专利名称：转底炉熔融还原炼铁工艺的制作方法
技术领域：
本发明属熔融还原炼铁工艺及相关设备。
背景技术：
熔融还原炼铁是现代炼铁工业最前沿的技术之一，还处于开创阶段，除Corex法已形成生产规模之外，其他均处于试验开发中。在我国还属于空白。国外的各种熔融还原炼铁法中，都大量使用氧气和电力。国外转底炉所用的燃料为天然气，而熔化大多使用电炉。因此，往往受到能源和资源条件的限制，难以实现推广。
本发明的目的在于针对以上情况和我国能源与资源实际，开发一种不用氧，不用天然气和少用电的新两步法熔融还原炼铁工艺。
发明内容
一般熔融还原分一步法和两步法两类，本发明属两步法，即第一步采用转底炉完成预还原，使铁矿粉中的氧化铁还原至80％以上，即金属化率达80％以上。金属化率过低对下一步不利，但过高又影响转底炉本身的生产率和能耗，因为自还原球团的还原过程是前易后难，当金属化率达85％以上时，还原速度大大降低，这将使生产率降低和能耗升高。如将这部分还原留给熔融造气炉，并不增加其额外负担，利用熔化的高温和热量就解决了。形成第一步转底炉预还原和第二步熔融造气炉终还原的能量利用和生产率的优化组合。
本发明在能源的综合利用方面具有以下特点1、熔融造气炉产生的煤气，除自用一部分供热风炉外，剩余煤气足够转底炉做燃料，而国外转底炉则用天然气。本发明是以本工艺自产的煤气取代了天然气或其他外供燃料。熔融造气炉产生的高温荒煤气由炉顶导出，在除尘净化之前，需要进行冷却，可采用余热锅炉来回收这部分热量。
2、转底炉排出高温烟气的余热实现两级利用，第一级通过蓄热室加热转底炉的热风，将热风温度预热到1000℃以上，第二级是从蓄热室出来的最终烟气再次利用，作为烘干湿自还原球团的介质。此外，转底炉使用的来自熔融造气炉的煤气如需预热，则可利用一部分转底炉的热烟气作为换热器的热介质。
3、转底炉出来的热金属化球团温度高达1100℃，通过热装进入熔融造气炉，热料中的潜热得以利用。
本发明由于采用以上综合利用能源和高风温技术，不仅使单位产品的能耗降低，而且使不用焦炭炼铁成为可能。本工艺属煤基炼铁或非焦炼铁工艺。
下面通过附图和实施例进一步说明本发明。
附图1是工艺流程图附图2是转底炉和熔融造气炉平面示意图附图3是熔融造气炉剖面图本发明所说的二步法实质上把传统的炼铁高炉斩分成两部，上部铁矿粉的固态间接还原转移到转底炉里进行，把高炉下部的高温还原和熔化造渣转移到熔融造气炉中完成，这样分开以后既避免了竖炉对炉料透气性和强度的高要求，又避免了高炉“软融带”还原与熔化交叉对冶炼过程造成的阻碍。同时二者又形成有机的连接和组合。转底炉所用的原料为细粒的铁矿粉(7)、煤粉(8)和0～3％的粘结剂(9)及其他添加物(10)，经配料(6)、混合(5)、造球(4)、烘干(3)得到自还原球团，使铁的氧化物与还原剂碳紧密结合在一起，形成良好的还原动力学条件。球团由振动给料机均匀布到转底炉(1)炉底上，随炉底转动一周，在1250～1400℃高温下快速还原，金属化率达80％以上。随后由水冷螺旋出料机排到保温罐(25)内，高温金属化球团用保温罐运至熔融造气炉(2)，经装料机构(28)由炉顶加入。熔融造气炉的燃料为型煤，当然也可以使用焦炭，燃烧所用的风为高温热风，系由鼓风机(27)通过球式热风炉(26)预热后鼓入上下两排风口(30)(31)燃烧。以这种高温热风替代国外熔融还原使用的氧气的效果，实现终还原和渣铁熔化分离。获得的液态生铁和炉渣分别由铁口(32)和渣口(33)顺利流出炉外，通过铁水罐(23)运到炼钢厂炼钢或通过铸铁机(22)铸成生铁块作为商品。炉渣经粒化设施(24)制成水渣，作为水泥原料。熔融造气炉产生的煤气以及转底炉产生的热烟气(废气)的物理热和化学热都得到了合理利用。
图中1-转底炉，2-熔融造气炉，3-烘干设备，4-造球设备(压球机或造球盘)，5-混料设备，6-配料设备，7-铁矿粉(料仓)，8-煤粉(料仓)，9-粘结剂(料仓)，10-其他原料(料仓)，11-蓄热室，12-鼓风机，13-换热器，14-引风机，15-烟囱，16-荒煤气，17-冷却设施(含余热锅炉)，18-除尘设施，19-煤气加压机，20-铁水，21-炉渣，22-铸铁机，23-铁水罐，24-水渣粒化设施，25-保温罐，26-球式热风炉，27-鼓风机，28-热料加料装置，29-荒煤气导出管道，30-上鼓风口，31-下鼓风口，32-出铁口，33-出渣口。
实施例1将78份(重量，下同)的铁精粉(含铁65％)、19份煤粉(灰份13％，硫0.65％)，3份粘结剂配制混匀后造球。
将造成的球烘干后装入转底炉中还原，还原温度为1350℃，处理时间分别为15、20、30分钟，达到的金属化率分别为80％、85％、88％。
将转底炉出来的金属化球团装入熔融造气炉中，以型煤为燃料，得到的铁水成分为Fe 95.6％、C 3.8％、S 0.03％、P 0.07％、Si 0.5％。
实施例2将81份(重量，下同)的铁精粉(含铁68％)，17份煤粉(灰份12％，硫0.5％)，及2份粘结剂，混匀后造球，将烘干后的球加入转底炉中还原，还原温度为1300℃，处理时间分别为10、15、20、30分钟，得到的金属化球团的金属化率分别为78％、81％、85％、87％。
将转底炉出来的金属化球团装入熔融造气炉中，以型煤为燃料，得到的铁水成分为Fe 95.51％、C 4％、S 0.025％、P 0.065％、Si 0.4％。
本发明在环保方面，工艺过程无固体废弃物排放，粉尘排放小于100mg/m3，经过除尘器后可减少到50mg/m3(国家标准为100mg/m3)。由于无需使用烧结矿和焦炭，因此消除了这两大污染源，属环保友好工艺。
权利要求
1.一种以铁矿粉和煤粉混合制成的自还原球团为原料的二步法熔融还原炼铁新工艺，其特征在于第一步转底炉实行预还原和第二步熔融造气炉终还原，并最终获得液态生铁即铁水。所说的自还原球团是指由70～85％含铁量为55～70％的铁矿粉(7)，加入15～30％挥发分＜30％、灰分＜20％、硫份＜1.0％的煤粉(8)；以及0～3％的粘结剂(9)制成的球团，经干燥后加入转底炉(1)中，在1250～1400℃温度下，经回转一周出炉，进入保温罐，并在热态下装入熔融造气炉(2)中，同时装入一定配比的型煤或焦炭做燃料，并鼓入高温热风，实现终还原和熔融获得铁水(20)。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于自还原球团的金属化率为80％以上，即铁矿粉中铁氧化物的还原有80％以上在转底炉中完成，称之为预还原；其余20％以下铁氧化物的还原在第二步熔融造气炉中完成，称之为终还原，并形成液态生铁即铁水。
3.权利要求1所述的工艺，其特征在于转底炉(1)是利用熔融造气炉(2)产生的副产物煤气为燃料，无需外供燃料。
4.据权利要求1和3所述的工艺，其特征在于用于转底炉燃烧的煤气和相应用的助燃风都是利用转底炉排出的热烟气通过换热器和蓄热室进行预热，以保证转底炉内的温度达到1250～1400℃。
5.根据权利要求1和4所述的工艺，其特征在于经配制成的含水的湿自还原球团，其烘干方法是利用转底炉的最终热烟气来进行的。
6.根据权利要求1和2所述的工艺，其特征在于经转底炉(1)还原生成的热金属化球团其出料所用的出料机构为螺旋式出料机，将热料排出转底炉，并装入保温罐，运送至熔融造气炉(2)经热料加料装置，装入炉内。
7.根据权利要求1和6所述的工艺，其特征在于烘干后的自还原球团，用振动式的给料机构均匀装到转底炉的底面上。
8.根据权利要求1和2所述的工艺，其特征在于第一步预还原的金属化球团热装入熔融造气炉。其功能有四其一是终还原，即将转底炉预还原后的金属化球团完全还原成金属铁；其二是熔化，使铁和渣熔化分离生成铁水；其三是脱硫，使大部分硫进入渣中去除；其四是造气，即产出煤气作为燃料，一部分供熔融造气炉本身的热风炉(26)自用，以产生高温热风，另一部分供转底炉做燃气，实现能源综合利用。
9.根据权利要求1、3和8所述的工艺，其特征在于熔融造气炉产出的高温煤气，经冷却、除尘和加压后供转底炉和自身热风炉做燃气用。
10.根据权利要求1和8所述的工艺，熔融造气炉实现渣铁分离后的渣，除在炉内起脱硫作用外，放出后可制成水渣，做水泥厂的原料。
全文摘要
一种以铁矿粉和煤粉混合制成的自还原球团为原料的二步法熔融还原炼铁工艺；第一步以转底炉实行预还原，获得金属化率＞80％的金属化球团，第二步金属化球团热装入熔融造气炉，实现终还原和熔化分离渣铁，得到液态生铁，同时产生煤气，作为自身热风炉及转底炉燃气使用。本工艺针对我国资源和能源实际，以煤为全部燃料和还原剂。转底炉与熔融造气炉相匹配，不用氧气、不用天然气，使自产能源合理综合利用。在环保方面，由于工艺过程中的粉尘和SO
文档编号C22B5/00GK1940092SQ20051010488
公开日2007年4月4日 申请日期2005年9月27日 优先权日2005年9月27日
发明者万天骥, 任大宁, 孔令坛, 黄务涤, 郭明威 申请人:万天骥