專利名稱：鐵浴熔融還原的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)液態(tài)鐵的方法，特別是以煤作還原劑，制成含碳球團(tuán)為爐料，在豎爐中進(jìn)行預(yù)還原，在鐵浴爐中進(jìn)行終還原的鐵浴熔融還原的方法。
目前用含碳球團(tuán)作爐料的豎爐預(yù)還原法，其中之一是將鐵浴爐排出的煤氣混入部分豎爐排出的煤氣后直作預(yù)還原氣體，如北京鋼鐵研究總院提出的″含碳球團(tuán)豎爐-鐵浴熔融還原法″。發(fā)表在《鋼鐵冶金新工藝》一書中，1993，84-87。該法的缺點(diǎn)是鐵浴爐內(nèi)二次燃燒率較高時(shí)，產(chǎn)生的煤氣量少，帶入豎爐的熱量少，不能滿足較高預(yù)還原率所需的熱量。而預(yù)還原率低，終還原負(fù)荷大，煤耗及總能耗高。尤其是含碳球團(tuán)還原率較低時(shí)，球團(tuán)強(qiáng)度差，難以適應(yīng)豎爐工藝的要求。
另一種方法是本申請(qǐng)人1993年申請(qǐng)的專利″生產(chǎn)直接還原鐵的方法″，專利申請(qǐng)?zhí)枮?3115876.1。該方法是將豎爐內(nèi)含碳球團(tuán)自還原產(chǎn)生的CO隨爐氣一起從爐內(nèi)排出，與鐵浴爐排出的煤氣混合作為燃料，在燃燒室內(nèi)燃燒得到高溫氣體。將高溫氣體輸入豎爐內(nèi)，作為還原氣體提供還原氣體提供還原耗熱。這種方法可增加還原氣體量，提高預(yù)還原率。但是該法與前一種方法一樣，采用的是爐料從爐頂加入，還原熱氣從爐子下部輸入的方式，在爐內(nèi)形成逆流移動(dòng)床。還原耗熱以對(duì)流方式傳遞。為了保證較高的預(yù)還原度，必須大幅度增加還原氣體量，使燃燒室容積增大。另外含碳球團(tuán)的金屬化溫度要高于900℃，在900℃以下雖還原發(fā)生，但無金屬鐵生成。球團(tuán)強(qiáng)度不能提高，而逆流豎爐對(duì)球團(tuán)強(qiáng)度要求較高，因此目前含碳球團(tuán)的制取多采用生產(chǎn)效率低的壓球-冷固結(jié)工藝。
本發(fā)明的目的在于提供一種熔融還原的方法，使工藝、設(shè)備更加簡(jiǎn)單，提高生產(chǎn)效率，降低煤耗、氧耗及總能耗。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的用煤作還原劑，采用造球-冷固結(jié)方法制成含碳球團(tuán)，以該球團(tuán)為爐料，把爐料與高溫含氧氣體從豎爐頂部輸入爐內(nèi)，在爐內(nèi)形成爐料和爐氣均向下流動(dòng)的順流移動(dòng)床。豎爐內(nèi)設(shè)置還原區(qū)和過渡區(qū)。在還原區(qū)內(nèi)，入爐的球團(tuán)先被高溫含氧氣體加熱，開始自還原，自還原生產(chǎn)的CO從球團(tuán)內(nèi)滲出，在氣相中的氧氣作用下二次燃燒，放出的熱量供還原耗熱，氣體排出豎爐。預(yù)還原后的球團(tuán)進(jìn)入過渡區(qū)，再排入鐵浴爐中進(jìn)行終還原。還原區(qū)排出的氣體與鐵浴爐排出的高溫煤氣混合，作為加熱輸入豎爐頂部的高溫含氧氣體的燃料，通入熱風(fēng)爐換熱器。
本發(fā)明與其它熔融還原方法的主要物耗和能耗比較見下表
<p>本發(fā)明由于采用了順流方式，預(yù)還原耗熱是由爐內(nèi)的二次燃燒提供，與對(duì)流傳熱比較，傳熱速度明顯加快，料層高度降低，爐內(nèi)氣體量減少。另外，當(dāng)含碳球團(tuán)在還原率較低時(shí)，所承受的料柱壓力降低，克服了逆流豎爐中要求強(qiáng)度必須較高這一難題。本發(fā)明的含碳球團(tuán)可采用效率高的造球-冷固結(jié)工藝。


圖1，鐵浴熔融還原設(shè)備結(jié)構(gòu)及流程圖。
圖2，鐵浴熔融還原法生產(chǎn)一噸液態(tài)鐵的物料平衡圖。
圖3，鐵浴熔融還原法生產(chǎn)一噸液態(tài)鐵的能量平衡圖。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
制取含碳球團(tuán)的強(qiáng)度滿足運(yùn)輸和裝料的要求。配煤比按煤中碳與鐵礦粉中鐵氧化物的含氧量的摩爾數(shù)之比，根據(jù)生產(chǎn)要求確定。例如，作為還原劑的碳全部由球團(tuán)帶入時(shí)，其比值為1.0。
制成的含碳球團(tuán)(18)通過裝料管(1)進(jìn)入豎爐(3)。在還原區(qū)(4)內(nèi)，球團(tuán)先吸收從含氧氣體噴入口(2)噴入的高溫含氧氣體的熱量，開始升溫自還原。還原產(chǎn)生的CO從球團(tuán)內(nèi)溢出，被氣相中的O2燃燒，為球團(tuán)進(jìn)一步升溫還原提供熱量。還原后的球團(tuán)經(jīng)第一層排料器(6)排入過渡區(qū)(7)，再經(jīng)第二層排料器(8)排出。預(yù)還原后的爐料(10)經(jīng)排料口(9)進(jìn)入鐵浴爐(11)。
從入口(2)噴入的高溫含氧氣體，在向下流動(dòng)的過程中，提供熱量和燃燒介質(zhì)。還原區(qū)(4)內(nèi)積存的氣體，因受過渡區(qū)(7)料栓阻力的作用，不能下竄，而從排氣管(5)排出。將其與鐵浴爐排出的高溫煤氣(19)混合作為熱風(fēng)爐(12)的燃料，從煤氣入口(16)輸入熱風(fēng)爐與助燃空氣入口(17)通入的空氣混合進(jìn)行燃燒，燃燒廢氣從排氣口(14)排出。含氧氣體從入口(13)輸入，換熱后從氣體出口(15)輸出，進(jìn)入豎爐(3)。
按以上實(shí)施方式，預(yù)還原度為85％，鐵浴爐內(nèi)二次燃燒率為50％。
權(quán)利要求
1.一種含碳球團(tuán)豎爐預(yù)還原-鐵浴熔融還原的二步熔融還原方法，該方法包括以下內(nèi)容用煤作還原劑，采用造球-冷固結(jié)方法制成含碳球團(tuán)，以該球團(tuán)為爐料，把爐料與高溫含氧氣體從豎爐頂部輸入爐內(nèi)，在爐內(nèi)形成爐料和爐氣均向下流動(dòng)的順流移動(dòng)床，豎爐內(nèi)設(shè)置還原區(qū)和過渡區(qū)，在還原區(qū)內(nèi)，入爐的球團(tuán)先被高溫含氧氣體加熱，開始自還原，自還原生產(chǎn)的CO從球團(tuán)內(nèi)滲出，在氣相中的氧氣作用下二次燃燒，放出的熱量供還原耗熱，氣體排出豎爐，預(yù)還原后的球團(tuán)進(jìn)入過渡區(qū)，再排入鐵浴爐中進(jìn)行終還原，還原區(qū)排出的氣體與鐵浴爐排出的高溫煤氣混合，作為加熱輸入豎爐頂部的高溫含氧氣體的燃料，通入熱風(fēng)爐換熱器。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說的豎爐設(shè)有雙層排料器，第一層排料器以上為還原區(qū)，第二層排料器與第一層排料器之間為過渡區(qū)，過渡區(qū)設(shè)有排氣口。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說的加熱高溫含氧氣體是在熱風(fēng)爐中換熱實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以含碳球團(tuán)為爐料、以豎爐為反應(yīng)器的鐵浴熔融還原方法。解決目前這類方法存在的工藝、設(shè)備復(fù)雜，能耗高等問題。該方法的特征是采用了爐料、爐氣都從豎爐頂部輸入的順流方式，使工藝、設(shè)備簡(jiǎn)單、明顯降低煤耗、氧耗及總能耗，還可以降低對(duì)球團(tuán)強(qiáng)度的要求。
文檔編號(hào)C21B11/00GK1132254SQ95110139
公開日1996年10月2日 申請(qǐng)日期1995年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月31日
發(fā)明者汪琦, 田濟(jì)民, 李文忠, 楊迪光 申請(qǐng)人:鞍山鋼鐵學(xué)院