[發明專利]制備海綿鐵的系統和方法

在審

• 申請號: 201710211652.3
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106868244A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 吳道洪;范志輝;鄧君;劉亮;李志遠;員曉;曹志成
• 申請（專利權）人: 江蘇省冶金設計院有限公司
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 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: 趙天月

技術領域

本發明屬于直接還原煉鐵技術領域，具體而言，本發明涉及制備海綿鐵的系統和方法。

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。2015年，全世界直接還原鐵的年產量達7520萬噸，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。其中氣基法具有能耗低、污染小、產品質量穩定等特點。目前世界范圍內，76％的直接還原鐵是通過氣基法生產，主要以天然氣為制氣原料以制備高品質的還原氣，還原氣中一氧化碳和氫氣的總含量大于85％。目前這類工藝工業化生產裝置主要集中在中東、南美等天然氣儲量豐富、價格低廉的地區，而對于天然氣比較稀缺、價格昂貴的地區，則無法采用該工藝技術進行建設生產以獲得良好的經濟效益。中國的能源稟賦特點是“富煤少氣缺油”，難以采用天然氣重整—氣基豎爐直接還原工藝。

因此，現有制備海綿鐵的技術有待進一步改進。

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制備海綿鐵的系統和方法。該系統可充分利用價格低廉的低階煤生產還原鐵礦石用的還原氣，得到金屬化率不低于90％的海綿鐵，同時可顯著降低整個系統的能耗，提高系統的經濟性。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種制備海綿鐵的系統，根據本發明的實施例，該系統包括：

熱解裝置，所述熱解裝置具有低階煤入口、布料氣入口、熱解油氣出口和半焦出口；

氣基豎爐，所述氣基豎爐具有鐵礦石入口、熱解油氣入口、爐頂氣出口和海綿鐵出口，所述熱解油氣入口與所述熱解油氣出口相連。

根據本發明實施例的制備海綿鐵的系統通過將低階煤熱解產生的熱解油氣供給至氣基豎爐中作為還原氣使用，可充分高效地利用熱解油氣的顯熱，從而提高工藝的能源利用率，同時可顯著降低系統的維護成本，使得氣基豎爐的生產能耗降低0.1-0.3Gcal/DRI，并得到金屬化率不低于90％的海綿鐵，與現有技術相比，本申請中無需使用大量的天然氣，使得天然氣稀缺的地區可建立氣基豎爐生產線，生產優質的海綿鐵。

另外，根據本發明上述實施例的制備海綿鐵的系統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，上述制備海綿鐵的系統進一步包括：加熱裝置，所述加熱裝置具有熱解油氣進口和預熱后熱解油氣出口，所述熱解油氣進口與所述熱解油氣出口相連，所述預熱后熱解油氣出口與所述熱解油氣入口相連。由此，可進一步降低氣基豎爐的能耗。

在本發明的一些實施例中，上述制備海綿鐵的系統進一步包括：旋風分離器，所述旋風分離器具有物料入口、粉塵顆粒出口和氣體出口，所述物料入口與所述熱解油氣出口相連，所述氣體出口與所述熱解油氣進口相連。由此，有利于提高熱解油氣的品質，可提高氣基豎爐的還原效率。

在本發明的一些實施例中，上述制備海綿鐵的系統進一步包括：爐頂氣凈化單元，所述爐頂氣凈化單元具有爐頂氣入口、熱解油出口、燃料出口和凈化爐頂氣出口，所述爐頂氣入口與所述爐頂氣出口相連，所述燃料出口與所述熱解裝置和所述加熱裝置的至少之一相連，所述凈化爐頂氣出口分別與所述布料氣入口、所述熱解裝置上的燃料入口和凈化氣入口相連。由此，可提高凈化爐頂氣的利用價值。

在本發明的一些實施例中，所述凈化氣入口的出料方向與垂直于所述熱解裝置軸線的橫截面呈向上的0～45度。由此，可提高熱解裝置的熱解效率。

在本發明的一些實施例中，所述爐頂氣凈化單元包括依次相連的洗滌凈化裝置、加壓裝置和脫硫脫碳塔。由此，可進一步提高凈化爐頂氣的利用價值。

在本發明的再一個方面，本發明提出了一種采用上述制備海綿鐵的系統制備海綿鐵的方法，根據本發明的實施例，該方法包括：

(1)將低階煤和布料氣供給至所述熱解裝置中，以便得到熱解油氣和半焦；

(2)將所述熱解油氣和鐵礦石供給至所述氣基豎爐中進行還原處理，以便得到爐頂氣和海綿鐵。