[发明专利]铁水制造装置及利用该装置的铁水制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁水铁制造装置及利用该装置的铁水制造方法，更具体地涉及一种重整炼铁工艺中产生的副产气体并利用所产生的气体对粉铁矿进行还原，同时通过熔融还原生产铁水的装置及利用该装置的铁水制造方法。

背景技术

以往使用流化床还原反应器的粉铁矿还原技术是二十世纪五十年代通过重整甲烷-水蒸气来供应氢气的基于甲烷气体的还原铁生产技术。美国授权专利第2821471号或第3022156号揭示了一种主要以90％的氢还原剂并在600℃以下的反应温度及5个大气压以上的条件下，通过铁矿的流化还原来生产还原铁的技术，而美国授权专利第3246978号揭示了一种基于煤炭(C)气化所产生的还原剂气体，在600℃以上的反应温度下，通过对铁矿进行还原来生产还原铁的技术。

所述两种方式根据所使用的还原剂类型，铁矿的物理化学特性变化、流化性质、解决粘结(sticking)等生产还原铁的反应条件会有所不同。所述专利使用鼓泡流化床，另一方面开发出循环流化床形式的铁矿还原技术，以对炼铁厂废弃的微粉状铁矿进行还原(美国授权专利第5431711号)。

所述技术持续得到发展成为在流化床反应器中对几毫米以下的粉铁矿进行还原而生产还原铁的商业技术，如FINEX技术，还介绍了一种利用除去副产气体中的CO₂后残留的还原剂气体，以提高铁水生产效率的技术(美国授权专利第5846268号)。然而，基于甲烷气体或煤碳(C)的还原铁生产工艺主要还是局限于使用高级铁矿，而目前不使用的各种细铁矿(包括以几百微米以下的细粉形态存在的磁铁矿)的还原受到限制。

而且，需要研发出一种新的技术，以克服基于煤炭(C)的炼铁工艺中大量排出二氧化碳的局限性，并解决随着钢铁产量的增加不断发生的环境问题。

发明内容

发明目的

本发明的实施例的目的在于提供一种铁水制造装置及利用该装置的铁水制造方法，利用炼铁工艺中产生的副产气体来筛选出氢气和一氧化碳并对铁矿原料进行还原，以生产铁水。

技术方案

根据本发明的一个或多个实施例可提供一种铁水制造装置，包括：原料预处理装置，用于筛选及预处理铁矿原料以使其适合于还原；预还原反应器，包括从所述原料预处理装置输送预处理的铁矿原料的第一上升管和连接于所述第一上升管的第二上升管，所述铁矿原料被还原气体预还原；还原反应器，用于对从所述预还原反应器输送的部分还原铁进行还原；熔融还原反应器，利用还原气体对从所述还原反应器得到的部分还原铁进行熔融还原，以生产铁水；炼铁副产气体预处理装置，用于将炼铁副产气体或者铁矿还原工艺中产生的二氧化碳混合并重整以生成还原气体，并将所生成的还原气体供应到熔融还原反应器或者所述预还原反应器；及铁矿还原工艺装置，用于供应所述铁矿还原工艺中产生的二氧化碳。

根据本发明的一个或多个实施例的所述铁矿还原工艺装置，包括：

第二预还原反应器，通过从所述还原反应器供应的还原气体对铁矿原料进行预还原；第二原料预处理装置，将由所述第二预还原反应器供应的还原气体被筛选及预处理成适合于所述第二预还原反应器的铁矿原料供应到所述第二预还原反应器；及二氧化碳管线，从与所述原料预处理装置连接的还原气体管线分离出二氧化碳，并将二氧化碳供应至所述炼铁副产气体预处理装置。

根据本发明的一个或者多个实施例的所述炼铁副产气体预处理装置，包括：炼铁副产气体分离装置，从炼铁副产气体分离出氢气，并将所述被分离的氢气供应到所述第二上升管；第一加热器，通过与经所述原料预处理装置循环的循环气体进行换热，借以向所述分离出氢气的炼铁副产气体供应热量；第一重整反应器，用通过所述第一加热器已补充热量的所述分离出氢气的炼铁副产气体来产生氢气和碳，并将所产生的氢气供应到所述第一上升管；及第二重整反应器，连接于所述第一重整反应器，由所述第一重整反应器产生的碳与通过所述第一加热器的气体燃烧而产生的二氧化碳及铁矿还原装置中产生的二氧化碳一起流入所述第二重整反应器，从而生产一氧化碳，并将所生产的一氧化碳供应到所述熔融还原反应器。

根据本发明的一个或者多个实施例还可包括向所述第二重整反应器供应热量的第二加热器。