[發明專利]一種粉狀鐵礦石懸浮態直接還原-熔煉生產鐵水的方法

有效

• 申請號: 201910241058.8
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN109929959B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 李艷軍;韓躍新;余建文;高鵬;孫永升
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C21B13/14
• 分類號: C21B13/14;C21B13/12;C21B13/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種粉狀鐵礦石懸浮態直接還原-熔煉生產鐵水的方法，其特征在于按以下步驟進行：

（1）將粉狀鐵礦石置于料倉中，所述的粉狀鐵礦石的粒度≤0.8mm，其中粒度在0.074mm以下的部分占鐵礦粉總質量的40~80%，粉狀鐵礦石的TFe為55~66%，按質量百分比含FeO0.1~13%，SiO₂ 3~10%，Al₂O₃ 3~8%，CaO 0.05~0.15%，MgO 0.1~11% P≤0.09%，S≤0.05%；

（2）通過料倉將粉狀鐵礦石輸送到一級旋風分離器內，分離出一級固態物料進入懸浮加熱爐的下部；一級旋風分離器的出氣口與除塵器的進氣口連通，除塵器的出氣口與引風機連通；懸浮加熱爐底部與多功能熔煉爐高溫煙氣出口連通，在開啟引風機的情況下，高溫煙氣使懸浮加熱爐內的一級固態物料處于懸浮流動狀態，并對一級固態物料加熱；所述的高溫煙氣的溫度為1000~1200℃，一級固態物料加熱后進入二級旋風分離器時的溫度為800~1000℃；懸浮加熱爐內高溫煙氣和一級固態物料的流量比按0.04~0.3m³/kg；一級固態物料在懸浮加熱爐內的升溫時間為5~30s；

（3）二級旋風分離器的出氣口與一級旋風分離器的進料口連通，二級旋風分離器的出料口與還原反應器頂部的進料口連通；在負壓作用下，被加熱后的一級固態物料從懸浮加熱爐上部的懸浮物料通道進入二級旋風分離器，分離出二級固態物料進入還原反應器；

（4）所述的還原反應器底部設有進氣口，側壁上方設有出料口，頂部設有進料口，還原反應器內部的下方設有布風板，進料口和出料口位于還原反應器的兩側；通過還原反應器的進氣口向還原反應器內部通入還原氣體，二級固態物料在還原氣體的作用下處于懸浮流動狀態，并發生還原反應，生成含有固態金屬鐵的還原粉料；所述的還原氣體為氫氣和/或一氧化碳，或者為氫氣和/或一氧化碳與氮氣組成的混合氣體，混合氣體中氮氣的體積百分比≤40%；還原反應器內還原氣體的體積流量與二級固態物料的質量流量的比例為0.04~0.1m³/kg，二級固態物料在還原反應器內的停留時間為20~40min，還原反應器內的物料溫度為800~950℃；

（5）還原粉料在還原氣體的作用下，從還原反應器的出料口排出，直接進入多功能熔煉爐；還原反應器內粉狀鐵礦石的金屬化率≥70%；所述的多功能熔煉爐包括爐體以及插入爐體內部的電極；多功能熔煉爐的進料口與還原反應器的出料口通過原料輸送管道連通，爐體內部從下到上依次為鐵水層區、渣層區和上層空間；其中上層空間的側壁上設有高溫煙氣出口、燃煤噴槍、多功能熔煉爐進料口和熔劑入口，熔劑入口通過管道與螺旋給料器裝配在一起，高溫煙氣出口通過管道與懸浮加熱爐連通，多功能熔煉爐進料口與還原反應器的出料口連通；鐵水層區設有鐵水出口，渣層區設有排渣口；在多功能熔煉爐進行熔煉的過程中，還原粉料進入多功能熔煉爐內后加入電弧熔煉，同時通過螺旋給料器將熔劑加入到多功能熔煉爐內，并且通過燃煤噴槍噴吹煤粉對還原粉料進行加熱并進一步還原，還原粉料經煤粉燃燒加熱和電弧熔煉形成液態的渣層和鐵水，分別從排渣口和鐵水出口排出；鐵水的質量純度≥90%；所述的熔劑為石灰石和/或氧化鈣，熔劑加入量以控制渣層的堿度在1.00~2.30為準；所述的堿度為CaO+MgO與SiO₂+Al₂O₃的質量比值；多功能熔煉爐熔煉溫度為1400~1500℃，多功能熔煉爐內還原粉料的停留時間為1.5~3h。

2.根據權利要求1所述的一種粉狀鐵礦石懸浮態直接還原-熔煉生產鐵水的方法，其特征在于所述的一級旋風分離器分離出的氣體物料進入除塵器，所述的二級旋風分離器分離出的氣體物料進入一級旋風分離器。