[發明專利]一種兩段式氣流床鐵礦粉還原工藝

在審

• 申請號: 201210424752.1
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN105543437A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 周久樂
• 申請（專利權）人: 沈陽東方鋼鐵有限公司
• 主分類號: C21B13/10
• 分類號: C21B13/10;C21B13/14;B22F9/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種非高爐煉鐵技術，尤其是一種兩段式氣流床鐵礦粉還原工 藝。

背景技術

高爐煉鐵技術已有數千年歷史，目前已經是比較成熟先進的生產工藝流程， 由于高爐煉鐵消耗大量昂貴的焦煤，較高的能耗，近年來，全世界冶金工作者 都在探討研究非高爐煉鐵工藝。

目前，我國寶鋼引進國外煤基直接熔融還原鐵工藝、燃料比800kgce/T，其 中20％是焦炭；韓國“FINEX”的煤比700kgce/T左右；我國煤基直接還原鐵能 耗大多數在800kgce/T以上，個別企業在1000kgce/T左右，非高爐煉鐵能耗高 主要原因是產生大量高熱值煤氣沒有得到科學利用，多數是將煤氣轉換電能， 而煤氣轉變電能的能源利用效率只有32％-45％。因此，有關部門已經建議我國 不宜再上非高爐煉鐵項目。

發明內容

本發明的目的是為解決上述現有技術存在的問題，而提供一種兩段式氣流 床鐵礦粉還原工藝，該工藝是將煤制氣(或者用天然氣、焦爐煤氣重整后的煤 氣)和兩段式氣流床礦粉還原工藝相結合，由煤氣和鐵礦粉直接生產還原純鐵 粉，供電弧爐、工頻感應爐冶煉超純凈鋼原料；也可以代替廢鋼供轉爐使用。

采用的技術方案是：

一種兩段式氣流床鐵礦粉還原工藝，其特征是將鐵礦粉直接還原分成精還原 和粗還原二段進行；其工藝過程如下：

首先，將干煤粉經過氣流床煤氣發生爐制成煤氣(或用天然氣重整)，煤氣 溫度要求大于1200℃小于1450℃，壓力≥0.3MPa，煤氣含氫量V_H2＞30％，煤氣 中(V_H2O+V_CO2)≯0.5％，煤氣經過除塵(也可以不除塵)可直接進入礦粉精還原 爐。同時，將待還原鐵礦粉，破碎干燥，其水分≯0.1％，并預熱到＞100℃，礦 粉破碎至100目以下，還原尾氣(經過粗除塵)與礦粉相結合形成氣流床直接 送入粗還原爐。

來自氣流床煤氣發生爐煤氣(或者用天然氣重整后煤氣)，首先進入精還原 爐，經過精還原后，精還原煤氣尾氣溫度大于900℃，小于1100℃，經過粗除 塵后，進入粗還原爐。

在粗還原爐中是礦粉第一段還原，該段是將礦粉中Fe₂O₃和Fe₃O₄還原為浮士 體(FeO)并脫除其中雜質硫，并將礦粉預熱到750℃-850℃，經預還原礦粉通 過隔輪喂料器，直接進入精還原爐。粗還原后尾氣溫度大于750℃小于900℃之 間，尾氣經過余熱鍋爐降溫至250℃-300℃，再經過網袋式除塵器精除塵，除塵 下來灰塵就是礦粉還原的產物，返回粗還原爐，除塵尾氣經過噴淋塔用氫氧化 鈉水溶液噴淋處理，脫除煤氣中H₂S，溫度進一步降低到30℃以下，噴淋后的煤 氣經過脫水，再經變壓吸附工藝脫除煤氣中二氧化碳，二氧化碳可回收利用， 脫碳后煤氣進入儲罐之中。

經預還原和脫硫礦粉溫度在750℃-900℃之間，經過隔輪進入精還原爐、隔 輪可控、可調速、確保進料均勻，在精還原爐中是礦粉第二段還原，浮土體(FeO) 被還原為金屬純鐵粉，還原后純鐵溫度在900℃-1100℃之間，由于鐵粉比重大 于脈石粉比重二倍以上，控制還原爐內氣體流速大于脈石粉塵的淘析速度，使 脈石和鐵粉有效分離，脈石粉(含有氧化物)通過精還原爐上部(含煤灰)進入精 還原尾氣粗除塵脫除，該除塵產物含有少量鐵粉，經磁選后，制磚或作他用。

上述的焦爐煤氣或者天然氣或者其它含甲烷的煤氣在參與礦粉直接還原 鐵之前，要對甲烷進行重整，即將甲烷配入適量水蒸汽一起輸入蓄熱式臥式 熱風爐，使CH₄+H₂O＝CO+3H₂反應進行徹底，并同時預熱到1200℃以上溫度。

上述二段還原過程中，設三處余熱鍋爐，回收反應過程余熱，第一段粗還 原煤氣尾氣余熱和精還原后純鐵粉余熱回收，以及精還原尾氣粗除塵灰塵余熱 回收，可使余熱轉換成電能轉換效率32％左右。

采用上述二段法工藝還原每噸純鐵粉消耗能量可控制在(286kgce/T鐵粉至 340kgce/T鐵粉)之間。