[發明專利]氣基豎爐制備海綿鐵的方法和系統有效

申請號：	201410345209.1	申請日：	2014-07-18
公開（公告）號：	CN104087700B	公開（公告）日：	2017-05-03
發明（設計）人：	吳道洪;張奔;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;C21B13/14
代理公司：	北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201	代理人：	李志東
地址：	102200 北***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	氣基豎爐制備海綿方法系統
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及冶金技術領域，具體而言，本發明涉及氣基豎爐制備海綿鐵的方法。

背景技術

海綿鐵是代替廢鋼并優于廢鋼的煉鋼原料，可稀釋廢鋼中雜質元素成分，為電爐煉鋼提供必不可少的純凈鐵原料，進而為高端裝備制造企業生產重要產品提供優質坯鑄件，是發展裝備制造業的重要原材料。

目前，世界上75％以上的海綿鐵采用氣基豎爐法生產，其中典型的工藝為MIDREX工藝、HYLⅢ(Energiron)工藝和PERED工藝。海綿鐵的出料方式有兩種，即熱出料生產熱壓塊(HBI)和熱態海綿鐵(HDRI)，以及冷出料生產冷態海綿鐵(CDRI)。熱出料的產品只適合直接還原鐵廠和電爐廠距離很近的大型綜合鋼鐵企業，而絕大多數直接還原廠不具備這種條件，因此產品需要冷出料，避免海綿鐵再氧化，以保證海綿鐵的質量。這種方法采取在豎爐下部冷卻段通入冷卻氣體，將海綿鐵冷卻至50℃以下再排出。同時在冷卻段進行滲碳，以減輕熔分單元的能耗負擔。

豎爐冷卻段通過冷卻洗滌塔和壓縮機等設備實現海綿鐵的冷卻降溫。室溫的天然氣和循環冷煤氣混合，經壓縮機加壓后進入冷卻段下部，在氣體上升過程中與由上而下運動的海綿鐵進行熱交換，并進行滲碳反應。然后，吸收了海綿鐵熱量的冷卻氣由冷卻段上部排除，經冷卻洗滌塔后，與補充的天然氣混合，經壓縮機加壓后再次進入冷卻段下部，形成冷卻氣小循環。這種方法存在四個問題：(1)由于還原氣體從還原段底部進入豎爐，而海綿鐵的顯熱沒有得到利用，因此還原氣加熱設備規模大、能耗高。(2)還原氣體從還原段底部圍管進入豎爐，還原氣體很難到達豎爐中心，還原氣流分布不均勻。(3)鐵礦石中的硫元素容易進入豎爐爐頂氣，循環利用豎爐爐頂氣需要加設脫硫裝置。(4)由于循環冷卻氣中H₂/一氧化碳的值比較高，氣體中一氧化碳含量比較低，海綿鐵滲碳效果不是十分理想。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種氣基豎爐制備海綿鐵的方法。利用該方法和系統可以有效降低氣基豎爐直接還原工藝的能耗，使還原氣氣流分布和溫度分布均勻，減輕豎爐爐頂氣脫硫設備的負擔，增加海綿鐵的滲碳量，降低熔分工藝的能耗等現有氣基豎爐直接還原工藝中的幾大主要問題。

根據本發明的一個方面，本發明提出了一種氣基豎爐制備海綿鐵的方法，包括：

(1)向所述氣基豎爐內加入氧化球團，其中，所述氣基豎爐具有還原段和冷卻段，所述還原段位于所述冷卻段的上方；

(2)將第一還原氣體進行提氫處理，以便得到氫氣和富一氧化碳氣體；

(3)將第二還原氣體和所述氫氣混合并進行加熱處理，以便得到熱態還原氣；

(4)將所述熱態還原氣從所述還原段送至所述氣基豎爐內，使所述熱態還原氣與所述氧化球團發生還原反應，以便得到海綿鐵和爐頂氣；

(5)將所述富一氧化碳氣體從所述冷卻段輸送至所述氣基豎爐內，以便使所述富一氧化碳氣體與所述冷卻段內的所述海綿鐵進行熱交換和滲碳反應后向上進入所述還原段并進行所述還原反應；

(6)將所述爐頂氣依次分別進行洗滌冷卻處理、壓縮處理和脫硫脫碳處理，以便得到未反應的還原氣；

(7)在進行步驟(3)之前，將步驟(6)中得到的所述未反應的還原氣的與所述第二還原氣體混合。

因此，利用本發明上述實施例氣基豎爐制備海綿鐵的方法可以有效降低氣基豎爐直接還原工藝的能耗，使還原氣氣流分布和溫度分布均勻，減輕豎爐爐頂氣脫硫設備的負擔，增加海綿鐵的滲碳量，降低熔分工藝的能耗等現有氣基豎爐直接還原工藝中的幾大主要問題。

另外，根據本發明上述實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的方法還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，步驟(2)中得到的所述富一氧化碳氣體中一氧化碳含量不小于70體積％。

在本發明的一些實施例中，步驟(5)中進入所述還原段的所述富一氧化碳氣體的溫度為850～900攝氏度。由此可以直接進入還原段進行還原反應，還可以提高還原段內的溫度和氣流分布均勻度，提高產品質量。