[發明專利]一種雙豎爐聯產直接還原鐵的方法及系統

有效

• 申請號: 201310215285.6
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103276132A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 吳道洪;范志輝;李志遠
• 申請（專利權）人: 北京神霧環境能源科技集團股份有限公司
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 代理公司: 北京高文律師事務所 11359
• 代理人: 徐江華;李笑丹

技術領域

本發明涉及化學化工技術領域，具體涉及一種雙豎爐聯產直接還原鐵的方法及系統。

背景技術

直接還原鐵（DRI）又稱海綿鐵，是鐵礦石在低于熔化溫度下直接還原得到的含鐵產品。海綿鐵是一種廢鋼的代用品，是電爐煉純凈鋼、優質鋼不可缺少的雜質稀釋劑，是轉爐煉鋼優質的冷卻劑，是發展鋼鐵冶金短流程不可或缺的原料。2011年，全世界直接還原鐵的年產量達7330萬噸，創歷史新高。我國將直接還原工藝列為鋼鐵工業發展的主要方向之一。

生產直接還原鐵的原料，主要是赤鐵礦、磁鐵礦等鐵含量高的礦石，以提取鐵元素為主要目的；此外，部分礦種鐵含量低，以回收其他元素為主，如紅土鎳礦以回收鎳為主要目的，根據需要回收部分鐵，產品為直接還原鎳鐵。

生產直接還原鐵的工藝稱為直接還原法，屬于非高爐煉鐵工藝，分為氣基法和煤基法兩大類。目前，世界范圍內，76%的直接還原鐵是通過氣基法生產，以MIDREX法和HYL法為主，所占的比例分別約為79%和20%。

目前，氣基法生產的直接還原鐵主要采用MIDREX法和HYL法的單豎爐系統生產的。MIDREX法以天然氣為原料，用爐頂氣中的CO₂作為轉化劑進行重整制還原氣。爐頂氣經洗滌、壓縮后，部分作為轉化劑，剩余部分作為燃料。冷卻氣經洗滌、壓縮后，返回豎爐的冷卻段循環利用。HYL法與MIDREX法的主要不同點在于還原氣的重整工藝和豎爐壓力。HYL用蒸汽作為轉化劑，豎爐壓力0.5～0.7MPa，高于Midrex豎爐壓力0.1～0.2MPa。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中存在的問題，提供一種系統簡化、能源利用率高的直接還原鐵方法和系統，特別是提供一種雙豎爐聯產直接還原鐵的方法及系統。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種雙豎爐聯產直接還原鐵的方法，包括：

步驟1、將含鐵量高于50%的球團礦或塊礦原料放入第一豎爐中，并通入含有CO和H₂的氣體1還原礦石原料，生成直接還原鐵和爐頂氣；

步驟2、將生成的爐頂氣經過降溫除塵、除水和加熱爐加熱后，生成氣體2；

步驟3、將含鐵量為20%-45%的球團礦或塊礦原料放入第二豎爐中，并通入氣體2還原礦石原料，生成直接還原鐵和氣體3。

還包括步驟4：將冷卻氣通入第一豎爐冷卻直接還原鐵，排出的氣體經除塵降溫，進入第二豎爐冷卻直接還原鐵，排出的氣體經除塵降溫、壓縮至0.5-0.9Mpa后，再進入第一豎爐循環冷卻使用。

所述步驟1中，氣體1中CO和H₂的體積含量大于85%，壓力為0.4-0.8MPa。

所述步驟3中，氣體2中CO和H₂的體積含量為60-75%，壓力為0.2-0.6MPa。

所述氣體3分成兩部分，一部分用于所述步驟2中加熱爐的燃料，另一部分用于制備氣體1的燃料或轉化劑。

其中所述步驟2中加熱爐產生的煙氣用于預熱除塵降溫后的爐頂氣。

利用上述雙豎爐聯產直接還原鐵的方法所用的系統，包括第一豎爐1、洗滌塔2、加熱爐3、第二豎爐4、洗滌塔5，其中所述第一豎爐1爐頂氣出口依次與洗滌塔2、加熱爐3、第二豎爐4、洗滌塔5連接，所述洗滌塔5與所述加熱爐3連接。

還可包括洗滌塔6、洗滌塔7、壓縮機8，其中所述第一豎爐1的冷卻氣出口依次與洗滌塔6、第二豎爐4的冷卻氣入口、洗滌塔7、壓縮機8連接，所述壓縮機8與第一豎爐1的冷卻氣入口連接。

應用本發明的有益效果：

（1）能源梯級利用，能源利用效率提高：第一豎爐的壓力高、第二豎爐的壓力低，第一豎爐的爐頂氣和冷卻氣無需壓縮升壓即可直接通入第二豎爐；第二豎爐的原料中鐵和其他回收元素含量低，對還原氣中CO和H₂含量要求低，第一豎爐的爐頂氣洗滌除水后，CO和H₂含量仍能滿足第二豎爐的要求，因此，第二豎爐無需額外的制氣系統制備還原氣。

（2）可同時處理多種礦種。比如在第一豎爐中處理普通鐵精礦、釩鈦磁鐵精礦等含鐵量較高的礦石，而在第二豎爐中處理紅土鎳礦、難選礦等含鐵量較低的礦石。

（3）爐頂氣系統簡化：兩個豎爐聯產，第一豎爐的爐頂氣洗滌、加熱后，直接送入第二豎爐作為還原氣使用，無需壓縮、脫除CO₂。

（4）冷卻系統簡化：兩個豎爐聯產，各自的冷卻系統可串聯、簡化，第一豎爐的冷卻氣只需洗滌除塵、無需壓縮升壓，即可作為冷卻氣通入第二豎爐的冷卻段。

附圖說明