[發明專利]含碳球團煤氣循環還原熔分流程

無效

• 申請號: 96119847.8
• 申請日: 1996-09-28
• 公開（公告）號: CN1059706C
• 公開（公告）日: 2000-12-20
• 發明（設計）人: 黃典冰;孔令壇;楊天鈞
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C21B11/00
• 分類號: C21B11/00
• 代理公司: 北京科技大學專利代理事務所
• 代理人: 范光前

本發明屬于非焦煉鐵工藝，特別涉及直接使用非焦煤生產類似傳統的高爐鐵水的液態金屬鐵。

德國人發明的、奧鋼聯和南非聯合開發的COREX流程，其特點是將熔融氣化爐產生的氧化度小于4％、1100℃至1200℃的煤氣通過高溫除塵，使其溫度降低到850℃左右，然后利用這種煤氣還原傳統的球團礦、燒結礦后天然塊礦至預還原度到90％左右，投入熔融氣化爐氣化爐進行最后的還原和熔分。這種工藝在直接使用非焦煤生產液態生鐵的同時避免了其它生產液態生鐵存在的非焦煉鐵流程的高溫、高FeO爐渣對耐火材料的侵蝕問題。但是該流程的缺點是由于熔融氣化爐產生的煤氣必須通過高溫除塵和降溫后才能供給預還原使用，因此過程熱損失大，單位能耗高，此外煤氣高溫除塵也較困難。另一方面，由于該流程中的鐵氧化物的還原絕大部分是在850℃以下以氣—固反應的形式進行，因此鐵礦石的預還原構成了其整個流程的限制性環節，生產效率較低。

日本開發的DIOS，美國開發的AISI，澳大利亞等開發的HIsmelt等都屬于追求高二次燃燒率的“二步法”熔融還原。這些流程的共同特點是利用終還原爐(或鐵浴爐)產生的氧化度為40至70％的煤氣，將其溫度降到800℃左右，加熱還原鐵礦石或鐵礦粉，使之還原至FeO，然后投入終還原爐，進行終還原和渣鐵分離，終還原爐內的二次燃燒率控制在40至70之間。這些工藝的特點是鐵氧化物大部分在高溫熔融狀態下進行，因此其生產速度快。但是由于這些流程的二次燃燒熱效率不理想加上逸出終還原爐的煤氣物理熱利用效果極差，因此單位能耗較高。另外也正因為這些流程追求高二次燃燒率，使大量的鐵氧化物進入終還原爐，因此在終還原爐內產生大量的高溫、高FeO熔渣，這種熔渣對耐火材料的侵蝕迄今為止還是一個無法克服的難題。

前蘇聯開發的Romelt流程屬于典型的“一步法”熔融還原。其特點是粉狀或塊狀的含鐵原料、熔劑及煤直接投入熔融還原爐，使鐵氧化物直接在熔融狀態下還原，熔融還原爐內的二次燃燒率控制在50至90％之間。此外為了避免高溫、高FeO熔渣對耐火材料的侵蝕，在熔融還原爐中在渣層部位采用了水冷爐壁。這種流程工藝簡單，對原燃料的適應性強，生產效率高；但由于流程自身幾乎無法利用逸出熔融還原爐的高溫煤氣中的物理熱、熔融還原爐中的二次燃燒熱效率較低，再加上熔融還原爐內的水冷爐壁需強冷，致使熔融還原區的大量寶貴的高溫熱量被帶走，因此該流程的單位能耗高，單位凈能耗更高。

本發明的目的在于提高流程的總熱效率，大幅度地降低單位能耗。

本含碳球團煤氣循環還原熔分流程(PGC)是利用煤氣的氧化度≤25％的還原性煤氣、中性煤氣或惰性氣流作為循環傳熱介質，在1050至1150℃下加熱含碳球團，使含碳球團中的碳還原其中的鐵氧化物，直到其預還原度≥90％，然后將預還原后的含碳金屬化球團在高溫狀態下直接投入渣鐵熔分爐進行進一步還原和熔化、使其渣鐵分離以獲取類似傳統的高爐鐵水的液態金屬鐵。在渣鐵熔分爐內的二次燃燒率控制在15至25％之間。

本發明的循環傳熱介質(惰性氣體、還原性煤氣或中性煤氣)是利用蓄熱式熱風爐由工藝自身所產生的一部分煤氣或其它燃氣或燃油燃燒加熱。

與其它的熔融還原流程一樣，PGC流程可直接利用礦粉和非焦煤生產鐵水，從而取消了煉鐵對焦炭的依賴。但與其它熔融還原流程相比，PGC流程除了在煤耗和氧耗方面的優越性之外還有以下優點：1.煤氣在常溫下除塵，避免了高溫煤氣除塵的困難。

與COREX流程相比，PGC流程以4,000至4,100Nm³潔凈煤氣兌入終還原爐產生的400至500Nm³荒煤氣，這樣即使終還原爐的粉塵吹出量為100kg/tHM，進入預還原豎爐的煤氣中的熱煤氣的含塵量也不過25g/Nm³。因此PGC流程避免了高溫煤氣的除塵的困難，而只要對逸出豎爐的荒煤氣在常溫下除塵，故而PGC流程將可以利用現有高爐成熟的煤氣除塵技術，大大提高了除塵效率，同時降低除塵消耗。2.避免了熔融還原流程中高溫FeO對終還原爐耐火材料的侵蝕