[發明專利]立式快速還原爐

無效

• 申請號: 201110192917.2
• 申請日: 2011-07-11
• 公開（公告）號: CN102242234A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 李增元;趙文林
• 申請（專利權）人: 李增元;趙文林
• 主分類號: C21B11/02
• 分類號: C21B11/02;C21B13/02
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所 14108
• 代理人: 李毅

技術領域

本發明涉及一種用于金屬冶煉的還原爐。

背景技術

目前，高爐仍然是我國冶金行業中煉鐵的主力軍。但由于高爐流程長、基建費用高、設備復雜、能耗高、環境條件差，在市場能源緊張、競爭日益激烈的情況下，人們的目光不得不轉向開發新的煉鐵工藝和設備，而無焦低污染已經成為煉鐵新工藝的目標。

熔融還原煉鐵技術是目前非高爐煉鐵領域的一大課題，熔融還原煉鐵技術的明顯優勢主要體現在以下幾點：

(1)熔融還原工藝不使用焦炭，不需建焦爐和化工設施，對環境污染極小，為實現鋼鐵廠清潔生產、保護環境創造了條件；

(2)焦煤資源少，且分布不均勻，煉鐵不用焦煤有利于鋼鐵工業可持續性發展；

(3)熔融還原煉鐵流程短，投資少，具有降低生產成本的潛力。

根據含鐵原料預還原的不同程度，熔融還原煉鐵工藝可分為一步法和二步法。一步法是將含鐵原料先熔化后還原，早期的熔煉發明專利大多為一步法，因為它流程短、投資少，可以處理高磷鐵礦。一步法的缺陷主要有兩個：一是熔融氧化鐵的腐蝕性極強，可使任何耐材迅速腐蝕成爐渣，爐襯壽命很短。二是熔融氧化鐵還原時產生的高濃度一氧化碳的能量無法有效回用于煉鐵，噸鐵煤耗達3000千克，煤氣凈化利用的熱效率不高。二步法利用熔融氧化鐵碳熱還原產生的含大量一氧化碳的高溫煤氣，將含鐵原料預還原成金屬化率較高的海綿鐵，然后海綿鐵在熔融還原爐中完成終還原和渣鐵分離。目前國際上先進的熔融還原煉鐵工藝主要是二步法，主要包括?COREX熔融還原技術和Finex粉礦熔融還原技術。

COREX是奧鋼聯開發的一種用煤和球團礦（塊礦）生產鐵水的新煉鐵工藝，其優點是可以用大部分非煉焦塊煤和天然塊礦進行冶煉，環保排放水平有很大幅度的改善，對原燃料中的如氧化鋅、鉀、鈉等有害元素的容忍度有較大幅度的提高。但COREX工藝的缺點是：1、天然塊狀原燃料資源量不夠大，而且COREX對這些塊狀原燃料的理化性能要求也還比較高，所以COREX對資源的適應性還是受到了較大的限制；2、COREX還不能全部使用天然塊礦，仍需要一定比例的焦炭，所以說還沒有完全擺脫高爐的弊病；3、由于豎爐會產生粘結等原因，COREX?年作業率還低于高爐水平。因此，我國寶鋼盡管引進了COREX生產線并在羅涇進行籌建，但由于生產效率低等原因還在不斷的調試中。

Finex工藝是一種直接使用煤和粉礦的熔融還原煉鐵技術，省卻了傳統高爐的工序。Finex針對COREX必須使用塊礦或球團作原料以保證還原豎爐透氣性的特點加以改進，其關鍵技術是在流化床反應器內將粉鐵礦還原成粉狀直接還原鐵以及使用熔融氣化爐將直接還原鐵熔融還原為鐵水，用純氧進行冶煉。與傳統的高爐煉鐵工藝相比，Finex煉鐵工藝省去了煉焦和粉礦燒結的工藝過程，產出的鐵水質量可以與高爐生產的鐵水質量相媲美，同時，對粉礦石和粒度沒有嚴格要求。Finex工藝的缺點是：流化床反應器的還原效率不如豎爐，其金屬化率僅為80%左右，增加熔融氣化爐的還原負擔使得每噸生鐵耗用的煤量要比高爐燃料比高的多。同時，還需要龐大的制氧和自備電廠以及煤氣脫除CO₂循環再利用設備。Finex技術由韓國浦項鋼鐵公司和奧地利西門子奧鋼聯公司自1992年聯合開發，目前工藝成熟的只有韓國浦項鋼鐵公司一家。

從上述可知，二步法在利用還原反應產生的高溫一氧化碳熱能方面具有一定的降低生產成本、節約資源和能源優勢，但由于存在預還原反應器，使整個流程結構復雜，往往需要龐大的附屬設備（如龐大的制氧和自備電廠以及煤氣脫除CO₂循環再利用設備等），這不符合目前短流程的發展趨勢。而相比之下，HIsmelt熔融還原技術是目前另一極具生產前景的熔融還原煉鐵技術。HIsmelt熔融還原技術采用改進的一步法，是一種直接使用粉礦、粉煤和1200℃熱風（不用氧氣，用22立方米/噸天然氣）的鐵浴熔融還原煉鐵法。HIsmelt的優點是結構簡單，爐體體積和高度較小，投資成本和維修成本低，工藝無需燒結和煉焦，環保水平較高。但HISmelt法同時存在自身明顯的缺陷，如HIsmelt熔融還原為低壓操作，大量高溫含塵煤氣熱能難以回收利用，噸鐵能耗高，高溫低熱值尾氣成為該工藝的“雞肋”，爐襯腐蝕快，一代爐齡僅12～18個月。因此，總體上說，盡管HIsmelt在直接利用粉礦、粉煤冶煉對鋼鐵業者有著較大的吸引力，但該工藝要想實現工業化生產，在熱煤氣利用、CO二次燃燒并將熱量有效傳遞給熔池，提高設備利用率及降低爐襯成本方面還有很長的路要走。

發明內容