生铁水或钢水预产品和海绵铁热压团块的方法和设备技术

一种由铁矿石和助熔剂以及至少部分碎料所组成的炉料生产生铁水或液态钢预产品的方法，其中，炉料在至少一个还原区（１８）内被直接还原成海绵铁，在供给碳载体和含氧气体条件下的熔化气化区（Ⅰ－Ⅳ）内熔炼海绵铁，并产生了还原气体，该还原气体被喷射进还原区（１８）内，并在那里进行反应，被抽出来作输出气体供给用户使用，此项改进的目的在于提供一种利用碎矿石的廉价方法。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由铁矿石和助熔剂以及至少部分碎料所组成的炉料生产生铁水或钢水预产品的方法，其中，通过旋转层方法，炉料在至少一个还原区内被直接还原成海绵铁，在供给碳载体和含氧气体的条件下的熔化气化区内熔炼海绵铁，并产生了含CO和H2的还原性气体，将它们喷射进还原区，并且在那里进行反应，该气体最后被抽出来作为输出气体供给用户使用；以及实现上述方法的设备。从AT-B 390622就已知道这种方法。按照AT-B 390622生产粒径大都各不相同的炉料，将炉料还原并通过风筛将其分离成不同粒径的部分，然后以单独的步骤进行完全还原。然而，这种已知的一步法仅能达到还原气体的低热利用，势必增加还原气体的消耗。也不可能最佳利用还原气体中的化学结合能。本专利技术的目的是提供一种开始定义的那种方法及实现该方法的设备，它能以一种利用未处理的煤作为碳载体的廉价方式使用至少含有碎料的铁矿石和助熔剂，该方法能够利用仍然包含在还原气体中的化学结合能(CO、H2含量)。按照本专利技术，通过以下开始定义的那种方法可以达到上述目的—首先通过旋转层方法使赤铁矿和/或磁铁矿碎矿石和/或矿粉在预热区内进行预热，—从而在至少一个连续排列的还原区内将已预热的炉料还原到较完全的程度，—随后通过强制输送工具，最好是气动输送工具，将至少更细颗粒的炉料加进熔化气化区的流化床和/或(如果要求的话)固定床内，并在那里进行熔炼。按照AT-B 387 403，含菱铁矿和/或水合的炉料在位于固定床直接还原区前的固定床加热区内进行煅烧，然而，其中只有能在固定床内被处理的粗块含铁矿石的炉料才可用于装料。炉料不是在如同已知固定床法(AT-B 387 403)情况下的材料逆流中而是在稳定的或循环旋转层中，即(例如)斜流中进行处理，这对本专利技术来说是十分重要的，因而由于改进了高能气体利用而能对碎矿石和矿粉廉价地进行处理。这是很重要的，因为目前世界生产的约75％的矿石都是碎矿石，它比粗块或团块矿石便宜。按照本专利技术，不仅通过旋转法进行还原而且还进行预热。按照本专利技术的多步旋转层法，就可能以最佳方式利用还原气体而无须供给附加的能量。从US-A 5,082,251已经知道一种直接还原法，按照该方法，使用重整天然气或石油，在一种级联排列的旋转层反应器的系统中，对经干燥、筛分和破碎而制得的复合矿石后的富铁碎矿石进行还原，这样就可得到一种极细的粒径组成。随后，将铁粉冷压或热压成块。将烟气用作预热阶段的流化气体，该烟气是燃烧空气和天然气而产生的；因此必须输入外部能量，只有旋转气体的显热是可利用的。相反，通过固体碳载体(例如煤)进行本专利技术的还原，此后，按照本专利技术，CO还原占优势，而按照US-A5,082,251，主要用H2进行矿石的直接还原。从使用来自最终还原阶段的还原气体的方法而不是按照US-A5,082,251那样供给导致高成本的外部气体来预热矿石，就可看出本专利技术的主要优点。本专利技术的另一个气体调节的优点在于，除了可作预热之用以外，还能用作还原气氛进行预还原，从而确保还原气体特别有效的利用。为了冷却在熔化气化区内生成的还原气体，按照本专利技术，将部分还原气体直接加进用于形成旋转层的还原区内，而另一部分还原气体在热旋风器和涤气器内进行净化后，作为冷却气体同加进还原区内的第一部分还原气体进行混合。为了控制还原区内炉料的流化状态。最好将一部分还原气体加进旋转层附近的还原区内，而供给热旋风器的那部分还原气体被部分地加进还原区内在其底部形成的流化床中。为了有效地预热炉料，最好把离开还原区的还原气体加进预热区，由于部分燃烧还原气体而导致温度上升。为了有效地利用在还原中产生的粉尘和碎粒，最好是用一个还原旋风分离器来除去从还原区抽出的还原气体中的碎料，在分离期间还原旋风器内分离出来的碎料被还原到较完全的程度，并借助于喷射器被供入熔化气化区内含氧气体的供气点附近。从还原区旋转层适当地部分排出在还原区内已经事先被完全还原的碎料，并经过Sleuce系统在含氧气体供应点附近用喷射器供入熔化气化区内，同时，从还原区的旋转层排出的部分炉料同还原旋风器内分离出来的物料一起被适当地供入熔化气化区内。此时，用喷射器和氧气粉尘燃烧器经过Sleuce系统，将已在热旋风器内分离出来的粉尘在细焦流化床和粗焦流化床之间范围附近供入熔化气化区内。通过将一部分熔炼过程所需的助熔剂同煤一起直接加入熔化气化区内，并将一部分助熔剂同碎矿石一起加入预热区来适当地添加助熔剂，其中，最好以粒径在4mm-12.7mm范围内的粗颗粒输入同煤一起加入的助熔剂，并最好以粒径在2mm-6.3mm范围内的细颗粒输入同碎矿石一起加入的助熔剂。通过设置2个就地分开的连续排列的还原区可达到特别有效的还原，离开第一还原区的还原气体进入在碎矿石流动方向意义上位于第一还原区前的第二还原区内，并在压缩状态下从该处加入预热区内。为了利用在工艺过程中产生的过量气体，按照最佳实施方案，如果要求的话，根据离开还原区的一部分还原气体的混合物情况，在CO2净化后，离开预热区的输出气体被用于生产热压团块铁，其中，碎矿石在预热区内进行预热，随后在至少一个还原区内进行完全还原，并被供入压缩和制团设备内；根据加热情况，输出气体被输入至少一个形成旋转床的还原区内，而且，在流过该处后，从该处被抽出来并在部分燃烧状态下被加进预热区内，目的在于升高温度以形成旋转床。一种实现本专利技术方法的装置，它包括至少一个还原反应器，与该反应器连接的一根用于输送含有铁矿石和助熔剂的炉料输送管、一根用于输送还原气体的供气管以及一根用于输送反应器内生成的还原产物的输送管和一根输出气体的导气管；包括一个熔炉燃气发生器，输入来自还原反应器的还原产物的输送管进入该熔炉燃气发生器内；它还包括含氧气体和碳载体的供料管以及生铁或初级钢料和炉渣的出料口和放渣口，其中，在熔炉燃气发生器内生成的还原气体的气管从熔炉燃气发生器进入还原反应器，该装置的特征在于，还原反应器被设计成旋转层还原反应器；按炉料流向而言，旋转层预热反应器位于旋转层还原反应器之前，旋转层还原反应器的气管进入旋转层预热反应器内；设置气动输送管用于将旋转层还原反应器内生成的海绵铁输入熔炉燃气发生器内，输送管在流化床和/或固定床水平处进入熔炉燃气发生器内。通过主要在还原反应器(也在预热反应器)内的流化程度可以控制还原过程，其中旋转层还原反应器包括一个直径较小的下部和一个位于下部之上直径较大的上部，从下部到上部的过渡段被设计成圆锥形，还原气体的供气管进入圆锥形过渡段，其中旋转层预热反应器相应地有一个圆锥形底端，还原气体的供气管通到该圆锥形底端内。为了能从旋转层还原反应器内排出已完全还原的碎料，在旋转层的水平面上，旋转层还原反应器上设置有一个碎料排放装置，有一个输送设备从该碎料排放装置通向在熔炉燃气发生器内形成的固定床或流化床的水平面处进入熔炉燃气发生器内的气动输送设备。按照最佳实施方案，在炉料流向上连续设置2个旋转层还原反应器。如果按照以下工艺流程就可以特别有效地利用生成的过量气体，所说工艺流程是在CO2涤气器和加热设备的中间装置以后，输出气体的气管通入至少一个用于生产热压团块铁的还原反应器内，有一根气管从该还原反应器引出并通入旋转层预热反应器，其中碎矿石装料管进入旋转层预热反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由铁矿石和助熔剂以及至少部分碎料所组成的炉料生产生铁水或液态钢预产品的方法，其中，通过旋转层方法，炉料在预热区（２）进行预热，并通过旋转层方法在至少一个还原区（１８，１８′）内直接并基本上完全被还原成海绵铁，该海绵铁被加到熔化－气化区（Ⅰ至Ⅳ）内在供给碳载体和含氧气体的条件下进行熔炼，并产生了含有ＣＯ和Ｈ↓［２］的还原气体，该还原气体被喷吹到还原区（１８，１８′）内，并在那里进行反应，作为输出气体被取出并供给用户使用，其特征在于，如果需要的话，根据离开还原区（１８）的一部分还原气体的混合物情况，在ＣＯ↓［２］净化后，离开预热区（２）的输出气体被用于生产热压团块铁，其中，碎矿石在预热区（２）内进行预热，随后在至少一个还原区（１８）内基本上完成还原，并被供入压缩和制团设备（４８、４９）内；输出气体，刚一加热就被导入至少一个处于形成旋转床（１８）状态的还原区内，而且流过该处后，从该处排出并在部分燃烧状态下被加到预热区（２）内，目的在于升高温度以形成旋转床（图１或图２各自与图３的组合）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：W凯普林格，P马扎雷科思，J申克，D苏卡，C博哈姆，
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，工业科学与技术研究院联合基金会，浦项综合制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]