[发明专利]用于制造铁水的设备和使用该设备制造铁水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造铁水的设备以及一种使用该设备制造铁水的方法。更具体而言，本发明涉及一种用于制造铁水的设备以及一种用于使用该设备制造铁水的方法，以还原具有较大范围的颗粒尺寸的粉铁矿。

背景技术

钢铁工业是核心工业，其提供在建筑业以及汽车、轮船、家用器具和我们所使用的许多其他产品的制造业中所需要的基础材料。它也是伴随人类发展的具有最长历史的工业之一。铸铁厂在钢铁工业中起着重要的作用，在铸铁厂中，在通过使用作为原材料的铁矿石和煤生产铁水(其为呈熔化状态的生铁)之后，从铁水生产出钢，然后提供给消费者。

当前，世界铁产量的大约60％通过使用从十四世纪发展的鼓风炉法来实现。在鼓风炉法中，通过使用烟煤生产的焦炭和已经历经烧结处理的铁矿石被装入鼓风炉中，氧气被供给到鼓风炉以将铁矿石还原成铁，从而制造出铁水。

鼓风炉法在用于制造铁水的工厂中最为普及；考虑到反应特性，鼓风炉法要求原材料具有至少预定水平的强度并具有能够确保在炉中具有渗透性的粒度。为此原因，需要通过处理特定原煤而获得的焦炭作为碳源以用作燃料和还原剂。另外，需要已经经受连续聚集处理(agglomerating process)的烧结矿作为铁源。

因此，现代的鼓风炉法要求原材料初步处理设备，例如焦炭制造设备和烧结设备。也就是说，除了鼓风炉有必要装备辅助设施，并且还有必要具有用于防止以及最小化由辅助设施产生的污染的设备。因此，在辅助设施和设备上的庞大投资导致制造成本增大。

为了解决鼓风炉法的这些问题，许多国家正在对用于制造铁水的熔炼还原法进行大量研究。在还原熔炼法中，通过直接使用普通的煤作为燃料和还原剂以及铁矿石作为铁源而在熔炉-气化器中制造出铁水。

由于在熔炉-气化器中形成煤的煤填充床，所以包含铁和添加剂的材料在煤填充床中被熔化和形成炉渣，从而作为铁水和炉渣被排放。氧气通过安装在外壁中的多个鼓风口被注入到熔炉-气化器中，从而燃烧在熔炉-气化器中的煤填充床。氧气被转换成热还原气体并且被传送到还原反应器。然后，热还原气体对铁矿石和添加剂进行还原和增塑，并且被排放到外部。

填充床还原反应器或流化床还原反应器用作还原反应器。在填充床还原反应器中，矿石与通过形成在矿石层之间的腔而上升的还原气体接触，然后矿石层在向下移动的同时被还原。因此，在填充床还原反应器中，为使还原气体在矿石层中均匀流动，需要在矿石中实现通风。为此，在填充床还原反应器中，铁矿石被限制具有在资源范围内的预定尺寸。然而，由于铁矿石在填充床还原反应器中被还原成分化的，所以增大了炉中的颗粒率。结果，通风变差，从而不均匀地形成在矿石层中的还原气流。因此，不能提供还原气体，从而导致处理过程停止。

同时，在流化床还原反应器中，使用高速还原气体将粉铁矿还原成流化的。粉铁矿应该以预定水平的还原率被还原，以便最小化在熔炉-气化器中的燃料率。为此，低氧气化度的还原气体被供给到流化床还原反应器。

为了在流化床还原反应器中形成均匀的流化床层，在流化床还原反应器中的还原气体的速度应被控制，因此难于对运行进行管理。存在的问题在于，粉铁矿因高速的还原气体扩散到外部。同时，流化床层在流化床还原反应器中因低速的还原气体而塌陷。进一步，如果塌陷的流化床层长时间保留，则由于粉铁矿被熔化成彼此结合，因此就不可能运行。因此，如果具有较宽范围尺寸的铁矿石在流化床还原反应器中被还原，则更加难于运行，因为难于在流化床还原反应器中形成均匀的流化层。也就是说，如果具有较宽范围尺寸的铁矿石被流化而还原，则严重的负载施加到流化床还原反应器，从而使运行更为复杂且变得困难。

韩国专利申请公布No.2001-0065011公开了一种同时使用上述的填充床还原反应器和流化床还原反应器来制造铁水的设备。在这种用于制造铁水的设备中，基于熔炉-气化器，填充床还原反应器与流化床还原反应器根据铁矿石的尺寸简单组合。在此，首先，基于铁矿石的尺寸，铁矿石被分成粉铁矿和粗铁矿。在粉铁矿在流化床还原反应器中被还原后，它们以粉材料的状态被供给到熔炉-气化器，而并不经历压制过程。在粗铁矿在填充床还原反应器中被还原后，它们被供给到熔炉-气化器。因此，仍然伴随有使用上述填充床还原反应器和流化床还原反应器的问题。

发明内容

技术问题

为了解决上述问题，提供一种用于制造铁水的设备，以能够还原和熔化在较宽范围尺寸内的铁矿石以及然后制造铁水。

另外，提供了一种使用上述用于制造铁水的设备来制造铁水的方法。

技术方案