一种新型熔融还原炼铁方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种新型熔融还原炼铁方法及装置，涉及冶金技术领域，所述方法包括：将铁矿石、燃料煤和熔剂进行预处理；将纯氧和预处理后的燃料煤与净化后顶煤气一起喷入熔池，反应生成CO；将预处理后的铁矿石、燃料煤和熔剂混合后喷入熔池，所述预处理后的铁矿石与燃料煤反应，及与第一物质反应生成铁水和顶煤气；将所述顶煤气进行除尘净化和脱CO2处理后，得到净化后顶煤气，所述净化后顶煤气作为内循环回用气体。本发明专利技术采用无氮气环境冶炼、增加氧煤喷枪，顶部吹入常温纯氧，顶煤气脱碳后循环利用，循环顶煤气对矿粉进行预还原和加热，煤矿粉及熔剂通过煤气输送由物料喷枪喷入熔池，操作简单、热能利用率高、碳耗低、实用性强，应用价值大。用价值大。用价值大。

【技术实现步骤摘要】
一种新型熔融还原炼铁方法及装置


[0001]本专利技术涉及冶金
，尤其涉及一种新型熔融还原炼铁方法及装置。

技术介绍

[0002]HIsmelt熔融还原炼铁工艺，是当今冶金领域前沿技术，利用非焦煤粉及铁矿粉生产液态铁水。直接将粉煤粉矿喷入熔池进行还原反应，大量渣铁液和还原煤气从液面上浮，反应器顶部鼓入富氧热风、熔池喷吹煤矿粉，其中煤矿粉均采用氮气输送。与上浮的还原气体燃烧产生热量，加热上浮的渣铁，为熔池供热。
[0003]HIsmelt熔融还原工艺的核心技术是熔融还原炉(SRV),熔融还原炉又可分为上部和下部两个区域。
[0004]在熔融还原炉下部的高温铁水熔池中，在1450℃高温条件下碳素可以熔解在铁液中，而熔解在铁液中的碳素又能与炽热的铁氧化物反应：
[0005]Ccoal
→
〔C〕iron
ꢀꢀꢀ
(1)
[0006]3〔C〕iron+Fe2O3→
2〔Fe〕iron+3CO
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(2)
[0007]在熔融还原炉上部，吹入的1200℃热风与自身煤气进行CO和H2的氧化燃烧放热反应；
[0008]2CO+O2→
2CO2ꢀꢀꢀ
(3)
[0009]2H2+O2→
2H2O
ꢀꢀꢀ
(4)
[0010]铁水熔池中反应(2)产生的CO、煤中挥发分裂解产生的H2和喷吹物料载体的N2形成混合煤气,强烈逸出的上升煤气又使高温液态渣铁形成了混合“涌泉”。熔融还原炉上部氧化放热反应所产生的热能,通过传导和辐射提高了渣铁混合“涌泉”的温度,被加热后的渣铁混合“涌泉”回落到铁水熔池下部，为反应(1)和(2)提供所需的热能,。连续喷入铁水熔池中的矿粉、煤和熔剂维持了反应的连续。
[0011]这一技术的弊端有：
[0012]第一，上浮的渣铁液与顶部煤气燃烧产生的高温烟气接触不充分，热量传递效果不好，表现为熔池铁水温度偏低仅1400
‑
1450℃，烟气量高达2700Nm3/t铁、烟气温度达到1600℃，大量物理热随烟气排除炉外损失。
[0013]第二，矿石没有预还原，且熔池温度低，反应时间短，在熔池中还原反应不充分，炉渣中存在大量的FeO(3～15％)，为了确保反应尽量充分进行，被迫喷入大量过剩的燃料，造成炉渣含碳量高，吨铁燃料单耗高。
[0014]第三，部分铁液在上浮过程中，被顶部喷入的氧再次氧化，生成FeO(Fe+O2→
FeO)。
[0015]第四，煤气中含有大量N2(44.56mol％)和CO2(19.78mol％)，煤气热值低(3.1MJ/Nm3)，煤气再利用受限。
[0016]CN101565767A，公开了一种熔融还原炼铁方法，通过将喷枪从炉顶中心插入炉内，喷枪口悬挂在熔渣层上部，枪位根据冶炼所处的具体时期相应上下调整，熔炼的燃料、空气及富氧纯氧通过喷枪喷入熔池，铁矿石粉、熔剂等炉料从炉顶进料口加入，氮气从炉底直接
吹入溶池，纯氧顶吹与氮气底吹的共同作用应达到熔池处于搅动状态，冶炼产生的烟气经过余热锅炉后换热后送到后续工序。该方法的弊端是提供热能不充分，且热能利用率不高。
[0017]基于此，本专利技术的目的在于提出一种热能燃烧充分且热能利用率高的新型熔融还原炼铁方法及装置。

技术实现思路

[0018]本专利技术目的在于提供一种新型熔融还原炼铁方法及装置，该专利技术操作简单，热值损耗减少，热能利用率高，有效降低铁损和燃料单耗，实用性强。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0019]一方面，本专利技术提供了一种新型熔融还原炼铁方法，所述方法包括以下步骤：
[0020]将铁矿石、燃料煤和熔剂进行预处理；
[0021]将纯氧和预处理后的燃料煤与净化后顶煤气一起喷入熔池，反应生成CO；
[0022]将预处理后的铁矿石、燃料煤和熔剂混合后喷入熔池，所述预处理后的铁矿石与燃料煤反应，及与第一物质反应生成铁水和顶煤气；
[0023]将所述顶煤气进行除尘净化和脱CO2处理后，得到净化后顶煤气，所述净化后顶煤气作为内循环回用气体。
[0024]进一步地，所述方法还包括以下步骤：
[0025]调整纯氧和预处理后的燃料煤的比例，当熔池温度具备充足热源后，逐渐减少熔池炉顶鼓入纯氧量至0。
[0026]进一步地，所述调整纯氧和预处理后的燃料煤的比例具体为：调整预处理后的燃料煤中C和纯O2的质量比为：C:O2≥2:1。
[0027]进一步地，所述第一物质为CO；或者为CO和未反应的燃料煤；或者为CO和净化后顶煤气；或者为CO、未反应的燃料煤和净化后顶煤气。
[0028]进一步地，所述将铁矿石、燃料煤和熔剂进行预处理具体为：
[0029]将铁矿石进行预还原；
[0030]将燃料煤制成煤粉，所述煤粉的粒度≤10mm；
[0031]将熔剂焙烧制成粉末，所述熔剂为碳酸盐熔剂，将所述碳酸盐熔剂在700
‑
900℃温度下焙烧制成粉末。
[0032]进一步地，所述顶煤气的组分及体积百分含量为：
[0033]N2含量为＜5％，CO2含量为33.8％～39.2％，CO含量为49.8％～55.2％，H2含量为6％～10％。
[0034]基于上述方法，另一方面，本专利技术还提供了一种新型熔融还原炼铁装置，所述装置包括：
[0035]熔池、氧煤喷吹系统、氧煤喷枪、物料喷吹系统、物料喷枪、除尘净化系统和脱CO2系统；
[0036]所述熔池包括m支氧煤喷枪和n支物料喷枪，所述氧煤喷枪和物料喷枪均设置于所述熔池侧壁上；
[0037]所述物料喷枪与物料喷吹系统连接；
[0038]所述氧煤喷枪与氧煤喷吹系统连接；
[0039]所述除尘净化系统一端与熔池顶端的出气口连接，另一端与脱CO2系统连接；
[0040]所述脱CO2系统与物料喷吹系统和氧煤喷吹系统同时连接。
[0041]进一步地，所述装置还包括空气分离系统；
[0042]所述空气分离系统一端与熔池顶端的进气口连接，用于向熔池输送纯氧；
[0043]所述空气分离系统另一端与氧煤喷吹系统连接，用于向氧煤喷吹系统输送纯氧。
[0044]进一步地，所述脱CO2系统通过管道阀门控制脱CO2后的净化后顶煤气输送至所述物料喷吹系统。
[0045]进一步地，所述脱CO2系统通过管道阀门控制脱CO2后的净化后顶煤气输送至所述氧煤喷吹系统。
[0046]进一步地，所述装置还包括矿石预还原系统；
[0047]所述矿石预还原系统与脱CO2系统连接，用于为脱CO2后的顶煤气预还原铁矿石提供反应场所。
[0048]进一步地，所述熔池的底部设置有渣口和铁口。
[0049]本专利技术的技术效果和优点：
[0050]本专利技术采用无氮气环境冶炼、增加氧煤喷枪，将一部分纯氧与煤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型熔融还原炼铁方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将铁矿石、燃料煤和熔剂进行预处理；将纯氧和预处理后的燃料煤与净化后顶煤气一起喷入熔池，反应生成CO；将预处理后的铁矿石、燃料煤和熔剂混合后喷入熔池，所述预处理后的铁矿石与燃料煤反应，及与第一物质反应生成铁水和顶煤气；将所述顶煤气进行除尘净化和脱CO2处理后，得到净化后顶煤气，所述净化后顶煤气作为内循环回用气体。2.根据权利要求1所述的一种新型熔融还原炼铁方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：调整纯氧和预处理后的燃料煤的比例，当熔池温度具备充足热源后，逐渐减少熔池炉顶鼓入纯氧量至0。3.根据权利要求2所述的一种新型熔融还原炼铁方法，其特征在于，所述调整纯氧和预处理后的燃料煤的比例具体为：调整预处理后的燃料煤中C和纯O2的质量比为：C:O2≥2:1。4.根据权利要求1所述的一种新型熔融还原炼铁方法，其特征在于，所述第一物质为CO；或者为CO和未反应的燃料煤；或者为CO和净化后顶煤气；或者为CO、未反应的燃料煤和净化后顶煤气。5.根据权利要求1所述的一种新型熔融还原炼铁方法，其特征在于，所述将铁矿石、燃料煤和熔剂进行预处理具体为：将铁矿石进行预还原；将燃料煤制成煤粉，所述煤粉的粒度≤10mm；将熔剂焙烧制成粉末，所述熔剂为碳酸盐熔剂，将所述碳酸盐熔剂在700
‑
900℃温度下焙烧制成粉末。6.根据权利要求1所述的一种新型熔融还原炼铁方法，其特征在于，所述顶煤气的组分及体积百分含量为：N2含量为＜5％，CO2含量为33.8％～39.2％，CO含量为49...

【专利技术属性】
技术研发人员：周敏，黄云，芦淑芳，干显，林文康，贾晓亮，陈绍华，黄楚，
申请(专利权)人：攀钢集团西昌钢钒有限公司，
类型：发明
国别省市：