[發(fā)明專利]一種直接還原鐵生產(chǎn)方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610784641.X
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN107779536B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡兵;王兆才
• 申請（專利權(quán)）人: 中冶長天國際工程有限責(zé)任公司
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 代理公司: 北京卓恒知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉

一種使用球團(tuán)礦和煤粉的微波豎爐直接還原工藝，該工藝采用球團(tuán)礦作為原料，外配煤粉在連續(xù)式微波豎爐中進(jìn)行直接還原鐵的生產(chǎn)，充分利用了微波的選擇加熱、快速加熱、體積加熱和活化冶金化學(xué)反應(yīng)等特性，加快了固定碳的氣化反應(yīng)，促進(jìn)了鐵氧化物的還原，從而達(dá)到降低還原反應(yīng)溫度和縮短反應(yīng)時間的目的。此工藝中煤粉具有還原劑和發(fā)熱體雙重作用，精簡了氣固熱交換環(huán)節(jié)，起到節(jié)能減排的效果；該工藝游離氧氣含量低，同時生產(chǎn)高純度的CO，可達(dá)95％以上；另外該工藝結(jié)構(gòu)緊湊，產(chǎn)品金屬化率高，可達(dá)94～98％，含碳量低，可小于0.2％，同時對煤粉品質(zhì)要求低，是一種綠色煉鐵工藝。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煉鐵技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種使用球團(tuán)礦和煤粉的微波豎爐直接還原工藝，是直接還原技術(shù)、微波加熱技術(shù)和裝備技術(shù)等多學(xué)科的結(jié)合。

背景技術(shù)

由于傳統(tǒng)高爐煉鐵生產(chǎn)流程長、投資大、能耗高、污染嚴(yán)重，而且焦煤資源日益枯竭，開發(fā)一種以煤代焦、節(jié)能減排、高效緊湊的煉鐵新工藝具有重大的戰(zhàn)略意義。豎爐直接還原工藝作為非高爐煉鐵的最主要方式，占整個直接還原鐵(DRI)產(chǎn)量的75％，不僅反應(yīng)器裝備成熟，工藝簡單，投資成本小，安全可靠，而且能耗低，產(chǎn)品金屬化率高，可進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)。

受天然氣資源分布的限制，氣基豎爐直接還原技術(shù)不適合在天然氣資源匱乏，煤炭資源豐富的國家發(fā)展，而傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯煤基直接還原工藝要求反應(yīng)溫度高(1050±50℃)，還原時間長(5～6h)，煤粉品質(zhì)好，同時容易出現(xiàn)結(jié)圈，且產(chǎn)品金屬化率較低(<93％)，限制了煤基直接還原的發(fā)展。為了滿足電爐生產(chǎn)對直接還原鐵產(chǎn)量的需求，開發(fā)新的直接還原工藝，特別是在低溫(910～1050℃)和煤粉條件下生產(chǎn)高品質(zhì)的直接還原鐵，是中國鋼鐵工業(yè)研究工作者的共同目標(biāo)。

微波作為一種加熱手段，具有選擇加熱、快速加熱、體積加熱、即時加熱、活化冶金化學(xué)反應(yīng)、清潔干凈等特點(diǎn)；鐵氧化物和煤粉作為吸波體，具有強(qiáng)烈吸收微波的能力，可以快速提升物料的溫度，加快化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行；微波通過透波體材料直接作用在還原物料體中，降低了傳導(dǎo)熱損失，微波加熱本身不產(chǎn)生氣體，減少了廢氣排放量，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

ZL200510012508.4(CN1724695A)公開了一種用微波豎爐制取低碳海綿鐵的方法。它采用鐵礦粉做原料，普通煙煤粉或無煙煤粉做還原劑，不使用資源短缺的焦煤焦炭，通過選料、細(xì)磨、過篩、配料、混合、攪拌、布料、微波豎爐預(yù)熱、密閉高溫?zé)捴啤⒒瘜W(xué)還原反應(yīng)、氮?dú)獗Ｗo(hù)冷卻、磁選法提純、檢測對比分析，獲得高品質(zhì)低碳海綿鐵，它是利用鐵礦粉、煤粉、石灰粉對微波具有選擇性吸收這一特性，在密閉高溫條件下，在微波發(fā)生器、加熱器、調(diào)節(jié)器的作用下，通過自身吸收微波產(chǎn)生的熱量進(jìn)行碳熱自還原，還原速度快、時間短、減少了滲碳時間和過程，得到低碳海綿鐵，該方法使用設(shè)備少、制取工藝簡單、縮短了冶煉還原時間，節(jié)約了焦煤焦炭資源，減少了環(huán)境污染，金屬化率高，可達(dá)90-98％，含碳量低，可小于0.5％，是十分理想的制取低碳海綿鐵的方法。

ZL201080006010.6(CN102301013A)公開了豎直微波熔爐，它包括：豎直爐主體，其在上部中具有原材料供給端口；爐底構(gòu)件，其設(shè)置在所述豎直爐主體的爐底上；微波輻射室，其在所述豎直爐主體的下側(cè)部中與所述豎直爐主體連通，所述微波輻射室設(shè)置為從所述下側(cè)部側(cè)向加寬，并且所述微波輻射室的內(nèi)壁的至少一部分由反射微波的材料制成；熔煉產(chǎn)物取出開口，其設(shè)置在所述微波輻射室的下部中；微波引入窗口，其由接納微波的材料形成以便將微波引入所述微波輻射室中；以及微波輻射裝置，用于利用微波經(jīng)由所述微波引入窗口來輻射所述微波輻射室的內(nèi)部。原材料從豎直爐主體的下部的側(cè)部分與爐床構(gòu)件之間的開口引入微波輻射室中，并利用微波輻射室內(nèi)的微波(MW)以高效集中的方式輻射該原材料。因而，加熱的原材料中的鐵礦石被碳源還原，產(chǎn)生熔融生鐵，并將該熔融生鐵通過輸出端口移除。