[发明专利]一种粉铁矿预还原工艺以及多级流化床

说明书

技术领域

本发明涉及炼铁领域中的熔融还原炼铁工艺，特别涉及一种用于粉铁矿预还原的多级流化床装置及工艺。 

背景技术

高炉炼铁工艺是当前炼铁的主体工艺，但高炉炼铁工艺总体流程长、污染严重和对炼焦煤的依赖是工艺本身无法突破的瓶颈，熔融还原炼铁工艺有望克服高炉炼铁工艺的限制，在资源日益紧缺、环保压力日益增加的情况下，熔融还原炼铁工艺日益突显出其重要性。在众多开发的熔融还原炼铁工艺中，铁矿预还原与终还原炉搭配的“二步法”熔融还原工艺路线逐渐成为主体，多级流化床还原粉铁矿工艺因其独有的工艺特性而成为是众多的“二步法”熔融还原炼铁工艺的主要预还原工艺之一。 

中国专利公开号CN1142248A、CN1090331A分别两个公开了多级流化床还原粉铁矿工艺。 

这两个专利用多级流化床预还原粉铁矿工艺，粉铁矿从料仓添加到流化床中，矿石原料在自身重力作用下在多级流化床中逐步还原并添加到终还原炉中，流化床反应过程中的流化介质和还原气体为终还原炉出口煤气，经过每级流化床的气体分布板通入到流化床中流化并还原粉铁矿原料。 

类似这种粉铁矿多级流化床还原工艺，终还原炉出口煤气直接通入到流化床中，终还原炉出口煤气温度超过1000℃，但粉铁矿原料在温度超过950℃条件下极易熔融而结块或烧结，造成流化床堵塞。对于流化床气体分布板，在分布板上粘附熔融原料是造成堵塞的主要因素，而且对于流化床工艺本身，系统内部的压力损失有很大部分是由气体通过分布板环节造成。对于粉铁矿流化床还原工艺，气体分布板磨损、堵塞也是造成工艺中断的主要原因之一。 

发明内容

本发明的目的是开发一种用于粉铁矿预还原的多级流化床装置及工艺，克服当前多级流化床预还原粉铁矿工艺与终还原工艺搭配过程中煤气温度过高造成的原料熔融粘结问题，以及减少多级流化床还原粉铁矿工艺装置中气体分布板压力损失，提高多级流化床预还原粉铁矿工艺效率，从而提高整个“二步法”熔融还原工艺效率。 

为达到上述目的，本发明的技术方案是， 

一种用于粉铁矿预还原的多级流化床工艺，采用由至少2级流化床顺序串联而成的多级流化床，最大粒度不超过8mm的粉铁矿原料从料仓加入到第一级流化床中，作为流化介质和反应介质的高温煤气从最后一级流化床底部通入；粉铁矿原料受自重作用顺流而下，高温煤气则与粉铁矿原料逆流而上，粉铁矿在多级流化床中逐步得到还原；粉铁矿经多级流化床还原或依自重直接添加到终还原炉中，或由喷枪喷入到终还原炉中，或经过热压块后加入到终还原炉中；其中，进入流化床的煤气温度750～950℃；各级流化床为至少二个锥度的锥型流化床，可省去流化床气体分布板。 

进一步，通入流化床的高温煤气由多级流化床出口煤气经除尘、洗涤和脱除CO₂工序的低温煤气与终还原炉出口的高温煤气混合而成。 

多级流化床出口煤气经除尘、洗涤和脱除CO₂工序并回对到终还原炉出口煤气中进行循环利用。 

多级流化床由2～4级流化床组成。 

作为各级流化床的锥型流化床至少有2个锥度，每个锥度10～40°。 

各级流化床不带气体分布板。 

多级流化床每级流化床配有热旋风分离器回收铁矿石细粉，回收的铁矿石细粉或返回到同一级流化床，或添加到下一级流化床中。 

多级流化床内温度保持在650～950℃。 

多级流化床内压力保持在0.1～1.0Mpa。 

多级流化床出口煤气气速＜0.5m/s。 

多级流化床入口煤气气速范围是1.0～10.0m/s。 

经多级流化床还原的粒度＞3mm粉铁矿的粗颗粒在自重作用下添加下一级流化床或到终还原炉中，粒度＜1mm粉铁矿细颗粒通过下料管添加下 一级流化床或到终还原炉中。 

经多级流化床还原的粉铁矿金属化率＞60％。 

另外，本发明用于粉铁矿预还原的多级流化床装置，其为锥型结构，至少有两个锥度。所述的流化床的锥度为10～40°。各级流化床可不设气体分布板装置。