[發(fā)明專利]高風溫旋流噴射擾動熔融還原和預還原聯(lián)合裝置及方法

有效

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• 申請日: 2011-10-27
• 公開（公告）號: CN102337369A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 唐振炎;張福明;錢世崇;毛慶武;姚軾;李勇;徐輝;章啟夫;唐安萍;許云;李俊青;李翠芝;李欣;曹朝真
• 申請（專利權）人: 北京首鋼國際工程技術有限公司
• 主分類號: C21B11/02
• 分類號: C21B11/02;C21B13/14
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發(fā)明屬于熔融還原技術領域，特別是提供了一種高風溫旋流噴射擾動熔融還原和預還原聯(lián)合裝置及方法。

背景技術

隨著我國鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，對焦煤的需求量也不斷增大，到本世紀后期，我國焦煤資源將不堪重負，無法滿足鋼鐵產(chǎn)能的要求。依賴焦炭生產(chǎn)的高爐煉鐵將無法實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。因此開發(fā)和利用非焦煤的煉鐵工藝流程是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。

非焦煤煉鐵技術是指不使用焦炭進行冶金生產(chǎn)過程的各種工藝方法，按產(chǎn)品類型和用途，可分為直接還原法和熔融還原法。

直接還原法是指用氣體、液體及非焦煤為還原劑，在固態(tài)下還原鐵礦石、球團礦等原料，得到多孔的含有脈石等雜質(zhì)的海綿狀直接還原鐵。這種直接還原鐵可以替代廢鋼，作為電爐煉鋼原料，其實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)直接還原鐵鐵的主要方法是：美國的MIDREX豎爐法及墨西哥希爾薩(HYLSA)公司研發(fā)的HYL-ZR豎爐法，這兩種方法均采用天然氣作為還原氣原料。

熔融還原法是指以非焦煤為還原劑和能源，在高溫狀態(tài)下還原煉鐵原料，得到液態(tài)鐵水和爐渣的方法。

目前只有COREX及FINEX熔融還原工藝實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，其它工藝還處在工業(yè)試驗或中間試驗階段。

熔融還原煉鐵工藝主要是“二步法”：即第一步是預還原，以間接還原反應為主；第二步是終還原，以直接還原為主的還原工藝。根據(jù)預還原的效果，目前研究開發(fā)的熔融還原煉鐵工藝可分為以下兩大類：(1)預還原度高且二次燃燒率低的工藝，以COREX工藝為典型代表。COREX工藝采用上部豎爐進行預還原，用熔融氣化爐終還原產(chǎn)生(CO+H₂)≥95％的高溫煤氣，加入部分凈化冷煤氣，將此混合煤氣溫度調(diào)整至850℃左右，并送到上部豎爐，進行塊礦或球團預還原，達到金屬化率＞90％的直接還原鐵以后，再進入熔融氣化爐熔化還原成鐵水。(2)預還原度低且二次燃燒率高的工藝，以Hismelt工藝方法為典型代表。工藝簡單，屬于鐵浴“一步法”熔融還原煉鐵工藝。以粉礦和粉煤為原燃料；采用富氧預熱空氣(富氧30％～40％，空氣預熱溫度1200℃)進行二次燃燒；二次燃燒率達到50％～70％。

在本發(fā)明領域的其它方法有：COREX、FINEX和Hismelt熔融還原工藝，但是以上工藝還存在如下一些不足：

(1)COREX工藝，由于其工藝是以熔融氣化爐為終還原爐，對熔煉使用造氣煤的質(zhì)量要求十分嚴格，為保證爐況順行還需要加入燃料總量14％～20％的焦炭；還原豎爐內(nèi)爐料易黏結造成出料口堵塞，需要定期清理等問題，影響到生產(chǎn)作業(yè)率的提高和實現(xiàn)大型化的進程；豎爐內(nèi)還原氣體的消耗量大，造成能耗偏高；另外由于該工藝采用氧氣煉鐵，氧氣消耗量大，氧氣設備投資費用高。

(2)FINEX工藝，是流化床工藝和COREX熔融氣化爐工藝的結合。能夠處理的礦粉是有選擇性的，要求礦粉為8mm以下粒度；使用細精礦粉的流化床設備有待進一步研究。由于該工藝采用氧氣煉鐵，氧氣消耗量大，氧氣設備投資費用高。

(3)Hismelt工藝，要求終還原爐內(nèi)上部具有高的二次燃燒率，下部熔池渣、鐵相具有高還原勢，因而產(chǎn)生高溫、高FeO泡沫爐渣，對終還原爐爐襯有強烈浸蝕；噴吹礦粉及煤粉的噴槍，使用壽命較短。該工藝有待發(fā)展和改進。

本發(fā)明的目的在于提供一種有利于實現(xiàn)大型化；有利于鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展；特別適合于由傳統(tǒng)高爐煉鐵工藝技術，向非高爐煉鐵工藝技術的過渡和發(fā)展的裝置和工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高風溫旋流噴射擾動熔融還原和預還原聯(lián)合裝置及方法。本發(fā)明不依賴焦炭，使用非焦煤及各種含鐵原料(燒結礦、球團礦、塊礦)經(jīng)過預還原爐還原，將含鐵原料在固相狀態(tài)下還原成為具有一定金屬化率的預還原爐料，再將預還原爐料與非焦煤同時加入到一種高風溫旋流噴射擾動熔融還原爐中進行熔融終還原，最終生產(chǎn)出鐵水。