专利名称：新型熔融还原炼铁炉及其冶炼方法
技术领域：
本发明涉及一种炼铁炉及其冶炼方法。
背景技术：
高炉是炼铁用的传统设备，高炉炼铁的基本过程是铁的还原过程。传统的高炉， 炉体自上而下呈一个纺锤形，其下部收缩成上宽下窄的梯形。其冶炼原理和方法是以焦 炭做燃料和还原刻，在高温下将铁矿石或其它非铁氧化物，从氧化物或矿物状态(如Fe203、 Fe3O4, Fe2SiO4 Fe304. TiO2 等)，还原为液态生铁。传统高炉炼铁时，高炉自上而下分成五个工作区域块状区、软溶区、滴落带、回旋 区和渣铁聚集区，高炉中的温度自下而上逐渐降低——滴落带、软溶区、软溶区。其冶炼的 工艺流程是首先，将铁矿石、熔剂和焦炭，按照一定比例做成的炉料，通过装料设备从高炉的 炉顶装入高炉内；其次，从高炉的下部风口鼓入高温热风并喷吹辅助燃料煤粉，使高温热风与焦炭 和煤粉发生反应，产生高炉还原性煤气。高温还原性煤气在炉内上升时，将炉料加热、还原、 熔化、造渣，产生一系列的物理化学反应，最后生成的液态渣、铁，聚集于炉缸，周期地从炉 内排出。在高温还原性煤气在炉内上升过程中，煤气气流的温度不断降低，成分逐渐变化， 最后形成高炉煤气从炉顶排出。上述高炉炼铁的过程说明，焦炭的作用十分重要——起到发热剂、还原剂、料柱骨 架和渗碳的重要作用。尽管其发热剂、还原剂的作用可以被煤粉或其它燃料替代，但焦炭的 骨架作用是无法替代的。传统高炉冶炼，产出一吨铁，约需要400-600Kg焦炭。焦炭是利用主焦煤经高温干 馏制成的，既耗费大量能源，又造成环境污染。况且，随着钢铁需求的大幅增加，焦炭突显短 缺，尤其由于主焦煤储量日益减少，严重影响了对焦炭数量和质量的需求。
发明内容
本发明的目的在于，为提高冶炼效率，克服传统高炉冶炼依赖焦炭的难题，提供一 种节能、环保、效率高、产品质量好的新型高炉及相应的冶炼新方法。本发明是这样实现的本发明的炉体为上小下大的阶梯形结构，熔融还原池位于炉体下部。炉体的中上 部有一环状还原气体进口。炉顶的进料斗为垂直螺旋形，炉料从炉壁的上下三个进料口通 过螺旋形料斗滑入炉内。熔融还原池位的底部有一个“U”形的虹吸式出铁管通出炉外，虹 吸式出铁管之炉外管壁上装有电磁式开关一控制铁水的流出。本发明的炉料及其进炉顺序是炉料主要有铁矿石、兰炭(即非焦煤)、原煤。进料时，铁矿石放进下料口的，兰炭 放进中料口，原煤放进上料口。
本发明之阶梯形炉体结构，使炉内的还原反应集中在炉下部的熔融还原池中进行，反应充分、快捷。本发明之炉料中省去了传统的焦炭组分，采用低成本的原煤和兰炭做 为还原剂、发热剂，取代了日益稀缺、昂贵的焦炭。本发明炉顶的螺旋形料斗和侧壁进料的 设计，简化了炉顶结构，提高了安全性。当炉料进入炉中时，从高炉的下部风口鼓入高温热 风，由于兰炭在高炉上部的反应性高，与CO2开始反应温度较低，这些反应性较高的兰炭和 原煤反应后，会使气相中CO的浓度提高，即高炉内还原气氛明显得到改善，从而加速了铁 矿石在高炉内的还原，扩大了间接还原反应区，提高了熔融还原的冶炼效率。本发明采用电 磁式开关控制铁水的流出，改善了操作工人的工作环境、减轻了操作工人的劳动强度。本发明在高炉上部发生的化学反应是C+C02 = 2C0反应 1Fex0y+yC02 = xFe+yC02 反应 2本发明较传统高炉冶炼相比，炼铁效率约提高20%，炼铁成本降低约500元，；节 能约30%，产品质量提高一有害元素s、P等的含量更低。
图1.本发明炉体之形状结构示意图；图2.虹吸式出铁管上的电磁式开关示意图。
具体实施例方式下面结合附图，叙述一个实施例，对本发明做进一步说明。图1显示了本实施例的炉体结构。炉体总高14m ；自下而上呈三个阶梯形。炉顶设有一个垂直的螺旋形料斗装置，该装置对应的炉壁上自上而下分别有三个 料口 料口 1、料口 2、料口 3，三个料口之间两分别呈120度夹角，上下垂直距离分别为1米。下部为熔融还原池5，其外径6m，直高3m ；中部外径3. 5m,直高5m ；上部外径2m， 直高4m;下部和中部之间垂直2m处，有一个过渡的伞形面。熔融还原池1的上部有出渣口 7，下部有穿出炉体的“U”形的虹吸式出铁管6，其穿出部分的管壁上装有电磁式开关8。炉 体之中上部有一道环形还原气体进口 4。图2显示“U”形虹吸式出铁管及电磁式开关的结构图。虹吸式出铁管6呈“U”形，其炉外的管壁上装有电磁式开关8，以其电磁式加热的 间断方式，控制炉内铁水的流出。冶炼时，通过三个进料口，分别放进原煤、兰炭和铁矿石及熔剂石灰石。炉内下降 的炉料与风口鼓入的热风发生热交换进行还原反应，生成的铁水的同时，产生副产品炉渣 和高炉煤气。因原料条件波动造成的操作条件变化，可根据炉况及时调整。下面提供几个实施例实施例1.高炉容量小于600m3原煤、兰炭的粒级为20_60mm，二者的重量比为20 80。可全部替代焦炭。实施例2.高炉容量600_1000m3原煤、兰炭的粒级为10_50mm，二者的重量比为20 80。可替代约60%的焦炭。实施例3.高炉容量1000_4000m3
原煤、兰炭的粒级为10_50mm，二者的重量比为2080。可替代约50%的焦炭。
权利要求
新型熔融还原炼铁炉，其特征在于炉体为上小下大的阶梯形结构。
2.根据权利要求1所述新型熔融还原炼铁炉，其特征在于炉顶内的料斗为垂直螺旋 形，炉料从炉壁的上下三个进料口——料口(1)、料口(2)、料口(3)，分别通过螺旋形料斗 滑入炉内。
3.根据权利要求2所述新型熔融还原炼铁炉，其特征在于料口(1)、料口(2)、料口 (3)之间垂直间距1米，两两的相互夹角120度。
4.根据权利要求1所述新型熔融还原炼铁炉，其特征在于炉底的出铁口是个通出炉 外的“U”形虹吸式出铁管(6)，虹吸式出铁管之炉外管壁上装有电磁式开关(8)。
5.根据权利要求1所述新型熔融还原炼铁炉的冶炼方法，其特征在于炉料为铁矿石、 兰炭、原煤；进料时，铁矿石通过料口(3)进料，兰炭通过料口(2)进料，原煤通过料口(1) 进料。
全文摘要
本发明涉及一种新型熔融还原炼铁炉及其冶炼方法，炉体为上小下大的阶梯形结构；炉顶内的料斗为垂直螺旋形，炉料从炉壁的上下三个进料口分别通过螺旋形料斗滑入炉内；炉底的出铁口是个通出炉外的“U”形虹吸式出铁管，虹吸式出铁管之炉外管壁上装有电磁式开关。本发明的冶炼方法在于炉料主要有铁矿石、兰炭、原煤；进料时，铁矿石放在进料口的下层，兰炭放在中层，原煤放在上层。本发明较传统高炉冶炼相比，炼铁效率约提高20％，炼铁成本降低约500元；节能约30％，有害元素s、p等的含量更低。
文档编号C21B7/00GK101824500SQ20101017700
公开日2010年9月8日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者王志江 申请人:王志江