[發明專利]一種電-氫冶金極短流程制備高純鐵水的系統及方法

有效

• 申請號: 202111296395.0
• 申請日: 2021-11-03
• 公開（公告）號: CN114107592B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 張俊;沈朋飛;周和敏;王鋒;何鵬;徐洪軍
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院;鋼研晟華科技股份有限公司
• 主分類號: C21B13/14
• 分類號: C21B13/14;C21C1/02
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所有限公司 11386
• 代理人: 吳利芳

1.一種電-氫冶金極短流程制備高純鐵水的方法，其特征在于，采用電-氫冶金極短流程制備高純鐵水的系統；

所述電-氫冶金極短流程制備高純鐵水的系統包括真空感應單元、氬氣噴吹單元、氫氣噴吹單元、配料單元和配料噴吹單元；

所述真空感應單元內從上至下依次設有相互連通的第一容納層、第二容納層和第三容納層；所述第一容納層內為熔渣層；所述第二容納層內為渣-鐵混合層，所述第三容納層內為鐵水層；

所述氬氣噴吹單元和氫氣噴吹單元均與第三容納層連通；所述配料單元通過配料噴吹單元與第二容納層連通；

鐵精礦粉與石灰熔劑通過配料單元配料后經配料噴吹單元進入所述第二容納層中；

所述方法包括以下步驟：

步驟1、剛開始時，將工業純鐵作為感應加熱介質加入真空感應爐內，加熱熔化后形成鐵水熔池；

步驟2、將鐵精礦粉與石灰熔劑持續噴入步驟1的鐵水熔池中進行熔融預還原，熔融預還原后形成熔體；噴入鐵精礦粉和石灰溶劑后，通過設于真空反應爐底部的氫氣噴吹單元將氫氣噴入鐵水熔池中，氫氣與鐵水熔池中的熔體進行熔融還原反應，熔融預還原產生的熔渣和熔融還原反應產生的熔渣均上浮進入第一容納層后形成熔渣層，熔融還原反應產的鐵水下沉進入第三容納層后形成鐵水層；在熔渣層與鐵水層之間形成渣-鐵混合層；渣-鐵混合層位于第二容納層中；

然后繼續向形成的渣-鐵混合層中噴入鐵精礦粉和石灰溶劑，然后通過氫氣噴吹口向鐵水層中噴入氫氣，氫氣上浮過程中被鐵水加熱，加熱后進入渣-鐵混合層中，并與渣-鐵混合層中的熔體進行熔融還原反應，還原產生的熔渣繼續上浮至熔渣層，反應產生的鐵水繼續下沉至鐵水層；

步驟3、鐵水層內的鐵水累計至一定高度達到出鐵要求時，先停止噴吹氫氣、鐵精礦粉和石灰溶劑，然后通過氬氣噴吹單元向鐵水層中噴吹氬氣，利用氬氣進行真空攪拌，促使鐵水脫氣，鐵水脫氣后進行出鐵，從而得到高純鐵水。

2.根據權利要求1所述的電-氫冶金極短流程制備高純鐵水的方法，其特征在于，在所述步驟2中，氫氣噴吹時間為25～30min，氫氣噴入量根據H₂/FeO的摩爾比為1.5～2進行控制。

3.根據權利要求1所述的電-氫冶金極短流程制備高純鐵水的方法，其特征在于，所述渣-鐵混合層包括金屬鐵預還原區和氫氣還原區；所述金屬鐵預還原區設于氫氣還原區的上方。

4.根據權利要求3所述的電-氫冶金極短流程制備高純鐵水的方法，其特征在于，所述真空感應單元為真空感應爐，所述真空感應爐以電為熱源，并以內加熱的方式為爐內物料提供熱量。

5.根據權利要求1所述的電-氫冶金極短流程制備高純鐵水的方法，其特征在于，所述第三容納層底部設有出鐵口，所述出鐵口用于排出高純鐵水。

6.根據權利要求1所述的電-氫冶金極短流程制備高純鐵水的方法，其特征在于，所述系統還包括還原煙氣處理單元；所述還原煙氣處理單元的一端與真空感應單元的頂部連通，另一端與氫氣噴吹單元連通；所述還原煙氣處理單元用于處理真空感應爐產生的還原煙氣。

7.根據權利要求6所述的電-氫冶金極短流程制備高純鐵水的方法，其特征在于，所述還原煙氣處理單元包括依次連接的余熱回收設備、脫硫設備、噴淋脫水和干燥設備，所述還原煙氣經余熱利用、脫硫、噴淋脫水及干燥后，與補充的氫氣一起進入氫氣噴吹單元中。

8.根據權利要求1所述的電-氫冶金極短流程制備高純鐵水的方法，其特征在于，在所述真空感應爐內還設有第四容納層，所述第四容納層設于第一容納層的上方，所述第四容納層用于容納產生的還原煙氣。

9.根據權利要求1所述的電-氫冶金極短流程制備高純鐵水的方法，其特征在于，所述配料單元包括輸料管和緩沖室；所述鐵精礦粉和石灰熔劑通過輸料管進入緩沖室；

所述噴吹單元包括噴槍，所述緩沖室與所述噴槍連通，所述鐵精礦粉發和石灰溶劑經過緩沖室混合后，被噴槍噴入到渣-鐵混合層。