一种铁浴熔融还原炉预还原方法
【专利摘要】本发明公开了一种铁浴熔融还原炉预还原方法，将煤与铁矿直接加入旋风熔融分离器中，使半焦在旋风熔融分离器中形成，并与熔化的矿料相混，形成预还原矿料与半焦的熔融混合物后，进入终还原单元，既避免了半焦在终还原熔池内形成，节省了半焦在熔池内形成过程中所耗费的热量，使熔池更易保持在高温，半焦与渣的混合更充分，提高了熔池的还原能力，与此同时，在旋风熔融分离器中形成的半焦，可与预还原熔化的矿料在进入熔池前就得到较好的混合，从而在旋风熔融分离器中就可发挥半焦对熔化预还原矿料中氧化铁的还原作用，提高了在旋风熔融分离器中的预还原度。
【专利说明】一种铁浴熔融还原炉预还原方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铁浴熔融还原工艺，更具体地说，涉及一种铁浴熔融还原炉预还原方法。
【背景技术】
[0002]现有CCF (Cyclone Converter Furnace)铁浴熔融还原方法生产铁水技术是到目前为止，经过多种熔融还原方法的比较，被认为是很有商业化前景的铁浴类熔融还原方法。
[0003]该方法属两步法，主要包括“预还原+预还原矿粉熔化”(至少部分熔化)和铁浴终还原两部分，其中，“预还原+预还原矿粉熔化”单元设备为熔融旋流器(Melting Cyclone)或旋风熔融分离器，位于“预还原+预还原熔化”单元下方的铁浴终还原单元为与转炉炉型相似的带渣冶金容器。“预还原矿粉熔化”单元坐在铁浴终还原单元上，形成一体化的还原炉。
[0004]该方法的流程为铁矿粉处理、铁矿粉预还原+至少部分熔化、终还原生产出铁水、铁水熔渣分离，在“铁矿粉预还原+至少部分熔化”步骤中，包括以下三项主要内容:
[0005](I)先将铁矿石(或全铁含量大于45%的含铁物料)送入熔融旋流器中，并在此处利用来源于终还原单元的还原过程气体将铁矿石(或全铁含量大于45%的含铁物料)预还原。(2)在熔融旋流器中提供氧气使还原过程气体进行后燃，使预还原矿粉在熔融旋流器中熔化(至少部分熔化)；(3)使预还原并至少部分熔化的铁矿石(或含铁物料)流入位于其下方的带渣冶金容器终还原单元中，在其中进行最终还原，生产出铁水。
[0006]在终还原单元中，将煤和氧气供入，在渣层中进行最终还原并由此形成还原过程气体。过程气体被供入渣中和渣上层空间内的含氧气体部分燃烧。煤以固体颗粒的形式直接供入渣层中。煤的直接供入方式至少为下述方式之一:1)由终还原单元的至少一个侧风口将细粉碎煤直接喷入渣层中。2)通过熔融旋流器插入终还原器的煤粉喷枪将细粉碎煤喷入渣层中。3)将平均粒度不小于6mm的煤粒由终还原单元顶部或侧部壁的溜槽抛落入渣层中。
[0007]CCF加煤技术存在的缺陷在于:I)直接加入熔池(铁水或液渣)的煤粉或煤颗粒或两者的结合，在其升温和热解形成半焦过程中，要吸收较多的热量，这将使终还原单元铁浴熔池的温度降低，还原区的还原速度下降，降低了终还原单元的还原速度和效率。与此同时，渣中氧化亚铁的含量也较高，对铁浴熔池的寿命增加不利。2)在CCF技术中，直接加入熔池的煤与矿料未经过充分预混，因此，终还原单元熔池内形成的半焦与渣中氧化铁混合、接触的程度较差，减少了 半焦与氧化铁的还原界面，再加之进入终还原熔池后，氧化亚铁的浓度迅速下降，进一步降低了终还原单元的还原速度和效率。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种铁浴熔融还原炉预还原方法，在进一步增强旋风熔融分离器中的预还原度的同时，进一步增加终还原炉内熔池还原的能力和效率，并提高终还原单元炉体的寿命。
[0009]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0010]该铁浴熔融还原炉预还原方法，将煤粉与铁矿粉或氧化铁物料相混合，通过旋风熔融分离器的多层物料喷枪分别沿分离器的切线方向吹入分离器内，同时通过多层氧气喷枪沿分离器的切线方向吹入氧气。
[0011 ] 所述的每层物料喷枪吹入的煤铁混合物中，煤粉的加入比例按由下到上的方向递
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[0012]所述的相邻两层物料喷枪中，上层物料喷枪与下层物料喷枪所吹入的煤铁混合物的吨矿混煤重量之比在1:1.0~2.5。
[0013]所述的每层氧气喷枪的吹氧量随加煤量而增加，加氧过剩系数为O~0.05。
[0014]所述的每层物料喷枪吹入的煤铁混合物中，还添加有氧化钙或在高温下能形成以氧化钙为主成分的熔剂。
[0015]所述的氧化钙的加入量为:使将要进入终还原反应器熔池内的还原熔化矿料中的氧化钙与氧化亚铁和氧化钙的总量之比在11~16wt%。
[0016]在上述技术方案中，本发明的铁浴熔融还原炉预还原方法，将煤与铁矿直接加入旋风熔融分离器中，使半焦在旋风熔融分离器中形成，并与熔化的矿料相混，形成预还原矿料与半焦的熔融混合物后，进入终还原单元，既避免了半焦在终还原熔池内形成，节省了半焦在熔池内形成过程中所耗费的热量，使熔池更易保持在高温，半焦与渣的混合更充分，提高了熔池的还原能力，与此同时，在旋风熔融分离器中形成的半焦，可与预还原熔化的矿料在进入熔池前就得到较好的混合，从而在旋风熔融分离器中就可发挥半焦对熔化预还原矿料中氧化铁的还原作用，提高了在旋风熔融分离器中的预还原度。此外，通过矿料与煤的还原反应及加入熔剂对熔化矿料成分的调整，可使半焦与预还原熔化矿料更好地贴合，在进一步增强旋风熔融分离器中的预还原度的同时，也进一步增加了终还原炉内熔池还原的能力和效率，提高了终还原单元炉体的寿命。而旋风熔融分离器中氧气加入量的优化，则可使其中半焦形成的更加充分，更好地起到预还原的效果。
【具体实施方式】
[0017]本发明的铁浴熔融还原炉预还原方法具体如下:
[0018]
[0019]将煤粉与铁矿粉或氧化铁物料相混合，通过旋风熔融分离器的多层物料喷枪分别沿分离器的切线方向吹入分离器内，同时通过多层氧气喷枪沿分离器的切线方向吹入氧气。每层物料喷枪吹入的煤铁混合物中，煤粉的加入比例按由下到上的方向递增。所述的相邻两层物料喷枪中，上层物料喷枪与下层物料喷枪所吹入的煤铁混合物的吨矿混煤重量之比在1: 1.0~2.5范围。
[0020]当确定了煤的挥发分(成分、含量)，并按煤总量和直接加入熔池的煤量，确定加入旋风熔融分离器中的煤量后，确定加入旋风熔融分离器中煤量挥发分全部燃烧所需的氧量，之后，将增加到每层氧枪的氧量按其上的固体喷枪中的煤量所含挥发分全部燃烧所需的氧量分配，此时，将因煤加入而增加的体积供氧过剩系数定义为零。所述的每层氧气喷枪的吹氧量随加煤量而增加，体积供氧过剩系数为O~0.05。[0021]而所述的每层物料喷枪吹入的煤铁混合物中，还添加有氧化钙或在高温下能形成以氧化钙为主成分的熔剂。所述的氧化钙的加入量为:使将要进入终还原反应器熔池内的还原熔化矿料中的氧化钙与氧化亚铁和氧化钙的总量之比在11~16wt%。
[0022]下面对本发明进行具体举例说明:
[0023]实施例1
[0024]选32MJ/公斤的中等挥发分粉煤混入精矿中，加入量为吨铁650公斤，煤矿混合物全部加入旋风熔融分离器中，相邻层增加的吨矿混煤比例选为2。
[0025]将石灰混入煤矿混合物中，95%氧化钙含量的石灰加入量为吨矿132公斤，精矿的含铁量为61.35%。
[0026]经验证，与相同煤和矿条件下的现有技术相比，本发明的终还原铁产率提高了20%。
[0027]实施例2
[0028]与上述实施例类似，所不同的是石灰加入量由132公斤降为80.2公斤，与相同煤和矿条件下的现有技术相比，终还原铁产率提高了 15%。
[0029]采用本发明的预还原方法，较现有技术提高预还原度的潜力为5~15wt%，提高终还原速率的潜力为 5~25wt%，提高还原炉总体还原效率的潜力为10~40%。
[0030]原因如下:
[0031]I)旋风熔融分离器中的焦矿预混，提高了碳还原反应界面，且因氧化亚铁浓度高，提高了氧化铁的预还原度。
[0032]2)焦矿反应及渣成分的调整，降低了半焦与熔化矿的界面张力，使焦矿混合的效果更好
[0033]3)进入终还原炉的焦温大幅提高，消除了熔池内煤热解和物理升温造成的温降，大幅提高了终还原炉的还原速度和效率。
[0034]4)另外，进入熔池内熔化矿预还原度的提高，使终还原熔池渣中亚铁含量的平均值更易控制在5wt%以下，从而提高了终还原炉一代炉役的寿命。按耐材侵蚀速度推测，寿命可延长0.5~I倍。
[0035]本【技术领域】中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
【权利要求】
1.一种铁浴熔融还原炉预还原方法，其特征在于: 将煤粉与铁矿粉或氧化铁物料相混合，通过旋风熔融分离器的多层物料喷枪分别沿分离器的切线方向吹入分离器内，同时通过多层氧气喷枪沿分离器的切线方向吹入氧气。
2.如权利要求1所述的铁浴熔融还原炉预还原方法，其特征在于: 所述的每层物料喷枪吹入的煤铁混合物中，煤粉的加入比例按由下到上的方向递增。
3.如权利要求1所述的铁浴熔融还原炉预还原方法，其特征在于: 所述的相邻两层物料喷枪中，上层物料喷枪与下层物料喷枪所吹入的煤铁混合物的吨矿混煤重量之比在1: 1.0~2.5。
4.如权利要求1所述的铁浴熔融还原炉预还原方法，其特征在于: 所述的每层氧气喷枪的吹氧量随加煤量而增加，加氧过剩系数为O~0.05。
5.如权利要求1所述的铁浴熔融还原炉预还原方法，其特征在于: 所述的每层物料喷枪吹入的煤铁混合物中，还添加有氧化钙或在高温下能形成以氧化钙为主成分的熔剂。
6.如权利要求5所述的铁浴熔融还原炉预还原方法，其特征在于: 所述的氧化钙的加入量为:使将要进入终还原反应器熔池内的还原熔化矿料中的氧化钙与氧化亚铁和氧化钙的总量之比在11~16wt%。
【文档编号】C21B13/00GK103924024SQ201310008087
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年1月10日 优先权日:2013年1月10日
【发明者】王东彦, 姜伟忠, 王俊, 马洛文, 范红玲, 张文亮, 汪磐石, 李肇毅, 梁利生, 徐宏辉, 冯新华, 刘开华 申请人:宝山钢铁股份有限公司