还原铁矿石生产生铁水的方法和设备技术

还原熔炼铁矿石的方法，包括预热预还原铁矿石，将预还原铁矿石，碳质材料及熔剂装入还原熔炼炉，通过带有脱碳喷嘴和后燃烧喷嘴的顶吹氧气喷枪吹入氧气及通过底风口及侧风口吹入搅拌气体的工序。以及还原熔炼铁矿石的设备。包括预热预还原铁矿石的预热预还原炉；可装入铁矿石、碳质材料和熔剂并在炉中还原熔炼铁矿石的还原熔炼炉；带脱碳喷嘴和后燃烧喷嘴的顶吹氧气喷枪和吹入搅拌气体的设在炉底部和侧壁的底风口和侧风口。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及熔炼及还原铁矿石的方法和设备，特别是涉及在熔炼还原过程中的装料及吹炼方法以及在构造上适合于这种方法的设备。还原熔炼法将用来取代高炉炼铁法，这种方法现在已经在研究发展中，以克服高炉炼铁法建造成本昂贵并且设备占地面积大的缺点。众所周知，在还原熔炼法中，先装入作为原材料的预还原的铁矿石或铁矿石，然后再将作为燃料及还原剂的碳质材料和诸如石灰石之类的熔剂加到还原熔炼炉中的铁水中，同时将氧气吹到还原熔炼炉中。因此，碳质材料熔入铁水中，其中的碳被氧化。用过量吹入氧气的方法，将铁水中产生的CO气燃烧成CO2气。CO2气中的显热被传给覆盖在铁水面上的渣及在渣中悬浮着的铁颗粒，然后传到铁水中。如此，将还原铁矿石所必需的热量传给了待还原的铁矿石，有效地炼出铁水。然而，为了减少还原的铁矿石的重量和送入还原熔炼炉之前的铁矿石的预还原率，要求从还原熔炼炉流到预还原炉中的废气是低氧化的气体并且量要大。因此，降低了还原熔炼炉中的CO气的燃烧比，因而，这种现有技术的还原熔炼法的缺点是热效率低。由于存在上面的问题，因此本专利技术的一个目的是提供一种还原熔炼方法以及设备，使还原熔炼炉中的热效率高，以促进还原熔炼而不提高预还原炉中铁矿石的预还原率。为了达到此目的，本专利技术提供了一种熔炼及还原铁矿石的方法，它包括下面的工序将待预热预还原的铁矿石装入还原熔炼炉中;预热及预还原铁矿石;将碳质材料及熔剂装入还原熔炼炉中;通过带有脱碳喷嘴及后燃烧喷嘴的顶吹氧气喷枪将氧气吹入还原熔炼炉中;和通过位于还原熔炼炉侧壁的侧风口及位于底部的底风口吹入搅拌气体;另外，本专利技术提供了一种适合于上述方法的还原熔炼设备，其包括一个用来预热及预还原铁矿石的预热预还原炉;一个可装入铁矿石，碳质材料及熔剂的还原熔炼炉，在该炉中熔炼及还原铁矿石;一个顶吹氧气喷枪，通过该喷枪将氧气吹入还原熔炼炉中，该喷枪带有脱碳喷嘴及后燃烧喷嘴;和分别安置在还原熔炼炉的侧壁及底部的侧风口及底风口。下面将配合附图详细说明本专利技术，可更清楚地了解本专利技术的上述目的及其它目的和优点。附图说明图1是说明本专利技术一种设备的一个实施例的原理图;图2是本专利技术的设备中的一个还原熔炼炉中的氧气喷枪头部的放大视图;图3表示渣中含铁量(T，Fe)和搅拌气体的流量之间的关系曲线图，搅拌气体是通过本专利技术的还原熔炼炉底部的底风口吹入的;图4是表示渣和铁水之间的温差和通过本专利技术的还原熔炼炉的侧壁吹入的搅拌气体的流量之间的关系曲线图。图5是表示本专利技术的还原熔炉中产生的废气的氧化程度与后燃烧喷嘴的喷射角之间的关系曲线图;和图6是表示本专利技术还原熔炼炉中的渣比和渣的碱度之间的关系曲线图。现在具体参照附图，说明本专利技术的一个最佳实施例。图1表示本专利技术的熔炼及还原铁矿石设备的一个实施例的原理图。在还原熔炼炉10中，形成铁水池11及渣层12，在炉子的上部装有一根第一装料管13，通过该管将石灰石和熔剂装入炉中，在炉子上垂直插进一根氧气喷枪21，通过该喷枪将氧气吹入炉中。图2是用于本专利技术熔炼及还原方法的实施例中的氧气喷枪头部的纵剖面放大图。由图2可见，在氧气喷枪21中设置了脱碳喷嘴22和后燃烧喷嘴23以便分别用控制压力和流量的方法从设置在还原熔炼炉外的独立的供氧源分别通过脱碳喷嘴和后燃烧喷嘴送入氧气。另外，设置了主要用于装填除了铁矿石外的碳质材料，石灰石等的中心喷嘴24，该喷嘴穿过氧气喷枪的中心顶部。根据炉子10的容量和工作条件，可以用脱碳喷嘴来代替中心喷嘴，因而可以将碳质材料、石灰石等材料与氧气一起送入。在氧气喷枪21的头部的箭头28，29分别表示通过脱碳喷嘴和后燃烧喷嘴喷出的氧气的方向。点划线40是氧气喷枪的中心线。在还原熔炼炉10的上方，设置了预热预还原炉30，它是一种流态床式的反应容器，带有第二装料管31和第三装料管32。通过第二装料管31，将铁矿石装入预热预还原炉中，通过将预热预还原炉和还原熔炼炉连结起来的第三装料管32，将预热及预还原过的铁矿石送入还原熔炼炉中。另外，导管33将还原熔炼炉10和预热预还原炉30连结起来，以便将还原熔炼炉中产生出的废气通过该管送入预热预还原炉中。从材料、设备的成本，操作的平稳等方面考虑，预热预还原炉可以用热效率高的竖井式炉体或能降低成本和操作方便的回转室式的炉体来实现本专利技术而没有任何困难。此外，还设置了用来除去预热及预还原炉30中产生的废气中的尘埃的热式旋风除尘器34，和利用废气的显热来得到蒸汽的蒸汽发生器35，它们跟预热预还原炉相连，如图1所示。另外，在还原熔炼炉的侧壁和底部分别设置了侧风口25和底风口26。还设置了气体选择阀36，它控制从蒸汽发生器出来的废气的传送方向以便将废气送到侧风口25和底风口26或将废气排到系统的对面。应该注意到，蒸汽发生器可被变换用作将预热预还原炉产生的废气来预热铁矿石。现在来说明使用具有上述结构的设备实现本专利技术的一个方法的最佳实施例。在普通的操作中将铁矿石装入还原熔炼炉之前，就已经装入所谓的种子铁水，以便使操作起动平稳而迅速。如果还原熔炼炉中没有种子铁水，可先熔化废铁来制备种子铁水。在开始操作时，炉中没有渣。可选用氧气顶吹转炉渣，还原熔炼渣，高炉渣和电炉渣中的至少一种渣与碳质材料一起装入炉中，随着碳质材料被氧气燃烧，渣被熔化。直到还原熔炼炉中有每吨铁水30kg的渣量时，才将铁矿石装入炉中。如果渣量少于30kg，渣不能成功地起到熔剂的作用，而如果渣量多于100kg，作为溶剂，将损伤炉子的顶壁。碳质材料装料量及吹氧量与铁矿石的装料量成正比地增加。但是，除非完成了起动造渣，否则，热效率将不足或者铁水温度要下降，其结果就会发生炉壁熔损或喷溅那样的不正常操作。通常，溶剂是以大块或粗颗粒状加入到还原熔炼炉10中。然而，在要求缩短熔剂熔化时间的情况下，将粉状熔剂和载体气体一起由氧气喷嘴21或者侧风口25和底风口26吹入炉中是很有效的。使用作为载体气体的Ar或N2气通过底风口26吹入氧气顶吹转炉渣80kg/每吨铁水。另外，为比较起见，像普通方法那样，通过第一送料管13装入60kg石灰石/每吨铁水和20kg石英砂/每吨铁水。从开始鼓风到开始装铁矿石之间的时间，用载体气体的方法只要14分钟，而普通的方法花了20分钟。造渣后，将作为铁水原材料的铁矿石装入还原熔炼炉10中，开始熔炼还原。普通的和基本的操作条件如铁水的产量，铁矿石的装料量，吹氧量等示于表1。下面说明的操作实例是在所示的同样条件或类似的条件下进行的。 炉料如铁矿石、碳质材料和石灰石已经通过第一装料管13装入铁水池11中，通过侧风口25及底风口26吹入的搅拌气体激烈地搅动铁水池11和渣层12，促进了还原反应。在方法中用来搅拌的搅拌气体是蒸汽发生器35产生的废气，N2气和/或Ar气，根据工作条件和原材料情况适当地使用。如果搅拌气体的量过大，就会通过渣池12的表面吹走搅拌气体，失去了搅拌作用，或者至少不能像希望的那样起作用。通过每个侧风口25吹入的搅拌气体的流量范围最好为0.3到2标准立方米/分/吨铁水，(下面用Nm3/min/T铁水表示)，通过每个底风口26吹入的搅拌气体的流量范围最好为0.5到3Nm3/min/T铁水。应当注意，当使用多个侧风口时，侧风口吹进的气体的流量的最佳范围的下限是0.5到0.8Nm3/mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔炼及还原铁矿石的方法，它包括下面的工序：将碳质材料及熔剂材料装入熔炼还原炉（１０）中，预热及预还原铁矿石和装入经过预热预还原的铁矿石装入还原熔炼炉中，其特征在于包括下面的工序：（１）通过带有脱碳喷嘴（２２）和后燃烧喷嘴（２３）的顶 吹氧气喷枪（２１）将氧气吹入还原熔炼炉中。（２）通过还原熔炼炉侧壁上设置的侧风口（２５）和底部设置的底风口（２６）吹入搅拌气体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高桥谦治，岩崎克博，井上茂，田边治良，川上正弘，山田健三，菊地一郎，
申请(专利权)人：日本钢管株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]