[發明專利]一種含鐵物料噴射還原爐及含鐵物料噴射還原工藝

有效

• 申請號: 201010134846.6
• 申請日: 2010-03-30
• 公開（公告）號: CN101792840A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 董杰;王學斌
• 申請（專利權）人: 萊蕪鋼鐵集團有限公司
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00;C21B11/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 趙會祥

技術領域

本發明公開一種含鐵物料噴射還原爐及含鐵物料噴射還原工藝，屬于鋼鐵冶金技術的氣 固相熱交換領域。

背景技術

自1932年捷克工程師M.Voel-Jorgensen首次提交了旋風懸浮預熱器加熱水泥生料粉的 專利以來，使水泥窯的質量和產量大幅度提高，熱耗明顯下降，引起了各國水泥技術研究者 和設備制造商的關注。委內瑞拉的FIOR公司和奧地利的奧鋼聯工程技術有限公司于20世紀 90年代初聯合開發成功FINMET工藝，該工藝是以鐵礦粉為原料，以天然氣為還原劑生產直 接還原鐵的流化床還原工藝，與其他工藝相比，FINMET工藝由于使用低成本的礦粉做原料， 降低了生產成本。最后把還原鐵粉制成熱壓塊鐵(HBI)。1996年澳大利亞BHP公司在西澳里 德蘭港建成第一坐FINMET工藝設備，于1999年2月生產熱壓塊鐵，產能250萬噸/年。CIRCORED 工藝(也稱碳化鐵工藝)由德國魯奇公司開發，核心設備包括循環流化床(氣體流速為普通 流化床的10倍以上)和普通流化床各一座，用煤做還原劑。鐵精礦粉經余熱后先在循環流化 床參加反應，所得產品金屬化率可達80％，再經第二階段反應，金屬化率可達93％以上。該工 藝年產50萬噸的直接還原設備已在特拉尼達和多巴哥美國紐柯公司所屬工廠投產，但因生產 過程中出現問題較多，無法達到穩定生產，于1999年停止工業性生產。CIRCORED工藝也由 德國魯奇公司開發，屬利用天然氣為還原劑的流化床法(廠址特立尼達)。2000年由Cliffs?& Associvote公司(Cliffs、LTV鋼公司和魯奇公司合資經營)接管，將直接還原鐵制成熱壓 塊出售，2001年出售13萬噸，但因市場原因停產。HISMELT的CFB系統主要功能是對原料礦 粉和白云石進行預熱，將混合原料經過由螺旋給料機、多級文氏管、旋風裝置、循環流化反 應器組成的預熱系統后被預熱到工藝所需溫度，然后通過熱礦提升機送至SRV噴吹系統。

CN1557973公開了一種低溫還原鐵礦粉的制備方法，采用鐵粉、煤粉、粘合劑、催化劑、 脫硫劑造球后，在500～1100℃還原反應10～200分鐘生產低溫還原鐵礦粉。CN1075201公開 了一種粉鐵礦石循環流化床式預還原爐，包括圓桶狀第一、二還原爐和第一、二分離器，第 一預還原爐通過形成有氣體供應口的第二循環管連接到第二預還原爐，第二預還原爐通過形 成有氣體供應口和第三循環管連接到第一旋風分離器，中/微粒鐵礦石由于第一、二預還原爐 匯合起來的還原氣體而形成高速流化床在此進行循環，通過第一循環管使第一分離器和第一 預還原爐相互連接，漏斗和第二旋風分離器連接在第一循環管上。CN1109910公開了富氧熔 融氣化爐直接還原鐵工藝方法，以固體氣化煤為燃料，用富氧加濕的高溫鼓風作為氣化劑， 通過制造冶金還原煤氣的液態排渣煤氣爐和除塵器，制取合格的高質量的高溫煤氣輸入還原 豎爐，并實現液態排渣，移動床式豎中含鐵原料在高溫煤氣作用下，轉化成直接還原鐵。 CN1176666、CN1211283和CN1143391公開了還原細鐵礦石的三段流化床爐式裝置，包括第一 單流化床，在沸騰流化狀態烘干/預加熱細鐵礦石，第一旋流器，收集夾在自第一爐氣體中的 細鐵礦石，第二單流化床爐，預還原來自第一爐的細鐵礦石，第二旋流器，收集夾在自第二 爐氣體中的細鐵礦石，第三雙流化床爐，它包含分別最后還原粗顆粒和中等/細顆粒的第一反 應爐和第二反應爐，第三旋流器以及第四旋流器，分別收集夾在來自第一、第二反應爐爐氣 體中的細鐵礦石顆粒。CN1142248公開了三階段流化床型還原設備及其還原范圍寬的細鐵礦 石的方法。該設備包括系列布置的帶有與其相連的第一旋風除塵器的干燥/預熱爐，帶有與其 相連的第二旋風除塵的初級預還原爐、在沸騰流態化下終還原鐵礦石中粗粒礦石，同時轉移 該礦石中的中等/細粒礦石的二級高氣體速度還原爐、終還原該中等/細粒礦石，形成其沸騰 流化床的二級低氣體速度還原爐中內部旋風除塵器及捕獲未被內部旋風除塵捕到的粉礦的 第三旋風除塵器。CN1034022公開一種固態礦石的預還原和熔化還原爐。較大尺寸礦石在分 配器上形成流化床在預還原爐中被還原，在裝入熔化還原爐。較小尺寸的礦石在穿過預還原 爐時被還原，然后被噴入熔化還原爐中熔化。CN1248297公開了一種流化床制備熔融鐵的裝 置和方法，使用煤產生的還原性氣體被供入第二流化床還原爐還原鐵礦，第二流化床排除的 氣體供第一流化床還原細鐵礦石，所得還原鐵礦裝入熔化氣化爐生產鐵水。CN1248632公開 了一種煤氧還原煉鐵方法在預還原豎爐和終還原鐵浴爐中進行。以含鐵物料為原料，以煤為 能源和還原劑。預還原采用中等還原度，預還原的金屬化率為50-80％，終還原采用低的二次 燃燒率CO+H2+CO2+H2O的濃度≥85％。使整個還原過程中，間接還原與直接還原的比值接近理 論最佳值7∶3。CN1093412公開了用固態碳還原劑直接還原含氧化鐵原料的方法。CN85104511 公開了在一個有氣化器和放置在它上面的直接還原豎爐的裝置中，豎爐通過一個連接豎管和 氣化器相連，把氣化器中取得的還原氣體直接引入，甚至在有高含灰比時也能做到。CN1035136 公開了一種鐵礦石熔融還原的方法包括將鐵礦石引入預熱和預還原爐并預熱和預還原鐵礦 石，預還原度低于30％，將礦石、含碳材料和助熔劑投入熔融還原爐，用置于氧氣噴槍頂部 的脫碳噴嘴和后續燃燒嘴將氧氣吹入熔融還原爐。以上公開專利由于所發明設備與工藝結合 的限制，存在金屬化率低，能耗高，生產效率低，成本高等問題。CN101445851A公開了一種 含鐵物料懸浮還原裝置，雖然裝置中設置噴射還原爐，但是并沒有公開噴射還原爐的具體構 造和工作過程。