[发明专利]一种低焦比高炉炼铁工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种炼铁工艺，特别涉及一种节能环保型的低焦比高炉炼铁工艺。 

背景技术

近年来，世界钢铁工业得到了迅猛地发展，由矿石到生铁的金属提取过程也取得了巨大的发展。但就生产炼钢原料的炼铁工艺来说，高炉仍然是占绝对优势的主要流程。 

如果从使用焦炭算起，现代炼铁高炉已有300多年的历史。高炉主要以焦炭和人造块铁矿为主要原料，在其内部通过燃料燃烧、气化、传热、还原、熔化、分离等物理化学过程冶炼铁水，是效率非常高的高温多相反应器。现代大型高炉生产技术装备不断完善，通过采取精料、富氧鼓风、喷吹粉煤等手段，使高炉实现了大型化和高产低耗。但高炉的高效率和大型化对矿石和焦炭质量(尤其是焦炭的强度)提出了更严格的要求，全世界大多数高炉的入炉焦比仍然高于400kg/t铁。 

为解决上述问题，世界上开展了大量非高炉炼铁技术的研究，并取得了一定的进展。在熔融还原技术方面，COREX工艺已实现产业化，该工艺不但大大减少了焦炭的用量，在资源和环保等方面具有竞争优势；另一种熔融还原工艺HISMELT也正在开发之中并达到中试规模；其它一些熔融还原工艺也在开发之中，但其推广应用的前景并不明朗。 

在直接还原方面，气基竖炉法(Midrex，HYL)法占据绝对优势，但是它们均需采用重整的天然气作为还原气原料，因此只能在天然气资源丰富并廉价地区发展。目前世界上占优势的煤基直接还原方法是回转窑法，这种方法的主要优点是可以直接用煤作燃料和还原剂，其缺点是单位投资高，生产率低(容积利用系数0.42t/m³·d)单炉产量低(最大为15万t/a)，生产成本高，因此发展缓慢，到目前全世界煤基回转窑仅300万t/a生产能力，我国从70年代开始研究开发，迄今我国仅建成4套，形成40多万 t t/a生产能力。2005年全世界直接还原铁的生产达5500万吨，仅占铁的总产量的8％。 

现有直接还原铁技术有应用于用原有高炉炼铁技术中的设想，如美国专利US3692293“高炉高温还原性煤气喷吹设备”公开的技术是将还原性气体和氧气同时喷入高炉风口燃烧的设备；欧洲专利GB1277606“高炉喷吹还原性气体的工艺”和法国专利FR2553434“高炉喷吹还原性气体工艺”公开的技术均是将还原性气体经过加热后再喷入高炉炉身下部内，其加热方式会受到煤气析炭反应的限制；与此类似，美国专利US6464928“高炉煤气循环系统”公开的技术是将高炉煤气脱除CO₂后再经过加热后再喷吹到高炉炉身处，这些设想的煤气来源或煤气加热方式与本发明均不相同。 

从目前的炼铁原料资源状况和技术发展来看，虽然非高炉炼铁技术研发在如火如荼地开展，但由于高炉炼铁技术具有经济指标良好，工艺简单，单炉产量大，劳动生产率高，热效率高，能耗低等优点，在可预见的将来，以焦炭为主要燃料的高炉仍是炼铁的主要流程，进一步提高高炉的生产效率和节约焦炭以及清洁生产仍是我们努力的主要方向。 

发明内容

本发明的目的是在于提出一种低焦比高炉炼铁工艺，以非炼焦煤和氧气为主要能源的新型高炉炼铁工艺，大幅度降低焦比，借鉴了竖炉法生产海绵铁直接还原技术的优点，从而充分发挥了高炉能量利用率高和生产率高的优点，克服了高炉上部炉料金属化率偏低的缺点，使高炉下部的主要功能变为金属化炉料的熔化和部分供热，不但可使高炉吨铁焦比降低到200kg以下，也将使高炉的生产率大幅度提高，减少了炼焦的污染物排放量，提高了高炉炼铁工艺的竞争力。 

为达到上述目的，本发明的技术方案是， 

一种低焦比高炉炼铁工艺，将干粉煤在分离的气化炉内进行加压气化，干煤粉喷入气化炉内与纯氧充分混合并进行燃烧与气化反应，产生高温煤气，气化炉压力为0.3～0.6MPa，出口煤气温度1300～1550℃；气化炉出口煤气经与净化后的高炉炉顶冷煤气混兑后，温度控制在900～1050℃；然后将这种高温高还原性的热煤气喷入高炉炉身下部即高炉软熔 带根部以上区域的块状带，使高炉炉料在到达软熔带时金属化，金属化率达到85-95％；同时，高炉采用全氧风口喷吹部分煤粉。 

进一步，所述的冷煤气为高炉炉顶煤气经净化脱除CO₂而成。 

又，本发明煤粉可采用CO₂作为输送介质，或者采用N₂作为输送介质。 

另外，气化炉出口煤气经净化冷煤气混兑后，经热旋风除尘器除尘后，经高炉外的热煤气围管上的多个喷嘴喷入高炉炉身下部，即高炉软熔带根部以上区域的块状带。