[發明專利]一種熔融還原連續煉鐵裝置

無效

• 申請號: 201110374492.7
• 申請日: 2011-11-23
• 公開（公告）號: CN102409124A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 李振洪
• 申請（專利權）人: 李振洪
• 主分類號: C21B11/00
• 分類號: C21B11/00;C21B13/14
• 代理公司: 泰安市泰昌專利事務所 37207
• 代理人: 姚德昌

一、技術領域：

本發明屬于冶金非高爐煉鐵領域，涉及含碳鐵氧化物球團（塊）熔融還原連續煉鐵的裝置。

二、背景技術：

目前高爐仍然是冶金行業煉鐵的主力軍。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，焦炭資源不可再生，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非高爐煉鐵工藝和煉鐵設備。

無焦低污染是非高爐煉鐵新工藝的目標。世界上新的熔融還原煉鐵工藝基本上分為兩種類型：一種是直接使用粉礦和非焦煤冶煉的稱為“一步法”熔融還原煉鐵方法，如俄羅斯的Romelt、澳大利亞Ausmelt公司開發的AusIron法，預還原率為0。另一種方法是帶有預還原工序的稱為“二步法”熔融還原煉鐵方法，代表方法如COREX法，預還原金屬化率達80%～90%。

“一步法”熔融還原的難點是液態鐵氧化物與碳反應是一個強烈的吸熱反應，要保持鐵氧化物的液態狀態，需要非常高的溫度。一般由熔融還原所生成金屬的熔化溫度要比液態鐵氧化物高出約200℃～400℃。這種工藝在設計上優先熔化氧化鐵，而不是還原氧化鐵。正是由于這個原因和熔融還原的強烈吸熱反應特征，生成的金屬和爐渣容易凝固，這給生產帶來了麻煩。“一步法”熔融還原還存在耐火材料消耗高和生產周期短的敝端，產生的大量高溫煤氣再利用成為這種工藝發展的“瓶頸”。

“二步法”熔融還原是將鐵氧化物先進行預還原，然后將預還原物再送入熔分爐進行渣鐵分離，因此它是以間接還原為主的還原反應。“二步法”熔融還原或將預還原后的爐料降溫后再送至熔分爐；或將熔分爐產生的煤氣簡單地通過爐料進行預還原，過程均產生大量的熱能損失。因此“二步法”熔融還原雖然難度較小，但碳消耗量較高。典型的“二步法”熔融還原工藝如COREX法的預還原率達到90%，與高爐比，它更多地依靠間接還原。COREX法雖已大規模投入工業生產，但仍需要塊礦和少部分焦炭（約20%左右），煤耗和氧耗均較高，分別達到1.1t和500m³。包括制氧設備在內的一次性投資巨大，生產成本高于高爐。COREX演化了高爐煉鐵技術，取得了商業成功，但同時也繼承了高爐煉鐵的一些缺點，是成功技術，但并非最好技術。

中國專利ZL?2004?1?0023995.X《含碳鐵團塊生產鐵水的熔融還原煉鐵法?》是一項將“一步法”、?“二步法”結合并改進的熔融還原煉鐵方法，具有熱效率高、節約能源、無污染，成本低，有較好的產品質量，生產工藝簡便，易控制，設備簡單、投資少，生產效率高等特點。但在能源利用上尚有不足之處。

三、發明內容：

針對以上存在的問題，經過長期研究，本發明在專利ZL?2004?1?0023995.X《含碳鐵團塊生產鐵水的熔融還原煉鐵法?》基礎上進行了改進，提供了一種新的熔融還原連續煉鐵方法，它既具有“一步法”熔融還原碳的直接還原反應速度快的特點，又具有“二步法”預還原金屬化率高的特點，本發明采用連續加料，抽風預熱，鼓風順流焙燒，對爐料進行預還原，將預還原后的高溫、高金屬化率的爐料直接送入熔分爐，連續熔分，連續出鐵。本發明將爐床上的預熱區、焙燒區和連接其后的熔分區設計為連通爐膛，在預還原爐與熔分爐的結合部安裝了助燃燒嘴，在預還原爐的適當部位安裝有二次風口，先將含碳鐵氧化物在預還原爐內進行預還原，并優先利用熔分區產生的含有大量CO的高溫煤氣在預還原爐內進行二次燃燒預熱、焙燒爐料，接著將預熱、焙燒后的高溫、高金屬化率的爐料排入熔分區，在熔分區進一步還原—滲碳—熔化，還原成鐵，并使渣鐵分離；在預還原爐，經過焙燒區的煙氣進入預熱區，在預熱區??煙氣穿過料層，將所攜帶的熱量直接傳給爐料，再進入換熱裝置及煙氣處理系統進行余熱回收和煙氣除塵處理。

本發明預還原區的末端與熔分區內的上層爐料狀態相近，兩步之間沒有明顯的分界點。連通爐膛的設計解決了預還原與終還原生產能力的匹配，不存在COREX工藝熔分能力大于預還原能力的問題，有利于能源綜合利用，有利于生產組織，可降低消耗，節約生產成本。

本發明所述的一種熔融還原連續煉鐵方法，其特征在于先將含碳鐵氧化物在預還原爐內進行預還原，并優先利用熔分區產生的含有大量CO的高溫煤氣在預還原爐內進行二次燃燒，釋放物理熱和化學能，來預熱、焙燒爐料，節約能源。接著將預熱、焙燒后的高溫、高金屬化率的爐料排入熔分區，在熔分區進一步還原—滲碳—熔化，還原成鐵，并使渣鐵分離。