[發明專利]一種采用鐵礦熱壓含碳團塊入豎爐熔融還原煉鐵的方法

無效

• 申請號: 200710012327.0
• 申請日: 2007-07-31
• 公開（公告）號: CN101104873A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 儲滿生;佟成印;趙慶杰;曹晉真
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02;C22B1/14
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于鋼鐵冶煉技術領域，涉及熔融還原煉鐵技術，具體涉及一種用鐵精礦煤粉熱壓含碳團塊入豎爐熔融還原煉鐵的工藝方法。

背景技術

資源的合理利用和清潔生產已成為鋼鐵行業的發展主旋律。我國雖為鋼鐵大國，但在原燃料資源、能源消耗和清潔生產方面仍面臨著嚴峻的挑戰，解決這些問題已成為我國鋼鐵工業發展戰略的重大需求。新一代熔融還原工藝是當代冶金重大前沿技術之一，也是解決鋼鐵工業可持續發展的重要途徑之一。其主要技術特點是：1)以煤代焦直接生產鐵水，有效利用能源，可減輕鋼鐵工業對焦煤資源的依賴；2)可實現鋼鐵生產和能源轉換的雙重職能；3)減少污染，有利于環境保護；4)將焦化、燒結和高爐冶煉三個工序縮短為熔融還原工序，簡化生產流程，提高生產效率。在我國，隨著焦煤供應的日趨緊張和對環保要求的日益嚴格，熔融還原技術的優勢變得更加突出。因此開發適合于我國資源條件、有利于環境保護的新一代熔融還原煉鐵技術越發迫切。這將實現鋼鐵流程以鋼鐵產品為中心向以資源和能源高效利用為中心的轉移，實現鋼鐵生產觀念和技術上的創新。開發對原料適應性強、不依賴冶金焦炭的環保型的熔融還原煉鐵新工藝是世界鋼鐵冶金發展的趨勢，也是我國鋼鐵工業實現可持續發展的重要前提。

熔融還原是近代鋼鐵工業的前沿技術，是煉鐵生產工藝的重大變革。上世紀80年代以來，數十種熔融還原工藝通過了工業或半工業性試驗。這些熔融還原技術的開發均單純以煉鐵為目標，其中較為成功的均采用二步法：先進行含鐵原料的預還原，然后進行預還原料的熔融分離，存在著預還原和熔融分離工序以及反應裝置的鏈接問題，最終影響了整個工藝的能耗、經濟技術指標以及工藝的應用性。目前，某些用于工業化生產的熔融還原工藝存在原料適用性尚待改善(只可采用塊狀原料，國內可選用的煤種有限)、煤耗量高(約950kg/噸鐵)、氧耗大(約580m³/噸鐵)、仍使用部分焦炭等問題。其它的工藝有些處于“休眠”狀態，有些正積極進行深入的研發工作，解決各種技術問題，但離真正工業化還有一段距離。

鐵礦含碳球團(團塊)具有高還原性能，是目前國內外積極研究和開發的優質煉鐵原料。國內對冷固結含碳球團應用于熔融還原煉鐵技術進行了深入的研究，提出了若干熔融還原煉鐵專利(鐵浴爐法和臥式爐法等)，并進行了半工業化試驗，但未獲得成功。主要是因為冷固結產品存在高溫粘結劑失效造成的高溫強度差等致命弱點，再加上粘結劑增加成本和渣量等問題，從而限制了冷固結含碳球團及相應熔融還原技術的應用和發展。

發明內容

針對現有熔融還原工藝存在的問題，本發明提供了一種鐵礦熱壓含碳團塊入豎爐熔融還原煉鐵的工藝方法。本發明的工藝方法可通過如下技術路線來實現：

1)鐵礦熱壓含碳團塊制備：鐵精礦、煙煤煤粉以及適量熔劑(生石灰)通過熱壓工藝生產鐵礦熱壓含碳團塊(熱壓含碳團塊工業化生產的工藝流程示于圖1)，作為豎爐原料。熱壓含碳團塊的組成按質量百分比為：鐵精礦粉60～75％，煙煤煤粉20～35％，生石灰粉5～10％。

2)鐵礦熱壓含碳團塊入豎爐熔融還原：以非焦煤為能源，豎爐為熔融還原反應器，用熱空氣(對應于生產普通煤氣)、高富氧熱風(對應于生產高熱值煤氣，用于軋鋼)或工業氧(對應于生產直接還原用煤氣)為氣體介質(在使用工業氧的實施例中，氧氣消耗量為300～375m³/噸鐵)，直接生產鐵水和煤氣。鐵礦熱壓含碳團塊--豎爐熔融還原煉鐵工藝流程如圖2所示。其中，鐵礦熱壓含碳團塊由豎爐頂部雙鐘式系統加入，在豎爐中上部形成爐料預熱還原區；粉煤由風口噴入(在使用工業氧的實施例中，煤粉噴吹量為240～260kg/噸鐵)，在豎爐內風口前形成燃燒區，為爐內熱壓含碳團塊的還原和熔化供熱；風口以下為渣鐵終還原區和液態渣鐵集聚區。生產的鐵水經預處理后直接供電爐煉鋼使用；副產品爐渣經水淬、干燥、細磨成水渣微粉，用于生產建材或水泥。

3)豎爐頂氣用于熱風爐、熱壓原料預熱以及水淬渣干燥等工序，充分利用其熱能。最終，經凈化處理的優質煤氣高效應用于鋼鐵廠內部(包括與直接還原鐵生產和軋鋼生產有效結合)，解決鋼鐵廠內部的煤氣平衡問題。

4)生產過程產生的粉塵全部進入本熔融還原工藝流程，加以循環利用。