一种熔融还原炼铁新工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种熔融还原炼铁新工艺，气基竖炉实现铁矿石的预还原，熔融炉实现铁矿石的最终还原

【技术实现步骤摘要】
一种熔融还原炼铁新工艺


[0001]本专利技术属于冶金
，具体涉及一种熔融还原炼铁新工艺
。

技术介绍

[0002]COREX
是目前已实现工业化生产的熔融还原炼铁技术之一，其通过使用天然块矿
、
球团矿
、
烧结矿等块状铁料作原料，非炼焦块煤和少量焦炭作燃料，纯氧鼓风生产铁水
。
核心设备由熔融气化炉和还原竖炉两部分组成，竖炉将含铁料直接还原成海绵铁；熔融气化炉顶部加入块煤和少量焦炭，拱顶和下部风口均鼓入氧气，供热并产生煤气，将加入熔融气化炉的海绵铁进一步熔融还原成铁水，产生的高温煤气大部分经除尘冷却后进入竖炉作为还原气使用，熔融炉剩余煤气与竖炉输出煤气经处理后可回收利用
。
[0003]该
COREX
工艺减少了冶金焦的使用，与传统高炉炼铁相比，具有流程短
、
污染轻
、
对稀缺的炼焦煤资源的依赖性低等优点，但也存在以下缺点：
①
对外输出了大量高热值的煤气，部分碳元素以
CO
的形式随煤气逸出，碳的化学能利用率不充分；
②
熔融气化炉产生的高温煤气经过净化后，从大于
1100℃
降低到
800
～
850℃
，再供入竖炉，这一过程热量损失较大
。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术通过取消
COREX
工艺熔融炉顶部煤
、
氧喷吹气化，减少了燃料消耗，且实现了还原气的内部循环利用，碳素化学能利用更充分，更具环保
、
成本优势
。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种熔融还原炼铁新工艺，主体设备包括气基竖炉和熔融炉，所述工艺包括如下步骤：
[0006]①
熔融炉开炉操作：熔融炉装料，向风口吹入
700
～
900℃
压缩空气，待风口焦炭燃烧
、
渣铁熔化后开始出渣铁操作；熔融炉上部料面开始下降后，开始固定料面高度装料；依据装料量计算理论铁量，当理论铁量在炉缸高度达到铁口高度时开始循环出铁
。
[0007]所述熔融炉装料方式为：炉缸填充焦炭至风口标高
H1
以下位置；风口以上至
1/2
炉缸高度位置填充焦炭和石灰石块；风口以上
1/2
炉缸高度位置至料面高度位置填充焦炭
、
氧化球团矿
。
[0008]熔融炉主要功能是：实现含铁原料的最终还原
、
熔化，渣铁分离
、
排出，铁水渗碳，煤气和炉料的热交换
。
[0009]熔融炉的炉料包括：竖炉预还原的金属化炉料
、
含碳固体燃料
。
固体炉料从熔融炉顶部装入，熔融炉被炉料填充至规定高度
。
[0010]在熔融炉下部等标高
(H1)
位置沿圆周方向均匀设置若干风口，喷吹纯氧
。
熔融炉炉内风口以下位置称为炉缸，炉缸的主要作用是完成铁氧化物的最终还原
、
产生高温煤气
、
熔化分离渣铁
。
炉缸发生的物理化学变化主要是在熔融炉内部风口前端，固体燃料与
O2发生不完全的燃烧反应：
C+O2＝
CO
，并释放热量
。
[0011]炉料中残余的铁氧化物与还原剂发生还原反应：
FeO+C
＝
CO+Fe、FeO+CO
＝
CO2+Fe、FeO+H2＝
H2O+Fe
，完成铁氧化物的最终还原
。
完成最终还原的铁原料，在高温下熔化成液态，在熔融炉下部等标高
H2(H2
＜
H1)
位置沿圆周方向均匀设置若干出渣铁口，使得熔化的渣铁排出，排出过程中自动分离，成为炉渣和铁水产品
。
[0012]随着渣铁从炉缸排出，熔融炉上方的炉料不断向下运动，并重复参与以上物理化学变化
。
[0013]炉缸物理化学反应产生的气体产物称为熔融炉初始煤气
。
初始煤气温度大于
2000℃。
[0014]熔融炉炉内风口以上位置称为炉身，炉身的主要作用是完成铁氧化物的深度还原
、
炉料的预热
。
炉身发生的物理化学变化主要有：
[0015]熔融炉高温的初始煤气上升，与下降的炉料进行热交换，对炉料进行预热，使得炉料下降到炉缸时的温度大于
1000℃
，煤气从炉顶逸出时的温度小于
800℃。
[0016]熔融炉初始煤气在上升过程中，与炉料发生反应，完成铁料的深度还原，发生的主要化学反应是：
FeO+CO
＝
Fe+CO2、FeO+H2＝
Fe+H2O
；并有少量的反应：
Fe3O4+CO
＝
3FeO+CO2、Fe3O4+H2＝
3FeO+H2O
和反应：
3Fe2O3+CO
＝
2Fe3O4+CO2、3Fe2O3+H2＝
2Fe3O4+H2O。
[0017]从熔融炉炉顶逸出的煤气称为熔融炉顶煤气
。
熔融炉顶煤气进入加热装置，与竖炉顶煤气脱碳后的煤气
、
补充的焦炉煤气混合加热后，作为竖炉还原气
。
[0018]②
熔融炉纯氧切换：正常出渣铁一次后，风口逐渐从喷吹高温压缩空气改为喷吹纯氧，检测熔融炉顶煤气
N2含量＜3％以后，开始回收煤气
。
[0019]③
加热炉加热煤气：熔融炉煤气循环通路打通，回收煤气经过干燥除尘后通入加热炉，同时加热炉内补充焦炉煤气，混合加热至
950
～
1050℃
后，供入竖炉作还原气
。
[0020]④
竖炉开炉操作：将竖炉装满球团矿，步骤
③
中产生的高温煤气从竖炉下部通入，对球团矿进行还原，检测球团金属化率达到
75
％以上，开始连续出料，将金属化的球团从竖炉下部输出；竖炉炉顶输出的煤气通过干燥
、
除尘
、
脱除
CO2后，进入加热装置，与熔融炉煤气
、
补充的焦炉煤气混合加热后作为竖炉还原气循环使用
。
所述球团矿为回转窑生产的氧化球团矿，出料温度
400℃
，由耐高温皮带热送至竖炉料仓
。
[0021]竖炉主要功能是实现铁矿石的预还原
。
铁矿石从竖炉炉顶不断连续装入，在竖炉内实现预还原，主要化学反应方程式为：
3Fe2O3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种熔融还原炼铁新工艺，主体设备包括气基竖炉和熔融炉，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：
①
熔融炉开炉操作：熔融炉装料，向风口吹入
700
～
900℃
压缩空气，待风口焦炭燃烧
、
渣铁熔化后开始出渣铁操作；熔融炉上部料面开始下降后，开始固定料面高度装料；依据装料量计算理论铁量，当理论铁量在炉缸高度达到铁口高度时开始循环出铁；
②
熔融炉纯氧切换：正常出渣铁一次后，风口逐渐从喷吹高温压缩空气改为喷吹纯氧，检测熔融炉顶煤气
N2含量＜3％以后，开始回收煤气；
③
加热炉加热煤气：熔融炉煤气循环通路打通，回收煤气经过干燥除尘后通入加热炉，同时加热炉内补充焦炉煤气，混合加热至
950
～
1050℃
后，供入竖炉作还原气；
④
竖炉开炉操作：将竖炉装满球团矿，步骤
③
中产生的高温煤气从竖炉下部通入，对球团矿进行还原，检测球团金属化率达到
75
％以上，开始连续出料，将金属化的球团从竖炉下...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄云，芦淑芳，干显，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢钒有限公司，
类型：发明
国别省市：