激冷塔的底部側(cè)壁上，換熱后煤氣出口可以設(shè)置在煤氣激冷塔的頂部。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，冷煤氣與第一煤氣的混合體積比并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，冷煤氣與第一煤氣的混合體積比可以為0.5～0.7：1。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，冷煤氣與第一煤氣混合體積比高，進入預(yù)還原塔的煤氣溫度低，不利于鐵礦粉預(yù)還原，但二者比例過低會導(dǎo)致進入預(yù)還原煤氣溫度過高而導(dǎo)致鐵礦粉軟化。由此，采用本申請的混合比例可以在保證鐵礦粉預(yù)還原率高的同時避免鐵礦粉的軟化。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，冷卻后煤氣的溫度并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，冷卻后煤氣的溫度可以不大于1000攝氏度。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，預(yù)還原塔300具有供給鐵礦粉和煤氣的第二撞擊流噴嘴301、第二煤氣出口302和預(yù)還原鐵礦粉出口303，第二撞擊流噴嘴301與換熱后煤氣出口203相連，預(yù)還原鐵礦粉出口303與預(yù)還原鐵礦粉入口102相連(中間應(yīng)有氣力輸送設(shè)施)，且適于將鐵礦粉和換熱后煤氣進行預(yù)還原處理，以便得到預(yù)還原鐵礦粉和第二煤氣，并將預(yù)還原鐵礦粉供給至反應(yīng)塔中。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，鐵礦粉在進入反應(yīng)塔之前，預(yù)先進入預(yù)還原塔進行預(yù)還原處理，一方面可進一步利用換熱后煤氣的顯熱，提高整個系統(tǒng)的熱利用效率，另一方面可顯著提高反應(yīng)塔內(nèi)的還原效率和鐵礦粉的金屬化率。在預(yù)還原塔內(nèi)，采用撞擊流噴嘴將鐵礦粉和換熱后煤氣以一定角度撞擊以實現(xiàn)鐵礦粉和換熱后煤氣的快速混合，加快鐵礦粉與換熱后煤氣的反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時間，同時減小反應(yīng)器體積，降低系統(tǒng)投資。需要說明的是，預(yù)還原塔的結(jié)構(gòu)并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，例如可以為中空圓柱狀；第二撞擊流噴嘴可以設(shè)置在預(yù)還原塔的頂部，第二煤氣出口可以設(shè)置在預(yù)還原塔下部側(cè)壁上，預(yù)還原鐵礦粉出口可以設(shè)置在預(yù)還原塔的底部。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，鐵礦粉的粒度并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，鐵礦粉的粒度可以為10～90μm。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，鐵礦粉粒度減小有利于氣固反應(yīng)，加速鐵礦粉還原，有利于氣力輸送；但粒度進一步減小氣固分離困難，煤氣中粉塵含量高，加重后續(xù)煤氣凈化投資。由此，采用本申請的粒度的鐵礦粉可以在提高鐵礦粉還原率的同時降低投資成本。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，鐵礦粉的具體類型并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，鐵礦粉可以為選自澳大利亞進口粉礦、巴西進口鐵礦、遼寧鞍山鐵礦、河北遷安鐵礦中的至少之一。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，鐵礦粉與冷卻后煤氣的混合質(zhì)量比并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，鐵礦粉與冷卻后煤氣的混合比可以為0.5t：1000m³。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，若鐵礦粉與煤氣比例高時，還原溫度會降低，降低了鐵礦粉還原速率，氣固分散效果不佳，甚至還原氣量不足，鐵礦粉與還原不充分，加重最終還原反應(yīng)器負荷。

根據(jù)本發(fā)明實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)，通過在反應(yīng)塔氣化段采用撞擊流噴嘴將煤粉與氧氣以一定角度撞擊以實現(xiàn)煤粉和氧氣的快速混合，加快煤粉與氧氣的反應(yīng)速度，同時形成平推流反應(yīng)器形式，以減少流場返混，并且通過在反應(yīng)塔還原段噴入預(yù)還原鐵礦粉，可顯著提高鐵礦粉的還原度，且可利用氣化段產(chǎn)生的高溫煤氣的顯熱對預(yù)還原鐵礦粉進行進一步的還原，同時降低第一煤氣的溫度，節(jié)能降耗，減少煤氣冷卻廢水的產(chǎn)生量，同時在還原段和熔化段之間布置錐形縮口，并且將第一煤氣出口布置在錐形縮口側(cè)壁處的反應(yīng)塔上，可以顯著減少第一煤氣中的粉塵量，并且在反應(yīng)塔的下部設(shè)置熔分段，還原段得到的還原產(chǎn)物在重力作用下進入熔分段實現(xiàn)渣鐵的熔分，進而實現(xiàn)鐵水和渣液的后續(xù)再利用，鐵水可熔鑄或進一步精煉特種鋼，渣液可用于生產(chǎn)建材產(chǎn)品，在將第一煤氣供給至預(yù)還原塔中還原鐵礦粉之前，預(yù)先采用冷煤氣對第一煤氣進行激冷換熱，由此可進一步降低換熱后煤氣中的粉塵含量，提高換熱后煤氣的還原性，進而提高鐵礦粉的預(yù)還原率，同時可降低換熱后煤氣的溫度，避免鐵礦粉熔融粘結(jié)在預(yù)還原塔中，其次鐵礦粉在進入反應(yīng)塔之前，預(yù)先進入預(yù)還原塔進行預(yù)還原處理，一方面可進一步利用換熱后煤氣的顯熱，提高整個系統(tǒng)的熱利用效率，另一方面可顯著提高反應(yīng)塔內(nèi)的還原率，另外，在預(yù)還原塔內(nèi)，采用撞擊流噴嘴將鐵礦粉和換熱后煤氣以一定角度撞擊以實現(xiàn)鐵礦粉和換熱后煤氣的快速混合，加快鐵礦粉與換熱后煤氣的反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時間，同時減小反應(yīng)器體積，降低系統(tǒng)投資。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖2，上述直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)進一步包括：旋風(fēng)分離器400、陶瓷過濾器500、煤氣洗滌塔600和煤氣凈化塔700。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，旋風(fēng)分離器400具有混合氣入口401、除塵后氣出口402和顆粒出口403，混合氣入口401與第二煤氣出口302相連，且適于將預(yù)還原塔中得到的第二煤氣進行分離處理，以便得到除塵后氣和顆粒。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將預(yù)還原塔得到的第二煤氣供給至旋風(fēng)分離器可以除去第二煤氣中的粉塵，可以降低第二煤氣中的含固量，進而減少后續(xù)煤氣洗滌塔的用水量，減少系統(tǒng)的廢水處理量。需要說明的是，旋風(fēng)分離器的級數(shù)并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，例如，參考圖2，可以為兩級串聯(lián)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，陶瓷過濾器500具有除塵后氣入口501、粉塵顆粒出口502和過濾后氣出口503，除塵后氣入口501與除塵后氣出口402相連，且適于將除塵后氣進行過濾處理，以便得到粉塵顆粒和過濾后氣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將旋風(fēng)分離器得到的除塵后氣供給至陶瓷過濾器可以進一步除去除塵后氣中的粉塵，降低除塵后氣中的含固量，進而進一步減少煤氣洗滌塔的用水量，減少系統(tǒng)的廢水處理量。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，煤氣洗滌塔600具有過濾后氣入口601、水入口602和水洗后氣出口603，過濾后氣入口601與過濾后氣出口503相連，且適于將過濾后氣與水接觸進行洗滌處理，以便得到水洗后氣。具體的，過濾后氣從煤氣洗滌塔的下部通入，水從煤氣洗滌塔的中上部噴入，過濾后氣在水的作用下可進一步得到凈化，除去過濾后氣中的粉塵，得到水洗后氣。需要說明的是，洗滌過濾后氣的水可經(jīng)簡單靜置之后重復(fù)利用，如此可進一步降低水的用量，進而減少整個工藝廢水的處理量。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，煤氣凈化塔700具有水洗后氣入口701和凈化煤氣出口702，水洗后氣入口701與水洗后氣出口603相連，且適于將水洗后氣進行凈化處理，以便得到凈化煤氣。具體的，含co+h2的煤氣在預(yù)還原和終還原鐵礦粉過程，發(fā)生氧化鐵與co、氧化鐵與h2等反應(yīng)過程，反應(yīng)結(jié)果生成鐵與h2o和co2氧化性氣體，煤氣化過程將煤中的硫轉(zhuǎn)化為h2s、cos混合于煤氣中，當(dāng)煤氣循環(huán)利用或后續(xù)利用前必須通過煤氣冷卻脫水和通過化學(xué)凈化(如低溫甲醇洗滌煤氣)將煤氣中co2和h2s脫除，使煤氣中h2s含量低于0.1％，co2含量低于1％。

還原過程發(fā)生如下反應(yīng)：

fe2o3+3h2＝2fe+3h2o

fe2o3+3co＝2fe+3co2

feo+h2＝fe+h2o

feo+co＝fe+co2

fe+h2s＝fes+h2

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖3，粉塵出口204、顆粒出口403和粉塵顆粒出口502中的至少之一與預(yù)還原鐵礦粉入口102相連，且適于將煤氣激冷塔得到的粉塵、旋風(fēng)分離器得到的顆粒和陶瓷過濾器得到的粉塵顆粒中的至少之一供給至反應(yīng)塔。由此，可顯著增加鐵礦粉的回收利用率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖4，凈化煤氣出口702與冷煤氣入口202、第二撞擊流噴嘴301和預(yù)還原鐵礦粉入口102中的至少之一相連，且適于將煤氣凈化塔得到的凈化煤氣供給至煤氣激冷塔和預(yù)還原塔中的第二撞擊流噴嘴中的至少之一。由此，可顯著提高整個系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖5，上述直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)進一步包括：高溫熔鑄裝置800。

根據(jù)本發(fā)明實施例，高溫熔鑄裝置800與渣液出口105相連。具體的，熔池排出的渣直接進入高溫熔鑄裝置進行高溫熔鑄，生產(chǎn)人造石，同時回收高溫熔渣顯熱，人造石進一步加工生產(chǎn)建筑裝飾材料(建材產(chǎn)品)，實現(xiàn)系統(tǒng)固廢利用，并減少氣化過程黑水產(chǎn)生量。由此，可以提高經(jīng)濟效益。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)至少具有下列優(yōu)點中的至少之一：

根據(jù)本發(fā)明實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)，煤粉氣化過程采用航天發(fā)動機撞擊流噴嘴原理，將煤粉和氧氣流以一定角度撞擊，實現(xiàn)氧氣和煤粉快速混合，加快氧氣和煤粉的反應(yīng)速度，形成平推流反應(yīng)器形式，減少流場返混。在平推流段(還原段)噴入經(jīng)預(yù)還原鐵礦粉，可提高鐵礦粉還原度，同時利用高溫煤氣的顯熱對預(yù)還原鐵礦粉進行還原并實現(xiàn)渣鐵熔分，且降低了第一煤氣的出口溫度，節(jié)能降耗，減少廢水的產(chǎn)生量；

根據(jù)本發(fā)明實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)將原反應(yīng)塔底部的渣激冷段改為熔分段，實現(xiàn)了渣鐵熔分，并可各自排出；

根據(jù)本發(fā)明實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)熔分段排出的渣液可直接進行高溫熔鑄，生產(chǎn)人造石，同時可回收高溫渣液的顯熱。人造石可進一步加工生產(chǎn)建筑裝飾材料，實現(xiàn)系統(tǒng)固廢利用，并減少反應(yīng)塔內(nèi)氣化過程黑水的產(chǎn)生量，熔分段排出的鐵水可熔鑄或進一步精煉特種鋼；

根據(jù)本發(fā)明實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)在鐵礦粉進反應(yīng)爐前首先進預(yù)還原塔進行預(yù)還原，可顯著提高系統(tǒng)鐵礦粉的還原度和金屬化率，同時進一步利用煤氣顯熱，進一步降低煤氣的出口溫度，提高系統(tǒng)的熱效率；

根據(jù)本發(fā)明實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)第一煤氣在進預(yù)還原塔前先進入煤氣激冷塔，采用凈化后的冷煤氣將高溫第一煤氣的溫度降至900攝氏度左右，由此，避免了鐵礦粉在預(yù)還原塔內(nèi)熔融粘結(jié)，同時增加了預(yù)還原塔中煤氣的還原度，進而增加鐵礦粉的金屬化率；

根據(jù)本發(fā)明實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)出預(yù)還原塔的第二煤氣經(jīng)旋風(fēng)分離器和陶瓷過濾器除塵，可顯著降低煤氣中的固含量，減少后續(xù)煤氣洗滌塔的用水量，同時減少系統(tǒng)廢水的處理量；

根據(jù)本發(fā)明實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)鐵礦粉進預(yù)還原塔的第二撞擊噴嘴采用撞擊流形式，增加了氣固分散的效果，可縮短反應(yīng)時間，減小反應(yīng)器體積，降低系統(tǒng)投資。

在本發(fā)明的再一個方面，本發(fā)明提出了一種采用上述系統(tǒng)實施直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的方法，根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖6，該方法包括：

s100：將氧氣和煤粉經(jīng)第一撞擊流噴嘴供給至反應(yīng)塔的氣化段，將預(yù)還原鐵礦粉供給至反應(yīng)塔的還原段，使得反應(yīng)塔中進行氣化、還原和熔分反應(yīng)

該步驟中，將氧氣和煤粉經(jīng)第一撞擊流噴嘴供給至反應(yīng)塔的氣化段，將預(yù)還原鐵礦粉供給至反應(yīng)塔的還原段，使得反應(yīng)塔中進行氣化、還原和熔分反應(yīng)，以便得到第一煤氣、渣液和鐵水。具體的，將氧氣和煤粉經(jīng)第一撞擊流噴嘴供給至反應(yīng)塔的氣化段，煤粉氣化產(chǎn)生含有一氧化碳和氫氣的還原氣，含有一氧化碳和氫氣的還原氣與噴入還原段的預(yù)還原鐵礦粉進行接觸進行還原處理，利用還原氣的顯熱及其還原性對其進行進一步還原，得到的純鐵及渣在高溫下液化，依靠重力下行至反應(yīng)塔熔分段，實現(xiàn)鐵水和渣液分離。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過在反應(yīng)塔氣化段采用撞擊流噴嘴原理將煤粉與氧氣以一定角度撞擊以實現(xiàn)煤粉和氧氣的快速混合，加快煤粉與氧氣的反應(yīng)速度，同時形成平推流反應(yīng)器形式，以減少流場返混，通過在反應(yīng)塔還原段通入預(yù)還原鐵礦粉，可顯著提高鐵礦粉的還原度，且可利用氣化段產(chǎn)生的高溫煤氣的顯熱對預(yù)還原鐵礦粉進行進一步的還原，同時降低第一煤氣的溫度，節(jié)能降耗，減少煤氣冷卻廢水的產(chǎn)生量。在第一煤氣出口處設(shè)置有錐型縮口，可顯著減少第一煤氣中的粉塵量。在反應(yīng)塔的下部設(shè)置熔分段，實現(xiàn)渣鐵的熔分，進而實現(xiàn)鐵水和渣液的后續(xù)再利用，鐵水可熔鑄或進一步精煉特種鋼。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，煤粉的粒徑并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，煤粉的粒徑可以為10-90微米占比大于90％。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該粒徑范圍的煤粉具有較好的氣化效率，從而得到一氧化碳和氫氣含量高的還原氣，進而提高預(yù)還原鐵礦粉的還原效率。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，煤粉的含水量并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，煤粉的含水量可以小于2wt％。由此，可以進一步提高預(yù)還原鐵礦粉的還原效率。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，煤粉的具體類型并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，煤粉可以為選自陜北的神府煤、山西大同煤等地的弱粘結(jié)煤和非粘結(jié)煤中的至少之一。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，氣化段氣化的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，氣化的溫度可以為1800-2000攝氏度，時間可以為1～5秒。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該條件下可以顯著優(yōu)于其他條件提高煤粉的氣化效率，從而進一步提高預(yù)還原鐵礦粉的還原效率。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，煤粉與氧氣、預(yù)還原鐵礦粉的質(zhì)量比并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，煤粉與氧氣比為(450～650)kg/(300～420)m³、預(yù)還原鐵礦粉與煤氣的質(zhì)量比可以為((0.5～2)t/1000m³。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，煤粉與氧氣比合適，煤氣中有效氣co+h2含量高，碳轉(zhuǎn)化率高，有利于鐵礦粉還原與煤氣后續(xù)利用，煤/氧比降低，煤氣中co2氣含量增加，降低了煤氣的還原勢，不利于鐵礦粉還原。煤/氧比降低，反應(yīng)爐溫度相應(yīng)升高，耐材侵蝕加重，但有利于渣鐵熔分。而采用本申請的混合比例可以在提高還原效率的同時有利于渣鐵熔分。

s200：將第一煤氣供給至煤氣激冷塔中與冷煤氣進行換熱

該步驟中，將第一煤氣供給至煤氣激冷塔中與冷煤氣進行換熱，以便得到換熱后煤氣和粉塵。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在將供給至預(yù)還原塔第一煤氣還原鐵礦粉之前，預(yù)先采用冷煤氣對第一煤氣進行激冷換熱，由此可進一步降低換熱后煤氣中的粉塵含量，同時脫除了h2o和co2，從而提高換熱后煤氣的還原性，進而提高鐵礦粉的預(yù)還原率，同時可降低換熱后煤氣的溫度，避免鐵礦粉熔融粘結(jié)在預(yù)還原塔中。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，冷煤氣與第一煤氣的混合體積比并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，冷煤氣與第一煤氣的混合體積比可以為0.5～0.7：1。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，冷煤氣與第一煤氣混合體積比高，進入預(yù)還原塔的煤氣溫度低，不利于鐵礦粉預(yù)還原，但二者比例過低會導(dǎo)致進入預(yù)還原煤氣溫度過高而導(dǎo)致鐵礦粉軟化。由此，采用本申請的混合比例可以在保證鐵礦粉預(yù)還原率高的同時避免鐵礦粉的軟化。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，冷卻后煤氣的溫度并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，冷卻后煤氣的溫度可以不大于1000攝氏度。

s300：將鐵礦粉和換熱后煤氣經(jīng)第二撞擊流噴嘴供給至預(yù)還原塔進行預(yù)還原處理

該步驟中，將鐵礦粉和換熱后煤氣經(jīng)第二撞擊流噴嘴供給至預(yù)還原塔進行預(yù)還原處理，以便得到預(yù)還原鐵礦粉和第二煤氣，并將預(yù)還原鐵礦粉經(jīng)氣力輸送供給至s100中的反應(yīng)塔。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，鐵礦粉在進入反應(yīng)塔之前，預(yù)先進入預(yù)還原塔進行預(yù)還原處理，一方面可進一步利用換熱后煤氣的顯熱，提高整個系統(tǒng)的熱利用率，另一方面可顯著提高反應(yīng)塔內(nèi)的還原效率和鐵礦粉的金屬化率。在預(yù)還原塔內(nèi)，采用撞擊流噴嘴原理將鐵礦粉和換熱后煤氣以一定角度撞擊以實現(xiàn)鐵礦粉和換熱后煤氣的快速混合，加快鐵礦粉與換熱后煤氣的反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時間，同時減小反應(yīng)器體積，降低系統(tǒng)投資。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，鐵礦粉的粒度并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，鐵礦粉的粒度可以為10～90μm。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，鐵礦粉粒度減小有利于氣固反應(yīng)，加速鐵礦粉還原，有利于氣力輸送；但粒度進一步減小氣固分離困難，煤氣中粉塵含量高，加重后續(xù)煤氣凈化投資。由此，采用本申請的粒度的鐵礦粉可以在提高鐵礦粉還原率的同時降低投資成本。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，鐵礦粉的具體類型并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，鐵礦粉可以為選自澳大利亞進口粉礦、巴西進口鐵礦、遼寧鞍山鐵礦、河北遷安鐵礦中的至少之一。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，鐵礦粉與冷卻后煤氣的混合質(zhì)量比并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，鐵礦粉與冷卻后煤氣的混合比可以為0.5t：1000m³。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，若鐵礦粉與煤氣比例高時，還原溫度會降低，降低了鐵礦粉還原速率，氣固分散效果不佳，甚至還原氣量不足，鐵礦粉與還原不充分，加重最終還原反應(yīng)器負荷。

根據(jù)本發(fā)明實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的方法，通過在反應(yīng)塔氣化段采用撞擊流噴嘴將煤粉與氧氣以一定角度撞擊以實現(xiàn)煤粉和氧氣的快速混合，加快煤粉與氧氣的反應(yīng)速度，同時形成平推流反應(yīng)器形式，以減少流場返混，并且通過在反應(yīng)塔還原段噴入預(yù)還原鐵礦粉，可顯著提高鐵礦粉的還原度，且可利用氣化段產(chǎn)生的高溫煤氣的顯熱對預(yù)還原鐵礦粉進行進一步的還原，同時降低第一煤氣的溫度，節(jié)能降耗，減少煤氣冷卻廢水的產(chǎn)生量，同時在還原段和熔化段之間布置錐形縮口，并且將第一煤氣出口布置在錐形縮口側(cè)壁處的反應(yīng)塔上，可以顯著減少第一煤氣中的粉塵量，并且在反應(yīng)塔的下部設(shè)置熔分段，還原段得到的還原產(chǎn)物在重力作用下進入熔分段實現(xiàn)渣鐵的熔分，進而實現(xiàn)鐵水和渣液的后續(xù)再利用，鐵水可熔鑄或進一步精煉特種鋼，渣液可用于生產(chǎn)建材產(chǎn)品，在將第一煤氣供給至預(yù)還原塔中還原鐵礦粉之前，預(yù)先采用冷煤氣對第一煤氣進行激冷換熱，由此可進一步降低換熱后煤氣中的粉塵含量，提高換熱后煤氣的還原性，進而提高鐵礦粉的預(yù)還原率，同時可降低換熱后煤氣的溫度，避免鐵礦粉熔融粘結(jié)在預(yù)還原塔中，其次鐵礦粉在進入反應(yīng)塔之前，預(yù)先進入預(yù)還原塔進行預(yù)還原處理，一方面可進一步利用換熱后煤氣的顯熱，提高整個系統(tǒng)的熱利用效率，另一方面可顯著提高反應(yīng)塔內(nèi)的還原率，另外，在預(yù)還原塔內(nèi)，采用撞擊流噴嘴將鐵礦粉和換熱后煤氣以一定角度撞擊以實現(xiàn)鐵礦粉和換熱后煤氣的快速混合，加快鐵礦粉與換熱后煤氣的反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時間，同時減小反應(yīng)器體積，降低系統(tǒng)投資。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖7，上述處理鐵礦粉的方法進一步包括：

s400：將s300中得到的第二煤氣供給至旋風(fēng)分離器中進行分離處理

該步驟中，將s300中得到的第二煤氣供給至旋風(fēng)分離器中進行分離處理，以便得到除塵后氣和顆粒。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將預(yù)還原塔得到的第二煤氣供給至旋風(fēng)分離器可以除去第二煤氣中的粉塵，可以降低第二煤氣中的含固量，進而減少后續(xù)煤氣洗滌塔的用水量，減少系統(tǒng)的廢水處理量。需要說明的是，旋風(fēng)分離器的級數(shù)并不受特別限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，例如，參考圖2，可以為兩級串聯(lián)。

s500：將除塵后氣供給至陶瓷過濾器中進行過濾處理

該步驟中，將除塵后氣供給至陶瓷過濾器中進行過濾處理，以便得到粉塵顆粒和過濾后氣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將旋風(fēng)分離器得到的除塵后氣供給至陶瓷過濾器可以進一步除去除塵后氣中的粉塵，降低除塵后氣中的含固量，進而進一步減少煤氣洗滌塔的用水量，減少系統(tǒng)的廢水處理量。

s600：將過濾后氣供給至煤氣洗滌塔中與水接觸進行洗滌處理

該步驟中，將過濾后氣供給至煤氣洗滌塔中與水接觸進行洗滌處理，以便得到水洗后氣。具體的，過濾后氣從煤氣洗滌塔的下部通入，水從煤氣洗滌塔的中上部噴入，過濾后氣在水的作用下可進一步得到凈化，除去過濾后氣中的粉塵，得到水洗后氣。需要說明的是，洗滌過濾后氣的水可經(jīng)簡單靜置之后重復(fù)利用，如此可進一步降低水的用量，進而減少整個工藝廢水的處理量。

s700：將水洗后氣供給至煤氣凈化塔中進行凈化處理

該步驟中，將水洗后氣供給至煤氣凈化塔中進行凈化處理，以便得到凈化煤氣。具體的，將水洗后氣通入煤氣凈化塔中依次進行脫硫和脫碳處理，得到凈化煤氣。具體的，含co+h2的煤氣在預(yù)還原和終還原鐵礦粉過程，發(fā)生氧化鐵與co、氧化鐵與h2等反應(yīng)過程，反應(yīng)結(jié)果生成鐵與h2o和co2氧化性氣體，煤氣化過程將煤中的硫轉(zhuǎn)化為h2s、cos混合于煤氣中，當(dāng)煤氣循環(huán)利用或后續(xù)利用前必須通過煤氣冷卻脫水和通過化學(xué)凈化(如低溫甲醇洗滌煤氣)將煤氣中co2和h2s脫除，使煤氣中h2s含量低于0.1％，co2含量低于1％。

還原過程發(fā)生如下反應(yīng)：

fe2o3+3h2＝2fe+3h2o

fe2o3+3co＝2fe+3co2

feo+h2＝fe+h2o

feo+co＝fe+co2

fe+h2s＝fes+h2

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖8，上述方法進一步包括：將s200得到的粉塵、s400得到的顆粒和s500得到的粉塵顆粒中的至少之一供給至s100中的反應(yīng)塔。由此，可顯著增加鐵礦粉的回收利用率，進而提高反應(yīng)塔內(nèi)鐵水的含量。由此，可顯著增加鐵礦粉的回收利用率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖9，上述方法進一步包括：將s700得到的凈化煤氣供給至s200中的煤氣激冷塔和s300中的第二撞擊流噴嘴中的至少之一。由此，可顯著提高整個工藝的生產(chǎn)效率。由此，可顯著提高整個系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖9，上述方法進一步包括：

s800：將s100得到的渣液供給至高溫熔鑄裝置中制備建材產(chǎn)品

該過程中，具體的，熔池排出的渣直接進入高溫熔鑄裝置進行高溫熔鑄，生產(chǎn)人造石，同時回收高溫熔渣顯熱，人造石進一步加工生產(chǎn)建筑裝飾材料(建材產(chǎn)品)，實現(xiàn)系統(tǒng)固廢利用，并減少氣化過程黑水產(chǎn)生量。由此，可以提高經(jīng)濟效益。

需要說明的是，上述針對直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)所描述的特征和優(yōu)點同樣適用于該直接還原鐵、建材、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的方法，此處不再贅述。

在本說明書的描述中，參考術(shù)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(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、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(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、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(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)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(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)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(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。