[發明專利]一種氫碳熔融還原煉鐵新工藝

無效

• 申請號: 201210048029.8
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102586527A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 鄭少波;孫克強;郝學賓;魏恒
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C21B11/00
• 分類號: C21B11/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

1.一種氫碳熔融還原煉鐵新工藝，其特征在于具有以下過程和步驟：

a．原料的預熱，鐵礦粉的預還原；原料的預熱和預還原（a）是將鐵礦粉預熱至350℃，再進行預還原，還原溫度為800℃，成為預還原礦粉；可根據工藝需要調整鐵礦粉的預還原度；當預還原度47.5%時，終還原二次燃燒率為41%；將800℃的預還原鐵礦粉經管道由氮氣輸送至下一步的終還原過程（b）進行進一步的熔化和還原；

b．終還原熔煉；位于渣層中的煤氧燃燒噴槍，煤和氧氣的一次燃燒及還原剩余的氫氣、一氧化碳在渣層中進行二次燃燒反應，為熔融還原過程供熱；一定粒度、成分的煤，以氮氣為載體通過粒煤槍加入金屬熔池，為鐵水滲碳和還原過程提供原料，鐵礦粉最終還原熔煉成為高品質液態鐵，同時得到1600℃的高溫煤氣。

2.如權利要求1所敘述的氫碳熔融還原煉鐵新工藝，其特征在于所述的預熱、預還原和終還原熔煉，具有如下的燃料反應和煤氣系統：

（1）．煤氣改制造氣過程（c），其特征在于加入定量的煤粉，將1600℃的高溫煤氣,通過煤氣造氣過程，使終還原爐煤氣（出爐煤氣包括未反應的H₂，二次燃燒生成的H₂O，CO₂，還原生成的CO）通過煤氣改制裝置，通過添加煤的方法，煤中的固定碳將部分的H₂O，CO₂轉化為H₂和CO，由于反應為吸熱反應，煤氣的溫度降為1100℃時，重力除塵后，將其通入預還原爐內對鐵礦粉進行預熱和預還原，這樣可以減輕終還原爐的負擔；煤氣造氣過程增加了出爐煤氣的還原勢(H₂和CO增加)，提高了預還原度；煤氣造氣過程（c）還包括煤氣換熱過程，1100℃的煤氣與底吹的氫氣25℃換熱，將氫氣溫度加熱至700℃，同時煤氣溫度降至850℃，可成為為預還原過程提供的改制煤氣；

（2）．水煤氣變換過程（d）將預還原爐煤氣（出爐煤氣包括未反應的H₂，二次燃燒生成的H₂O，CO₂，以及C還原生成的CO）加水冷卻，通過水煤氣平衡反應，將煤氣中剩余的CO部分轉化為H₂和CO₂，從而實現氫氣的循環再生；

加入定量的水，將約350℃的煤氣，進行水煤氣變換反應，使煤氣冷卻至250℃以下，同時煤氣中的CO部分轉換為H₂，被轉化的CO比例約為70%；

（3）．變壓吸附過程（e），通過變壓吸附的方式，將煤氣中的CO₂分離出來，分離得到的氫氣進行循環利用。

3.一種氫碳熔融還原煉鐵新工藝所用的終還原裝置，包括有：原、燃料頂槍（1）?，冷卻壁及鋼殼（2），煤氣出口（3），?渣線（4），氧煤噴槍（5），粒煤噴槍（6），充壓閥（7），熔渣前置（8），鐵水前置爐（9），氫氣底吹元件（10），熔融渣層（11），和金屬熔池（12）；內部結構為內徑徑3.4m，鐵水高度h鐵水0.8m，渣金比2.8，渣層高度2.2m，爐底厚度0.2m；爐子總高度為9.7m；出渣出鐵采取虹吸式出鐵出渣；爐體設有耐火磚爐襯，上部自由空間采則用掛渣方式形成爐襯；預還原礦和熔劑從爐子頂部噴槍（1）噴入，上層噴槍為氧-煤噴槍（5），下層噴槍為粒煤噴槍（6）；上排側槍即氧煤槍（5）的參數為插入深度為500mm、與水平方向角度15°，位置位于渣層上部1/3處，爐體周圍設置4根對稱布置的氧煤噴槍進行噴吹；其中氧氣總流量為13175Nm3?/h，粉煤噴吹總量為13850kg/h，選取粉煤管道φ60mm×5，二次氧管道φ118mm×6?，一次氧管道φ90mm×6，二次氧管道喉口直徑37mm，二次氧管道出口直徑48mm；在熔融還原爐的還原區，下排側槍即粒煤槍（6）的插入深度為1300mm、與水平方向的角度45°，采用2根粒煤噴槍進行噴吹；粒煤噴吹總量為3125kg/h，選取粒煤管道φ50mm×5，氮氣管道φ70mm×5；底吹采用氫氣從底部氫氣底吹元件（10）吹入，700℃的氫氣經多孔式透氣磚，從底部吹入熔池中；廢煤氣從爐子上部煤氣出口（3）排出。