生产生铁水或钢水预产品和海绵铁的方法及设备技术

本发明专利技术涉及一种采用从铁矿石（４）或另一种金属矿石中制取的炉料生产生铁水（１６）和海绵金属的方法。在上述工艺过程中，所使用的炉料在至少一个初次还原区（２）中直接还原，以形成海绵铁，在提供含碳材料（１０）和含氧气体的条件下，该海绵铁在一个熔融气化区（１５）中熔化，同时生成了一种含有ＣＯ和Ｈ↓［２］的还原气体并将其输送到前述初次还原区（２），并在那该还原气体发生化学反应后作为炉顶煤气排出。上述炉顶煤气经洗涤后再经过去除ＣＯ↓［２］，并任选地进行加热后，作为一种至少基本不含ＣＯ↓［２］的还原气体输送到至少另一个还原区（２７）中以直接还原金属矿石尤其是铁矿石（２６），并且在与铁矿石（２６）反应完成后，该炉顶煤气作为一种排出气体排出并在一个洗涤器中清洗。在利用洗涤器中的沉渣时，为了尽可能地节约能源，要将洗涤初次还原区（２）中排出的炉顶煤气时出现的上述沉渣，去除水分后倒入融熔气化区（１５）中。作为比照，洗涤另一个还原区（２７）中排出气体时出现的沉渣去除水分，并将该沉渣加入初次直接还原区（２）中。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从分别含有铁矿石或金属矿石和任选熔剂的炉料出发，生产生铁水或钢水预产品和海绵金属尤其是海绵铁的方法和实施该方法的设备。其中所述的炉料优选具有块状和/或球团形态，该炉料在至少一个初次还原区中直接还原成海绵铁。在提供含碳材料和含氧气体的条件下，该海绵铁在一个熔融气化区中熔化，同时生成了一种含有CO和H2的还原气体，该气体通入所述的初次还原区在那发生化学反应，并以炉顶煤气的形式排出。此后该排出的炉顶煤气洗涤后经CO2去除处理并可选择性地加热后作为还原气体供给至少一个二次还原区用于直接还原金属矿石，尤其是铁矿石。其中该还原气体至少大致不含有CO2并在与金属矿石反应后作为排出气体排出然后在洗涤器中净化。在洗涤从初次还原区排出的气体和从二次还原区排出的气体时，会出现含有以氧化态和金属态形式存在的铁和任选的煤渣的沉渣。这些沉渣构成了冶金工业所致力于利用的废料和残渣。处理这些沉渣的一个已知的办法是将其堆放于堆放场，这特别适于气候热的地区，这样沉渣会很快干燥。由于所述沉渣不含任何有毒物质，可认为沉渣的堆放或填埋是安全的。但如果可能，应该避免堆放或填埋沉渣以及这样所造成的沉渣含有的有用物质的损失，而在优选方式下开发利用这类沉渣中的有用物质时，其处理工艺应该尽可能节约能源。从AT-B-376.241中知道了一种开发含有氧化态的铁和/或金属态的铁或含有碳的废料和残渣的方法。在该方法中，从还原气体以及直接还原区中排出的炉顶煤气在旋风除尘器中将固体颗粒分离出来，然后分离出来的颗粒与一种粘结剂如铁的氧化物粉尘混合，制块并全部送入熔融气化区中，其中所述的铁的氧化物粉尘在一个高炉净化设备中产生以便使在所述的气体净化设备中得到的固体颗粒也能得到利用。该方法的缺点是，由于在熔炉气化器中填加了铁的氧化物因而有必要进行还原处理以便还原铁的氧化物，因而该还原过程需要消耗能量。从DE-A-4123626中知道采用粘结剂，造渣剂和还原剂可将钢铁工业中产生的残渣制块而不区分其中的氧化物和金属部分，然后将所述的团块堆装在熔融团矿的上部区域，在熔融团矿的所述上部区域可有效地预热和干燥所述团块。根据逆流原理炉料团块与熔融团矿相互渗透，其中如果炉料团块在熔融团矿内部就先进入一个还原区，然后在熔融团矿的下部熔化。由于金属态的废料或残渣也要穿过所述熔融团矿的还原区域，因而该已知方法需要消耗大量能量。从EP-A-0623684中知道，根据化学组成可将含有煤粉和金属态的铁和氧化态的铁的废料和残渣捕集起来分为三个独立的类，即第一类主要含有氧化态的铁，第二类主要含有金属态的铁，第三类主要包括含碳物质。有效的工艺方法是将第一类物质装入所述的直接还原区而将第二、第三类物质直接装入熔融气化区。如果废料和残渣以上述不同的物质形式即以分类的形式出现，该工艺方法就特别有价值。但如果氧化态的铁和金属态的铁以及碳以混合物形式存在，那么拣选钢铁工业中的废料和沉渣就非常不经济了。本专利技术的目的在于以一种特别有效的方式和最可能节能的方式，进一步改进上述已知的方法，从而简便而有效地开发利用在采用上述方法生产生铁水或钢水预产品和海绵金属过程中产生的沉渣。上述效果的获得是通过直接使用所述沉渣来实施该方法，然而，要避免其中根据化学组成的对沉渣的分类或分离。根据本专利技术，上述目的可通过以下办法达到将在洗涤来自初次还原区炉顶煤气时中得到的沉渣除水并装入熔炉气化器中，而在洗涤二次还原区排出气体时得到的沉渣则在除水后装入初次直接还原区。方便地，从初次还原区得到的沉渣除水后造粒，然后将矿粒装入熔融的气化区中，而在洗涤二次还原区炉顶煤气时得到的沉渣则除水后制块，并将这样制得的团块装入所述的初次还原区中。为了把从初次还原区得到的沉渣完全造粒，使由此制得的渣粒具有足够的强度，使这些沉渣除水后与一种粘结剂如煅烧石灰混合。上述再次除水过程的作用是方便地调节残余含水量在大约20％，这样特别适于造粒。来自所述的二次还原区的沉渣除水后与干的氧化态副产物(34)，例如矿石碎屑和/或铸造粉尘混和。籍此可以达到约4％的残余含水量，而这对随后的制块工艺有利。所述的制块工艺是相应的一种冷制块工艺。除了上述提到的措施，最好能够洗涤至少一部分从熔融气化区排出的还原气体，并使工艺过程中分离出来的所有沉渣与来自初次还原区的沉渣一起进行进一步的处理。一种从分别含有铁矿石或金属矿石和任选地含有熔剂的炉料出发，生产生铁水或钢水预产品以及海绵金属尤其是海绵铁的设备，其中所述炉料优选地具有块状和/或球团形态。所述的设备包含至少一个用于还原铁矿石的初次还原反应器；一个熔炉气化器；一个输送熔炉气化器中形成的还原气体的进气导管，该导管将所述的熔炉气化器与所述初次还原反应器连接起来；一个输送在初次还原器中生成的还原产物的导管，该导管将初次还原器与熔炉气化器连接起来；一个导出炉顶煤气的导管，该导管从所述的初次还原器引出并含有一个初次洗涤器；输送含碳材料和含氧气体的进料导管，该导管通入所述的熔炉气化器中；一个位于所述的熔炉气化器的用于出生铁和炉渣的料口；所述的设备还包含至少一个额外的还原反应器以容纳金属矿石尤其是铁矿石，一个通向所述还原反应器的还原气体进气导管；一个装备了洗涤器从该二次还原反应器通出的释放炉顶煤气的导管；并且所述的设备还包含一个在所述的二次还原反应器中生成的还原产物的出料装置；同时所述初次还原反应器的释放炉顶煤气的导管通入一个CO2去除装置中，而所述的额外还原反应器的还原气体进气导管从该装置引出，并通过一个加热装置选择性地通入所述的额外还原反应器中；所述设备的特征在于从初级洗涤器引出的一个沉渣出料导管通向一个沉渣干燥装置，而通过一个传输装置所述的干燥装置与所述的熔炉气化器连接，并且一个沉渣出料导管连通了次级洗涤器和一个沉渣干燥装置，该干燥装置通过一个传输装置与所述的初次还原反应器连接。一个优选的实施方案的特征是从初级洗涤器的沉渣干燥装置到一个造粒装置之间有一个传输导管贯通，从所述造粒装置出发到熔炉气化器之间有一个传输装置将两者连通，并且在次级洗涤器的沉渣干燥装置与一个制块装置之间有一个传输导管连通，而从所述制块装置到所述初次还原反应器之间有一个传输装置将两者连通。相应地，在通入初次还原反应器的还原气体进气导管中设置一个洗涤器，以洗涤至少一部分还原气体，该洗涤器与一个沉渣出料导管相连，而该导管通入初级洗涤器的沉渣干燥装置。以下采用一个示于附图的典型实施方案，更为详细地阐述本专利技术，其中所附图是一个实施本专利技术方法的设备的示意图。与所述图相应，含有铁的氧化物的块状的炉料4，如矿石，并选择性地与未煅烧的熔剂5一起，通过进料导管3，从顶端送入以竖炉1形式建造的直接还原反应器中，即送入该反应器的固定床直接还原区2中。在熔炉气化器6中由含碳材料和含氧气体产生一种还原气体，并通过送气导管7以与所述炉料4的进入方向相反的方向送入竖炉1中。在所述的进气导管7中以洗涤器形式设置了一个气体净化和冷却装置8，为了调节其温度至少有部分所述还原气体流经装置8。所述熔炉气化器6上带有一个用于提供固体块状含碳材料的进料导管9，固体块状含碳材料10经煤碳干燥设备11通过一个进料导管9送入所述的熔炉气化器6中，此外传送含氧气体的进气导管12和选择性地具有的传本文档来自技高网...

【技术保护点】
从含有铁矿石（４）或金属矿石和可任选的熔剂（５）的炉料出发，生产生铁水（１６）或钢水预产品和海绵金属尤其是海绵铁的方法，其中所述的炉料优选具有块状和／或球团形态，该炉料在至少一个初次直接还原区（２）中直接还原成海绵铁，在提供含碳材料（１０）和含氧气体条件下，该海绵铁在一个熔融气化区（１５）中熔化，同时生成了一种含有ＣＯ和Ｈ↓［２］的还原气体，该气体通入所述的初次还原区（２）在那里进行化学反应，并以炉顶煤气形成排出，此后该排出的炉顶煤气经洗涤后再经去除ＣＯ↓［２］处理并可任选地加热后，输送到至少一个二次还原区（２７）用于直接还原金属矿石，尤其是铁矿石（２６），其中该炉顶煤气用作一种还原气体，至少大致不含有ＣＯ↓［２］并在与金属矿石反应后作为排出气体排出然后在洗涤器中净化，本方法的特征在于洗涤所述的初次还原区（２）的炉顶煤气过程中得到的沉渣要去除水分并送入熔炉气化区（１５）中，而洗涤所述二次还原区（２７）的排出气体时得到的沉渣要去除水分并送入所述的初次还原区（２）中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G施雷，H格路巴克，G罗森菲勒内，
申请(专利权)人：奥地利钢铁联合企业阿尔帕工业设备制造公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]