[发明专利]煤基造气竖炉法生产海绵铁的方法

说明书

本发明涉及一种直接还原法生产海绵铁的方法。

目前，煤基生产海绵铁的技术有二类，一类是不经造气，直接将块煤、矿石和石灰石一起混匀装入回转窑或K-M直接还原装置生产海绵铁，另一类是采用粉煤作原料，以O₂、CO₂和水蒸汽为气化剂在流化床造气炉中造气的方法，例如中国专利申请95102169.9(申请日950311)提出了“一种煤基造气竖炉还原法生产海绵铁的方法”但该方法得到的气体中CO₂占25～35％(体积)，需经脱除CO₂处理，同时由于流化床造气要求固体排渣，其反应温度为1100～1250℃，得到的煤气经洗涤、除尘后还需升温才可达到850℃通入竖炉。国外还有使用喷流床气化炉做为造气炉产生煤气，其煤气产品一般为化工产品或发电等用途，其炉内温度达2000℃以上，压力为3MPa，耐火材料不易解决，成本较高。

本发明的目的是得到一种煤基造气竖炉法生产海绵铁的方法，可从造气炉中一次发生所需成份的煤气，不必经过脱除CO₂和升温，经降温，除尘后即可通入还原竖炉使用。

为实现上述目的，本发明是这样实现的：

一种煤基造气竖炉法生产海绵铁的方法，造气的方法为：将破碎至50mm以下的原料煤和钙、镁的氧化物或碳酸盐为熔剂，调整炉渣碱度为0.95～1.05，通入压力为0.25～0.4MPa的氧气和水蒸汽的混合气体为气化剂，在煤基造气炉中于1550～1750℃反应，得到CO+H₂含量占90～95％还有少量CO₂、H₂、N₂、H₂S的煤气，经降温，除尘即可通入还原竖炉与块矿、球团矿反应得到海绵铁。

所述的熔剂为白云石、石灰石或生石灰。

所述的熔剂还包括高炉炉渣。

当得到煤气中H₂S含量大于0.1％(体积)时进行脱硫处理。

气化剂中氧气和水蒸汽的重量比为1∶1～0.7。

得到的煤气中H₂占30～40％，CO占52～62％。

下面结合附图对本发明进行详述。

图1为本发明生产方法的流程图。

图2为煤基造气炉造气示意图。

为了得到CO+H₂含量达90％以上，且温度达到1100℃以上的煤气，本发明采用燃烧区温度高，液态排渣的煤基造气炉造气，其工艺过程为：参见图1、2，造气的原料可用各种煤，但最好选用不粘结性和弱粘结性，变质程度低，活性好的褐煤或烟煤，经破碎，筛分得到粒度为50mm以下的原料煤，进行干燥处理使煤的湿度为4～5％，以利于输出煤气成分和温度的稳定，再运至贮煤仓中经煤锁系统送到气化炉上部，靠重力坠入流化区和固定床，熔剂与煤一起装入炉内，熔剂为白云石、石灰石或生石灰，调节炉渣物化性能，参与造渣，调整碱度CaO+MgO/SiO+AL₂O₃＝0.95～1.05，其中CaO/SiO₂＝1.05～1.25，如渣的流动性不好，还可加入高炉渣，以形成熔化温度低，流动性好，能及时从渣口排出的炉渣。该煤基造气炉采用氧气和水蒸汽为气化剂，压力为0.25～0.4MPa，气化剂中氧气与水蒸汽的重量比为1∶1～0.7，调节水蒸汽的含量可控制风口燃烧区的温度，氧气和水蒸汽从风口鼓入炉内，与固定床的半焦或焦碳进行燃烧反应，风口燃烧区的温度达到1550～1750℃左右，(以保证液态排渣)，可通过调节燃烧强度来控制，燃烧产生的高温煤气穿过固定床上升，和从炉顶装入的煤形成逆向流动，煤与高温煤气接触脱水、脱挥发份，落入下部形成半焦固定床。煤气流进上部的干燥稳定区，夹带的煤粉或焦粉在此沉积，可使飞散损失减少，炉顶输出煤气温度在1100℃以上，出炉煤气温度可通过调节加煤速度和半焦固定床的高度来控制。在煤基造气炉中原料煤和气化剂发生如下反应：

 (放热反应)   (1)

  (放热反应)    (2)