[發明專利]一種高爐煉鐵方法

有效

• 申請號: 200910076634.4
• 申請日: 2009-01-12
• 公開（公告）號: CN101463398A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 耿云峰;田偉;張佳平;呂昌忠;唐偉;謝有暢
• 申請（專利權）人: 北京北大先鋒科技有限公司
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00;C21B5/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊 靜

技術領域

本發明涉及一種高爐煉鐵方法，特別是涉及一種將變壓吸附和高爐煉鐵聯合應用的高爐煉鐵方法。

背景技術

我國鋼鐵工業的基礎工業是高爐煉鐵，幾乎所有的鋼材原料都由高爐煉鐵生產，因此高爐煉鐵的副產物之一：高爐氣的排量巨大。由于高爐氣中可燃燒組分含量不夠高，回收利用有較大困難，國內鋼鐵行業有大量高爐氣直接排放空氣中，若以全國一年生產1億噸生鐵，按體積分數10％的排放量，高爐氣中CO體積分數按25％計，則排放到空氣中的CO為4.5億m³。由此可見，鋼鐵行業高爐氣的直接排放既污染環境又浪費資源。

在高爐煉鐵過程中，一般的煉鐵高爐焦比為400～500kg/t，隨著焦炭價格的不斷上漲，如何降低焦比和更有效的利用高爐煤氣變成了人們越來越來關注的問題，為此各種新的煉鐵工藝不斷的產生。例如：

方興等人，在中國專利200510123467.6中公開了一種生產直接還原鐵和生鐵的方法，該方法具有工藝簡單具有生產成本低，工藝簡捷，環境污染小等有點。

周久樂等人，在中國專利200810011158.3中中公開了一種高溫煤氣的高爐煉鐵工藝，該工藝通過臥式高溫熱風爐把煤氣預熱到1250～1450℃，然后從高爐爐缸上部鼓入高爐中參與冶煉。從而降低焦比，以及節約燃料消耗143kg/t.

李家新等人，在中國專利03131995.5中公開了一種高效低CO₂排放富氫燃氣純氧高爐煉鐵工藝，該煉鐵工藝包括在高爐風口噴出富氫燃料(天然氣或焦爐煤氣)，該煉鐵工藝可以使高爐焦比降低為250kg/t。該專利中闡述了噴吹天然氣的作用，首先將富氫燃料(天然氣或焦爐煤氣)噴入高爐風口，在高爐風口區，天然氣或焦爐煤氣首先裂解，并于氧氣發生燃燒反應：CH₄＝C+2H₂；C_nH_m＝nC+m/2H₂；C+O₂＝CO₂；CO₂+C＝CO.從反應過程可以看到，天然氣最終轉化的產物為CO。

如能夠將高爐氣中CO的體積分數提高到60％以上(即熱值達到7536kJ/m³以上)，其才可以直接作為燃料使用，而不需再配焦爐氣或燃料油；但使用高爐氣作為燃燒氣使用，燃燒的熱效率較低；如能將高爐氣中CO富集并返回高爐作為還原氣使用，則可大幅度降低煉鐵工藝中焦碳的使用量，進一步降低煉鐵工藝的能耗，并可減少高爐煤氣的排放。在CO的富集和提純過程中，變壓吸附工藝越來越受到人們關注。由于新型吸附劑的研究與開發，為分離和提純高爐煤氣中的CO提供可能性。

發明內容

本發明的目的是提供一種高爐煉鐵的方法，將變壓吸附工藝和高爐煉鐵工藝聯合應用，將高爐煤氣利用變壓吸附裝置經過變壓吸附過程，富集出一氧化碳，并將富集的一氧化碳從高爐的不同部位返回高爐。

其中，所述高爐煤氣經降溫除塵后再進行變壓吸附，降溫除塵利用常規設備進行，如熱交換器，除塵袋等。

所述變壓吸附裝置由充填吸附劑的至少2個吸附床構成；吸附劑為三氧化二鋁、硅膠、活性碳、負載銅化合物的分子篩、負載銅化合物的活性炭和負載銅化合物的氧化鋁中的一種或多種。

所述吸附過程包括以下循環步驟：吸附(A)、均壓(ED)、順放(P)、置換沖洗(C)、逆放(BD)、抽真空(V)、充壓(ER)、終充壓(FR)，吸附步驟的壓力在0.01～4.0Mpa；所述置換步驟的壓力在0.01～1.8Mpa；所述抽真空步驟壓力為-0.05～-0.09Mpa。

所述高爐的不同部位是指高爐的鼓風口、爐腹、爐腰和爐身四個部位中任何一個或多個部位。

所述富集的一氧化碳的溫度利用范圍為20～1800℃，純度為30～99.9％，為提高還原效率，通過提高吸附壓力以及增加吸附床數量可將富集的一氧化碳的純度調整為50～99.9％。

將富集的CO返爐可替代焦炭還原鐵礦石，大大降低還原劑焦炭的用量，降低高爐的焦比，在合適的條件下，焦比可以從420kg/t降低為180kg/t。

如無特別指明，本發明所用的壓力均為表壓。

利用CO還原鐵礦石的原理和過程如下：

將球團礦、堿性燒結礦、焦炭、石灰石以一定的比例從高爐頂部送入高爐，將分離和提純后的CO返回高爐內。由于還原性氣體濃度很高，鐵礦石與CO發生的還原反應：