[发明专利]燃气还原炼铁炉及其一步还原炼铁法

说明书

技术领域

本发明属于金属冶炼领域，具体地说是一种燃气还原炼铁炉及其一步还原炼铁 法。

背景技术

冶金行业炼铁主要有直接法、高炉法和熔融还原法，目前高炉法仍然是其中的主力 军。21世纪钢铁工业面临资源、环保、经济等各方面的挑战，以焦炭为主的传统高炉炼 铁工艺愈来愈暴露出它的局限性，非高炉炼铁工艺具有高效利用资源、环境友好、生产 流程短以及提高生产效率等特点，世界各国纷纷花大力气进行研究和开发。

ITmk3技术是日本神户钢铁公司及美国米德兰公司联合开发的煤基直接还原技 术，是在铁-碳相图的新区域中进行的探索性实验。在该区域中，含碳复合球团在 1350℃的温度下，于固液两相区还原后熔化，且铁水易于与渣分离。ITmk3标准流程中 使用转底炉作为还原设备，原料的加热集中于转底炉内进行，对设备要求较高；原料 要先进行混合造球团，该工序要有专门的机械，要占用场地、人工，且能耗较大；以煤 作燃料，排放的烟尘会对环境造成污染，余热可回收利用但未用于炼铁过程。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是提供一种燃气还原炼铁炉，包括蓄热室，加料仓、还 原炉三部分，其中蓄热室、加料仓分别以还原炉废气对燃气、炉料进行预热并输送至 还原炉内；还原炉为主反应区，使炉料熔融还原，实现渣铁分离。该炉结构简单，投资 少，占地面积小。

本发明的另外一个目的，是提供一种一步还原炼铁法，原料、燃料及其助燃空气在 进入还原炉前已经过预热，因此需还原区提供的用于熔融的热能降低。预热所需热 量由还原炉产生的废气提供，从而达到了充分利用热能、减少环境污染的目的，能耗、 运行成本降低；该方法主体反应以燃气作为燃料，清洁、环保、减排，热效率高。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种燃气还原炼铁炉，包括还原炉、蓄热室与加料仓，其中

所述蓄热室内设有相互独立的燃气通道、助燃空气通道、还原炉废气排放通道 I；燃气通道、助燃空气通道的一端分别接相应气源，另一端于出蓄热室后、入还原 炉前汇合于燃烧喷嘴，喷嘴出气孔与还原炉炉腔接通；还原炉废气排放通道I的一端 与还原炉炉腔接通，另一端与大气接通；

加料仓设有炉料加入通道、还原炉废气排放通道II，炉料加入通道的出口与还原 炉炉腔接通；还原炉废气排放通道II的一端与还原炉炉腔接通，另一端与大气接通；

还原炉的炉壁上设有炉渣出口、铁水出口。

所述通道为螺旋状通道。

本发明还提供了上述燃气炼铁炉的炼铁方法，即一步还原炼铁法，包括以下步骤：

①由铁粉、熔渣助剂、煤按比例配成的炉料送至加料仓的炉料加入通道进行预 热；同时，燃气与助燃空气由相应的通道通入，于蓄热室内预热；所述预热所需的热源 由由还原炉废气排放通道I、II所载还原炉废气提供；

②经预热的燃气、助燃空气于出蓄热室后、入还原炉前汇合，于燃烧喷嘴处点火， 于还原炉内燃烧，还原炉内温度≥1000℃时，将经预热的炉料加入还原炉，炉料经焙 烧接近熔化状态，渗碳与熔化同时进行，其反应如下：

a.Fe₂O₃+3CO＝2Fe+3CO₂，b.CO₂+C＝2CO；

b.随着炉料的不断加入，还原炉内出现上下分层的炉渣与铁水所形成的熔分区；

③炉料进入还原炉内，会进入熔分区的上部炉渣层与下部铁水层的结合部，吸收 周围液相物质的热能并于液相环境发生还原反应，而还原反应所产生的煤气CO从液 面上溢出，在加热区氧化生成CO₂，并产生热量为后续还原反应提供热源。

所述炉料组成中各组分的重量份数比为：

铁粉55-75份，熔渣助剂10-20份，煤粉15-25份。

所述熔渣助剂为石灰石、白云石、萤石、铝酸钙中的一种。

所述燃气为煤气、天然气中的一种。

所述煤气由煤气发生炉提供。

所述助燃空气为含氧量≥30％的富氧空气。

本发明所提供的上述一步还原炼铁法，其工艺原理是：

①炉料送至加料仓进行预热；同时，燃气与助燃空气于蓄热室内预热；