[發明專利]一種微波煉鐵工藝及其微波煉鐵豎爐

在審

• 申請號: 201910831625.5
• 申請日: 2019-09-04
• 公開（公告）號: CN110453026A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 徐林波
• 申請（專利權）人: 徐林波
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種微波煉鐵工藝及其微波煉鐵豎爐，其特征是：將含有氧化鐵原礦粉料、助溶劑粉料和還原劑粉料的堿性煉鐵混合原料，引入用堿性耐火材料或含碳耐火材料為爐體內襯砌筑的豎爐中，并在重力下自上而下運動；引導微波經波導管，穿過爐體而進入爐腔內，直接對爐腔內的堿性煉鐵混合原料進行加熱；在波導管前端腔體內設有活動可調并可透射而不吸收微波的耐火材料波導管塞體，它將波導管前端內腔塞填；由于上述耐火材料波導管塞體不能采用吸收微波的堿性耐火材料或含碳耐火材料，從而會被堿性煉鐵混合原料所緩慢侵蝕，其壽命較短；因此將上述耐火材料波導管塞體結構設計為：可從波導管后端頂入新塞體、從而可進行活動續接的補償結構。

技術領域

煉鐵設備，特別是微波煉鐵工藝及其微波煉鐵豎爐。

背景技術

隨著社會經濟的發展，高爐煉鐵資源短缺與環境負荷日益加重的局面已日益顯現，開發煉鐵新技術，逐步取代傳統煉鐵技術已迫在眉睫。一直以來，國際鋼鐵界包括我國，對于采用純氧、原煤和原礦為原料的熔融還原煉鐵技術，始終沒有停止探索開發的腳步。到目前為止，開發出的熔融還原煉鐵法有36種之多。但由于技術的不成熟，真正投入大規模技術使用的很少。目前的煉鐵工藝，主要還是以焦炭或燃氣為燃料、以燒結礦、焦炭、石灰、球團礦等為原料在高爐中進行的。高爐煉鐵仍是當今世界最主要的煉鐵工藝，它具有生產規模大、能耗低、生鐵質量好以及效率高等特點。但其存在的問題是：1、在高爐中無法直接利用原煤、原礦粉料進行生產，必須將其制成燒結礦和球團礦，還必須先將原煤煉成焦炭才能使用；因而工序復雜，極大地增加了煉鐵的投資、成本和能耗；2、反應溫度很高，不僅浪費能源，而且會降低高爐壽命并惡化生產環境；3、化石燃料的大規模使用，使溫室氣體和硫等有害氣體大量排放，造成空氣污染和溫室效應；4、為防止高爐中氣道堵塞和偏燒，對原料的粒度、強度和布料均勻度等均有較高要求，從而增加了工藝成本。

為此，日本東京工業大學的曾經申請過專利“微波煉鐵熔爐”（中國專利申請號：CN200810144798.1）試圖解決上述問題。但長期以來，始終未能投入工業化應用。其所遇到的技術瓶頸主要來自兩方面：一是，煉鐵的混合原料為堿性，為防止爐體耐火材料被快速侵蝕、以提高熔爐使用壽命，其微波煉鐵熔爐的爐襯耐火材料，必須使用堿性或含碳耐火材料砌筑，例如用鎂質或碳質耐火材料砌筑。但堿性或含碳耐火材料是吸收微波的材料，會強烈吸收微波而發熱升溫，從而會嚴重阻礙微波能量進入爐腔內部，用于加熱煉鐵混合原料。其加熱過程成為了以被微波加熱升溫的高溫爐體對物料的傳導加熱為主，而微波對物料的直接加熱為輔的加熱形式，因此加熱效率和速度很低。二是，微波對于煉鐵混合原料的穿透深度十分有限，對于頻率2450兆赫的微波，其穿透深度約在20cm左右。因此，一般單體豎爐的爐腔內徑必須設計的很小，從而限制了其工業化生產規模。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種微波煉鐵工藝及其微波煉鐵豎爐，其特征是：將含有氧化鐵原礦粉料、助溶劑粉料和還原劑粉料的堿性煉鐵混合原料，引入用堿性耐火材料或含碳耐火材料為爐體內襯砌筑的豎爐中，并在重力下自上而下運動；引導微波經波導管（或定向天線），穿過爐體而進入爐腔內，直接對爐腔內的堿性煉鐵混合原料進行加熱；在波導管前端腔體內設有活動可調并可透射而不吸收微波的耐火材料波導管塞體，它將波導管前端內腔塞填，用以透射微波并阻止堿性煉鐵混合原料進入波導管內；由于上述耐火材料波導管塞體不能采用吸收微波的堿性耐火材料或含碳耐火材料，從而會被堿性煉鐵混合原料所緩慢侵蝕，其壽命較短；因此將上述耐火材料波導管塞體結構設計為：可從波導管后端頂入新塞體、從而可進行活動續接的補償結構，以達到延長上述微波煉鐵豎爐整體使用壽命的目的。

由于微波對物料、尤其是粉體材料具有特殊的加熱機制，而上述堿性煉鐵混合原料中的各組分，又均為具有極大介電損耗效應的高效吸波材料；因此它們會從內部被整體高效加熱、高速升溫并快速完成整個化學反應過程，直至熔融和熔化為鐵水和爐渣從豎爐底部排出。

上述堿性煉鐵混合原料中的助溶劑粉料為石灰或/和白云石。