本发明属于冶金,具体涉及一种基于环形熔炼槽的短流程炼铁装置及方法。
背景技术:
1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、高炉炼铁工艺凭借着利用系数高、生产效率高、规模大等优点主宰炼铁工艺百余年。但随着工业化的发展,资源(尤其是炼焦煤)贫乏问题日益严重,人们对环保的要求逐渐提高,高炉炼铁的各种缺点也越来越明显,高炉炼铁工艺流程长,对焦炭依赖度较高,在生产过程中会产生大量的污染物;相比高炉冶炼工艺,非高炉炼铁以粉煤或气体为还原剂,出发点是少用、甚至不用焦炭,在理论上可以实现无焦炼铁,使炼铁工艺更清洁、更节能。
3、hismelt工艺是从引进的一种相对比较先进的短流程炼铁工艺,该工艺通过高压氮气将煤粉、铁矿粉通入炉缸铁渣水内,引起铁渣水喷涌扰动,促进煤粉与铁矿粉混合均匀,充分还原反应,产生的大量co,又与顶部通入高温热风反应,释放大量热量,形成高温区,保证炉缸内反应温度。但该工艺煤粉与铁矿粉在炉缸内停留时间短,反应不够充分,同时铁渣水的喷涌也造成渣铁分离不完全,获得的铁水含碳量高。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足,本发明的目的是提供一种基于环形熔炼槽的短流程炼铁装置及方法,本发明提供的基于环形熔炼槽的短流程炼铁装置通过在高炉本体的炉缸和炉腹之间设置一圈环形熔炼槽,延长煤粉和铁矿粉在炉缸内停留时间,使得反应更加充分。
2、为了实现上述目的,本发明的技术方案为:
3、本发明的第一个方面,提供一种基于环形熔炼槽的短流程炼铁装置,包括:高炉本体,所述高炉本体自下至上依次为炉缸、炉腹、炉腰和炉身,所述炉缸和炉腹之间设有一圈环形熔炼槽,所述环形熔炼槽用于盛放自炉腹流至炉缸的物质,所述环形熔炼槽的轴向截面为弧形,所述环形熔炼槽开口朝向炉腹。
4、在本发明的一些实施例中,所述环形熔炼槽上设有溢流口。
5、在本发明的一些实施例中,所述环形熔炼槽所在位置对应的高炉本体的炉壁上设有第一气体喷口、第一粉末喷口和第三粉末喷口;
6、所述第一气体喷口用于通入空气或纯氧,所述第一粉末喷口用于通入煤粉或焦粉,所述第二粉末喷口用于通入铁矿粉或含铁粉尘。
7、在本发明的一些实施例中,所述第一气体喷口数量为2~6,每个第一气体喷口均连接一只氧枪。
8、在本发明的一些实施例中,所述第一粉末喷口数量为2~6,每个第一粉末喷口均连接一只喷煤枪。
9、在本发明的一些实施例中,所述第二粉末喷口数量为2~6,每个第二粉末喷口均连接一只矿粉喷枪。
10、在本发明的一些实施例中,氧枪、喷煤枪和矿粉喷枪的喷入方向均为相同旋转方向。
11、在本发明的一些实施例中,氧枪设置于所述环形熔炼槽液面以上,水平喷入空气或纯氧。
12、在本发明的一些实施例中,喷煤枪与矿粉喷枪设置于所述环形熔炼槽液面以下,向下倾斜10-30°。
13、在本发明的一些实施例中,氧枪、喷煤枪与矿粉喷枪插入所述环形熔炼槽内50mm-150mm。
14、在本发明的一些实施例中,所述炉缸底设有出铁口和出渣口。
15、在本发明的一些实施例中,所述炉腹的内壁与竖直方向的夹角为3°~10°。
16、在本发明的一些实施例中,所述环形熔炼槽的轴向截面为1/2圆形~3/4圆形,或u型。
17、本发明的第二个方面,提供一种短流程炼铁方法,采用上述的基于环形熔炼槽的短流程炼铁装置,包括如下步骤:
18、(1)通过喷枪向所述环形熔炼槽内通入纯氧、煤粉和铁矿粉,氧气与煤粉以及炉内可燃气反应释放热量,形成高温区;铁矿粉与煤粉在所述环形熔炼槽内发生还原反应,产生大量可燃气,同时产生铁渣水;在喷吹动力推动下,所述环形熔炼槽内的液态铁渣水形成旋转流动状态,使物料混合均匀,促进物料加热熔融和还原;反应后铁渣水通过溢流口流入炉缸,还原乏气向上进入炉膛;
19、(2)铁渣水溢流到炉缸,经静止,实现渣铁分离,通过出铁口放出铁水,通过出渣口放出渣水。
20、在本发明的一些实施例中,所述环形熔炼槽内温度在1500℃以上。
21、在本发明的一些实施例中,纯氧的流量为500-2000nm3/t铁,煤粉的流量为0.5-1t/t铁,铁矿粉的流量为1.6-2.5t/t铁。
22、本发明的有益效果为:
23、本发明公开了一种基于环形熔炼槽的短流程炼铁装置,包括:高炉本体,所述高炉本体自下至上依次为炉缸、炉腹、炉腰和炉身,所述炉缸和炉腹之间设有一圈环形熔炼槽,所述环形熔炼槽用于盛放自炉腹流至炉缸的物质,所述环形熔炼槽的轴向截面为弧形,所述环形熔炼槽开口朝向炉腹。本发明通过在炉缸和炉腹之间增设环形熔炼槽,环形熔炼槽可根据需要增大设计尺寸,熔炼产能高。通过环形熔炼槽的设置,增加喷枪通入的煤粉和铁矿粉以及高炉本体内壁上流入环形熔炼槽的焦粉和铁水的反应时间,使得渣铁的还原更加充分。同时,本发明利用氧枪、喷煤枪和矿粉喷枪三种喷枪的合理设置,在喷吹动力推动下,环形熔炼槽内液态渣铁形成旋转流动状态,使物料混合均匀,促进物料加热熔融和还原。充分还原后的渣铁流入炉缸,通过静止,能够充分实现渣铁分离,炉缸内渣铁还原度高,渣中含铁量小。
24、本发明的基于环形熔炼槽的短流程炼铁装置中,在环形熔炼槽内依然存在铁渣水喷涌,使焦粉、铁水混合更加均匀,因铁渣水喷涌会造成渣铁分离不完全(是hismelt工艺的缺点),本发明的装置底部设有炉缸,铁渣水在环形熔炼槽内喷涌,接触充分、反应完全,溢出到炉缸后静置,渣铁分离效果好。同时,本发明设置的环形熔炼槽的另一优势是,环形熔炼槽相对hismeilt炉缸或其他圆柱形炉缸,深度、宽度都小,喷涌效果更好。
1.一种基于环形熔炼槽的短流程炼铁装置,包括:高炉本体,所述高炉本体自下至上依次为炉缸、炉腹、炉腰和炉身,其特征在于,所述炉缸、炉腹之间设有一圈环形熔炼槽,所述环形熔炼槽用于盛放自炉腹流至炉缸的物质,所述环形熔炼槽的轴向截面为弧形,所述环形熔炼槽开口朝向炉腹。
2.如权利要求1所述的基于环形熔炼槽的短流程炼铁装置,其特征在于,所述环形熔炼槽上设有溢流口。
3.如权利要求1所述的基于环形熔炼槽的短流程炼铁装置,其特征在于,所述环形熔炼槽所在位置对应的高炉本体的炉壁上设有第一气体喷口、第一粉末喷口和第三粉末喷口;
4.如权利要求3所述的基于环形熔炼槽的短流程炼铁装置,其特征在于,所述第一气体喷口数量为2~6,每个第一气体喷口均连接一只氧枪;
5.如权利要求4所述的基于环形熔炼槽的短流程炼铁装置,其特征在于,氧枪、喷煤枪和喷煤枪的喷入方向均为相同旋转方向;
6.如权利要求1所述的基于环形熔炼槽的短流程炼铁装置,其特征在于,所述炉缸底设有出铁口和出渣口。
7.如权利要求1所述的基于环形熔炼槽的短流程炼铁装置,其特征在于,所述炉腹的内壁与竖直方向的夹角为3°~10°。
8.如权利要求1所述的基于环形熔炼槽的短流程炼铁装置,其特征在于,所述环形熔炼槽的轴向截面为1/2圆形~3/4圆形,或u型。
9.一种短流程炼铁方法,其特征在于,采用权利要求1-8任一所述的基于环形熔炼槽的短流程炼铁装置,包括如下步骤:
10.如权利要求9所述的短流程炼铁方法,其特征在于,所述环形熔炼槽内温度在1500℃以上;