[發明專利]一種直接生產純凈鐵水的短流程工藝

有效

• 申請號: 201910012052.3
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN109628676B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 張志祥;夏家銓;徐濤;顧根華;周海川;張勇;劉征建;李克江;姜春鶴;楊天鈞;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 山西賽思普科技有限公司;北京科技大學
• 主分類號: C21B11/00
• 分類號: C21B11/00;C22B1/00;C21B3/02
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 鄭俊彥;許文娟

本發明提供了一種直接生產純凈鐵水的短流程工藝，該方法是基于通過含鐵礦粉和還原氣體直接還原生產液態純鐵水的工藝。還原過程中不需要添加煤粉等固體還原劑。該直接熔融還原流程工藝包括：將含鐵礦粉經過預還原和預熱處理；將所制還原氣體等離子化并預熱處理；將含鐵礦粉、還原氣體、富氧氣體、熔劑以及增碳劑一并噴入冶煉爐中，發生氣液熔融還原反應，生成純凈鐵水。本發明改善了傳統高爐工藝復雜的流程，減小了投資成本以及污染性氣體的排放，將氫冶金的概念熔融進來，具備優良前景。

技術領域

本發明屬于鋼鐵冶金技術領域，特別涉及一種直接生產純凈鐵水的短流程工藝。

背景技術

目前，在煉鐵領域，傳統高爐煉鐵仍然占據煉鐵工藝的主導地位，高爐煉鐵工藝流程復雜，包括燒結、球團、焦化等多項工藝，流程長，工藝復雜，能耗高，污染嚴重，使得其已經站在節能減排的風口浪尖上。

雖然目前已經有多種非高爐煉鐵工藝被開發，但其在產能方面以及成熟度方面均無法占據主流地位。并且其無法擺脫燒結、焦化等大污染流程。燒結工藝雖然可以消耗掉我國許多劣質礦粉，但是其大大加劇企業的生產成本和污染排放。并且焦化廠在煉焦過程中，污染氣體的排放，很難迎合如今的環保理念。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明提供了一種直接生產純凈鐵水的短流程工藝。該方法結合鐵鋼一體化和氫冶金的理念，通過氣液反應直接生產純凈鐵水，通過此項工藝舍棄掉高爐原有的燒結、球團、焦化等流程，為高爐煉鐵以及環保做出應有的貢獻。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種直接生產純凈鐵水的短流程工藝，包括以下步驟：

（1）將含鐵礦粉首先經預處理裝置，進行預還原處理以及預熱處理，得到預還原處理后的含鐵礦粉；

（2）由還原氣體生成裝置生成還原氣體，再將得到的還原氣體經等離子化處理，得到等離子態的還原氣體；

（3）將富氧氣體通過富氧鼓風管噴入冶煉爐，將所述等離子態的還原氣體通過還原氣體噴吹管噴入冶煉爐中的液態爐料中，將預還原處理后的含鐵礦粉以及熔劑和增碳劑按比例混合后，通過原料噴吹管噴入冶煉爐中，含鐵礦粉與還原氣體發生還原反應，富氧氣體與還原氣體燃燒為還原反應提供熱量；

（4）經上述反應，由于比重不同，純凈鐵水和熔融爐渣相自動分層，含鐵礦粉經還原得到純凈鐵水，純凈鐵水由金屬液體排出管排出，熔融爐渣相由廢渣排出管排出，反應中產生的廢氣由冶煉爐爐身頂部的廢氣排出口排出熔煉爐，排出廢氣的余熱用于步驟（1）中的預熱處理，或發電、或經過廢氣再處理裝置，生成還原氣體，再次噴入冶煉爐內參與還原反應。

進一步的，所述含鐵礦粉、熔劑及增碳劑的重量份數比為：80~100：0.1~10：0.1~10。

進一步的，步驟（1）中含鐵礦粉的預還原指通過煤氣等含H₂和CO的還原氣體對含鐵礦粉進行預還原，預還原度控制在5%-50%，優選為50%。

進一步的，步驟（1）中預熱處理的溫度控制在25℃-1000℃，優選為800℃。

進一步的，所述還原氣體為任意比例的CO和H₂的混合氣體，或間接產生還原性氣體的碳氫化合物，或由C、H元素組成的有機氣體。所述由C、H元素組成的有機氣體包括甲烷和乙烯。

進一步的，所述還原氣體預先進行升溫處理，溫度控制在25℃-1000℃。

進一步的，所述熔劑為煉鋼產生的煉鋼渣、高爐渣或含CaO的任意物質。

進一步的，所述增碳劑為包括煤粉、含碳含鐵物料在內的含C物質，其添加量為含鐵礦粉的0.1-5%。

進一步的，經所述工藝得到的純凈鐵水中的C含量為0.01%-4%。