专利名称：气基熔融还原炼铁方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种炼铁生产工艺技术领域，具体的，涉及一种气基-熔融还原炼铁方法和装置，适用于球团矿或块矿的铁含量低至62%的矿石冶炼。
背景技术：
无焦炼铁方法是钢铁冶金的一种工艺方法，其中气基(包括天然气、焦炉煤气(包括兰炭生产的副产煤气)、煤制气)竖炉还原又是其中重要的一种。通常气基竖炉直接还原生产的产品(即直接还原铁)作为电炉炼钢的直接原料或作为转炉炼钢的添加料替代废钢。因此该类工艺要求作为原料的球团矿或块矿铁含量大于 66%，以减少电炉炼钢或转炉炼钢的排渣量，原料要求苛刻。同时气基竖炉还原产生的尾气里的还原物质浓度仍然很高，为提高还原物质利用率通常对还原尾气进行二氧化碳与水的脱除处理后，返回工艺，增加了工艺设备的复杂性；因为直接还原铁作为电炉炼钢的直接原料或作为转炉炼钢的添加料替代废钢，因此直接还原铁的还原度要求达到95%以上，由于气基还原属于气-固反应，后期反应速度慢，因此还原难度加大，同时随还原度增加产物之间的粘连加重，导致出料困难。虽然现有技术对气基-熔融还原两步法炼铁进行了研究，但是依然存在许多问题，例如需要专有设备，设备要求高、价格昂贵；炼铁工艺过程复杂，工艺参数波动范围较大，预还原矿还原度控制范围不精确。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有气基还原要求高品位球团矿或块矿，以及生产高还原度预还原矿(直接还原铁)带来的原料来源困难、还原过程难度大，还原设备要求高等问题，提供一种气基-熔融还原炼铁的方法和装置，能够采用现有竖炉和矿热炉，设备要求低，节约了成本；并且该炼铁过程中，工艺参数容易严格控制，预还原矿还原度控制在83-88%范围内。本发明气基-熔融还原炼铁的方法，采用现有设备竖炉和矿热炉，使用全铁含量低至62%的球团矿或块矿作为原料，使球团矿或块矿在竖炉中与还原气体预还原，然后将预还原矿在矿热炉中进一步还原。本发明原料易得，成本低廉，且预还原步骤中还原气体利用率提高。另外，本发明优选使用兰炭生产的副产煤气作为还原气体，节约了成本同时为兰炭生产的副产煤气开发了综合利用的新用途。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种气基-熔融还原炼铁的方法，该方法包括第一步骤，原料准备准备球团矿或块矿作为原料；第二步骤，预还原(气基还原) 将所述球团矿或块矿与还原气体在竖炉(1)中进行预还原，得到预还原矿(直接还原铁)； 其中，球团矿或块矿与还原气体的重量体积比为Ikg 0. 7-0. 9Nm3，优选Ikg 0. 8Nm3, 还原气体在竖炉进气口的压力为0. 6MPa-0. 65MPa,还原气体在竖炉进气口的温度为 930°C-970°C;第三步骤，终还原(熔融还原)将竖炉预还原后的预还原矿在矿热炉O)内用兰炭或焦粉进行还原。前述的气基-熔融还原炼铁的方法，所述球团矿或块矿的铁含量大于等于62 %。前述的气基-熔融还原炼铁的方法，所述球团矿或块矿与还原气体进行预还原之前，所述球团矿或块矿预热至550°C 650°C。前述的气基-熔融还原炼铁的方法，所述还原气体选自兰炭生产的副产煤气、天然气、焦炉煤气或煤制气，优选兰炭生产的副产煤气。 前述的气基-熔融还原炼铁的方法，所述还原气体通过列管换热器3进行换热，将温度提高到750°C -850°C，然后将所述还原气体通入到燃烧器4中，接着在所述燃烧器4中通入氧气使还原气体燃烧，将还原气体温度提高到930-970°C。前述的气基-熔融还原炼铁的方法，所述燃烧器4中，按照体积比计算，所述氧气的通入量为还原气体的2^-4 ^前述的气基-熔融还原炼铁的方法，所述球团矿或块矿在竖炉中停留时间为6-10 小时，优选8小时。前述的气基-熔融还原炼铁的方法，在矿热炉2内，按照重量比计算，所述预还原矿(直接还原铁)与兰炭的加入比例为1 0.05-0. 1，优选1 0.08。一种用于上述的气基-熔融还原炼铁的方法的装置，该装置包括竖炉1 ；矿热炉 2 ；列管换热器3 ；燃烧器4，燃烧器4的进气口连接列管换热器3的出气口，燃烧器4的出气口连接竖炉1的进气口 ；密封接料罐5，在竖炉(1)出料口处与矿热炉顶仓6间移动，从竖炉1出料口接受收集预还原矿，然后送入矿热炉顶仓6 ；矿热炉炉顶料仓7，矿热炉炉顶料仓进料口连接矿热炉顶仓6，矿热炉炉顶料仓出料口连接矿热炉2。优选的，热的预还原矿(直接还原铁)从矿热炉顶仓6通过计量加料器向矿热炉炉顶料仓7加料，同时还原剂(兰碳或焦粉)也通过计量加料器向矿热炉炉顶料仓7加料， 加入矿热炉炉顶料仓7的混合料通过下料管向矿热炉加料，在矿热炉2完成补充还原。前述的装置，所述燃烧器4包括其上设有燃烧喷嘴的管道。采用本发明的技术方案，至少具有如下有益效果1.本发明采用全铁含量低至62%的球团矿或块矿，该原料易得，且成本低廉。2.本发明将预还原矿的还原度控制在83-88%范围，降低了气基还原过程的技术难度，使气基还原的还原气体利用率提高，气基还原过程的工艺更加顺行；而且大幅度提高设备利用率，提高了产量。3.本发明与富产各种气基(包括天然气、焦炉煤气(包括兰炭生产的副产煤气)、 煤制气)的地区资源综合利用相结合，特别是与兰炭生产过程相结合，使现有兰炭生产企业仅将副产煤气作为一种热能用于发电、生产金属镁的副产煤气利用现状得到改变，本发明先将副产煤气作为化学还原剂，然后再作为热能用于发电、生产金属镁等用途，节约了投资。4.本发明将还原度达到83-88%的直接还原铁，与矿热炉技术相结合，将直接还原铁送入矿热炉，用兰炭生产过程生产的兰炭(或焦粉)作为还原剂，进行熔融还原和渣铁分离，所得铁水供电炉(或转炉)炼钢，解决了低品位球团矿或块矿生产的直接还原铁由于渣量大不能直接用于电炉(或转炉)炼钢的难题。
图1是本发明气基熔融还原炼铁装置的示意图。
具体实施例方式为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明。本发明气基-熔融还原炼铁的方法，采用现有设备竖炉和矿热炉，使用全铁含量低至62%的球团矿或块矿作为原料，使球团矿或块矿在竖炉中与还原气体预还原，然后将预还原矿在矿热炉中进一步还原。本发明预还原矿还原度控制在83-88%范围内。参照标准GB/T 13241-1991，本发明还原度是指球团矿或块矿中，以三价铁状态为基准(即假定矿石中的铁全部以三氧化二铁形式存在)，并把这些三氧化二铁中的氧算作 100% )，还原一定时间后所得到的脱氧程度，以质量百分比表示。其计算公式如下其中，氏为还原度；
权利要求
1.一种气基-熔融还原炼铁的方法，该方法包括第一步骤，原料准备准备球团矿或块矿作为原料；第二步骤，预还原将所述球团矿或块矿与还原气体在竖炉(1)中进行预还原，得到预还原矿；其中，球团矿或块矿与还原气体的重量体积比为Ikg 0. 7-0. 9Nm3，优选 Ikg 0. 8Nm3，还原气体在竖炉进气口的压力为0. 6MPa-0. 65MPa，还原气体在竖炉进气口的温度为 930°C -970°C ；第三步骤，终还原将竖炉预还原后的预还原矿在矿热炉O)内用兰炭或焦粉进行终还原。
2.根据权利要求1所述的气基-熔融还原炼铁的方法，其特征在于，所述球团矿或块矿为全铁含量大于或等于62%的球团矿或块矿。
3.根据权利要求1或2所述的气基-熔融还原炼铁的方法，其特征在于，所述球团矿或块矿与还原气体进行预还原之前，所述球团矿或块矿预热至550°C 650°C。
4.根据权利要求1-3任一项所述的气基-熔融还原炼铁的方法，其特征在于，所述还原气体选自兰炭生产的副产煤气、天然气、焦炉煤气或煤制气，优选兰炭生产的副产煤气。
5.根据权利要求1-4任一项所述的气基-熔融还原炼铁的方法，其特征在于，所述还原气体通过列管换热器( 进行换热，将温度提高到750°C -850°C，然后将所述还原气体通入到燃烧器(4)中，接着在所述燃烧器(4)中通入氧气使还原气体燃烧，将还原气体温度提高到 930-970 0C ο
6.根据权利要求5所述的气基-熔融还原炼铁的方法，其特征在于，所述燃烧器(4) 中，按照体积比计算，所述氧气的通入量为还原气体的2% -4%。
7.根据权利要求1-6任一项所述的气基-熔融还原炼铁的方法，其特征在于，所述球团矿或块矿在竖炉中停留时间为6-10小时，优选8小时。
8.根据权利要求1所述的气基-熔融还原炼铁的方法，其特征在于，在矿热炉O)内， 按照重量比计算，所述预还原矿与兰炭的加入比例为1 0.05-0. 1，优选1 0.08。
9.一种用于权利要求1-8任一项所述的气基-熔融还原炼铁的方法的装置，其特征在于，该装置包括竖炉⑴；矿热炉⑵；列管换热器(3)；燃烧器G)，燃烧器的进气口连接列管换热器(3)的出气口，燃烧器的出气口连接竖炉⑴的进气口 ；密封接料罐(5)，在竖炉⑴出料口处与矿热炉顶仓(6)间移动，从竖炉⑴出料口接受收集预还原矿，然后送入矿热炉顶仓(6)；矿热炉炉顶料仓(7)，矿热炉炉顶料仓进料口连接矿热炉顶仓(6)，矿热炉炉顶料仓出料口连接矿热炉O)。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述燃烧器(4)包括其上设有燃烧喷嘴的管道。
全文摘要
本发明提供一种气基-熔融还原炼铁的方法和装置。该方法包括第一步骤，原料准备准备球团矿或块矿作为原料；第二步骤，预还原将所述球团矿或块矿与还原气体在竖炉(1)中进行预还原，得到预还原矿；其中，球团矿或块矿与还原气体的重量体积比为1kg∶0.7-0.9Nm3，优选1kg∶0.8Nm3，还原气体在竖炉进气口的压力为0.6MPa-0.65MPa，还原气体在竖炉进气口的温度为930℃-970℃；第三步骤，终还原将竖炉预还原后的预还原矿在矿热炉(2)内用兰炭或焦粉进行终还原。本发明能够采用现有竖炉和矿热炉，并且该炼铁过程中，工艺参数容易严格控制，预还原矿还原度控制在83-88％范围内，降低了气基还原过程的技术难度，使气基还原的还原气体利用率提高。
文档编号C21B13/14GK102559981SQ20121000237
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者刘志宏, 吴铁生, 师磊, 赵铭, 邬生荣 申请人:中冶东方工程技术有限公司