[發明專利]一種用粉礦和煤氧直接煉鋼工藝

無效

• 申請號: 201010242934.8
• 申請日: 2010-08-03
• 公開（公告）號: CN101906501A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 董杰;周勇
• 申請（專利權）人: 萊蕪鋼鐵集團有限公司
• 主分類號: C21B13/14
• 分類號: C21B13/14
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 李寶成

技術領域

本發明涉及鋼的生產工藝，尤其涉及一種用粉礦和煤氧直接生產鋼水的工藝。

背景技術

當前最重要的鋼鐵生產流程(長流程)從鐵礦石得到鋼水，需經燒結(或球團)、煉焦、高爐煉鐵、轉爐煉鋼四個主要工藝環節，還有眾多的輔助工藝環節。高爐煉鐵中鐵礦石的還原70％以上是間接還原，屬氣固反應，要求高爐保持良好的透氣性，因此貧礦選礦后獲得的鐵精礦粉和富礦塊礦粉末都必須經過造塊才能供高爐使用，即經過燒結(或球團)工藝過程。燒結(或球團)的物料處理量約占鋼鐵聯合企業的第二位(僅次于煉鐵生產)，能耗僅次于煉鐵和軋鋼而居第三位。焦炭在高爐內的用途，一方面是作為提供冶煉所需熱量的燃料和鐵氧化物還原劑，現在這個作用已部分被噴煤取代，焦炭更重要的作用是在礦石軟化熔融后，作為支撐高達數十米的料柱的骨架，同時又是煤氣通路。焦煤在原煤中的比例較少，儲量有限，這勢必給依賴煉焦煤的長流程的發展帶來危機感。傳統長流程已發展到頂峰，但高爐煉鐵的特點，決定了傳統長流程規模龐大，投資高，生產周期長，噸鋼能耗高，環境污染嚴重。

直接還原—電爐流程也可以從鐵礦石得到鋼水，不需要焦炭，但直接還原鐵大部分用豎爐生產，仍然需要鐵礦粉造塊工序，而且需要豐富的天然氣資源，煤基回轉窯法生產效率低，轉底爐法由于料層較薄規模難以擴大。因此直接還原—電爐流程仍難于和傳統長流程競爭，在全世界范圍內的鋼產量份額僅占5％，我國則很少。

熔融還原—轉爐流程改變了傳統長流程對焦炭的依賴程度，例如COREX熔融還原煉鐵-轉爐流程僅需要少量的焦炭，原理上它僅將高爐的功能一分為二，先氣態間接還原后熔化分離，缺點也是顯而易見的：耗氧量大(500m³/t)，投資比傳統長流程高10％～20％，發展速度緩慢。熔融還原—轉爐流程只是對傳統長流程鐵前工序的變革。

也有一些專利提出直接煉鋼或一步煉鋼，CN87101210A發明者在轉爐上用碳同時作還原劑和燃料，產生的大量CO僅作預熱用，回收其物理熱，這是不經濟的，理論上也是與煉鐵原理違背，不可能得到實現。他提到的用中頻爐或電弧爐直接煉鋼，同樣不利用產生的大量CO，電耗將很大，不可能用于生產。專利CN1116240A與專利CN87101210A，作者為同一人，技術原理基本一致，內容上稍微增添和細化。

專利CN1087951A獲得海綿鐵的技術，理論上相當于煤基豎爐工藝，煉鐵界公認該工藝不成熟，生產成本偏高。該專利一個致命的缺點是當高溫還原氣體通過海綿鐵溜槽底部的氣孔進入上部容室上行，將礦石預熱還原時，溜槽氣孔容易堵死，如改為側吹還原氣體則容易實現。該專利也未提到鐵礦石必須造塊。粉礦是不能通過豎爐還原的。專利CN1348013A使用的原料是球團礦，獲得海綿鐵的技術原理也相當于煤基豎爐工藝，與傳統流程相比經濟上不可行。

專利CN1223301A用隧道窯、推料桿和鏵板的復雜機構來生產海綿鐵，其反應機理類似于煤基回轉窯工藝，專利CN1818082A反應機理也類似于煤基回轉窯工藝，生產效率不可能高。

專利CN1850997A提出用感應爐直接煉鋼，在同一感應爐內先加入鐵礦粉、煤、熔劑得到鐵水，然后向鐵水中吹氧和加入熔劑得到鋼水，在技術原理上是可行的，但是感應爐規模小，電耗大，不經濟，不可能大規模生產。

專利CN1851000A提出用鐵礦粉和無煙煤粉的混合料塊利用轉爐直接煉鋼，該方法往混合料塊中同時頂底吹氧。底吹氧只會將還原出來的Fe不斷的氧化，該反應的實質就是煤不斷的氧化。正確的方法應當是在渣區用煤還原，也可以在渣區吹少量的一次氧以增加反應的熱量，通過控制氧的吹入量來實現煤還原鐵礦物，在氣相區吹氧二次燃燒，二次燃燒的熱量提供給渣區還原反應吸熱，但決不可以再底吹氧氧化鐵液。因此該專利提出的方法煤耗高，而生產率不一定高，大生產上很難實現。

專利CN1073212A提出的煉鐵方法，原理上和1988年荷蘭的霍戈文鋼鐵公司、英國鋼鐵公司和意大利的伊瓦爾公司開發的旋風爐式熔融還原流程一致。旋風爐式熔融還原只進行了中間試驗，至今沒有任何進展。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種用粉礦和煤氧直接煉鋼工藝。

本發明提供一種直接煉鋼工藝，包括下列步驟：

1)直接煉鋼爐內預先形成一個鋼水熔池，或者是鋼渣混合的熔池，溫度在1600℃以上；

2)向直接煉鋼爐內吹入煤粉和氧氣及熔劑，產生CO+H₂含量為85％～100％(體積比)的還原氣；