專利名稱：生產(chǎn)生鐵水或液態(tài)鋼的預(yù)產(chǎn)物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用包含鐵礦石和熔劑及至少部分地含細(xì)粉部分的爐料生產(chǎn)生鐵水或液態(tài)鋼的預(yù)產(chǎn)物的工藝，按該工藝，鐵礦石在至少二個(gè)還原階段中用流化床法被直接還原成海綿鐵，該海綿鐵在供有碳載體和含氧氣體的條件下在熔融氣化區(qū)中熔化，而且產(chǎn)生含CO和H2的還原氣體，它被噴入該還原階段的還原區(qū)中，在此區(qū)反應(yīng)，并作為爐頂煤氣排出，及任選地被供給用戶，本發(fā)明還涉及實(shí)施該工藝的設(shè)備。
比如，從EP-A-0594557中得知這種工藝。用此已知工藝，按一較佳實(shí)施方案，還原在兩個(gè)位置分開(kāi)的，串聯(lián)連接的還原區(qū)中進(jìn)行，其中離開(kāi)第一還原區(qū)的還原氣體被供往第二還原區(qū)，按細(xì)礦石流的方向，該區(qū)被連接在第一還原區(qū)之前，在此將此方向稱為逆流方向，還原氣體從此處在加壓的狀態(tài)下被供往預(yù)熱區(qū)。
因而，當(dāng)與單階段直接還原、即僅用單還原區(qū)的直接還原相比時(shí)就產(chǎn)生了優(yōu)點(diǎn)，所述優(yōu)點(diǎn)的要點(diǎn)主要是還原氣體消耗低，即出于以下原因工業(yè)生產(chǎn)的還原工藝要求至少750℃的還原溫度，從而當(dāng)還原氣體離開(kāi)還原區(qū)時(shí)，不可避免地形成750℃的最低的還原氣體溫度。
由于技術(shù)上的原因，不允許來(lái)自熔融氣化器的還原氣體具有超過(guò)950℃溫度，因此只能達(dá)到約200℃的溫度增減率，這意味著只有約1/3的還原氣體的顯熱可被利用。為了能夠保持上述的溫度水平，按單階段還原工藝就必須以數(shù)倍于還原所需量的量使用還原氣體。這將導(dǎo)致還原氣體的利用不充分，在此指的是在熔融氣化器中，煤的消耗水平很高。
雖然已證明了這種公知工藝的價(jià)值，但還原程度的不同可歸因于在處理不同粒度的礦石時(shí)，鐵礦石中的細(xì)粒部分和粗粒部分，即，在處理具有稍高的細(xì)粉礦石部分的礦石(如，未篩的原礦)時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的還原程度。補(bǔ)救是困難的，因?yàn)橛靡阎墓に嚥豢赡軉为?dú)地調(diào)節(jié)鐵礦石中的細(xì)粒部分或粗粒部分在還原容器內(nèi)的帶留時(shí)間。
按該已知工藝，將來(lái)自就在熔融氣化區(qū)之前的還原區(qū)中的、經(jīng)完全還原的細(xì)礦石部分，與粗礦石部分分開(kāi)地加到熔融氣化區(qū)中，即在形成于熔融氣化區(qū)的固定床上方的流化床的高度上加入。從而避免了隨著產(chǎn)生于熔融氣化器中的還原氣體將細(xì)粒部分帶出。若流化床因所加的細(xì)粒部分而變?yōu)槌?fù)荷，結(jié)果產(chǎn)生流化床的破壞和堵塞氣體。這造成氣體的突發(fā)性爆發(fā)。因而明顯地干擾了碳載體的氣化過(guò)程及經(jīng)還原的鐵礦石，即海綿鐵的熔化過(guò)程。結(jié)果形成所生成的還原氣體的壓力和數(shù)量的不可控制的波動(dòng)，及形成了對(duì)還原過(guò)程不利的還原劑成分。
從KR專利申請(qǐng)94-38980得知一種上述類型的工藝，按該工藝，在就設(shè)置在熔融氣化區(qū)之前的還原區(qū)中，借助還原氣體將經(jīng)預(yù)還原的細(xì)礦石部分排出，然后被供往單獨(dú)的細(xì)礦石還原區(qū)中。如與EP-A-0594557一樣，也把被完全還原的細(xì)礦石導(dǎo)向熔融氣化器中的流化床區(qū)中，從而在熔融氣化器中會(huì)出現(xiàn)上述的擾動(dòng)。
按KR專利申請(qǐng)94-38980，礦石在第一還原區(qū)中被預(yù)還原，而細(xì)礦石部分和粗礦石部分在單一還原區(qū)中被一起還原。這導(dǎo)致了上述的，與EP-A-0594557相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)，即在此還原區(qū)中，細(xì)礦石部分和粗礦石部分的還原程度不均勻。
本發(fā)明旨在避免這些缺點(diǎn)和困難，因而其目的在于提供一種開(kāi)始述及類型的工藝及用于實(shí)施該工藝的設(shè)備，用此工藝，不僅可達(dá)到礦石的細(xì)的部分和粗的部分的均勻還原，即，在還原過(guò)程中，為達(dá)到還原氣體的良好利用，該工藝是多階段進(jìn)行的，即是有至少二階段的還原工藝。尤其是在本發(fā)明方法中避免了熔化過(guò)程中和生產(chǎn)還原氣體過(guò)程中的波動(dòng)。
用開(kāi)始述及類型的工藝，按本發(fā)明，通過(guò)下列特點(diǎn)的組合完成了這一目的·在第一還原階段中，借助于還原氣體將鐵礦石分成顆粒尺寸分篩各不相同的兩個(gè)部分，即分成至少一個(gè)細(xì)顆粒部分和至少一個(gè)粗顆粒部分。
·在分開(kāi)的流化床中用還原氣體將每個(gè)部分還原，其中·還原氣體維持著含粗粒部分的流化床，并將細(xì)粒部分與其分開(kāi)，
·而且其中，還將還原氣體另行直接引入另一流化床，其量和/或化學(xué)組成要保證細(xì)粒部分在此流化床中的還原在預(yù)定的時(shí)期內(nèi)達(dá)到預(yù)定的金屬化程度，及·將還原后的鐵礦石從第一和另一流化床中排出，和·將在第一還原階段被還原的、細(xì)粒的和粗粒的部分在另一以與第一還原階段相同的方式運(yùn)行的還原階段中進(jìn)一步還原，然后將細(xì)粒部分從該最后的還原階段引入熔融氣化區(qū)，同時(shí)通過(guò)供氧，最好借助于燃咀使之結(jié)團(tuán)，而粗粒部分則在重力作用下直接供入熔融氣化區(qū)中。
借助于燒咀將經(jīng)還原的細(xì)粒部分加于熔化容器中本身可從KR專利申請(qǐng)92-27502得知。但此處，還原氣體的還原按單階段進(jìn)行，在該單階段中被預(yù)還原的礦石的熔化按所謂的“浴內(nèi)”法進(jìn)行。按此方法，在反應(yīng)容器中僅存有被渣覆蓋的金屬熔體，而不存在固定床和流化床。所加的煤在渣層中氣化，所加的預(yù)還原礦石也在其中完全還原。但，這種還原方法采取了與開(kāi)始時(shí)述及類型的工藝完全不同的過(guò)程，而符合本發(fā)明的方法如，在預(yù)還原時(shí)，僅用CO和/或H2將Fe2O3大部分還原到FeO階段，然后，在熔化容器中用碳將經(jīng)預(yù)還原的礦石完全還原，即按反應(yīng)式還原。這些“浴內(nèi)”溶煉工藝因而與開(kāi)始時(shí)述及的工藝根本不同，因?yàn)檫€原氣體的還原僅進(jìn)行到稍許的程度，即進(jìn)行到約還原30％的程度。為在該熔化反應(yīng)器中完全還原，若與符合本發(fā)明的工藝相比，則需要高百分比的碳，而且開(kāi)始時(shí)述及類型的和符合本發(fā)明的工藝僅用還原氣體將還原進(jìn)行到90％或更高的還原度。由于按“浴內(nèi)”法沒(méi)有固定床和流化床，所以在發(fā)明中不會(huì)發(fā)生如流化床超負(fù)荷這樣的問(wèn)題。
按照一較佳實(shí)施方案，在兩個(gè)還原階段中，通過(guò)調(diào)節(jié)第一流化床中的單位時(shí)間內(nèi)的還原氣體量，調(diào)節(jié)作為總的顆粒尺寸分布的函數(shù)的、按本發(fā)明分開(kāi)的細(xì)粒部分的顆粒尺寸分布。同時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)另行直接供于細(xì)粒部分的第二還原氣體量，調(diào)節(jié)該細(xì)粒部分的還原程度。
一種符合本發(fā)明的工藝的簡(jiǎn)化實(shí)施方案使在第一還原階段中被還原的細(xì)的和粗的顆粒部分在另一還原階段的第一流化床中一起進(jìn)一步還原，而該細(xì)粒部分一旦再被分開(kāi)，于是就被供往另一流化床，并于此進(jìn)一步還原。
將在第一還原階段還原的細(xì)粒部分直接供往另一還原階段的流化床，并于此進(jìn)一步還原是適宜的。
上述本發(fā)明工藝的變型、另一簡(jiǎn)化的工藝的特征是細(xì)粒部分不是經(jīng)燒咀引入熔融氣化器中，而是在極接近供氧裝置開(kāi)口之處引入熔融氣化區(qū)中。
用于實(shí)施本發(fā)明工藝的設(shè)備包括至少二個(gè)串聯(lián)布置的還原裝置，按該設(shè)備，以下管線通向第一反應(yīng)器容器中輸送含有鐵礦石和熔劑的爐料的輸送管，輸送還原氣體的氣體輸送管及為輸送在其中形成的還原產(chǎn)物的、并將其導(dǎo)向帶有反應(yīng)器容器的另一還原裝置的輸送管，及排放爐頂氣體的氣體排放管，其中還原氣體的氣體輸送管構(gòu)成了來(lái)自另一還原裝置的還原氣體的排放管，而用于在該另一還原裝置中形成的還原產(chǎn)物的另一輸送管則伸入一個(gè)熔融氣化器，該氣化器中設(shè)有用于含氧氣體和碳載體的供應(yīng)管以及生鐵或鋼的預(yù)產(chǎn)物和渣的排放口，其中用于輸送在熔融氣化器中形成的還原氣體的、伸入所說(shuō)另一還原裝置的還原氣體輸送管離開(kāi)該熔融氣化器，所述設(shè)備的特征在于，每個(gè)還原裝置都設(shè)有至少二個(gè)沿鐵礦石物流方向串聯(lián)排列的反應(yīng)器容器，設(shè)有一種平行設(shè)置的、將還原氣體導(dǎo)向各個(gè)所述反應(yīng)器容器的氣體輸送管，其中，從反應(yīng)器容器-若沿鐵礦石物流向方向看則為第一個(gè)-出發(fā)，還原氣體排放裝置伸入為欲被還原的鐵礦石中的細(xì)粒部分而設(shè)的、同一還原裝置的第二反應(yīng)器容器中，而且還原產(chǎn)物的輸送管道離開(kāi)每個(gè)反應(yīng)器容器，而且其中，另二條出自第一還原裝置的輸送管道伸入另一還原裝置，而與離開(kāi)另一還原裝置的輸送管-在該裝置構(gòu)成最后的還原裝置的情況下-分別地導(dǎo)入熔融氣化器，即與離開(kāi)最后的還原裝置的第一反應(yīng)器容器的輸送管直接進(jìn)入熔融氣化器，而與最后的還原裝置中的第二反應(yīng)器容器分離的輸送管道則在富氧的位點(diǎn)，最好經(jīng)燒咀進(jìn)入此熔融氣化器。
按一較佳實(shí)施方案，二支從第一還原裝置引出的輸送管一起進(jìn)入另一還原裝置。
出自還原裝置的另一反應(yīng)器容器的輸送管直接伸入順序布置的還原裝置的另一反應(yīng)器容器是適宜的。
另一較佳實(shí)施方案的特征在于，預(yù)熱鐵礦石的預(yù)熱容器位于第一還原裝置之前，引導(dǎo)來(lái)自第一還原裝置的還原氣體的氣體導(dǎo)管伸入其中。
現(xiàn)參照某些舉例性的實(shí)施方案，參照附圖詳述本發(fā)明，

圖1-3各以示意的方式展示了符合本發(fā)明的有益的實(shí)施方案。圖4涉及一種帶一個(gè)熔融氣化器的實(shí)施方案，該實(shí)施方案是經(jīng)修改的。
根據(jù)圖1，符合本發(fā)明的設(shè)備設(shè)有順序串聯(lián)連接的二個(gè)還原階段或還原裝置1和2，其中至少含有一個(gè)細(xì)的部分(下文稱之為細(xì)粒部分)和一個(gè)粗的部分(下文稱之為粗粒部分)的鐵礦石-任選地混有熔劑，它任選地已經(jīng)過(guò)預(yù)熱了-經(jīng)礦石輸送管3被供往第一還原裝置1。此時(shí)，在裝置1中預(yù)還原和-若鐵礦石還未預(yù)熱-預(yù)熱就發(fā)生了。第一還原裝置1的構(gòu)成如下還原裝置1設(shè)有容納由鐵礦石5形成的第一流化床6的第一反應(yīng)器容器4。該流化床6由還原氣體維持，還原氣體經(jīng)由環(huán)繞反應(yīng)器容器4的環(huán)形管8出發(fā)的氣體輸管7徑向?qū)ΨQ地供應(yīng)。礦石輸送管3由側(cè)面進(jìn)入反應(yīng)器容器4。
在反應(yīng)器容器4的、按截頭錐形變窄的下端設(shè)有經(jīng)預(yù)還原的鐵礦石的排放裝置10。在第一反應(yīng)器容器4的、按照發(fā)明目的而具有一個(gè)圓形截面11的上端，在距流化床6上方一定距離處，設(shè)有大致為垂直取向的還原氣體排放裝置12，它具有一個(gè)相對(duì)于反應(yīng)器截面11呈收縮狀的截面13，最好同樣是圓形的截面13。排放裝置12借此形成了一個(gè)噴咀狀的縮口結(jié)構(gòu)。排放裝置12的垂直設(shè)置能使被上升的還原氣體氣流偶然夾帶的較大的礦石顆?；蛟谶€原時(shí)形成的團(tuán)塊再循環(huán)到流化床6中。
直接地，在第一反應(yīng)器容器4上方設(shè)有用于容納另一流化床15的另一個(gè)反應(yīng)器容器14。在該具有一個(gè)比第一反應(yīng)器容器4的截面較大的圓形截面16的第一反應(yīng)器容器4的排放裝置12經(jīng)徑向?qū)ΨQ地設(shè)置的、即此處中心設(shè)置的氣體供應(yīng)口17進(jìn)入具有比第一反應(yīng)器容器4的截面11大的圓形截面16的另一反應(yīng)容器14，還原氣體經(jīng)過(guò)開(kāi)口17離開(kāi)第一反應(yīng)器容器4，它夾帶部分鐵礦石5，即粒度處于粒度分布下部的部分(即細(xì)粒部分)礦石，進(jìn)入流化床15，并維持該床。第二反應(yīng)器容器14的下端同樣也按截頭錐狀構(gòu)成，而該另一個(gè)反應(yīng)器容器14相對(duì)于第一反應(yīng)器容器4以圓環(huán)狀徑向地向外伸展，即設(shè)有向外延伸的圓環(huán)狀擴(kuò)大部18。
在這個(gè)擴(kuò)大部18處，另一反應(yīng)器容器14設(shè)有一個(gè)徑向?qū)ΨQ設(shè)置的分配底板19，它用于直接輸入經(jīng)氣體輸送管20輸來(lái)的還原氣流，然后該氣流隨同來(lái)自第一反應(yīng)器容器4的還原氣流向上進(jìn)入反應(yīng)器容器14，它們不僅用于維持另一反應(yīng)器容器14中的流化床15，而且還用于使流化床15中的細(xì)礦石5充分還原。此時(shí)，出自第一反應(yīng)器容器4的還原氣流的還原勢(shì)能也被利用。可按帶孔的底，篩子底，閥座或蓋餾板型式等構(gòu)成的氣體分布底板19被設(shè)計(jì)成一頭向中心設(shè)置的氣體供應(yīng)口17變細(xì)的形狀(大致為截頭錐形)，以便使較大的顆粒及由其所形成的團(tuán)塊回落入第一反應(yīng)器容器4中的流化床6內(nèi)，然后于此處被進(jìn)一步還原。為使氣體流動(dòng)，平行地設(shè)置氣體輸送管7和20。
在該另一反應(yīng)器容器14的上部設(shè)有擴(kuò)張部21，它也是沿徑向向外伸展的、即向外橫向伸展的，其結(jié)果是使氣體速度在流化床15上方一段距離處明顯下降，即降到流化床15內(nèi)速度的一半，結(jié)果引起隨用過(guò)的還原氣體排出的即在頂部經(jīng)排放管22排出的粉塵量迅速減少。用過(guò)的還原氣體在旋風(fēng)除塵器23中提純，從此處，被這樣分離出來(lái)的細(xì)顆粒經(jīng)再循環(huán)管24被任選地返回另一反應(yīng)器容器14的流化床15中。另一個(gè)反應(yīng)器容器14設(shè)有單獨(dú)的排放裝置25，它按輸送管構(gòu)成，用于輸送在反應(yīng)器容器14中被還原的細(xì)礦石。
在還原裝置1內(nèi)，通過(guò)用還原氣體進(jìn)行的風(fēng)力過(guò)篩，使粒度范圍很寬(比如，尺寸范圍為0.01-8mm)的所加入的礦石被分成粗粒部分和細(xì)粒部分，即分成具有不同顆粒尺寸分布的幾個(gè)部分。因而最佳地調(diào)節(jié)流態(tài)化的流動(dòng)狀態(tài)及鐵礦石的滯留時(shí)間，以將這些顆粒烘烤是可行的。
由于噴咀狀的收縮部12，防止了被帶出第一下部反應(yīng)器容器4的細(xì)顆粒流回所述的反應(yīng)器容器4，因?yàn)樗鼈儽唤?jīng)收縮部12高速向上流動(dòng)的還原氣體再夾帶向上而去。設(shè)在氣體輸送管8和20中的體積控制裝置26對(duì)于保證最佳的氣體流動(dòng)，從而保證還原氣體中的礦石顆粒的每個(gè)部分的最佳滯留時(shí)間，即在流化床6和15中每一個(gè)中的滯留時(shí)間是可行的。以最低可能的還原氣體消耗及在預(yù)定的時(shí)期內(nèi)，精確地調(diào)節(jié)鐵礦石的-包括其細(xì)粒部分和粗粒部分的-預(yù)定金屬化程度是可行的。
經(jīng)排放裝置10被帶出第一反應(yīng)器容器4的鐵礦石5的已還原粗粒部分然后經(jīng)固體物排放裝置27向前輸送，裝置27是按輸送管構(gòu)成的。經(jīng)與旋風(fēng)除塵器23相連的管道28，經(jīng)提純的氣體與在該氣體中殘留的粉塵一起被抽出。
于其中大部分預(yù)還原鐵礦石完全還原成海綿鐵的第二還原裝置2中設(shè)有兩個(gè)反應(yīng)器容器29,30，但它們是分開(kāi)布置的，即彼此分開(kāi)地布置的，粗粒部分的輸送管27和細(xì)粒部分的輸送管25一起進(jìn)入兩個(gè)串聯(lián)布置的反應(yīng)器容器中的第一個(gè)29，它用于容納欲被還原的物料，其中經(jīng)供應(yīng)管31通過(guò)所述第一容器的底部輸送還原氣體。于此處也進(jìn)行風(fēng)力篩分，而在其中被分離出來(lái)的經(jīng)預(yù)還原的細(xì)礦石、即細(xì)粒部分經(jīng)設(shè)置在第二還原裝置2中的第一反應(yīng)器容器29上端的排放裝置32被隨還原氣體一起被供往還原裝置2中的第二反應(yīng)器容器30。
按照一種變型，如圖1中的虛線所示，將經(jīng)排放裝置25排出的細(xì)粒部分直接經(jīng)輸送管道25’供往第二還原裝置2中的第二反應(yīng)器容器30也是可能的。
將還原氣體經(jīng)輸送管33、再經(jīng)第二反應(yīng)器容器30的底部供往反應(yīng)器容器30，反應(yīng)器容器30的向上彎曲的圓拱中的還原氣體與經(jīng)氣體排放裝置32傳來(lái)的來(lái)自第二還原裝置2的第一反應(yīng)器容器29的還原氣體一起供往第一還原裝置1。還原氣體輸送管31和33中的每一個(gè)都設(shè)有體積控制裝置26，所述的管31和33是為使氣體流動(dòng)而平行設(shè)置的。
出自第二還原裝置2的第一反應(yīng)器容器29的粗粒部分經(jīng)輸送管34，在重力作用下被引向熔融氣化器35。從第二還原裝置2的第二反應(yīng)器容器30中被帶出的細(xì)粒部分經(jīng)排放管36，及設(shè)在熔融氣化器35的圓拱37上的燒咀38被引入熔融氣化器35。燒咀38使細(xì)粒部分中的顆粒結(jié)團(tuán)，從而在重力作用下使它們進(jìn)入熔融氣化區(qū)39。
在熔融氣化器35之內(nèi)，在熔融氣化區(qū)39中，由煤和含氧氣體生成含CO和H2的還原氣體，它經(jīng)還原氣體輸送管40被導(dǎo)向第二還原裝置2中的二個(gè)反應(yīng)器容器29,30。
熔融氣化器35設(shè)有固體碳載體供應(yīng)管41、含氧氣體供應(yīng)管42及任選地設(shè)置的、在室溫下為液態(tài)或氣態(tài)的碳載體如烴類的供應(yīng)管42和煅燒過(guò)的熔劑的供應(yīng)管。在熔融氣化器35之內(nèi)，在熔融氣化區(qū)39的下方，分別聚集了生鐵水或鋼的預(yù)產(chǎn)物43及熔渣44，它們經(jīng)排放口45放出。
在熔渣44上方，將形成碳載體(焦炭)的固定床Ⅰ，在其上方是粗粒碳載體流化床Ⅱ，其上是細(xì)粒碳載體流化床，所述碳載體均為碳顆粒。
在離開(kāi)熔融氣化器35并伸入二個(gè)反應(yīng)器容器29,30的還原氣體供應(yīng)管40中，設(shè)有除塵裝置46如熱氣體旋風(fēng)除塵器，在所述的熱氣體旋風(fēng)分離器46中被分離出來(lái)的粉塵顆粒與作為輸送介質(zhì)的N2一起經(jīng)折返管47再經(jīng)燒咀48、在吹氧的條件下被供往熔融氣化器35。燒咀48可設(shè)在流化床Ⅱ的相同高度上或設(shè)在其上方。
為調(diào)節(jié)還原氣體的溫度，最好設(shè)一氣體再循環(huán)管49，它從還原氣體供應(yīng)管40旁引出，經(jīng)除塵器50和壓縮機(jī)51，將部分還原氣體回輸入還原氣體供應(yīng)管40中，即在先于熱氣體旋風(fēng)除塵器46的部位回輸入管40中。
按照?qǐng)D2中所示的實(shí)施方案，其中將第一還原裝置1連接在預(yù)熱階段52之后，出自第一還原裝置1的部分爐頂氣體作為預(yù)熱氣體及經(jīng)空氣供應(yīng)管53供來(lái)的空氣被供于預(yù)熱階段52中，二個(gè)還原裝置的設(shè)計(jì)相同，即，它們都以與圖1中所示的實(shí)施方案中的第一還原裝置1相同的方式構(gòu)成。
按照?qǐng)D3，第一還原裝置1相當(dāng)于圖1中所示的實(shí)施方案中的第二還原裝置2，而第二還原裝置2相當(dāng)于圖1中的實(shí)施方案的第一還原裝置1。
圖4展示了符合一種變型設(shè)備的細(xì)節(jié)，按照此設(shè)備，經(jīng)完全還原的細(xì)粒部分不經(jīng)燒咀38，而是被直接引入熔融氣化器35。在進(jìn)入熔融氣化器35內(nèi)部的排料管36的入口處，伸入了供氧管42，以便即使按此變型，就立即發(fā)生細(xì)粒部分顆粒的結(jié)塊，從而也防止了細(xì)粒部分被出自熔融氣化器35的還原氣體排走。排放管36的一個(gè)入口位點(diǎn)還可設(shè)在熔融氣化器35的靠下的部位，如圖4所示該管36’和供氧管42’均用虛線畫出。
按照本發(fā)明，形成了工藝技術(shù)方面的一些優(yōu)點(diǎn)；其中重要的例子尤其是相當(dāng)敏銳地和精確可調(diào)地將礦石分成粗粒和細(xì)粒部分，因而借重力直接把盡可能的份額加入熔融氣化器35是可行的，而只有極必要的份額才不得不經(jīng)燒咀或富氧的位點(diǎn)加入熔融氣化器35。結(jié)果，低性能的燒咀就足夠了，因而它在熔融氣化器35的拱頂37中只形成低的溫度負(fù)荷，從而使總能耗下降，因而還原氣體只需經(jīng)相當(dāng)少的冷卻。這還減少了粘附的風(fēng)險(xiǎn)。在加料過(guò)程中使細(xì)粒部分熔化，從而避免了熔融氣化器中粉塵富集。用于熔化細(xì)粒部分的能量通過(guò)化學(xué)反應(yīng)放出，從而燒咀無(wú)需另加碳即可運(yùn)行。
本發(fā)明不限于圖中所示的各舉例性的實(shí)施方案，而是在各方面都可改變。比如還原階段或還原裝置的數(shù)目可由本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員自由選擇。它們可根據(jù)所需的工藝流程及作為所加材料的函數(shù)加以選擇。
權(quán)利要求
1．用于從含鐵礦石(5)和熔劑及至少部分地含細(xì)粉部分的爐料生產(chǎn)生鐵水(43)或液體的鋼預(yù)產(chǎn)物的方法，其中該鐵礦石在至少二個(gè)還原階段(1,2)中，用流化床法被直接還原成海綿鐵，該海綿鐵在熔融氣化區(qū)(39)中，在供有碳載體和含氧氣體的條件下熔化，并且產(chǎn)生含CO和H2的還原氣體，該還原氣體被注入還原階段(1,2)中，在此處反應(yīng)，作為爐頂氣體被抽出，及任選地被供往用戶，該方法的特征在于，采用了以下特征的組合·在第-反應(yīng)階段(1)中，借助還原氣體將鐵礦石(5)分成各有不同顆粒尺寸分布的至少二個(gè)部分，即分成至少一個(gè)粗粒部分和至少一個(gè)細(xì)粒部分，·各個(gè)部分在分開(kāi)的流化床(6,15)中被還原氣體還原，其中·還原氣體維持含粗粒部分的流化床(6)，并使細(xì)顆粒部分與粗顆粒部分分開(kāi)，·且其中，還另將還原氣體直接引入另一流化床(15)，其量和/或化學(xué)組成要保證細(xì)顆粒部分在流化床(15)中，在預(yù)定的時(shí)間期間內(nèi)被還原到預(yù)定的金屬化程度，及·將被還原的鐵礦石(5)從第一和另一流化床(6,15)中排出，而且·在第一還原階段(1)中被還原的細(xì)粒和粗粒部分在至少一個(gè)以與第一還原階段相同的方式運(yùn)行的另一還原階段(2)中被進(jìn)一步還原，然后將此細(xì)粒部分從后一還原階段(2)引入熔融氣化區(qū)(39)，同時(shí)通過(guò)供氧，更好是借助燒咀使之結(jié)團(tuán)，而粗粒部分則借助重力直接供入熔融氣化區(qū)(39)中。
2．權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在還原階段(1,2)兩者中，作為總的顆粒尺寸分布函數(shù)的、被分出的細(xì)粒部分的顆粒尺寸分布，通過(guò)調(diào)節(jié)單位時(shí)間供往第一流化床(6)的還原氣體量而被調(diào)節(jié)，同時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)直接另行供往細(xì)粒部分的第二還原氣體量來(lái)調(diào)節(jié)該部分的還原程度。
3．權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，在第一還原階段(1)中被還原的細(xì)粒和粗粒部分在另一還原階段(2)中的流化床(6)中一起被進(jìn)一步還原，而細(xì)粒部分被再分離出來(lái)，被供往另一流化床(15)并在此處被進(jìn)一步還原。
4．權(quán)利要求1-3中之一項(xiàng)或幾項(xiàng)的方法，其特征在于，在第一反應(yīng)階段(1)中被還原的細(xì)粒部分被直接供往另一還原階段(2)中的另一流化床(15)中，并在此處被進(jìn)一步還原。
5．權(quán)利要求1-4中之一項(xiàng)或幾項(xiàng)的方法，其特征在于，細(xì)粒部分不經(jīng)燒咀(38)、而是在非常靠近供氧裝置開(kāi)口處被引入熔融氣化區(qū)(39)中(圖4)。
6．用于實(shí)施上述權(quán)利要求1-5中之一項(xiàng)或幾項(xiàng)方法的設(shè)備，它包括至少二個(gè)串聯(lián)排列的還原裝置(1,2)，按照該設(shè)備，有以下管線伸入第一反應(yīng)器容器(4,29)，用于含鐵礦石(5)和熔劑的爐料輸送管(3)、還原氣體的供氣管(7)及預(yù)定為輸送在所述反應(yīng)器容器中形成的還原產(chǎn)物、并將其導(dǎo)向設(shè)有反應(yīng)器容器(29)的另一還原裝置(2)的輸送管(27)、及爐頂氣體排入管(22)，其中還原氣體供氣管(7)構(gòu)成了來(lái)自另一還原裝置(2)的還原氣體排放管，而用于在另一還原裝置(2)中形成的還原產(chǎn)物輸送管(34)伸入設(shè)有含氧氣體和碳載體供應(yīng)管(41,42)，及生鐵(43)或液態(tài)的鋼預(yù)產(chǎn)物和爐渣(44)的排放口(45)的熔融氣化器(35)，其中伸入另一還原裝置(2)的、用于供應(yīng)在熔融氣化器(35)中形成的還原氣體的還原氣體供應(yīng)管(40)離開(kāi)熔融氣化器(35)，該設(shè)備的特征在于，在每一個(gè)還原裝置(1,2)中都設(shè)有沿礦石(5)的流動(dòng)方向串聯(lián)設(shè)置的至少二個(gè)反應(yīng)器容器(4,14；29,30)、一種將還原氣體導(dǎo)向所述各反應(yīng)器容器的、平行設(shè)置的供氣管(7,20；31,33)，其中從反應(yīng)器容器(4,29)-若沿礦石流向看為第一個(gè)-中有還原氣體排放裝置(12,32)伸入同一還原裝置(分別為1或2)的、打算用于待還原的鐵礦石的細(xì)粒部分的第二反應(yīng)器容器(14,30)，而用于還原產(chǎn)物的輸送管(25,27,34,36)則離開(kāi)各反應(yīng)器容器(4,14；29,30)，而且其中，還有二條出自第一還原裝置(1)的輸送管(25,27)伸入另一還原裝置(2)，而離開(kāi)另一還原裝置(2)的輸送管(25,27)-若還原裝置(2)為最后的還原裝置-則分別導(dǎo)向熔融氣化器(35)，即，離開(kāi)最后的還原裝置(2)的第一反應(yīng)器容器(4；29)的輸送管(34)直接進(jìn)入熔融氣化器(35)，而離開(kāi)第二還原裝置(2)的第二反應(yīng)器容器(14；30)的輸送管(36)在富氧的位點(diǎn)、最好經(jīng)燒咀(38)進(jìn)入熔融氣化器(35)。
7．權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征在于，兩條出自第一還原裝置(1)的輸送管(25,27)一起進(jìn)入另一還原裝置(2)。
8．權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征在于，出自還原裝置(1)的另一反應(yīng)器容器(14；30)的輸送管(25)直接進(jìn)入順序設(shè)置的還原裝置(2)的另一反應(yīng)器容器(14；30)。
9．權(quán)利要求6、7或8的設(shè)備，其特征為，鐵礦石(5)的預(yù)熱容器(52)在第一還原裝置(1)之前，引導(dǎo)來(lái)自第一還原裝置的爐頂氣體的氣體導(dǎo)管進(jìn)入該容器(52)中。
全文摘要
在用含鐵礦石(5)、熔劑及至少部分地含細(xì)粉部分的爐料生產(chǎn)生鐵水或液態(tài)的鋼預(yù)產(chǎn)物的方法中,鐵礦石在至少2個(gè)還原階段中,用流化床法被直接還原成海綿鐵,該海綿鐵在供有碳載體及含氧氣體的條件下、在熔融氧化區(qū)中熔化,而且產(chǎn)生含CO和H
文檔編號(hào)C21B13/06GK1223693SQ97195933
公開(kāi)日1999年7月21日 申請(qǐng)日期1997年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月28日
發(fā)明者L·W·克普林格, F·瓦爾內(nèi), J·施恩克, I－O·李, Y-H·金, M·D·樸 申請(qǐng)人:奧地利鋼鐵聯(lián)合企業(yè)阿爾帕工業(yè)設(shè)備, 浦項(xiàng)綜合制鐵株式會(huì)社, 工業(yè)科學(xué)與技術(shù)研究所