[發(fā)明專利]一種蘭炭純氧氣化生產(chǎn)直接還原鐵工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210050397.6
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN103290160A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張友平;彭新;王峰;顧德仁;范建峰
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 代理公司: 上海開祺知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直接還原鐵制造技術(shù)，具體涉及一種蘭炭純氧氣化生產(chǎn)直接還原鐵工藝，其為一種節(jié)能型直接還原鐵制造技術(shù)。

背景技術(shù)

隨著世界優(yōu)質(zhì)廢鋼資源的日益短缺，直接還原鐵(DRI)生產(chǎn)技術(shù)日益受到冶金界的重視，近年來世界各國在開發(fā)直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)方面都下了不少功夫，生產(chǎn)能力得到飛速發(fā)展，90年代以來世界直接還原鐵產(chǎn)量以每年10％的幅度逐年增長。1970年全世界直接還原鐵產(chǎn)量僅83萬t，到1997年以已達3620萬t。由于電爐煉鋼比例的增長及對高等級鋼材的需求增加，需要更多的直接還原鐵這種純凈原料來保證鋼材質(zhì)量。直接還原技術(shù)也將進一步發(fā)展，2010年全世界直接還原鐵的年產(chǎn)量達7000多萬t。

目前直接還原鐵工業(yè)生產(chǎn)中，氣基豎爐法Midrex，HYL-III法占據(jù)絕對優(yōu)勢。實踐證明氣基豎爐法具有生產(chǎn)技術(shù)成熟、設(shè)備可靠、單位投資少、生產(chǎn)率高(容積利用系數(shù)達8～10t/m3·d)，單爐產(chǎn)量大(達180萬t/a)，產(chǎn)品成本低等優(yōu)點，具有很強的競爭力。但是它們均需采用天然氣作還原氣原料，因此其發(fā)展只能在天然氣資源豐富并廉價的地區(qū)發(fā)展。

由于煤在全世界和中國分布廣、儲量大、預(yù)計21世紀將有更多的煤基直接還原工廠投產(chǎn)。目前世界上占優(yōu)勢的煤基直接還原方法是回轉(zhuǎn)窯法，這種方法的主要優(yōu)點是可以直接用煤作燃料和還原劑，其缺點是單位投資高，生產(chǎn)率低(容積利用系數(shù)0.42t/m3·d)單爐產(chǎn)量低(最大為15～18萬t/a)。生產(chǎn)成本高，因此發(fā)展緩慢，到目前全世界煤基回轉(zhuǎn)窯僅300萬t/a生產(chǎn)能力，我國從70年代開始研究開發(fā)，迄今形成40萬t/a生產(chǎn)能力。

在我國煤炭豐富而缺少天然氣的條件下，以煤氣化為還原氣來源的豎爐直接還原煉鐵工藝有望成為未來的發(fā)展方向。就煤氣化和豎爐直接還原煉鐵方面而言，都各有成熟的工藝。煤氣氣化工藝在化工行業(yè)已廣泛應(yīng)用，但由于氣化壓力、溫度、煤氣成分和硫含量等方面的不同，目前各種煤氣化工藝產(chǎn)生的煤氣并不能直接應(yīng)用于直接還原鐵的生產(chǎn)。申請者曾以國際上先進的shell煤氣化工藝為起點，研究了煤氣化工藝與豎爐技術(shù)相結(jié)合生產(chǎn)直接還原鐵的技術(shù)經(jīng)濟性。以工業(yè)氧及水蒸汽為氧化劑、采用成熟的粉煤加壓氣化、煤氣變換和脫硫、爐頂氣脫除CO₂循環(huán)利用技術(shù)及直接還原豎爐技術(shù)，生產(chǎn)出直接還原鐵。上述以煤氣化為基礎(chǔ)的直接還原煉鐵工藝，盡管技術(shù)上能夠?qū)崿F(xiàn)，但流程復(fù)雜，投資高，在目前我國的現(xiàn)實條件下，并不具有良好的經(jīng)濟性。其它各種以煤為主要原料的氣化工藝也難以滿足豎爐生產(chǎn)直接還原鐵的要求。

中國專利CN1109911“一種煤基造氣豎爐法生產(chǎn)海綿鐵的方法”公開的技術(shù)是以水煤漿氣化為原料產(chǎn)生還原氣，該合成氣中有效氣成分低，需冷卻到常溫，脫除H₂S和CO₂后再將還原氣再加熱到豎爐所需要的溫度(800-900℃)。中國專利CN1109510“氧煤-氣基直接還原工藝”采用煤氧常壓氣化，合成氣經(jīng)除塵脫硫后仍需加壓、加熱后才能進入直接還原豎爐。中國專利CN1152619“還原氣生產(chǎn)海綿鐵聯(lián)產(chǎn)合成氨的方法”公開的技術(shù)也是以水煤漿氣化為基礎(chǔ)，冷卻后的合成氣經(jīng)凈化處理和升溫后進入還原豎爐，豎爐出口的尾氣用于合成氨。中國專利CN1275624“煤造氣豎爐還原鐵礦石的海綿鐵生產(chǎn)工藝及其裝置”公開的技術(shù)是以德士古水煤漿氣化為基礎(chǔ)，產(chǎn)生的合成氣需低溫脫硫和CO₂脫除工序，凈化后的還原氣進入豎爐生產(chǎn)海綿鐵。美國專利US3844766“用液體或固體原料將鐵氧化物還原成金屬海綿鐵的方法”，是將原料液體油或煤與水蒸汽和氧氣混合噴入部分氧化氣化爐中進行氣化，產(chǎn)生的氣體脫除CO₂后經(jīng)換熱式加熱器和氣體變換器從室溫進一步加熱到還原反應(yīng)所要求的溫度(約815℃)等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種蘭炭純氧氣化生產(chǎn)直接還原鐵工藝，以蘭炭純氧氣化為主要特征生產(chǎn)直接還原鐵，生產(chǎn)的直接還原鐵可直接用于電爐煉鋼，優(yōu)于傳統(tǒng)的以天然氣為還原劑的直接還原煉鐵流程。

近年來，我國蘭炭產(chǎn)能增長迅速，2010年產(chǎn)能規(guī)模約為4500萬噸，已經(jīng)初步形成了一個產(chǎn)業(yè)集群和相對穩(wěn)定的市場體系。蘭炭也稱半焦，結(jié)構(gòu)為塊狀，顏色呈淺黑色。蘭炭是由優(yōu)質(zhì)精煤塊低溫干餾而成的，作為一種新型的炭素材料，以其固定炭高(＞82％)、比電阻高、化學(xué)活性高、含灰份低、鋁低、硫低、磷低的特性，已部分取代冶金焦廣泛應(yīng)用于鋼鐵和鐵合金的生產(chǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴大。