本发明涉及一种煤制合成气竖炉还原硫铁矿生产海绵铁的工艺方法铁的工艺方法，属于合成气直接还原铁技术领域。
背景技术：
目前，炼铁的方法主要是采用含硫≦0.5%的铁矿石作为原料进行高炉炼铁。我国铁矿石储量较低，大部分均是通过外来进口，随着近几年国际市场铁矿石价格的逐年攀高，对我国钢铁企业和下游行业大大小小的公司都带来极大的压力。我国硫铁矿资源丰富，占世界总储量的10%，其中在我国西部四川古叙以及临近贵州地区硫铁矿储量占到我国硫铁矿总体储量的8.5%，居全国第六位。通常，硫铁矿中铁含量保持在50%左右，从硫铁矿中提取铁资源具有成本低廉、开采方便的特点。目前硫铁矿中提取铁的方法主要有直接酸溶法、加压酸溶法和C还原焙烧酸溶法。由于硫铁矿中各组织结合紧密，往往反应活性较低，采用上述方法铁的提取率一般只能保持在80%左右，同时产生大量的硫铁矿废渣，由于工艺中采用了大量的酸液，也对环境造成了极大的破坏。煤制合成气是通过水煤浆与氧气一起喷入气化炉后经加压气化得到，其主要组分为CO、H2两种成分，其应用在铁矿石的还原提取铁的过程中，具有工艺简单，还原效率高等特点，但目前采用煤制合成气直接还原硫铁矿的技术尚未见公开报道。
技术实现要素：
鉴于上述不足之处，本发明的目的在于提供一种煤制合成气竖炉还原硫铁矿生产海绵铁的方法，该方法工艺不仅能克服现有硫铁矿提取率低的局限性，而且也能解决硫铁矿焙烧冶炼中设备效率低、设备不成熟，环境性能差及硫铁矿品质不高等问题，该方法不仅利用了我国储量丰富的硫铁矿作为原料，而且还利用了竖炉的高效。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种煤制合成气竖炉还原硫铁矿生产海绵铁的方法包括以下步骤：
（1）将煤制合成气调节H2/CO比例后进入气体净化设备，脱除酸性气体组分，得到以一氧化碳和氢气为主要组分的高压还原气；
（2）将步骤（1）的还原气降压至0.2~0.7MPa后，然后输送至加热炉，经加热升温至850~1000℃；
（3）将步骤（2）加热后的还原气与硫铁矿分别输入竖炉，在竖炉移动床内，还原气将硫铁矿还原成海绵铁，并同时得到硫蒸汽，将硫蒸汽与炉气经除尘冷却器除去矿尘后，降温至400~500℃后，经水膜脱硫除尘器冷凝回收硫。
进一步的，采用水煤气变换装置调节煤制合成气中的H2和CO比例，使H2和CO体积比控制在0.7~5.5。
进一步的，所述气体净化设备为NHD气体净化设备，且通过NHD气体净化设备净化后H2+CO体积总含量为95%以上。
进一步的，所述酸性气体组分为硫化氢、二氧化碳。
进一步的，所述加热炉采用两个并联的加热炉，两个加热炉交替蓄热和加热还原气到所需的850~1000℃。
进一步的，所述硫铁矿由粒度为5~20mm球团矿，粒度为10~40mm的块矿和粒度1~25mm的硫铁矿粉压块组成，其中球团矿+块矿含量≧55%。
本发明还提供了一种用于煤制合成气竖炉还原硫铁矿生产海绵铁的设备，包括按工艺流程依次用气管道连通的水煤气变换装置、NHD气体净化设备、气轮机，然后并联两个加热炉，最后连通至竖炉，竖炉经除尘冷凝器后，最后连接水膜脱硫除尘器。
本发明还提供了一种煤制合成气竖炉还原硫铁矿生产海绵铁的方法包括以下步骤：
（1）将煤制合成气通过水煤气变换装置调节H2/CO比例，使H2和CO体积比控制在0.7~5.5后进入NHD气体净化设备，脱除酸性气体组分硫化氢、二氧化碳，得到H2、CO体积总含量为95%以上的的高压还原气；
（2）将步骤（1）所得还原气降压至0.2~0.7MPa后，然后通过汽轮机输送至加热炉，经加热升温至850~1000℃；所述加热炉采用两个并联的加热炉，两个加热炉交替蓄热和加热还原气到所需的850~1000℃；
（3）将硫铁矿与步骤（2）加热后的还原气分别输入竖炉，在竖炉移动床内，还原气将硫铁矿还原成海绵铁，并同时得到硫蒸汽，将硫蒸汽与炉气经除尘冷却器除去矿尘后，降温至400~500℃后，经水膜脱硫除尘器冷凝回收硫。
本发明与现有技术相比较，具有如下突出特点和显著优点：
(1)采用了水煤气变换装置，水煤气变换装置是将通入的煤制合成气在其内设置的铜锌催化剂层上发生如下化学反应：CO+H2O→CO2+H2，从而提高合成气中H2的含量。这样一来，通过水煤气变换装置可以灵活调节还原气中的H2到CO的比例，因此煤制合成气可以与不同的竖炉形式相配合，实现最大的气体利用率；
(2)由于采用了并联式直接加热炉，加热炉内部交替处于还原和氧化气氛的环境下，可以避免析碳造成的碳沉积，因此可以通过一步加热就使还原气温度达到工艺要求，且热效率高，还原气可被加热到1000℃以上，同时加热设备简单，操作方便，造价较低；
(3)采用煤制合成气、通过高温气流将硫铁矿直接加热还原，相对于C还原硫铁矿，还原效率更高，还原率高达98%，同时通过水膜脱硫除尘器冷凝回收硫，可得到85%以上的硫产率，具有投资少，效益高的特点，具有极大的工业应用价值。
附图说明
图1为本发明工艺设备流程图。
图中：1.水煤气变换装置；2.NHD气体净化设备；3.气轮机；4.加热炉；5.竖炉；6.除尘冷凝器；7.水膜脱硫除尘器。
具体实施方式
实施例1
海绵铁的制备：
结合图1所示，将煤制合成气通过水煤气变换装置1将H2与CO的比例调整到1.73（体积比）后进入NHD气体净化设备2，脱除酸性气体组分：硫化氢、二氧化碳，得到以一氧化碳和氢气总含量为95.7%（体积比）的高压还原气。将还原气降压至0.7MPa后，通过汽轮机3输送至加热炉4，经加热升温至927℃后，将还原气与硫含量27.8%、铁含量43.6硫铁矿分别输入竖炉5，在竖炉移动床内，还原气将硫铁矿还原成海绵铁，硫蒸汽同炉气经除尘冷却器6除去矿尘后，降温至400℃后，经水膜脱硫除尘器7冷凝回收硫，测得硫产率85.2%，硫铁矿还原率98.7%。本实施例的硫铁矿由粒度为5~20mm球团矿，粒度为10~40mm的块矿和粒度1~25mm的硫铁矿粉压块组成，其中球团矿+块矿含量≧55%。
实施例2
结合图1所示，将煤制合成气通过水煤气变换装置1将H2与CO的比例调整到2.15（体积比）后进入NHD气体净化设备2，脱除酸性气体组分：硫化氢、二氧化碳，得到以一氧化碳和氢气含量为96.1%（体积比）的高压还原气。将还原气降压至0.65MPa后，通过汽轮机3输送至加热炉4，经加热升温至950℃后，将还原气与硫含量31.2%、铁含量40.8硫铁矿分别输入竖炉5，在竖炉移动床内，还原气将硫铁矿还原成海绵铁，硫蒸汽同炉气经除尘冷却器6除去矿尘后，降温至400℃后，经水膜脱硫除尘器7冷凝回收硫，测得硫产率87.1%，硫铁矿还原率97.5%。本实施例的硫铁矿由粒度为5~20mm球团矿，粒度为10~40mm的块矿和粒度1~25mm的硫铁矿粉压块组成，其中球团矿+块矿含量≧55%。