一种自燃还原法炼铁方法及冶炼装置的制造方法_2

文档序号:9592975阅读:来源:国知局
气氛,但是,炉料块内部却始终保持强烈的还原气氛,使得炉料中的铁的氧化物价位降低和少量的金属铁被还原出来(被固定在炉料块中),为熔炼炉的还原冶炼当了先行。
[0033]利用炉料块的自燃来产生热量,为本发明的另一特有工序。炉料的一次燃烧,一次燃烧产生一定的热量,同时会有少量的铁的氧化物被还原。这个还原可能是使铁的价位降低,或是少量的金属铁被还原出来,但是被固化在炉料块中。
[0034]焙烧是在高温条件下进行,炉料块中储备大量的碳,无论是氧气还是二氧化碳气体扩散进入炉料块,都将发生燃烧而产生一氧化碳还原气体来还原铁的氧化物。
[0035]此外,炙热的炉料块被卸入熔分炉,大大地减少了熔分炉的热负荷,使熔分炉的熔炼变得轻松,从而提高了熔分炉的产能。并且焙烧过的炉料不经冷却,直接被推送到熔分炉中熔炼,也优于现有技术中的采用保温罐缓慢还原的方式。
[0036]熔炼步骤是在熔分炉中进行的。还原自炉料块点火燃烧开始,直到炉料完全熔化终结。比还原铁的氧化物富余的碳,从炉料块的制备开始,一直伴随铁的氧化物直至熔化,这个过程的特点是高碳缺氧。随着炉料的温度升高,两种物质的化学活性也升高。到达熔化时,还原反应在瞬间完成。
[0037]本发明的还原过程中,用不着制造还原气,更用不着加热还原气,用不着在熔炼过程中渗碳,因为碳在炉料制备时就与铁精粉充分混合;用不着强制搅动增加氧化剂和还原剂的接触机会,因为氧化剂和还原剂早已站位完成。
[0038]本发明中的焙烧步骤和熔炼步骤中,铁的氧化物的还原过程是在弱还原气氛下进行的(所谓的弱还原气氛,是指环境中一氧化碳浓度< 30%,优选< 5%)。现有的炼铁方法都是在浓烈的还原气氛中进行的,其环境中的一氧化碳浓度大于50%。碳的完全燃烧的发热量是不完全燃烧的3.5倍,冶金的中心任务是造渣,炉料从干燥脱水、加热至1500°C,再熔化相变,需要消耗大量的热量。传统工艺为了保持炉气的还原气氛,需要产生大量的一氧化碳气体,这使得碳的燃烧不充分,热值得不到充分发挥,以至于能耗居高不下。本发明的炼铁工艺是在弱还原气氛中进行,使得一氧化碳的燃烧率多70%,甚至是多95%,充分利用热值,同时渣铁分离效果很好。
[0039]本发明的自燃还原法炼铁方法中,干燥、预热和焙烧步骤以及熔炼步骤均在负压条件下操作。负压操作即控制窑内压力低于大气压,例如根据情况可将窑内外的压力差控制在10Pa_2000Pa。现有的炼铁方法中,炼铁炉内都是正压操作,正压操作中,气体容易泄漏造成对环境的污染。而负压操作则有利于污染物的集中处理和有序排放。此外,负压操作对炉衬有较好的保护作用:负压操作同时有利于对炉子的检修。
[0040]废气温度稍高于环境温度,废气的体积大约为进入系统气体体积的1.1倍,则能够通过设置引风机在隧道窑的窑头进行拉风,实现负压操作。
[0041]本发明中熔炼步骤产生的高温炉气直接进入隧道窑,用于炉料块的干燥、预热和焙烧,隧道窑的废气温度为35°C?70°C,充分利用了熔分炉产生的余热,不用采取任何其他余热利用设施,较大地减少了对环境的热污染。
[0042]在所述熔炼步骤中,向熔分炉吹入助燃气体燃烧析出熔体表面的碳而形成高温,达到加热熔化炉料、保持熔体温度和强化熔炼过程的效果。
[0043]综上,本发明采取了与传统炼铁方法完全相反的负压弱还原冶炼气氛,把冶炼的着重点放在炉料的熔化和造渣方面,最大限度发挥燃料的热值和最有效地利用能量。系统中没有繁杂的附加和辅助系统,也省去了像余热发电和煤气回收储存之类的累赘。还原是通过比还原用碳量富余两倍还多的碳始终跟踪铁的氧化物,在高温缺氧环境中,炉料自燃过程完成铁的氧化物的还原过程。
[0044]与现有技术相比,本发明的炼铁方法有以下优点:
本发明的炼铁方法生产流程短,包含炉料制备、干燥、预热、焙烧和熔炼步骤,连续完成;不用烧结物料、完全不用焦炭、不产生煤气。工艺设备简单,建设周期短,操作安全可靠,主要设备为隧道窑和熔分炉,无需余热利用系统,熔分炉产生的余热,全部用于炉料块的干燥与预热,热效率极高。
[0045]与现有的高炉炼铁工艺相比,本发明的炼铁工艺具有优异的技术经济指标,具体来说:建设投资为750元/t生铁[高炉大约为1500元/t生铁(含炼焦系统)];能耗可降低至460kg标准煤/t生铁[高炉大约为650kg标准煤/t生铁(不含炼焦和烧结的能耗)];且环境友好,污染物排放量减少50%以上,95%的废气能做到低温有组织排放;污水经处理循环使用,原则上不外排;水渣为水泥生产原料,没有其他固体废弃物排放。
[0046]最后,本发明的炼铁工艺的生产成本较低,根据目前的市场行情,全部费用加各项税费合计为1500元/t生铁,利润空间大(目前市场价格为1800元/t生铁,利润空间为300元/t生铁)。
[0047]另外需要强调的是,本发明的方法以及装置除了可用于炼铁外,同样可以用于其它金属的冶炼过程,其原理相似。只需将原料中的含铁原料替换为其它金属矿石粉末,其余的步骤和装置都是可以适用的,具体细节不再阐述。
【附图说明】
[0048]图1是本发明的自燃还原炼铁方法中的干燥、预热、焙烧工艺图。
[0049]图2是本发明隧道窑内的热工曲线图。
[0050]图3是本发明的冶炼装置的俯视布局图。
[0051]图4是本发明的冶炼装置的剖视图。
[0052]其中1是窑头密封装置,2是引风机,3是回风机,4是二次风喷吹系统,5是热风管道,6是高温卸料装置,7是窑尾密封装置,8是熔分炉,9是一次风喷枪,10是隧道窑,11是窑头密封段,12是出铁口,13是出渣口,14是二次风喷枪,15是下料烟道,16是炉料,17是窑车,18是紧急放出口。
【具体实施方式】
[0053]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本发明各实施方式中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改,也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0054]第一实施方式:
本发明的第一实施方式涉及自燃还原法炼铁方法,按照下述步骤进行:
(1)炉料制备:
将含铁原料(例如铁精粉)、煤炭、助熔剂和粘结剂,分别研磨成粉状,按比例一次性完成配料;将配料加水搅拌,挤压成型得到炉料块;风干。
[0055]铁精粉为含铁品位大于55% (质量百分比)的铁的氧化物。
[0056]煤炭中的固定碳既是还原剂又是燃料。对于煤炭的品种没有严格的要求,焦炭、烟煤、无烟煤均可。所用煤炭的有害杂质的含量(硫、磷等)执行国家标准。上述铁精粉与煤炭的投料量使铁元素与碳元素的质量比范围为1:0.3?1:0.6。
[0057]生石灰作为助熔剂和粘结剂。生石灰的用量根据炉料中酸性物质的质量和渣的酸碱度来确定,酸碱度一般为0.8?1.2 ;其中,生石灰的有害杂质含量执行国家标准。
[0058]膨润土作为另外添加的粘结剂。膨润土的用量一般为炉料总质量的1%?3% ;由于膨润土的吸水能力强,对自然含水率不作硬性规定。膨润土的蒙脱石成分含量要求多80%。
[0059]具体实施数据:
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