一种避免预还原矿再氧化的熔融还原炼铁装置及方法

文档序号:9541349
一种避免预还原矿再氧化的熔融还原炼铁装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于熔融还原炼铁技术领域,特别提供了一种避免预还原矿再氧化的熔融 还原炼铁装置及方法。
【背景技术】
[0002]熔融还原炼铁技术发展的主要方向是以煤代焦和直接应用粉矿资源,以达到充分 利用资源、缩短流程、减少投资、降低成本以及减少对环境污染的目标。根据含铁原料预还 原的程度不同,熔融还原炼铁工艺可分为一步法和二步法两类。一步法是将含铁原料先熔 化后还原,如Romelt工艺和HIsmelt工艺;二步法恪融还原先在竖炉或流化床内将铁矿石 进行预还原,然后再加入终还原炉,如:C0REX工艺和FINEX工艺。
[0003] -步法的缺点是:一是熔融态氧化铁的腐蚀性强,严重损坏炉衬,缩短使用寿命; 二是还原产生1500°C以上的高温煤气及过量的C0,且煤气所携带的热量无法有效地传递 给还原区,煤气的热利用率低。二步法中预还原有效地利用终还原产生的高还原势煤气,将 原料进行一定程度的预还原后加入终还原炉,同时可以减小终还原炉的压力。因此,二步法 熔融还原工艺更具有竞争力和发展前景。目前,实现工业化生产的二步法熔融还原炼铁技 术只有C0REX工艺和FINEX工艺,而且取得了突破性进展。但是这两种工艺共同存在的缺 点是,为了避免预还原矿的再氧化,终还原炉内煤气的二次燃烧率非常低,例如不到10%, 致使燃料比居高不下。C0REX工艺自1989年实现工业化生产以来,在生产实践中已证实,如 果终还原炉内的二次燃烧率升高,预还原矿在经过终还原炉上部的自由空间时就会发生再 氧化,再次将其还原必定进一步消化还原性气体,致使燃料比随之升高。

【发明内容】

[0004]本发明要解决的主要技术问题是如何提高二步法终还原炉内煤气的二次燃烧率、 降低燃料比,同时能够避免预还原球团在终还原炉内与煤气接触发生再氧化,并克服由现 有技术不足所引发的一系列问题。
[0005]为了解决上述的技术问题,本发明提供了"一种避免预还原矿再氧化的熔融还原 炼铁装置及方法"。该装置中预还原采用竖炉,终还原采用铁浴炉,其特征是在竖炉出料口 和铁浴炉加料口之间安装一个预还原炉料下降通道,通道内设有螺旋给料器,并在铁浴炉 炉体上设置有三层喷枪;依靠此装置可将来自竖炉的预还原炉料通过预还原炉料下降通 道,直接从铁浴炉炉体侧面的加料口压入到铁浴内,以此避免预还原矿从铁浴炉炉顶加入 时所引发的再氧化,进而解除了对位于铁浴炉上部的自由空间内气体二次燃烧率的限制, 设置在铁浴炉炉体上的三层喷枪主要用于喷吹粉煤和氧气。
[0006]现将所发明的装置说明如下:
[0007]所述装置设有起到预还原作用的竖炉和起到终还原作用的铁浴炉,竖炉出料口和 铁浴炉加料口之间设有预还原炉料下降通道,铁浴炉加料口的位置需避开炉内自由空间区 域。
[0008] 所述预还原炉料下降通道与炉体垂直面夹角为30-60°,预还原炉料下降通道中 设置有螺旋给料器,依靠此螺旋给料器为竖炉内的预还原炉料下行到铁浴炉内提供动力。
[0009] 所述铁浴炉炉体上设置有三层喷枪,安装在铁浴炉炉体的炉壁上,其具体位置分 别处于铁浴炉壁对应的自由空间、渣层和渣铁界面三个不同部位,同一层面的喷枪均处于 相同的炉体水平截面上,并沿其圆周均匀分布。其中置于自由空间的喷枪称为上层喷枪,置 于渣层位置的喷枪称为中层喷枪,置于渣铁界面处的喷枪称为下层喷枪。
[0010] 所述上层喷枪个数为4-8个,采用向下倾斜安装,与所述炉体垂直面夹角为 30-60° ;中层喷枪个数为4-8个,采用水平或向下倾斜且与炉墙切向安装,与炉体垂直面夹 角为60-90° ;下层喷枪个数为4-8个,采用向下倾斜安装,与炉体垂直面夹角为30-60°。
[0011] 发明的工艺方法说明如下:
[0012] 所述竖炉出料口排出的预还原矿进入预还原炉料下降通道,再由预还原炉料下降 通道中的螺旋给料器压至铁浴炉的加料口,进而直接进入渣层内,避免了预还原矿在铁浴 炉上部自由空间内与煤气接触发生再氧化。
[0013] 所述铁浴炉炉体上的上层喷枪为氧枪,向自由空间吹氧,调整铁浴炉内煤气的二 次燃烧率及炉内的温度;中层喷枪为煤氧枪,主要向渣层内切向喷煤、吹氧,并可同时喷吹 适量的粉矿及炉尘,通过一氧化碳与氧气反应所发生的二次燃烧,生成前述的高温煤气,并 为熔池提供热量,对炉料进行熔化,切向吹入使得渣层得到剧烈搅拌,延长粉煤在渣层内的 停留时间,同时强化炉缸内部和炉缸与自由空间之间的热传递;下层喷枪亦为煤氧枪向渣 铁界面处喷煤吹氧,为铁水层提供还原剂和助燃剂,渣层和铁水层发生的主要还原反应如 下:
[0014] Fe304+C = 3Fe0+C0,
[0015] FeO+C = Fe+C0〇
[0016] 所述上层喷枪吹氧量占总需求量的0-10%,中层喷枪吹氧量占总需求量的 60-100% ;下层喷枪吹氧量占总需求量的10-40%。
[0017] 所述铁浴炉炉内煤气的二次燃烧率控制在15% -80%,产生的煤气温度在 1400-1700°C之间。铁浴炉排出的高温、高二次燃烧率的煤气通过煤气改质方法如:将高温 煤气通过碳基填充床,使还原性气体(C0+H2)的百分含量达到90-100 %之间,同时可以达到 除尘、降温的目的,最终得到适应竖炉使用要求的煤气,供给竖炉使用。
[0018] 本发明提供一种避免预还原矿再氧化的熔融还原炼铁装置及方法,其主要具有以 下有益效果:
[0019] 1、本发明采用将预还原矿从侧面直接压入铁浴炉熔池内的方法,避免了预还原矿 与氧化性气氛接触发生再氧化反应,与现有两步法熔融还原技术相比,终还原炉可采用更 高的二次燃烧率,从而使预还原与终还原的匹配更加灵活,提高了生产效率并降低了燃料 比。
[0020] 2、本发明铁浴炉内采用粉煤作为还原剂以直接还原反应为主生产铁水,摆脱了对 焦炭的依赖,且无一般熔融还原工艺(如C0REX)所存在的料柱透液性和透气性等问题。
[0021] 3、本发明的铁浴炉的炉体上设置三层喷枪,分别位于自由空间、渣层和渣铁界面, 三层喷枪吹氧比例可根据炉内各个段的温度做调整,中层喷枪采用切向安装吹入氧气和粉 煤的同时使得渣层得到剧烈搅拌,延长了粉煤在渣层的停留时间,从而使直接还原反应和 粉煤利用更加充分,同时加强了自由空间与熔池之间的传热;中层喷枪吹入粉煤的同时可 吹入粉矿和返尘,使粉料得到充分利用。
[0022] 4、本发明在现有反应器的基础上进行改进和创新,有效地解决了现有技术的不 足、降低成本、提高了生产率、经济效益,使得该工艺具有竞争力。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明的主剖面示意图。图中:1为预还原竖炉,2为终还原铁浴炉,3为预 还原竖炉出料口,4为终还原铁浴炉加料口,5为预还原炉料下降通道,6为螺旋给料器,7为 上层喷枪,8为中层喷枪,9为下层喷枪,10为渣层,11为铁水层。
[0024] 图2为沿着图1中的线A-A截取的终还原铁浴炉的剖面示意图。图中:2为终还 原铁浴炉,8为中层喷枪。
【具体实施方式】
[0025] 下面对本发明进行具体举例说明,但本
【发明内容】
并不局限于以下实施例。
[0026] 发明装置的实施例
[0027]本实施例提供"一种避免预还原矿再氧化的熔融还原炼铁装置",年产铁水60万 吨。如图1所示:本发明的装置包括:预还原竖炉1、终还原铁浴炉2以及在预还原竖炉出 料口 3与终还原铁浴炉加料口 4之间安装有预还原炉料下降通道5,预还原炉料下降通道5 与炉体垂直面夹角为30°,通道内设置有螺旋给料器6,其每小时球团的输送量为92.
再多了解一些
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