一體式還原煉鐵爐及一體式還原煉鐵工藝制造技術

本發明專利技術公開了一種一體式還原煉鐵爐及一體式還原煉鐵工藝，該煉鐵爐包括封閉爐體，爐體上設有排出氣體的排氣口，爐體內依次排列若干還原室，還原室側壁上設有至少一個出氣口，每兩個還原室之間形成半封閉空腔。煉鐵工藝包括原料簡單成型制成爐料的步驟，爐料在煉鐵爐中反應并且反應生成的可燃氣體二次燃燒的步驟，反應生成物出爐的步驟。本發明專利技術煉鐵爐封閉性好，使得熱損耗少，與環境友好，整個反應過程為封閉式非焦煤冶煉過程，免去了傳統高爐生產中的煉焦工藝和燒結過程，滿足了綠色環保、清潔生產的要求，并且反應可燃氣體能循環利用，節能環保，生產效率高，電能損耗低，生產成本低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種熔融還原煉鐵的新工藝，具體涉及一種一體式熔融還原煉鐵工藝，屬于鐵礦石冶煉

技術介紹
熔融還原煉鐵(Iron making by smelting reduction)是指非高爐煉鐵方法中那些冶煉液態熱鐵水的工藝過程。因其對環境的污染極小、投資少、流程短得到國內外專家的關注，是目前非高爐煉鐵領域的一大課題。目前，最先進的熔融還原煉鐵工藝包括C0REX、 Finex及HISmelt。COREX是奧鋼聯開發的一種用煤和球團礦(塊礦)生產鐵水的新煉鐵工藝，優點是可以用大部分非煉焦塊煤和天然塊礦進行冶煉，環保排放水平有很大幅度的改善，對原燃料中的有害元素的容忍度有較大幅度的提高。缺點是1、天然塊狀原燃料資源量不夠大，對資源的適應性還是受到了較大的限制。2、COREX還不能全部使用天然塊礦，仍需要一定比例的焦炭，還沒有完全擺脫高爐的弊病。3、由于豎爐會產生粘結等原因，COREX年作業率還低于高爐水平。Finex工藝是一種直接使用煤和粉礦的熔融還原煉鐵技術，是針對COREX必須使用塊礦或球團作原料以保證還原豎爐透氣性的特點加以改進而來的，其關鍵技術是在流化床反應器內將粉鐵礦還原成粉狀DRI (直接還原鐵)以及使用熔融氣化爐將DRI熔融還原為鐵水，用純氧進行冶煉。與傳統的高爐煉鐵工藝相比，FINEX煉鐵工藝省去了煉焦和粉礦燒結的工藝過程，產出的鐵水質量可以與高爐生產的鐵水質量相媲美，同時，對粉礦石和粒度沒有嚴格要求。缺點是流化床反應器的還原效率不如豎爐，其金屬化率僅為80%左右， 增加熔融氣化爐的還原負擔使得每噸生鐵耗用的煤量要比高爐燃料比高的多。同時，還需要龐大的制氧和自備電廠以及煤氣脫除C02循環再利用設備。上述兩種工藝均為二步法，在利用還原反應產生的高溫一氧化碳熱能方面具有一定的降低生產成本、節約資源和能源的優勢，但由于存在預還原反應器，使整個流程結構復雜，往往需要龐大的附屬設備(如龐大的制氧和自備電廠以及煤氣脫除(X)2循環再利用設備等)。相比之下，HIsmelt熔融還原技術是目前另一極具生產前景的熔融還原煉鐵技術，采用的是改進的一步法。它是一種直接使用粉礦、粉煤和1200攝氏度熱風(不用氧氣，用22立方米/噸天然氣)的鐵浴熔融還原煉鐵法。HIsmelt的優點是結構簡單，爐體體積和高度較小，投資成本和維修成本低，工藝無需燒結和煉焦，環保水平較高。但HISmelt法同時存在自身明顯的缺陷，如HIsmelt熔融還原為低壓操作，大量高溫含塵煤氣熱能難以回收利用， 噸鐵能耗高，高溫低熱值尾氣成為該工藝的“雞肋”，爐襯腐蝕快，一代爐齡僅12 18個月。 因此，總體上說，盡管HIsmelt在直接利用粉礦、粉煤冶煉對鋼鐵業者有著較大的吸引力， 但該工藝要想實現工業化生產，在熱煤氣利用、CO 二次燃燒并將熱量有效傳遞給熔池，提高設備利用率及降低爐襯成本方面還有很長的路要走。通過以上描述可以看出，COREX、FineX、HISmelt工藝雖然都考慮了利用提高一氧化碳的二次利用率降低生產成本、節約資源和能源，但每個工藝都存在著明顯的缺陷，限制熔融還原煉鐵的工業化應用。如果將一步法和二步法的優點結合起來，形成一種流程簡單、 輔助設備少，同時又能提高煤氣二次燃燒率的一步熔融還原煉鐵工藝將具有重大意義，也為我國的節能減排提供有力的技術支持。直接還原鐵，簡稱DRI ( Direct Reductiong Iron )，也稱海綿鐵，是用高品位鐵礦、球團礦或鐵磷等雜質含量低的氧化鐵在固態直接還原生產的冶金產品，不僅可作為廢鋼代用品，而且是冶煉優質高效鋼材必不可少的原料。同時它的成品含碳量較低、有害雜質少、其能源不用焦炭而用不能煉焦的原煤，是一種短流程、低污染、節能降耗的鋼鐵冶金新技術。目前，公知最先進的海綿鐵生產工藝應該是轉底爐法。轉底爐工藝主要是將含鐵粉料、煤粉料、脫硫劑混勻后造球，然后將均勻混合的原料烘干并預熱后加入轉底爐中，隨著爐底的旋轉，爐料依次經過預熱區、還原區、中性區反應完畢后進入熱運輸罐內或快速冷卻。該方法存在產品的含硫量不能滿足電爐煉鋼的要求、DRI的再氧化、產品的金屬化率較低等問題。如果能使工藝進一步簡化并能解決其現有存在的問題，其應用將更廣。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術中一步法和二步法熔融還原煉鐵工藝存在的不足，提供了一種一體式熔融還原煉鐵工藝，該工藝流程簡單、輔助設備少、污染極小，并且能夠充分利用反應過程中產生的可燃氣體，降低了成本和能源，節約了資源。本專利技術還提供了一種一體式直接還原煉鐵工藝，該工藝流程簡單、污染小、可直接得到海綿鐵，并且反應生成的可燃氣體可以作為反應的能源，降低了成本和能源。本專利技術還提供了供上述兩種工藝使用的一體式還原煉鐵爐，該還原煉鐵爐封閉性好，減少環境污染，并且其結構能夠實現反應可燃氣體的再次利用，效果好。本專利技術是通過以下措施實現的一種一體式還原煉鐵爐，包括封閉爐體，其特征是爐體上設有排出氣體的排氣口，爐體內依次排列若干還原室，還原室側壁上設有至少一個出氣口，每兩個還原室之間形成半封閉空腔。進一步的，所述還原煉鐵爐的還原室的上端設有進料口，下端設有出料口，進料口和出料口均位于爐體的外部。進一步的，還原室和爐體內均設有耐火材料。進一步的，所述出氣口位于還原室側壁中上部，每個還原室優選設有三個出氣口。進一步的，所述排氣口靠近最后一個還原室，這樣前面還原室反應產生的氣體向最后一個還原室方向流動，其熱能可以順便提供給后期的還原室。本專利技術采用自行設計的還原爐(即還原煉鐵爐，下同)進行還原煉鐵，該還原爐設有若干個單獨的還原室，在還原室中可以根據反應溫度和反應時間發生熔融還原反應煉制鐵水或者直接還原反應制得海綿鐵，該還原爐的設計主要是為了簡化生產步驟、充分利用反應過程中產生的可燃氣體(主要指一氧化碳，還有少量的氫氣)。我們知道，煉鐵發生的基本原化還原反應為:(l)Fe203+3C=2Fe+3C0 ；(2) 2C0+02=2C02。其中，反應(1)為吸熱反應， 反應(2)為放熱反應。按照動力學理論，后一個反應中的放熱可以促使第一個吸熱反應發生，繼續生成狗和⑶。生成的CO進一步與化混合，生成(X)2和放出大量的熱，進一步促使鐵礦石的還原反應。同時，CO也可以還原狗203。此連鎖反應促使整個煉鐵過程不斷進行， 而減少能源的損耗。根據這一原理，本專利技術設計了新型的還原爐，務求整個煉鐵過程達到能量利用的最大化，實現CO燃燒熱和物理熱能的循環式利用。本專利技術還原爐能使反應一步完成，簡化步驟，其特點是反應生成的可燃氣體(主要為一氧化碳)能作為熱源供給后續的還原反應使用，其實現方式為還原爐分為一個整體的封閉爐體和位于爐體內的若干個依次排列的還原室，還原室結構簡單，僅為內部設有耐火材料的腔室，與現有的熱爐的反應腔室一樣，不同的是沒有噴槍，而是在還原室側壁上設有出氣口，反應生成的一氧化碳能夠從出氣口中排出，進入還原室外部(即兩個還原室間的空腔中)，在此空腔中用風機等設備引入助燃氣體，一般為空氣或氧氣，考慮到成本等問題，優選空氣，使一氧化碳充分反應產生熱能。反應生成的二氧化碳具有高溫(物理熱能)，另外， 燃燒產生大量的熱量(化學熱能)，這兩種熱能傳遞給相鄰的還原室，使還原室的溫度升高， 加快反應本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡麗娜，
申請(專利權)人：胡麗娜，
類型：發明
國別省市：