[發(fā)明專利]一種用于分離預還原含鐵物料的裝置及其應用

有效

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• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN108754057B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設計）人: 趙凱;張巧榮;師學峰;白麗梅;韓偉剛;石焱;楊廣慶
• 申請（專利權）人: 華北理工大學
• 主分類號: C21B13/14
• 分類號: C21B13/14
• 代理公司: 北京律遠專利代理事務所(普通合伙) 11574
• 代理人: 全成哲

本發(fā)明公開了一種用于分離預還原含鐵物料的裝置及其應用，采用三段式矩形熔煉爐，通過在熔煉爐的上下排風口分別噴吹煤粉與氧氣、氧氣，在高溫條件下對預還原含鐵物料與熔劑混合物在熔池內進行高效熔化分離，獲得和滿足煉鋼需要的鐵水和高溫熔渣。

技術領域：

本發(fā)明涉及一種用于分離預還原含鐵物料的裝置及其應用，屬于冶金工程技術領域。

背景技術：

高爐煉鐵是當今世界上最成熟、最高效的鐵水生產技術。高爐鐵水產量占了世界生鐵產量的85％以上，但高爐煉鐵存在工藝流程長、焦炭依賴度高、環(huán)境污染大等問題，為了降低傳統煉鐵工序的污染無排放水平，必須開發(fā)清潔、環(huán)保、不依賴焦煤的非高爐煉鐵技術。

為此冶金工作者開發(fā)了基于煤基還原的兩步法非高爐煉鐵工藝，但采用煤基還原后產生的預還原含鐵物料，大多采用電爐熔分法獲得鐵水，比較典型的有三相交流電弧爐和礦熱爐，此方法電耗高，同時無法在系統內實現能源的循環(huán)利用。而COREX熔分爐等又需要消耗一定焦炭，無法實現非焦煤冶金，仍然無法顯著降低污染物排放，同時由于爐缸形狀為圓形，沿圓周方向均勻分布單排風口，冶煉過程通過風口鼓吹氧氣和煤粉，雖然風口前燃燒溫度高達2000℃以上，但由于鼓風速度極快，仍有少量煤粉未發(fā)生燃燒反應，并通過焦炭層孔隙逸出進入熔分爐上部空間，因此不得不在熔分爐上部空間增設一排風口，以保證煤粉完全氣化，降低未燃燒煤粉量，這樣容易到熔分爐上部空間內的氣流分布紊亂。另外由于采用圓形爐缸，出渣出鐵過程中，由于鐵水的爐缸內的環(huán)流，對爐缸耐材具有嚴重沖刷侵蝕作用。

發(fā)明內容：

本發(fā)明旨在要解決上述技術問題之一，提出了一種用于分離預還原含鐵物料的裝置及應用，本發(fā)明的技術方案如下：

一種用于分離預還原含鐵物料的裝置，其特征在于，所述裝置為立式矩形，從爐頂到爐底分為三段，最上端為爐頂的煤氣聚集區(qū)(4)，其中下料口(1)和煙氣出口(11)分別與爐頂的煤氣聚集區(qū)(4)相連，煤氣聚集區(qū)下部為中部熔池區(qū)(5)，并且上排風口(2)和下排風口(3)均與中部熔池區(qū)(5)相連，中部熔池區(qū)(5)下部為爐渣聚集區(qū)(6)且與渣口(9)相連，爐渣聚集區(qū)(6)下部為鐵水聚集區(qū)(7)，鐵口(10)與鐵水聚集區(qū)(7)相連，鐵水聚集區(qū)(7)下部為死鐵層(8)，上排風口(2)和下排風口(3)均分布于矩形爐的長邊，上排風口(2)設置2-4個風口，下排風口(3)設置3-5個風口，上排風口(2)數目比下排風口(3)數目少1個，鐵口(10)和渣口(9)分別設置在矩形爐的寬邊，鐵口(10)的水平高度低于渣口(9)的水平高度。

進一步地，其特征在于，采用預還原含鐵物料、熔劑、煤粉與氧氣，在熔煉爐中進行，應用步驟具體為：

步驟(1)：將預還原含鐵物料和熔劑通過熔煉爐頂部的下料口(1)輸送至熔煉爐內中部熔池區(qū)(5)、將煤粉與氧氣通過下排風口(3)噴入中部熔池區(qū)(5)、將氧氣通過上排風口(2)噴入中部熔池區(qū)(5)；

步驟(2)加熱熔分：從下排風口(3)噴入的煤粉與氧氣在中部熔池區(qū)(5)內發(fā)生不完全燃燒反應，形成還原性氣體CO，上排風口(2)噴入的氧氣在中部熔池區(qū)(5)與剩余未發(fā)生燃燒反應的煤粉進行不完全燃燒反應，形成還原性氣體CO，預還原含鐵物料在通過煤氣聚集區(qū)(4)的過程以及進入中部熔池區(qū)(5)后完成受熱還原，熔劑在通過煤氣聚集區(qū)(4)的過程以及進入中部熔池區(qū)(5)后完成受熱，最后與煤粉及預還原含鐵物料中的脈石一起熔化形成爐渣。在中部熔池區(qū)(5)完成還原、熔化和造渣后，生成鐵水和渣，同時在爐內從上到下形成上部煤氣聚集區(qū)(4)、中部熔池區(qū)(5)、爐渣聚集區(qū)(6)、鐵水聚集區(qū)(7)、死鐵層(8)，通過設置在爐渣集聚區(qū)(6)的渣口(9)出渣、設置在鐵水聚集區(qū)(7)的鐵口(10)出鐵；

步驟(3)熔化分離后產生的尾氣由熔煉爐頂部的煙氣出口(11)逸出。

進一步地，其特征在于：預還原含鐵物料的粒度小于8mm，煤粉粒度小于50目，氧氣純度大于99％。