【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金，具体涉及一种气固、气液、液固三级协同还原的冶炼系统及方法。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、高炉炼铁工艺凭借着利用系数高、生产效率高、规模大等优点主宰炼铁工艺百余年。但随着工业化的发展，资源(尤其是炼焦煤)贫乏问题日益严重，人们对环保的要求逐渐提高，高炉炼铁的各种缺点也越来越明显，如：高炉炼铁工艺流程长，对焦炭依赖度较高，在生产过程中会产生大量的污染物。相比高炉冶炼工艺，非高炉炼铁以粉煤或气体为还原剂，出发点是少用、甚至不用焦炭，在理论上可以实现无焦炼铁，使炼铁工艺更清洁、更节能。
3、专利cn114574651a公开了一种旋流铁壁熔融冶炼装置及方法，该专利技术将煤粉制焦、气化及熔融铁还原整合到一个反应炉内完成，缩减了金属冶炼流程，通过对还原后的煤气喷入碳粉，实现煤气中组分重整，可有效提高还原后煤气中有效气比例，提高其利用率。将燃烧、气化及还原整合到一个主反应炉内完成，缩减了金属冶炼流程，通过熔融铁渣贴壁后自上而下流动与主煤气的自下而上流动形成逆流，强化还原效果。但是经过试验发现，该方案存在铁水与c混合不充分，终还原铁水中含c量不足，铁水还原率不足的问题。
4、专利cn106566907a公开了一种铁矿石直接冶炼铁的生产方法和熔融还原装置，将闪速炉反应塔与hismelt熔融还原区(srv炉)串联起来，根据闪速炉快速反应但还原不彻底的特
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种气固、气液、液固三级协同还原的冶炼系统及方法，本专利技术提供的冶炼系统和方法通过在高温、富碳条件下，进一步有效提高了还原效率。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
3、本专利技术的第一个方面，提供一种气固、气液、液固三级协同还原的冶炼系统，包括：自下至上依次为炉缸、三级环形熔池液固还原区、二级熔融气液还原区、一级流化床气固还原区的冶炼装置，高温气固分离装置，换热装置和除尘装置；
4、所述三级环形熔池液固还原区内沿着所述冶炼装置的内壁设有环形熔池和第一气体喷口和第一粉末喷口；所述二级熔融气液还原区外壁自下至上依次设有第二气体喷口和第二粉末喷口；所述一级流化床气固还原区外壁自下至上依次设有第三粉末喷口和第四粉末喷口；所述冶炼装置的气体出口与高温气固分离装置相连，高温气固分离装置的气相输出端与换热装置热介质入口相连，换热装置热介质出口与除尘装置相连，高温气固分离装置的固体出输出端与第二粉末喷口连通。
5、本专利技术的一些实施例中，除尘装置气体出口与煤气加压装置相连，用于给除尘后的煤气加压；煤气加压后部分外供，部分用作载气向所述冶炼装置内输送物料。
6、本专利技术的一些实施例中，第一粉末喷口的载气为加压煤气；第二粉末喷口的载气为加压煤气。
7、本专利技术的一些实施例中，所述第一气体喷口用于通入纯氧，所述第一粉末喷口用于通入煤粉，所述第二气体喷口用于通入热风，所述第二粉末喷口用于通入焦粉和铁矿粉，所述第三粉末喷口用于通入冷铁矿粉，所述第四粉末喷口用于通入煤粉。
8、本专利技术的一些实施例中，所述炉缸用于渣铁分离，并设有出铁口、出渣口。
9、本专利技术的一些实施例中，所述第一粉末喷口、第一气体喷口和第二气体喷口均沿所述冶炼装置的外壁周向间隔设置多个，且与外壁相切。
10、本专利技术的第二个方面，提供一种气固、气液、液固三级协同还原的冶炼方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一所述的冶炼系统，包括如下步骤：
11、(1)纯氧从第一气体喷口喷入，煤粉以加压煤气为载气从第一粉末喷口喷入，在高温环境下，煤粉在环形熔池中热解气化成焦粉，加压煤气与纯氧在环形熔池中促进铁水搅动，焦粉与铁水中氧化铁反应，直至氧化铁全部被还原；反应后的铁水溢流入炉缸中，进行渣铁分离，剩余的高温煤气上升进入二级熔融气液还原区；
12、(2)热风从第二气体喷口喷入，焦粉和铁矿粉以加压煤气为载气从第二粉末喷口喷入，在高温条件下，铁矿粉、焦粉沿熔融并沿内壁向下流入环形熔池，流动过程中被煤气还原成铁水，煤气继续向上进入一级流化床气固还原区；
13、(3)冷铁矿从第三粉末喷口喷入，然后煤粉从第四粉末喷口喷入，煤粉在高温下迅速热解产生热解气和焦粉，热解气预还原铁矿粉，热解气、煤气、焦粉和预还原的铁矿粉进入高温气固分离装置，焦粉和铁矿粉经第二粉末喷口重新喷入。
14、本专利技术的一些实施例中，三级环形熔池液固还原区加压煤气和纯氧反应释放热量，维持三级环形熔池液固还原区温度在1500℃以上。
15、本专利技术的一些实施例中，二级熔融气液还原区熔融态铁矿粉与煤气进行吸热反应，该区温度降至1200℃-1300℃。
16、本专利技术的一些实施例中，一级流化床气固还原区冷铁矿粉喷入被预热，温度降至1100℃-1200℃；煤粉喷入热解吸热，温度降至900℃-1000℃；热解气对铁矿粉预还原，吸收热量，温度降至700℃-800℃。
17、本专利技术的一些实施例中，步骤(3)中，高温气固分离装置的分离得到的煤气进入换热装置内换热降温后，进入除尘装置进行除尘，除尘后的煤气经煤气加压装置加压后部分作为载气喷入冶炼装置内，部分外供。
18、本专利技术的一些实施例中，第一气体喷口的流量为炉内喷氧总量的30％-50％，第二气体喷口的流量为喷氧总量的50％-80％，第一粉末喷口的流量为全部加压煤气的15％-25％，第二粉末喷口的流量为全部加压煤气的15％-25％，第三粉末喷口的流量为全部加压煤气的25％-40％，第四粉末喷口的流量为全部加压煤气的25％-40％。
19、上文中的全部加压煤气是加压煤气的总流量，第一粉末喷口的流量为全部加压煤气的15％-25％，也就是说第一粉末喷口的流量为加压煤气流量的15％-25％。
20、其中，加压煤气压力为100-500kpa，热风压力50-200kpa，纯氧压力200-700kpa。
21、本专利技术的有益效果为：
22、本专利技术公开了一种气固、气液、液固三级协同还原的冶炼系统，该系统包括自下至上依次为炉缸、三级环形熔池液固还原区、二级熔融气液还原区、一级流化床气固还原区的冶炼装置，高温气固分离装置，换热装置和除尘装置；所述三级环形熔池液固还原区内沿着所述冶炼装置的内壁设有环形熔池和第一气体喷口和第一粉末喷口；所述二级熔融气液还原区外壁自下至上依次连接第二气体喷口和第二粉末喷口；所述一级流化床气固还原区外壁自下至上依次连接第三粉末喷口和第四粉末喷口；所述冶炼装置的气体出口与高温气固分离装置相本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气固、气液、液固三级协同还原的冶炼系统，其特征在于，包括：自下至上依次为炉缸、三级环形熔池液固还原区、二级熔融气液还原区、一级流化床气固还原区的冶炼装置，高温气固分离装置，换热装置和除尘装置；
2.如权利要求1所述的冶炼系统，其特征在于，除尘装置气体出口与煤气加压装置相连，用于给除尘后的煤气加压；煤气加压后部分外供，部分用作载气向所述冶炼装置内输送物料。
3.如权利要求2所述的冶炼系统，其特征在于，第一粉末喷口的载气为加压煤气；第二粉末喷口的载气为加压煤气。
4.如权利要求1所述的冶炼系统，其特征在于，所述第一气体喷口用于通入纯氧，所述第一粉末喷口用于通入煤粉，所述第二气体喷口用于通入热风，所述第二粉末喷口用于通入焦粉和铁矿粉，所述第三粉末喷口用于通入冷铁矿粉，所述第四粉末喷口用于通入煤粉。
5.如权利要求1所述的冶炼系统，其特征在于，所述炉缸用于渣铁分离，并设有出铁口、出渣口。
6.如权利要求1所述的冶炼系统，其特征在于，所述第一粉末喷口、第一气体喷口和第二气体喷口均沿所述冶炼装置的外壁周向间隔设置多个，且与外
7.一种气固、气液、液固三级协同还原的冶炼方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一所述的冶炼系统，包括如下步骤：
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，三级环形熔池液固还原区加压煤气和纯氧反应释放热量，维持三级环形熔池液固还原区温度在1500℃以上；
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，高温气固分离装置的分离得到的煤气进入换热装置内换热降温后，进入除尘装置进行除尘，除尘后的煤气经煤气加压装置加压后部分作为载气喷入冶炼装置内，部分外供。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，第一气体喷口的流量为炉内喷氧总量的30％-50％，第二气体喷口的流量为喷氧总量的50％-80％，第一粉末喷口的流量为全部加压煤气的15％-25％，第二粉末喷口的流量为全部加压煤气的15％-25％，第三粉末喷口的流量为全部加压煤气的25％-40％，第四粉末喷口的流量为全部加压煤气的25％-40％；其中，加压煤气压力为100-500KPa，热风压力50-200KPa，纯氧压力200-700KPa。
...【技术特征摘要】
1.一种气固、气液、液固三级协同还原的冶炼系统，其特征在于，包括：自下至上依次为炉缸、三级环形熔池液固还原区、二级熔融气液还原区、一级流化床气固还原区的冶炼装置，高温气固分离装置，换热装置和除尘装置；
2.如权利要求1所述的冶炼系统，其特征在于，除尘装置气体出口与煤气加压装置相连，用于给除尘后的煤气加压；煤气加压后部分外供，部分用作载气向所述冶炼装置内输送物料。
3.如权利要求2所述的冶炼系统，其特征在于，第一粉末喷口的载气为加压煤气；第二粉末喷口的载气为加压煤气。
4.如权利要求1所述的冶炼系统，其特征在于，所述第一气体喷口用于通入纯氧，所述第一粉末喷口用于通入煤粉，所述第二气体喷口用于通入热风，所述第二粉末喷口用于通入焦粉和铁矿粉，所述第三粉末喷口用于通入冷铁矿粉，所述第四粉末喷口用于通入煤粉。
5.如权利要求1所述的冶炼系统，其特征在于，所述炉缸用于渣铁分离，并设有出铁口、出渣口。
6.如权利要求1所述的冶炼系统，其特征在于，所述第一粉末喷口、第一气体喷口和第二气体喷口均沿所述冶炼装置的外壁周向间隔...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱子霖，马春元，朱光，张广海，周滨选，赵媛，王涛，张立强，许焕焕，朱振坤，潘峰，宋德升，
申请(专利权)人：山东祥桓环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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