[发明专利]一种熔融炼铁的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔融还原炼铁的方法和装置，具体说涉及以天然矿块或人造块铁矿为原料熔融还原直接生产铁水的方法和装置。

背景技术

熔融还原炼铁是当前钢铁生产的重要组成部分，其主要特点是用非焦煤作为一次性能源和还原剂，将氧化铁在熔融状态下还原，具有以煤代焦、流程短、对环境污染小，建设投资少，生产成本低等优点，是被业内广泛看好的领域，各国的钢铁企业竞相进行研究开发。现有的熔融还原炼铁的方法主要有COREX法(CN1010323B)、DIOS法(CN1035136A)、HISELT法(CN1037542A)。其中COREX法已经工业化生产，其他两种方法仍处于试验阶段。COREX法的主要特点是氧化铁球团或块矿作原料，采用预还原和终还原二步法，预还原在MIDREX炉中进行，终还原在熔融气化炉中完成。COREX法虽然取得了突破性的成功，但仍有其不足，如生产率低，煤耗、氧耗高，设备投资大，流程复杂等，与现有先进的高炉炼铁相比，仍缺乏竞争力。

本申请人在专利号为200810079321.X发明专利申请中披露了一种三步法金属还原的方法，该方法将金属氧化物与一定量的碳、粘结剂、CaO和水制成成型物，置入还原装置，第一步是成型物在隔绝空气，隔绝氧气的状态下进行预还原；第二步是收集第一步还原过程中产生的析出气体，并对析出气体进行冷却、净化处理和加压。第三步是终还原炉利用析出气体作为还原剂或热载体，使预还原炉来的物料进一步还原，并且使用析出气体与被换热过的空气或富氧气体混合燃烧，也可使析出气体与纯氧混合燃烧在终还原炉内对还原炉产品进行终还原反应并熔化，除渣，产生铁水或直接还原钢水。本发明是在此基础上的改进。

中国专利CN1036075C(授权公告日为1997年10月8日)公开一种“熔融还原炼铁的方法和装置”。该专利以冷固结含碳球团为原料以煤为能源和还原剂。预还原在竖炉中进行，终还原在立式铁浴炉中进行，竖炉和立式铁浴炉之间有中间仓相连。球团在竖炉的预还原过程中要经历干燥带、预热带、还原带和均热带四个区域。进入竖炉的煤气温度为1100～1300℃，终还原温度为1500～1700℃。该专利提供的熔融还原炼铁的方法和装置投资小，成本低，利用低质量煤气进行还原反应，并且提高了球团的金属转化率。但该发明专利仍存在其缺陷，如装置没有设置气体处理装置，未对气体进行循环利用，没有换热设备不能充分利用热能，能耗高，终还原单炉操作生产效率低。

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本发明提供一种熔融还原炼铁的方法和装置，使还原煤气经处理和加热后循环利用，降低能量消耗，提高生产效率，同时部分煤气为其它使用煤气的过程提供原料。

本发明所述的熔融还原炼铁的方法为三步法，以天然块矿或人造块矿为原料，以终还原炉产生的煤气作为还原剂和热载体，在预还原炉进行预还原反应，预还原产品进入终还原炉进行终还原反应，产品为类似于高炉生产的铁水，直接还原钢。整个系统在隔绝空气和隔绝氧气下进行，只有在终还原炉使用析出气体或其它燃料，或两者混合物时，才允许有含氧气体参与，且高温烟气不能进入预还原炉，可只用于预热器装置、石灰烧制及轧钢加热炉加热钢坯等方面，从预还原炉顶出来的析出气经过气体处理装置处理和高温换热装置加热后进入终还原炉。所述人造块矿为含碳球团或非含碳球团、块状或蜂窝状含碳或非含碳成型物，含碳铁粉或不含碳铁粉的碳包衣球团。所述析出气体可在系统任何部位增设气体改质装置，或仅随时在还原炉中加入不同的物料进行气体改质。

所述预还原炉入口的气体温度为700℃～1050℃中间的某一合适温度，高温换热装置出口进入终还原炉的气体温度为800℃～1500℃中间的某一合适温度；终还原炉温度根据物料状态，为900℃～1900℃中间的某些合适温度；原料在预还原炉(2)的停留时间0.5～12小时。

为实现上述熔融还原炼铁方法，本发明提供的熔融还原炼铁的装置包括有预还原炉、气体处理装置和至少一台终还原炉，终还原炉的上部设有煤粉喷入口。预还原炉为竖炉，预还原炉和终还原炉之间设有螺旋输送机(或其他形式的输送管道或设备)和气体管道，终还原炉设有铁水流出口。所述装置还包括有高温换热装置，预还原炉上部析出气体出口通过气体处理装置、高温换热装置加热后连接到终还原炉，析出气体作为还原剂和热载体对终还原炉的物料进行进一步还原过程。