[發明專利]一種采用輔助還原的煤基直接還原工藝

在審

• 申請號: 201811560320.7
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109457075A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 范小剛
• 申請（專利權）人: 中冶南方工程技術有限公司
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 程殿軍;張瑾

本發明涉及一種采用輔助還原的煤基直接還原工藝，將鐵氧化物球團和煤基還原料投入至還原室內，采用燃燒室對還原室進行加熱以促使還原室內的爐料進行還原反應，向還原室內通入輔助氣，輔助氣為含CO₂且CO與CO₂濃度比大于1的煤氣。利用輔助氣中的CO₂與爐料中的C反應生成還原劑CO以及輔助氣中含有的CO等，增加還原段CO的濃度，加快CO向鐵氧化物球團中的擴散，縮短還原時間，提高生產效率，輔助氣采用含CO₂的煤氣。

技術領域

本發明屬于金屬冶煉技術領域，具體涉及一種采用輔助還原的煤基直接還原工藝。

背景技術

直接還原技術，主要分為氣基和煤基兩種工藝。氣基直接還原具有還原速度快、單機產能大等突出特點。目前，世界上氣基直接還原DRI產量約占總產量的80％，在直接還原工藝中處于主導地位。

在我國，由于天然氣資源匱乏，煤炭資源豐富，煤基直接還原技術受到越來越多的關注。煤基直接還原是指直接以固體煤作還原劑對金屬氧化物進行還原的方法，煤基直接還原可使用廉價的非焦煤作為還原劑。

我國煤基直接還原技術主要有：回轉窯、隧道窯、轉底爐、豎爐等工藝方法，雖然這些工藝都以煤作為還原劑，但在設備運行方式、燃燒加熱、料床移動方、直接還原條件等方面有很大的差異。其中，煤基豎爐直接還原氣氛條件較好，燃燒加熱效率較高，而采用外加熱方式效果尤其好。

煤基直接還原工藝的還原條件主要是還原溫度條件和還原氣氛條件。煤基直接還原以煤作為還原劑，在高溫條件下，直接還原過程發生的主要反應如下：

Fe_nO_m+mC→nFe+mCO

mCO+Fe_nO_m→nFe+mCO₂

mCO₂+mC→2mCO

還原氣氛條件主要指CO氣氛，直接還原的還原速率與CO濃度及CO擴散有關。還原段的還原反應開始于C的直接還原，然后產生CO。煤基直接還原速率受鐵氧化物與C接觸的限制，和CO向鐵氧化物中擴散的限制。

通常對于外配碳球團的直接還原，由于鐵氧化物與C接觸有限，CO量少且產生慢，CO向鐵氧化物中擴散慢，導致煤基直接還原時間長、生產效率低。

發明內容

本發明實施例涉及一種采用輔助還原的煤基直接還原工藝及一種短流程煉鋼工藝，至少可解決現有技術的部分缺陷。

本發明實施例涉及一種采用輔助還原的煤基直接還原工藝，將鐵氧化物球團和煤基還原料投入至煤基豎爐還原室內，采用燃燒室對所述還原室進行加熱以促使還原室內的爐料進行還原反應，向所述還原室內通入輔助氣，所述輔助氣為含CO₂且CO與CO₂濃度比大于1的煤氣，使CO₂與爐料中的C反應產生CO，增加煤基豎爐還原室內CO濃度，加快CO向鐵氧化物球團中擴散，以改善還原條件。

作為實施例之一，所述輔助氣為所述還原室頂部排出的煤氣。

作為實施例之一，還原溫度控制在1000～1200℃。

作為實施例之一，所述煤基豎爐還原室包括自上而下依次連接的預熱段、還原段和冷卻段，所述輔助氣從所述冷卻段通入。

作為實施例之一，所述冷卻段位于所述燃燒室外，采用水冷套的方式冷卻，通入的輔助氣與爐料換熱以便進行輔助冷卻。

作為實施例之一，所述煤基豎爐還原室包括自上而下依次連接的預熱段、還原段和冷卻段，所述冷卻段位于所述燃燒室外，所述冷卻段墻體內設有輔助氣流道且所述輔助氣流道延伸至所述還原段內，所述輔助氣從所述還原段通入。