专利名称：铁浴熔融还原的方法
技术领域：
本发明涉及一种生产液态铁的方法，特别是以煤作还原剂，制成含碳球团为炉料，在竖炉中进行预还原，在铁浴炉中进行终还原的铁浴熔融还原的方法。
目前用含碳球团作炉料的竖炉预还原法，其中之一是将铁浴炉排出的煤气混入部分竖炉排出的煤气后直作预还原气体，如北京钢铁研究总院提出的″含碳球团竖炉-铁浴熔融还原法″。发表在《钢铁冶金新工艺》一书中，1993，84-87。该法的缺点是铁浴炉内二次燃烧率较高时，产生的煤气量少，带入竖炉的热量少，不能满足较高预还原率所需的热量。而预还原率低，终还原负荷大，煤耗及总能耗高。尤其是含碳球团还原率较低时，球团强度差，难以适应竖炉工艺的要求。
另一种方法是本申请人1993年申请的专利″生产直接还原铁的方法″，专利申请号为93115876.1。该方法是将竖炉内含碳球团自还原产生的CO随炉气一起从炉内排出，与铁浴炉排出的煤气混合作为燃料，在燃烧室内燃烧得到高温气体。将高温气体输入竖炉内，作为还原气体提供还原气体提供还原耗热。这种方法可增加还原气体量，提高预还原率。但是该法与前一种方法一样，采用的是炉料从炉顶加入，还原热气从炉子下部输入的方式，在炉内形成逆流移动床。还原耗热以对流方式传递。为了保证较高的预还原度，必须大幅度增加还原气体量，使燃烧室容积增大。另外含碳球团的金属化温度要高于900℃，在900℃以下虽还原发生，但无金属铁生成。球团强度不能提高，而逆流竖炉对球团强度要求较高，因此目前含碳球团的制取多采用生产效率低的压球-冷固结工艺。
本发明的目的在于提供一种熔融还原的方法，使工艺、设备更加简单，提高生产效率，降低煤耗、氧耗及总能耗。
本发明的目的是这样实现的用煤作还原剂，采用造球-冷固结方法制成含碳球团，以该球团为炉料，把炉料与高温含氧气体从竖炉顶部输入炉内，在炉内形成炉料和炉气均向下流动的顺流移动床。竖炉内设置还原区和过渡区。在还原区内，入炉的球团先被高温含氧气体加热，开始自还原，自还原生产的CO从球团内渗出，在气相中的氧气作用下二次燃烧，放出的热量供还原耗热，气体排出竖炉。预还原后的球团进入过渡区，再排入铁浴炉中进行终还原。还原区排出的气体与铁浴炉排出的高温煤气混合，作为加热输入竖炉顶部的高温含氧气体的燃料，通入热风炉换热器。
本发明与其它熔融还原方法的主要物耗和能耗比较见下表
<p>本发明由于采用了顺流方式，预还原耗热是由炉内的二次燃烧提供，与对流传热比较，传热速度明显加快，料层高度降低，炉内气体量减少。另外，当含碳球团在还原率较低时，所承受的料柱压力降低，克服了逆流竖炉中要求强度必须较高这一难题。本发明的含碳球团可采用效率高的造球-冷固结工艺。
图1，铁浴熔融还原设备结构及流程图。
图2，铁浴熔融还原法生产一吨液态铁的物料平衡图。
图3，铁浴熔融还原法生产一吨液态铁的能量平衡图。
下面结合附图详细说明本发明的实施方式。
制取含碳球团的强度满足运输和装料的要求。配煤比按煤中碳与铁矿粉中铁氧化物的含氧量的摩尔数之比，根据生产要求确定。例如，作为还原剂的碳全部由球团带入时，其比值为1.0。
制成的含碳球团(18)通过装料管(1)进入竖炉(3)。在还原区(4)内，球团先吸收从含氧气体喷入口(2)喷入的高温含氧气体的热量，开始升温自还原。还原产生的CO从球团内溢出，被气相中的O2燃烧，为球团进一步升温还原提供热量。还原后的球团经第一层排料器(6)排入过渡区(7)，再经第二层排料器(8)排出。预还原后的炉料(10)经排料口(9)进入铁浴炉(11)。
从入口(2)喷入的高温含氧气体，在向下流动的过程中，提供热量和燃烧介质。还原区(4)内积存的气体，因受过渡区(7)料栓阻力的作用，不能下窜，而从排气管(5)排出。将其与铁浴炉排出的高温煤气(19)混合作为热风炉(12)的燃料，从煤气入口(16)输入热风炉与助燃空气入口(17)通入的空气混合进行燃烧，燃烧废气从排气口(14)排出。含氧气体从入口(13)输入，换热后从气体出口(15)输出，进入竖炉(3)。
按以上实施方式，预还原度为85％，铁浴炉内二次燃烧率为50％。
权利要求
1.一种含碳球团竖炉预还原-铁浴熔融还原的二步熔融还原方法，该方法包括以下内容用煤作还原剂，采用造球-冷固结方法制成含碳球团，以该球团为炉料，把炉料与高温含氧气体从竖炉顶部输入炉内，在炉内形成炉料和炉气均向下流动的顺流移动床，竖炉内设置还原区和过渡区，在还原区内，入炉的球团先被高温含氧气体加热，开始自还原，自还原生产的CO从球团内渗出，在气相中的氧气作用下二次燃烧，放出的热量供还原耗热，气体排出竖炉，预还原后的球团进入过渡区，再排入铁浴炉中进行终还原，还原区排出的气体与铁浴炉排出的高温煤气混合，作为加热输入竖炉顶部的高温含氧气体的燃料，通入热风炉换热器。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所说的竖炉设有双层排料器，第一层排料器以上为还原区，第二层排料器与第一层排料器之间为过渡区，过渡区设有排气口。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所说的加热高温含氧气体是在热风炉中换热实现的。
全文摘要
本发明公开了一种以含碳球团为炉料、以竖炉为反应器的铁浴熔融还原方法。解决目前这类方法存在的工艺、设备复杂，能耗高等问题。该方法的特征是采用了炉料、炉气都从竖炉顶部输入的顺流方式，使工艺、设备简单、明显降低煤耗、氧耗及总能耗，还可以降低对球团强度的要求。
文档编号C21B11/00GK1132254SQ95110139
公开日1996年10月2日 申请日期1995年3月31日 优先权日1995年3月31日
发明者汪琦, 田济民, 李文忠, 杨迪光 申请人:鞍山钢铁学院