[發明專利]一種氧氣頂吹熔融還原煉鐵方法

無效

• 申請號: 200810058828.7
• 申請日: 2008-08-19
• 公開（公告）號: CN101348842A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發明（設計）人: 王華;卿山;王仕博;齊翼龍;趙魯梅;岳爭超
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發明涉及一種在一個反應爐內直接熔融還原煉鐵的方法，屬于冶金熔煉領域。

背景技術

鋼鐵工業是國民經濟的支柱產業，但是，在生產過程中需要消耗大量能源，各生產工序中伴隨能源和原料的使用而產生的污染物排放量相當龐大，其污染源主要有燒結、焦化、煉鐵、煉鋼及附屬工序，其中空氣污染物排放引起的污染問題尤其嚴重。鋼鐵工業能源消費量占全國能源消費總量的9.54％，全國工業能源消費量的12.93％，噸鋼綜合能耗為1.281噸標準煤，遠高于發達國家噸鋼凈能耗0.590-0.683噸標準煤(1994年)，而顆粒物和二氧化硫的排放量分別占全國工業排放總量的10.93％和6.25％。鋼鐵工業能耗高效率低的一個主要原因是在煉鐵系統中噸鐵凈能耗的29.5％用于礦石燒結和焦化工序，這部分能量在提高原料的理化性能之后，未得到充分回收和利用。另外，這兩工序排放的顆粒物和二氧化硫分別占鋼鐵工業總排放量的45.6％和67.7％。

引起鋼鐵工業的高能耗問題的原因是多方面的，但是，在冗長的生產過程中，需要頻繁地加熱和冷卻物料，因此而引起的能量貶值和損失是鋼鐵工業能耗較高的一個重要原因。即使在技術比較先進的日本，其鋼鐵聯合企業中，廢熱排放損失約占總能耗的38.5％。對我國鋼鐵工業余熱分析表明，各種產物的物理余熱占總能耗的29-39％，其中煉焦廢氣顯熱、焦炭顯熱、燒結礦顯熱、燒結煙氣顯熱、高爐煤氣顯熱等占有很大比例。但是由于其能質較低，這部分能量一般不能得到充分利用，煉鐵系統占鋼鐵工業總能耗的46％，可見，因流程冗長而造成的生產過程能量損失是非常巨大的。

在鋼鐵工業內部，煉鐵系統既消耗大量能源，又引起非常嚴重的污染，同時需要使用日益減少的焦煤，因此，對鋼鐵工業的革新從煉鐵系統入手是必然的。但是，從末端治理環境污染不僅需要大量的投資，而且需要大量的運行和維護費用。據統計，鋼鐵工業中15％的投資是用于環保目的，這大致上相當于每年每噸鋼生產能力需要增加420-480元，運轉這些設備的費用為70-150/噸鋼，特別是在焦炭生產中，為了滿足環保要求，年噸焦炭生產能力需要至少增加投資77.5元。況且，在鋼鐵工業中真正嚴重的污染排放源是無組織排放源，一般的控制措施很難奏效。因此，解決鋼鐵工業的污染應重點考慮工藝流程的革新，也就是通過清潔生產從源頭上控制污染物的產生。

如果能采用短流程煉鐵技術，即可大幅度降低生產成本，又可以大量減少無組織排放源污染物的產生，這將是鋼鐵行業可持續發展的一條有效途徑。

發明內容

本發明的目的是利用噴槍向熔融還原爐內噴吹富氧，鐵礦粉、熔劑和煤粒則從爐頂側加入，煤粒燃燒釋放出巨大的熱能，而氧氣直接噴吹在渣層上使得渣鐵噴濺攪動，在這種強烈的混和攪拌過程中完成熱量、質量的傳遞，從而在熔融狀態下還原出金屬鐵。

本發明氧氣頂吹熔融還原煉鐵的方法的技術方案如下：氧氣噴槍從爐頂中心插入爐內，噴槍頭部浸沒在熔池的熔渣層內，熔煉工藝所需的燃料、空氣及富氧氧氣則通過噴槍噴入熔池，鐵礦石粉、熔劑等爐料從爐頂進料口加入，在噴槍噴出的高速氣流作用下，熔池處于巨烈的攪動狀態，氧氣頂吹熔融還原爐的煙氣經過余熱鍋爐后換熱后送到后續工序。

所述的富氧的濃度可在30％～99.5％間調整，氧氣壓力控制在0.3～1Mpa，熔池反應溫度控制在1450℃～1600℃。所述的進料口的加料量為10～100噸/小時。所述的氧氣流量為5～15立方米/分鐘。所述的噴槍由粉煤管、氧氣管、風管和重油管組成，噴槍管由軟鋼和不銹鋼制成，噴槍末端裝有一個可更換的噴嘴。所述的噴槍的直徑為100～400毫米。所述的爐料的粒度為1～80毫米。

氧氣頂吹熔融還原爐是一種浸沒富氧頂吹熔池熔煉技術，其爐體為豎式圓筒形，內襯耐火材料襯里。氧氣噴槍從爐頂中心插入爐內，噴槍頭部浸沒在熔池的熔渣層內，熔煉工藝所需的燃料、空氣及氧氣則通過噴槍噴入熔池。鐵礦石粉、熔劑等爐料從爐頂給料口加入，在噴槍噴出的高速氣流作用下，熔池處于巨烈的攪動狀態，物料在高溫、高湍流下迅速熔化并進行強烈的物理化學反應。熔池的劇烈攪拌增大了爐渣層和金屬相與爐氣的接觸，強化了金屬鐵的還原率。