[發明專利]一種純氧兩段式預熱還原煉鐵工藝

有效

• 申請號: 202110306068.2
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113088611B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 戴方欽;陳平安;潘盧偉;郭悅;王立;唐志新;劉婷;袁強陽;熊泉
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C21B13/14
• 分類號: C21B13/14;C22B1/16;C22B1/24;C22B1/248
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 江釗芳

1.一種純氧二段式預熱還原煉鐵工藝，首先預處理原料，將鐵礦石和熔劑用破碎機破碎至粒度≤6mm，或將鐵粉礦、除塵灰或含鐵塵泥混合物加水和粘接劑經壓球、烘干之后由破碎機破碎至≤6mm，干燥；同時煤也經烘干、破碎成煤粉；其特征在于，所述的工藝為與純氧二段式預熱還原煉鐵爐配套使用；所述工藝具體包括如下步驟：

第一步：烘干后的礦粉經高溫斗提鏈式運輸機輸送至礦倉，礦粉經螺旋給料機通過若干支旋風式礦粉噴槍噴入煉鐵爐爐本體的預熱段上段；

同時接通與爐本體連接的供氧站的氧氣管道，其中一路氧氣連接若干支三次燃燒氧噴槍進入預熱段的中段，一路氧氣連接若干支二次燃燒氧噴槍進入預熱段的下段，另有一路氧氣連接若干支氧槍進入還原段；

烘干破碎的煤粉同步經安裝在還原段的若干支煤槍噴入爐缸段的金屬熔池表面；

所述的礦粉與煤粉均以煙氣為動力介質噴入爐本體；礦粉噴入煉鐵爐爐本體預熱段的速度控制在20～40m/s；煤粉噴入金屬熔池表面的速度為20～45m/s；氧氣噴入的速度控制在22～60m/s；

第二步：礦粉在爐本體預熱段被二次燃燒氧噴槍、三次燃燒氧噴槍噴入的氧氣及來自還原段的高溫爐氣燃燒放熱及高溫爐氣本身的物理熱加熱至1000～1400℃，礦粉被熔化和部分熱解/還原后向下流到還原段；礦粉在還原段上部被迅速還原成氧化亞鐵，然后滴落到金屬熔池中；所述的礦粉在預熱段被熔化和部分熱解/還原后向下流到還原段，礦粉預還原度在15％～20％；

第三步：噴入爐缸段金屬熔池表面的煤粉中揮發物進入爐氣中，剩余的炭粒溶解到金屬熔池中，并與礦粉中還原的氧化亞鐵發生還原反應生成CO與鐵水；CO與爐氣和煤揮發物上升并帶動高溫液態金屬和渣形成“涌泉”；CO、煤揮發物與還原段上部由氧槍通入的O₂進行燃燒反應，產生的熱量傳遞給“涌泉”現象帶起的液態金屬和渣滴，通過液滴回落將熱量傳遞給金屬熔池，對金屬熔池進行強烈攪拌并保證還原反應的進行；

第四步：還原反應煉出的鐵水由爐本體下部設的出鐵口流進鐵水罐，產生的爐渣由出渣口排出；還原段的爐氣溫度在1400～1580℃，爐氣上升到預熱段時預熱礦粉，并將可燃物完全燃燒；還原反應產生的煙氣經爐本體上部的排煙段排出，溫度在500～600℃，經重力除塵器除塵再用于預熱干燥礦粉和煤粉，之后煙氣溫度降至100～150℃，經旋風除塵和布袋除塵，一部分凈化的煙氣經加壓機加壓作為噴吹煤粉或礦粉的動力介質，另一部分煙氣直接排放；

所述的配套使用的純氧二段式預熱還原煉鐵爐的爐本體上設有排煙段、預熱段、還原段和爐缸段；預熱段爐壁的上、中、下段依次安裝有若干支旋風式礦粉噴槍、三次燃燒氧噴槍和二次燃燒氧噴槍，均以與爐內切向圓相切的角度布置；在還原段上段安裝有氧槍，下段安裝有煤槍，氧槍和煤槍噴口指向下部爐缸段的金屬熔池；在爐缸段內側設有陶瓷杯用作為金屬熔池，爐缸段側面設有出鐵口和出渣口；

所述的旋風式礦粉噴槍、三次燃燒氧噴槍和二次燃燒氧噴槍均以與切向圓相切的角度進入預熱段，噴入的礦粉與氧氣在預熱段內形成旋轉的流體，旋轉的流體加強爐氣、氧氣和礦粉的混合，使可燃物全部燃燼，且保證礦粉在預熱段貼爐壁旋轉下落至還原段的過程中進行強化預熱；

所述的預熱段布設的旋風式礦粉噴槍共有1～8支，布設的三次燃燒氧噴槍有1～4支，布設的二次燃燒氧噴槍有1～4支；安裝在還原段的煤槍有2～9支，氧槍有1～12支。

2.根據權利要求1所述的純氧二段式預熱還原煉鐵工藝，其特征在于：第一步驟中所述的礦粉噴入預熱段，爐氣從還原段上升至預熱段下段與礦粉換熱后溫度下降，從二次燃燒氧噴槍加入的用于二次燃燒的氧氣與爐氣發生燃燒提高爐溫，維持預熱段下段礦粉預熱的熱量；在預熱段中段爐氣與由三次燃燒氧噴槍補充的氧氣發生燃燒，用于保證爐氣中的可燃物質全部燃燼，提高燃料的利用率及減少CO₂排放。