一种煤制合成气生产高碳铬铁的工艺的制作方法

本发明涉及一种高碳铬铁的生产工艺。

背景技术：

铬是决定不锈钢性属的唯一元素，没有不含铬的不锈钢。上世纪五六十年代，开发了真空脱碳vod技术和氩氧精炼aod技术，高碳铬铁成为不锈钢冶炼的原料。生产3.3吨不锈钢需要1吨高碳铬铁。1919年，挪威carlwilliamsoderberg博士发明了使用自培电极的矿热炉。传统高碳铬铁工艺已有百年历史。传统的高碳铬铁冶炼是以铬矿为原料，以硅石作为造渣熔剂，用焦炭在电加热的矿热还原炉内进行碳还原，是连续熔炼和间断出炉的电热法工艺。传统冶炼方法，每吨高碳铬铁消耗焦炭500-550公斤，耗电3000-4000度。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种煤制合成气生产高碳铬铁的工艺，该生产工艺不使用焦炭，降低了电耗，改善了环境，同时利用净化后的合成气还原铬铁矿球团，生成的产品杂质少。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种煤制合成气生产高碳铬铁的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)煤制合成气及铬铁矿球团的制备；

2)将煤制合成气净化并预热后从下方送入反应竖炉，将铬铁矿球团从上方加入反应竖炉，煤制合成气与下降的铬铁矿球团接触后发生还原反应，生成金属化球团；

3)将生成的金属化球团送入矿热炉中，加入熔剂和还原剂后进行熔融，渣铁分离后制得高碳铬铁。

步骤1)中，所述煤制合成气的制备是指将原煤磨成细粉后送入气化炉与富氧、蒸汽反应后生成，生成的煤制合成气中，h2+co的体积占比要≥90％。

步骤1)中，所述铬铁矿球团的制备是指将铬铁矿原料制备成球团状。

步骤2)中，煤制合成气净化是指将煤制合成气进行低温甲醇洗，脱去原料气中的酸性气体。

步骤2)中，煤制合成气预热是指利用反应竖炉上方排出的气体将煤制合成气预热至温度≥1100℃。

步骤3)中，金属化球团送入矿热炉中是指将已经还原的金属化球团通过热输送装置连续加入矿热炉中，送入矿热炉的金属化球团温度保持在600℃以上。

步骤3)中，所述熔剂为硅石，所述还原剂为无烟煤。

进入矿热炉的硅石和无烟煤在进入矿热炉前在矿热炉炉顶的预热窑中预热至600℃以上。

步骤3)中的渣铁分离是指，每隔一定时间，打开矿热炉的出铁口，分离渣铁。

本发明的特点和具有的技术效果：

1)本发明所述工艺改变了传统的铬铁矿熔融还原工艺，不用焦炭做还原剂，避免了冶金工厂的焦化工艺污染；

2)本发明在600℃以上热装炉料进矿热炉熔融，装料温度每升高100℃，每吨高碳铬铁电耗降低70度，

3)本发明所述的工艺将矿热炉的冶炼能力扩大了两倍以上；

4)本发明所使用的工艺颗粒物、硫化物、氮氧化物产生量少，清洁、环保；

5)利用本发明所述的工艺生产出来的不锈钢有害杂质少，质量好。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明

图1为本发明所述生产工艺的流程图；

具体实施方式

实施例1

一种煤制合成气生产高碳铬铁的工艺，包括如下步骤：

1)煤制合成气及铬铁矿球团制备；

2)将煤制合成气净化并预热后从下方送入反应竖炉，将铬铁矿球团从上方加入反应竖炉，煤制合成气与下降的铬铁矿球团逆流相向接触发生还原反应，生成金属化球团；

3)将生成的金属化球团通过热输送装置送入矿热炉，加入熔剂和还原剂后熔融，渣铁分离后制得高碳铬铁；

其中步骤1)中，煤制合成气的制备包括：利用磨煤机将原煤磨成细粉，用氮气或二氧化碳气把煤粉加压送入气化炉与富氧、蒸汽反应，生成煤制合成气，煤制合成气中h2+co体积占比91.5％，ch4体积占比0.7％。

铬铁矿球团的制备指将铬铁矿原料制备成球团状。

步骤2)中，煤制合成气的净化是将煤制合成气通入到低温甲醇洗单元净化，低温甲醇洗是以冷甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度极大的特性，脱除原料气中的酸性气体。经过低温甲醇洗工艺，净化后气体中的co2≤20ppm、h2s≤0.1ppm、cos≈0。

煤制合成气的预热是利用反应竖炉上方排出的气体进行预热，预热温度≥1100℃。预热的目的是破坏铬铁矿的尖晶石结构，使一氧化碳和氢气与铬铁矿、煤粉和铬铁矿发生还原反应。

铬铁矿球团经输送设备、布料设备在反应竖炉上部进入，和反应竖炉下方鼓入的预热后的煤制合成气相遇逆流相向接触发生还原反应，铬铁矿球团中的尖晶石结构被破坏，大部分金属被还原，生成金属化球团。反应竖炉具有金属外壳和耐磨耐火称里。

步骤3)中，矿热炉紧靠反应竖炉建设，金属化球团通过保温溜管在自重作用下进入矿热炉，进入矿热炉的金属化球团温度≥600℃。根据热装的金属化球团配入一定量的熔剂-硅石，用于调整炉渣熔点；少量的还原剂-无烟煤，用于还原扫尾和合金增碳。

矿热炉还设有用于供给硅石和无烟煤的溜管，根据冶炼模型计算出硅石和无烟煤的配料量。硅石和无烟煤在矿热炉炉顶的预热窑预热到600℃以上，通过溜管连续加入矿热炉内。预热硅石和无烟煤的燃料是矿热炉排放的炉气。

在加入金属化球团及硅石和无烟煤后，电力经变压器、短网、电极把持器和自焙电极进入电炉，提供反应热量，金属化球团与硅石、无烟煤反应生成高碳铬铁和炉渣，按照一定的时间间隔，打开出铁口，排放渣铁。

本领域技术人员将会认识到，在不偏离本发明的保护范围的前提下，可以对上述实施方式进行各种修改、变化和组合，并且认为这种修改、变化和组合是在独创性思想的范围之内的。