一种综合利用煤气和粉矿的熔融还原炼铁工艺，其包括如下步骤：１）鼓入熔融气化终还原炉中的氧气与熔融气化炉中填充的煤发生气化反应，生成还原性煤气；２）将熔融气化终还原炉产出的煤气通入到竖炉中还原块矿；３）熔融气化终还原炉出口富余煤气和竖炉出口煤气混合，经水煤气变换和变压吸附脱除ＣＯ↓［２］，得到含氢混合气体，供多级流化床反应器处理粉矿原料；４）经多级流化床反应器处理的粉状直接还原铁以热压块或者喷入熔融气化炉和竖炉产出的直接还原铁同时在熔融气化终还原炉中终还原得到铁水。本发明专利技术结合竖炉和流化床反应器的优点，同时使用竖炉和流化床作为预还原反应器，提高熔融还原工艺的预还原过程的综合能力，综合利用粉矿和块矿资源。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及炼铁领域中熔融还原炼铁工艺，特别涉及综合利用熔融还原工艺过程产生的煤气、块矿和粉矿资源冶炼铁水的方法。
技术介绍
熔融还原冶炼铁水技术是替代当前工艺流程长、污染严重和必须要使用冶金焦炭的高炉冶炼铁水的新工艺，熔融还原工艺总体上可以分为一步法熔融还原工艺和二步法熔融还原工艺。 在一个反应器中一步完成全部熔炼过程的熔融还原法被称为“一步法”，一步法熔融还原工艺难以克服的工艺瓶颈是如何将熔融还原过程中产生CO用氧燃烧，并将燃烧产生的热量有效地传递给还原区，同时要避免还原区被氧化；此外，熔融还原产出的高(FeO)渣对炉衬有严重的侵蚀作用，耐材成本高；而且，熔融还原产出的高温煤气不能用于氧化铁还原本身，热能利用率低，使产品的能耗成本很高。 为了解决一步法熔融还原炼铁工艺出现的炉衬侵蚀快、大量热煤气的能量难以回收利用，能耗成本居高不下的难题，二步法熔融还原工艺将铁矿石还原过程分解为固体状态的预还原和熔融状态的终还原两个阶段，并分别在两个反应器中进行。预还原装置多为流化床反应器或竖炉反应器，利用熔融气化终还原炉终还原阶段产生的热煤气作预还原阶段的还原气体。预还原后的直接还原铁(DRI)可连续热送到终还原反应器，在高温熔融还原状态下进行终还原、渗碳、渣铁分离，最终得到媲美高炉冶炼工艺生产出的优质铁水。 二步法熔融还原炼铁工艺的熔融气化终还原炉工艺成熟，产能和效率较高，但当前以单一的流化床或竖炉为预还原器成为熔融还原工艺的限制环节。以竖炉为预还原器总体能耗较高、生产效率低，需要使用天然块矿或人造块矿而大量粉矿资源不能直接利用；以流化床为预还原反应器可以直接利用粉矿，但以CO为主的还原气体在流化床中容易发生析碳反应，降低了多级流化床反应效率；而且对于单一的竖炉或多级流化床作为预还原反应器的工艺过程产生大量的富余煤气，总体煤气利用率低。 FINEX工艺以多级流化床为预还原反应器，但该工艺过程使用还原气体是以CO为主的混合气体，典型的气体成分为CO含量为70％，H2含量为15％，使用粉矿粒度为＜8mm的矿石，流化床操作压力约为0.3MPa，流化床温度范围是650～850℃，得到的DRI还原度为85～90％。 目前以氢气为主的铁矿还原生产还原度大于95％的海绵铁工艺有MIDREX竖炉工艺、LURGI循环流化床工艺和FINMET工艺，几种工艺的产品是还原度大于95％的海绵铁作为电炉冶炼工艺原料，工艺使用的氢气都是使用天然气裂解的产物。MIDREX竖炉工艺使用的氢气含量为50～60％范围，LURGI循环流化床工艺则使用纯氢气还原粉矿，FINMET工艺使用的氢气气氛是40～60％，流化床操作压力＞1.1MPa。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种综合利用煤气和粉矿的熔融还原炼铁工艺，结合竖炉和流化床反应器的优点，同时使用竖炉和流化床作为预还原反应器，提高熔融还原工艺的预还原过程的综合能力，综合利用粉矿和块矿资源。 为达到上述目的，本专利技术的技术方案是，一种综合利用煤气和粉矿的熔融还原炼铁工艺，其包括如下步骤 1)鼓入熔融气化终还原炉中的氧气与熔融气化炉中填充的煤发生气化反应，生成还原性煤气； 2)将熔融气化终还原炉产出的煤气通入到竖炉中还原块矿； 3)熔融气化终还原炉出口富余的煤气和竖炉出口煤气混合，经水煤气变换和变压吸附脱除CO2，得到含氢60～95％的混合气体，供多级流化床反应器处理粉矿原料； 4)经多级流化床反应器处理的粉状直接还原铁以热压块或者直接喷入到熔融气化炉中和竖炉产出的直接还原铁同时在熔融气化终还原炉中终还原得到铁水。 进一步，本专利技术竖炉预还原反应器使用的块矿原料要求颗粒直径＞8mm；多级流化床反应器使用的粉矿原料要求颗粒直径＜6mm。 又，多级流化床各级压力保持在0.4～1.0Mpa；多级流化床还原气体温度保持在500～850℃范围。 另，经过多级流化床粉矿还原工艺得到的直接还原铁的还原度为70～90％。 具体地说，本专利技术的炼铁工艺中，熔融气化终还原炉通过鼓入的氧气与熔融气化终还原炉中填充的煤发生反应，在高温反应条件下产生大量CO、H2和少量的CO2、CH4、H2O的混合还原气体，通过旋风分离其中的粉尘返回到熔融气化炉中。除尘净化后的熔融气化终还原炉出口煤气通入到竖炉中还原加入到竖炉反应器中的块矿，过剩的煤气通过洗涤塔后一部分返回和熔融气化炉出口煤气混合以调节熔融气化炉出口煤气温度，一部分则与竖炉出口煤气经洗涤塔后的煤气混合，经过水煤气反应和CO2变压吸附脱除工艺得到氢气含量为60～95％的还原气体，可以提高流化床反应效率和防止流化床内粘结能力，同时可综合利用工艺过程的煤气资源，提高煤气总体利用率。 富氢煤气通入到多级流化床中作为流化介质和还原气体与流化床中的粉矿发生反应。各级流化床中均装有热旋风除尘器，以分离各级流化床反应器中的气体混杂的粉尘并返回到流化床反应器中。 流化床预还原得到的粉状直接还原铁(DRI)或者直接加入到熔融气化终还原炉或者经过热压块和竖炉预还原得到的直接还原铁(DRI)一起加入到熔融气化终还原炉中，预还原直接还原铁(DRI)在熔融气化终还原炉中进一步得到还原而最终实现渣铁分离，冶炼得到合格的铁水。 生产出直接还原铁(DRI)产品还原度控制在70～90％，可以加入到熔融气化终还原炉中进一步生产铁水。 本专利技术的有益效果 本专利技术同时利用竖炉和多级流化床作为熔融还原冶炼铁水工艺的预还原反应器，可同时利用块矿资源和粉矿资源；将熔融气化炉产出的富余煤气和竖炉出口煤气经水煤气变换和变压吸附脱除CO2工艺得到富氢气体供多级流化床反应器作为流化载气和反应介质提高工艺过程的煤气利用效率，充分利用工艺过程的煤气资源；通过煤气改质得到的富氢的还原气氛条件可以改善不同级别流化床预还原反应器中的反应条件，防止了以CO为主的反应气体在流化床中发生析碳反应，提高了多级流化床还原粉矿的反应效率和防止粘结能力。 附图说明 图1是本专利技术实施例1工艺流程示意图。 图2是本专利技术实施例2工艺流程示意图。 图3是本专利技术实施例3工艺流程示意图。 图4是本专利技术实施例4工艺流程示意图。 具体实施例方式 实施例1 参见图1，粉矿(粒径＜6mm)和块矿(粒径＞8mm)物料分别装在粉矿料仓1和块矿料仓10中，往填充有块煤和块矿的熔融气化炉8中喷吹氧气14(纯度＞99％)，在高温条件下，熔融气化炉8中的煤形成半焦，同时产生大量还原性出口煤气12，出口煤气12经过旋风除尘器16分离煤气中的粉尘13返回到熔融气化炉8中反应。经旋风除尘的煤气一部分通入到竖炉9中还原由块矿料仓10加入的块矿，在经竖炉还原的块矿的还原度为70～95％的DRI通过螺旋给料器11添加到熔融气化炉中进行终还原渣铁15分离并得到合格的铁水，其铁水质量可与高炉工艺冶炼铁水媲美。 竖炉还原后的出口煤气17经洗涤塔19洗涤后与熔融气化炉部分煤气经洗涤塔18洗涤的煤气混合，得到的混合煤气21，混合煤气21经过水煤气变换22和变压吸附脱除CO2工艺23，得到含氢量为60～95％的还原气体24通入多级流化床。熔融还原炉出口富余煤气经洗涤可以返回作为冷却煤气20，和熔融气化炉出口煤气混合以调整熔融气化炉出口煤气温度。 通入多级流化本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种综合利用煤气和粉矿的熔融还原炼铁工艺，其包括如下步骤：１）鼓入熔融气化终还原炉中的氧气与熔融气化炉中填充的煤发生气化反应，生成还原性煤气；２）将熔融气化终还原炉产出的煤气通入到竖炉中还原块矿；３）熔融气化终还原炉 出口富余的煤气和竖炉出口煤气混合，经水煤气变换和变压吸附脱除ＣＯ↓［２］，得到含氢６０～９５％的混合气体，供多级流化床反应器处理粉矿原料；４）经多级流化床反应器处理的粉状直接还原铁以热压块或者直接喷入到熔融气化炉中，和竖炉产出的直接 还原铁同时在熔融气化终还原炉中终还原得到铁水。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：范建峰，周渝生，李维国，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。