[發(fā)明專利]氧氣頂吹熔融還原煉鐵制取鐵水的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910094268.5
• 申請(qǐng)日: 2009-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101519705A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王華;齊翼龍;卿山;岳爭(zhēng)超;湯忖江;趙魯梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C21B11/00
• 分類號(hào): C21B11/00
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司
• 代理人: 趙 云

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在熔融狀態(tài)下直接利用煤粉還原鐵礦石生產(chǎn)鐵水的方法，屬于能源與冶金技術(shù)領(lǐng)域。

二、技術(shù)背景

鋼鐵是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)建設(shè)的基礎(chǔ)材料，與人們生活息息相關(guān)的衣、食、住、行都有鋼鐵的存在；其已被廣泛地應(yīng)用于各種領(lǐng)域，直接為其它行業(yè)的發(fā)展提供基礎(chǔ)材料，故在一定意義上說(shuō)，一個(gè)國(guó)家鋼鐵工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r也反映其國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的程度。鋼鐵材料的生產(chǎn)是集化工、冶金、自動(dòng)控制技術(shù)于一體、復(fù)雜的系統(tǒng)工程。現(xiàn)在，國(guó)際上煉鐵生產(chǎn)主要采用的是傳統(tǒng)的高爐煉鐵系統(tǒng)(包括焦化、燒結(jié)、高爐)，盡管高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)過(guò)幾百年的應(yīng)用與發(fā)展，已具有技術(shù)完善、產(chǎn)量大、作業(yè)率高、設(shè)備壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但由于其工藝流程長(zhǎng)、投資大、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重、操作靈活性差、對(duì)入爐原料選擇性差，尤其在當(dāng)今世界各種資源日益匱乏，在量與質(zhì)上很難滿足高爐煉鐵的要求，特別是煉焦煤的短缺，阻礙了高爐煉鐵的進(jìn)一步發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)一噸生鐵需要含F(xiàn)e＝58.08％鐵礦石1914.02Kg、同時(shí)產(chǎn)生爐渣568.84Kg、煙氣2485.98Kg，其中污染物占了73％以上，可見(jiàn)，高爐煉鐵生產(chǎn)是一個(gè)典型的高能耗、高污染的行業(yè)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大的污染。19世紀(jì)末以來(lái)，越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)保要求及日益缺少的冶金焦嚴(yán)重地制約著高爐的發(fā)展，為了滿足環(huán)保要求同時(shí)能開(kāi)發(fā)出不使用焦炭的煉鐵新工藝，世界上各國(guó)紛紛開(kāi)展新的煉鐵方法，其中鐵礦熔融還原工藝最成功、最受關(guān)注，被譽(yù)為“21世紀(jì)冶金工業(yè)中的前沿技術(shù)之一”。它的開(kāi)發(fā)是對(duì)傳統(tǒng)的焦?fàn)t-燒結(jié)(球團(tuán))-高爐煉鐵工藝的根本變革，由于其有高爐無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，從80年代末起，瑞典、德國(guó)、日本、韓國(guó)、美國(guó)、前蘇聯(lián)、澳大利亞等國(guó)家都開(kāi)發(fā)熔融還原煉鐵工藝，在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行了大量的工作，從基礎(chǔ)理論、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)到半工業(yè)性試驗(yàn)研究都取得了許多成果，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，推進(jìn)了熔融還原技術(shù)的發(fā)展。

熔融還原煉鐵是以非焦煤作為主要的能源，使用塊礦、球團(tuán)礦或者直接使用鐵礦粉等原料，在高溫熔融狀態(tài)下用碳把鐵氧化物還原，渣鐵能完全分離，生產(chǎn)出液態(tài)鐵水的冶煉方法。目前世界上的熔融還原煉鐵技術(shù)主要有COREX、FINEX、HISMELT、DIOS、ROMELT、CCF等，但大多數(shù)都處于研發(fā)階段，只有COREX工藝是唯一成熟并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)的熔融還原煉鐵技術(shù)。我國(guó)是世界上煤炭和鐵礦石資源豐富的國(guó)家之一，儲(chǔ)量都居世界前列，但高爐所需要的冶金焦和高品位的鐵礦石占有量卻很少，不能滿足我國(guó)煉鐵工業(yè)高速發(fā)展的要求，致使我國(guó)每年要從國(guó)外進(jìn)口數(shù)億噸的原料，最近，國(guó)際上焦炭和鐵礦石的價(jià)格一路攀升，造成我國(guó)的鋼鐵生產(chǎn)成本不斷升高，從而企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力下降。

為了使我國(guó)的鋼鐵工業(yè)更好地發(fā)展，解決現(xiàn)有的傳統(tǒng)高爐煉鐵技術(shù)能耗高、污染大、熱效率低的問(wèn)題，就必須使現(xiàn)在的冶煉技術(shù)從根本上發(fā)生變革，才能使鋼鐵工業(yè)更好地向前發(fā)展。國(guó)際上流行的熔融還原煉鐵技術(shù)能很好地解決這一問(wèn)題且有希望在較短的時(shí)間內(nèi)取得突破，而且利用粉礦進(jìn)行直接還原非常適合我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。

氧氣頂吹熔融還原技術(shù)可以使反應(yīng)過(guò)程大大強(qiáng)化，反應(yīng)速度加快，反應(yīng)溫度更高，化學(xué)反應(yīng)可以很快達(dá)到平衡，熔融的鐵氧化物可以被熔池中溶解的碳素迅速還原；二次燃燒率也較高，能較好地為精礦在熔融過(guò)程中提供反應(yīng)熱，無(wú)需其他輔助加熱設(shè)備，可以極大的降低能耗。

如果能發(fā)明一種氧氣頂吹熔融還原煉鐵技術(shù)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)高爐生產(chǎn)鐵水的方法，不僅能有效的利用在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，而且明顯具有環(huán)境污染少、原料充足和生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢(shì)，這也將會(huì)是我國(guó)鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一條高效途徑。

三、發(fā)明內(nèi)容

1、本發(fā)明的目的

本發(fā)明的目的是提供一種氧氣頂吹熔融還原煉鐵制取鐵水的方法，它直接利用還原煤還原熔融的鐵礦石生產(chǎn)鐵水，省去了煉焦工序，減少了環(huán)境污染，具有良好的環(huán)保效益。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案

本發(fā)明的工藝步驟是：將爐料鐵礦石、白云石、石灰和還原煤破碎，按比例混合均勻，從爐頂給料口加入到熔融還原爐內(nèi)，噴槍的中心氮管插入到熔池的渣層中，噴出氮?dú)鈱?duì)渣層進(jìn)行攪動(dòng)，，而噴槍的氧氣夾套則高于熔渣，待反應(yīng)一個(gè)周期后，將冶煉出的高溫鐵水和爐渣分別由出鐵口和出渣口放出。

本發(fā)明上述工藝步驟中的具體工藝參數(shù)為：(1)爐料破碎的粒度為2mm～25mm；(2)氮?dú)獾膰娙雺毫?.1MPa～1MPa；(3)氧氣夾套與熔渣的距離為220mm～500mm；(4)還原煉鐵的一個(gè)反應(yīng)周期為10小時(shí)～15小時(shí)；(5)反應(yīng)的爐溫保持在1550℃～1750℃。