專利名稱：氧氣煤粉熔劑風(fēng)口復(fù)合噴吹高爐煉鐵工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高爐煉鐵工藝，特別是氧氣煤粉熔劑風(fēng)口復(fù)合噴吹高爐煉鐵工藝。
傳統(tǒng)高爐煉鐵工藝是從爐頂裝入礦石、熔劑和焦炭，同時(shí)從風(fēng)口鼓入熱風(fēng)，這種工藝焦炭用量大，在爐身料柱中占據(jù)體積大，由于配加熔劑，爐料含鐵品位降低，造成爐身容積利用率低，由于煤氣中CO含量不到40%，鐵礦石在爐身還原不充分，大量浮士體需在高爐下部高溫區(qū)用碳直接還原，造成焦炭溶損量大，使焦炭高溫強(qiáng)度降低;高爐爐身下部形成軟熔帶，阻擋上升煤氣通過，阻損大易引起爐況失常，限制了高爐生產(chǎn)率的提高;爐內(nèi)造渣脫硫過程曲折復(fù)雜;爐頂煤氣熱值低，利用價(jià)值低;輔助設(shè)備復(fù)雜。
近年來，由于焦煤緊缺，焦?fàn)t污染難以解決，焦炭供應(yīng)日趨緊張，以煤代焦的高爐煉鐵噴煤技術(shù)得到應(yīng)用，為了提高噴煤量，需要采用提高風(fēng)溫和富氧的措施，當(dāng)風(fēng)中含氧量超過30%，熱風(fēng)爐的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)就無法承受;當(dāng)風(fēng)中含氧量超過35%，由于噸鐵煤氣量減小，高爐內(nèi)產(chǎn)生“下熱上涼”問題，使冶煉無法進(jìn)行。國(guó)內(nèi)外也有幾種高爐氧煤煉鐵工藝，由風(fēng)口噴入氧氣和大量煤粉，用風(fēng)口加入水蒸汽，爐頂循環(huán)煤氣和調(diào)節(jié)氧氮比例的措施解決“下熱”問題，用爐身下部和/或中部增加上排風(fēng)口吹入予熱的凈化爐頂循環(huán)煤氣或其燃燒后的氣體加熱爐身爐料的方法解決“上涼”問題，但由于設(shè)備復(fù)雜能耗高，操作困難，效果不理想。
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足提供一種由風(fēng)口噴入工業(yè)氧氣、煤粉、熔劑的氧氣煤粉熔劑風(fēng)口復(fù)合噴吹高爐煉鐵工藝，改善并強(qiáng)化冶煉過程，增加產(chǎn)量，提高質(zhì)量。
本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的氧氣煤粉熔劑風(fēng)口復(fù)合噴吹高爐煉鐵工藝，包括由爐頂裝入礦石和焦炭，其特征在于a)在由爐頂裝入礦石和焦炭的同時(shí)從風(fēng)口復(fù)合噴吹氧氣，煤粉和熔劑;
b)煤粉和焦炭與氧氣在風(fēng)口循環(huán)區(qū)燃燒提供煉鐵過程所需熱量，并產(chǎn)生CO和H2還原氣體與工業(yè)氧氣中的氮、煤粉中氮、循環(huán)煤氣和/或壓縮空氣中的氮一起形成爐腹煤氣;
c)上升煤氣中的CO和H2在爐身將礦石中大部分鐵的氧化物還原成金屬鐵，礦石在爐身下部熔化滴落，煤粉中未燃燒的碳與焦炭中的部分碳將余下鐵的氧化物在爐身下部全部還原成金屬鐵并完成滲碳反應(yīng)，同時(shí)吸收被部分還原的其它元素在爐缸渣鐵分離，最終生成鐵水和爐渣;
d)風(fēng)口噴入的熔劑與煤粉和焦炭的灰分結(jié)合生成高堿度初渣，其后吸收礦石中脈石成分變成終渣，并完成鐵水脫硫過程。
其中噴入的氧氣為常溫工業(yè)氧氣，其純度為60%以上，所冶煉的礦石可以是球團(tuán)礦、塊礦、燒結(jié)礦;風(fēng)口噴入煤粉為每噸鐵200kg以上;風(fēng)口噴入的熔劑可以是石灰石、石灰、或含CaO和MgO的其它熔劑粉狀物;風(fēng)口前理論燃燒溫度可以通過調(diào)節(jié)風(fēng)口噴入氧氣、煤粉和熔劑以及循環(huán)煤氣和/或壓縮空氣的用量來調(diào)控;煤粉和熔劑的載氣可以用凈化的循環(huán)煤氣和/或壓縮空氣從風(fēng)口噴入，噴入量分別獨(dú)立可調(diào);外供煤氣是含硫低的優(yōu)良?xì)怏w燃料，也可用來發(fā)電，經(jīng)脫除CO2和H2O后可用于直接還原豎爐還原用氣或化工原料用氣。
由于采取上述技術(shù)方案，使本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)及效果a)爐料結(jié)構(gòu)合理，減少焦炭用量，降低了焦比，爐身容積利用率高，提高礦石處理能力，增加產(chǎn)量;
b)高爐煤氣中CO和H2含量高，鐵礦石間接還原率高;
c)碳素利用合理，焦炭溶損少，高溫強(qiáng)度高，爐缸焦炭柱的透氣性得到改善;
d)礦石間接還原充分，生成海綿鐵結(jié)構(gòu)，爐內(nèi)軟熔帶消失，煤氣暢通，生產(chǎn)率提高，操作穩(wěn)定;
e)造渣脫硫過程優(yōu)化，f)有害元素的還原受到抑制，減少循環(huán)累積造成的危害;
g)煤粉燃燒條件好，燃燒率高;
h)風(fēng)口前理論燃燒溫度易于調(diào)控;
i)爐頂煤氣熱值高，含硫量低，外供量大;
j)耗能低，熱效率高;
k)輔助設(shè)備簡(jiǎn)單，總體投資少，成本低。


圖1為本發(fā)明工藝流程2為用壓縮空氣作載氣的工藝流程3為對(duì)已有高爐技術(shù)改造工藝流程中1、高爐，2、煤氣除塵系統(tǒng)，3、煤氣壓縮機(jī)或空氣壓縮機(jī)、4、煤粉噴吹系統(tǒng)，5、熔劑噴吹系統(tǒng)，6、制氧機(jī)，7、鼓風(fēng)機(jī)，8、熱風(fēng)爐。
下面結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)進(jìn)一步說明;
圖1本發(fā)明工藝流程圖，礦石與焦炭從爐頂裝入高爐(1)，焦炭較傳統(tǒng)高爐煉鐵的用量減少，除支撐料柱，主要消耗于直接還原和滲碳反應(yīng)，在風(fēng)口燃燒焦炭量很少，爐缸焦炭柱更新速度緩慢，爐內(nèi)爐料下降慢，還原充分，礦石生成海綿鐵結(jié)構(gòu)，軟熔帶消失，不易發(fā)生“懸料”、“崩料”現(xiàn)象，防止?fàn)t涼和爐缸凍結(jié)，操作平穩(wěn)，靈活，生產(chǎn)率提高，當(dāng)從風(fēng)口噴入工業(yè)氧氣，(工業(yè)氧氣由制氧機(jī)(6)制造)，和高揮發(fā)分煤粉(由煤粉噴吹系統(tǒng)(4)吹入)時(shí)，煤粉和少量焦炭與氧氣在風(fēng)口循環(huán)區(qū)燃燒提供煉鐵過程所需熱量并產(chǎn)生CO和H2還原氣體與工業(yè)氧氣中的氮，煤粉中的氮，循環(huán)煤氣和/或壓縮空氣中的氮一起形成爐腹煤氣，其中CO和H2含量比傳統(tǒng)高爐的爐腹煤氣CO和H2含量高，因此提高了煤氣還原能力;在風(fēng)口循環(huán)區(qū)煤粉在工業(yè)氧氣中燃燒，燃燒速度快，燃燒率高;煤粉與熔劑復(fù)合噴吹又防止了燃燒時(shí)煤粉顆粒的聚團(tuán)現(xiàn)象，增加了煤粉的表面積，進(jìn)一步加速了煤粉燃燒過程;從風(fēng)口噴入熔劑(由熔劑噴吹系統(tǒng)(5)噴入)，對(duì)降低理論燃燒溫度有利，復(fù)合噴吹工業(yè)氧氣煤粉和熔劑時(shí)，伴以少量的爐頂循環(huán)煤氣和/或壓縮空氣(由煤氣壓縮機(jī)或空氣壓縮機(jī)(3)供給)，使風(fēng)口區(qū)理論燃燒溫度易于調(diào)控，維持在適宜的溫度范圍內(nèi)，避免了“下熱”現(xiàn)象發(fā)生;因?yàn)闋t身料柱中焦炭量少，又不再配加熔劑，使加熱噸鐵爐料所需熱量減少，由爐缸上升的煤氣攜帶熱量滿足了爐身冶煉過程需要，解決了“上涼”問題;上升煤氣中的CO和H2在爐身將礦石中大部分鐵的氧化物還原成金屬鐵，礦石在爐身下部熔化滴落，煤粉中未燃燒的碳與焦炭中的部分碳將余下鐵的氧化物在高爐下部全部還原成金屬鐵并進(jìn)行了滲碳反應(yīng)，同時(shí)吸收被部分還原的其它元素，在爐缸渣鐵分離，最后生成鐵水和爐渣;在風(fēng)口循環(huán)區(qū)噴入的熔劑與煤粉和焦炭的灰分結(jié)合成高堿度初渣，其成分均勻，堿度高，溫度高，且流動(dòng)性好，同時(shí)具有很強(qiáng)的脫硫能力，它作為熱載體把熱量帶到爐缸中，使?fàn)t缸熱量充沛，并吸收礦石中的脈石成分變成終渣，并完成了鐵水的脫硫過程;在風(fēng)口循環(huán)區(qū)，煤粉與焦炭攜帶進(jìn)入高爐的硫直接與熔劑反應(yīng)，大部分被固定在爐渣中，減少了氣相中硫含量，使循環(huán)累積量降低，因此造渣脫硫過程得以優(yōu)化;煤粉與焦炭中含有SiO2高的灰分，在風(fēng)口循環(huán)區(qū)直接與熔劑中CaO結(jié)合，減少了SiO2的活度，有效抑制SiO2還原，減輕了SiO有害作用，有利于冶煉低硅鐵，減少能耗;煤氣中CO分壓高，氮量減少，也抑制了堿金屬的還原，減少氣態(tài)產(chǎn)物循環(huán)累積造成的危害;爐頂排出的煤氣由煤氣除塵系統(tǒng)(2)處理，其熱值高達(dá)4.0-7.0MJ/m3比已有高爐外供煤氣的熱值提高，除少量用作循環(huán)煤氣，大部分煤氣是含硫低的優(yōu)良?xì)怏w燃料，也可用來發(fā)電，經(jīng)脫除CO2和H2可用于直接還原豎爐還原用氣或化工原料用氣。
圖2為用壓縮空氣作載氣的工藝流程圖，它是在圖1工藝流程基礎(chǔ)上，用壓縮空氣代替循環(huán)煤氣作為載體輸送煤粉和熔劑;也可在此基礎(chǔ)上增加少量循環(huán)煤氣(圖中未示出)，直接從風(fēng)口吹入，用于調(diào)節(jié)風(fēng)口理論燃燒溫度。
圖3為對(duì)現(xiàn)有高爐技術(shù)改造工藝流程，它不改變現(xiàn)有設(shè)備，增加煤粉噴吹系統(tǒng)、熔劑噴吹系統(tǒng)和制氣機(jī)，與風(fēng)口鼓入熱風(fēng)(由鼓風(fēng)機(jī)(7)熱風(fēng)爐(8)供給)，同時(shí)復(fù)合噴吹氧氣、煤粉和熔劑，可使現(xiàn)有高爐產(chǎn)量大大提高，因此本發(fā)明技術(shù)對(duì)于煉鐵工業(yè)是一種先進(jìn)技術(shù)，有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。
實(shí)施例采用圖1工藝流程，具體礦石成分、熔劑成分、煤粉成分、焦炭成分及工藝參數(shù)如下a)礦石成分表1

b)熔劑(石灰)成分表2

C)煤粉成分表3

d)焦炭成分表4

e)爐料組分、工藝參數(shù)、摸擬計(jì)算結(jié)果(按每噸生鐵計(jì))表5

f)生鐵成分主要化學(xué)成分%表6Fe CSiMn P S94.53 4.48 0.2 0210.15 0.0權(quán)利要求
1.氧氣煤粉熔劑風(fēng)口復(fù)合噴吹高爐煉鐵工藝，包括由爐頂裝入礦石和焦炭，其特征在于a)在由爐頂裝入礦石和焦炭的同時(shí)從風(fēng)口復(fù)合噴吹氧氣、煤粉和熔劑；b)煤粉和焦炭與氧氣在風(fēng)口循環(huán)區(qū)燃燒提供煉鐵過程所需熱量，并產(chǎn)生CO和H2還原氣體與工業(yè)氧氣中的氮、煤粉中的氮、循環(huán)煤氣和/或壓縮空氣中的氮一起形成爐腹煤氣；c)上升煤氣中的CO和H2在爐身將礦石中大部鐵的氧化物還原成金屬鐵，礦石在爐身下部熔化滴落，煤粉中未燃燒的碳與焦炭中的部分碳將其中余下鐵的氧化物全部還原成金屬鐵，并完成滲碳反應(yīng)，同時(shí)，吸收被部分還原的其它元素，在爐缸渣鐵分離，最終生成鐵水和爐渣；d)風(fēng)口噴入的熔劑與煤粉和焦炭的灰分結(jié)合生成高堿度初渣，其后吸收礦石中脈石成分變成終渣，并完成鐵水脫硫過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵工藝，其特征在于風(fēng)口噴入的氧氣為常溫工業(yè)氧氣，其純?yōu)?0%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵工藝，其特征在于礦石可以是球團(tuán)礦、塊礦、燒結(jié)礦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵工藝，其特征在于風(fēng)口噴入煤粉為每噸鐵200kg以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵工藝，其特征在于風(fēng)口噴入熔劑可以是石灰石、石灰或含CaO和MgO的其它熔劑的粉狀物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵工藝，其特征在于風(fēng)口前理論燃燒溫度可以通過調(diào)節(jié)風(fēng)口噴入氧氣、煤粉和熔劑以及循環(huán)煤氣和/或壓縮空氣的用量來調(diào)控。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵工藝，其特征在于輸送煤粉和熔劑的載氣可以用凈化的循環(huán)煤氣和/或壓縮空氣從風(fēng)口噴入，煤粉和熔劑的噴入量分別獨(dú)立可調(diào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵工藝，其特征在于外供凈化煤氣為含硫低的優(yōu)良?xì)怏w燃料，也可用來發(fā)電，經(jīng)脫除CO2和H2O后可用于直接還原豎爐還原用氣或化工原料用氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧氣煤粉熔劑風(fēng)口復(fù)合噴吹高爐煉鐵工藝，其特征在于在爐頂裝入礦石和焦炭同時(shí)從風(fēng)口復(fù)合噴吹氧氣、煤粉和熔劑，燃燒產(chǎn)生的熱量和還原煤氣使礦石經(jīng)還原熔化滲碳，吸收被還原的其它元素，在爐缸渣鐵分離，最終生成鐵水和爐渣，該工藝具有爐料結(jié)構(gòu)合理，爐身容積利用率高，礦石間接還原率高，碳素利用合理，軟熔帶消失，操作穩(wěn)定、造渣脫硫過程優(yōu)化，熱效率高，外供煤氣質(zhì)量好，熱值高，量大的優(yōu)點(diǎn)及效果，同時(shí)可對(duì)現(xiàn)有高爐進(jìn)行技術(shù)改造。
文檔編號(hào)C21B5/00GK1097805SQ9410587
公開日1995年1月25日 申請(qǐng)日期1994年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月31日
發(fā)明者高征鎧 申請(qǐng)人:高征鎧