專利名稱：一種煉鐵工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是屬于冶金類技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種煉鐵工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代煉鐵的主體高爐法煉鐵無論從理論和技術(shù)上講可以說發(fā)展到鼎盛時期，已達到十分完善的程度。但高爐煉鐵法存在著必須使用焦炭、流程長、投資大、環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點。 我國能源消耗以煤為主，大致占總能耗的70%。煤炭資源雖很豐富(已探明的可采量達6000億噸以上)，但煉焦煤僅占6 % ，且分布不均(山西省煉焦煤資源占50 %以上)。因此，我國煉鐵生產(chǎn)的發(fā)展完全建立在大量消耗焦煤的基礎(chǔ)上，顯然是不現(xiàn)實的。煉焦煤的缺乏和人們對環(huán)保要求的提高，迫使人們開展煉鐵新工藝研究。對于高爐煉鐵法，由于噴煤技術(shù)的發(fā)展，特別是富氧(或全氧)大噴煤技術(shù)，將使高爐焦比大幅度降低(焦比降到300kg/t以下，煤比噴到200kg/t以上)，從而給高爐煉鐵法注入了新的活力。但是，如果要進一步的降低焦比，如焦比降到200kg/t以下，煤比噴到300kg/t以上。其難度就顯現(xiàn)出來了 其1為爐內(nèi)熱量表現(xiàn)不足；其2為爐內(nèi)未燃煤增加。從而導(dǎo)致高爐操作困難。
如果采用高效潔凈煤氣化爐和直接還原豎爐連接工藝，形成一種用非煉焦煤的粉煤生產(chǎn)海綿鐵。海綿鐵作為電爐生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的原料。此工藝是可行的，但存在著如下缺點①海綿鐵系固態(tài)，作為電爐生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的原料。因此生產(chǎn)海綿鐵的含鐵爐料必需是優(yōu)質(zhì)的塊礦或球團，優(yōu)質(zhì)的塊礦或球團在國內(nèi)難以獲得。②煤氣化爐(如shell工藝)產(chǎn)生的高溫還原氣(1200-170(TC、含塵、含H^)不能直接用于直接還原豎爐，必須降溫、除塵、脫硫后才能送到直接還原豎爐使用。③煤氣化爐(如shell工藝)產(chǎn)生的高溫還原氣加工成滿足直接還原豎爐工藝要求的合格還原氣的煤氣處理工序極其復(fù)雜，而且耗資巨大。
熔融還原技術(shù)是鋼鐵工業(yè)的幾項前沿高新技術(shù)之一，是一種用煤和礦生產(chǎn)熱鐵水的新工藝。由于該法有不用或少用焦炭、環(huán)境保護好、能耗低、投資省、應(yīng)變能力強等特點，因而受到世界各國的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計，迄今熔融還原法已有35種之多，其中較有競爭價值的有13種。僅有COREX、FINEX、FINMET及HIsmelt等少數(shù)幾種熔融還原工藝具備有工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。但到目前為止，只有COREX及FINEX煉鐵法是已投入工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。COREX法煉鐵采用塊礦、球團或燒結(jié)礦為含鐵爐料，直接用塊煤作能源。鐵氧化物的預(yù)還原及終還原分別在兩個反應(yīng)裝置即預(yù)還原豎爐和熔融氣化爐中進行。COREX裝置中的熔融氣化爐自帶了一個所謂的"焦化廠"，即熔融氣化爐中有一個煤的結(jié)焦過程，從而可在爐內(nèi)形成一個所謂的焦炭床層，正因為有此焦炭層，才能提高鐵水溫度及對鐵水成分進行控制，生產(chǎn)出類似于高爐的鐵水。COREX裝置存在著必須使用塊礦、塊煤及結(jié)構(gòu)龐大的缺點。FINEX是一種新的溶融還原工藝，該工藝使用非煉焦煤為能源和還原劑熔煉含鐵粉礦生產(chǎn)類似高爐或COREX爐生產(chǎn)的熱鐵水。FINEX工藝是在COREX工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。該工藝分為兩部份，首先采用流動床將礦粉還原成直接還原鐵，然后利用COREX爐的熔融氣化爐將固態(tài)海綿鐵熔化、深度還原、提溫、調(diào)整鐵水成份，最終獲得優(yōu)質(zhì)鐵水，同時還能得到適宜溫度及化學(xué)成份的優(yōu)質(zhì)還原煤氣。 FINEX工藝還存在著如下缺點 a FINEX工藝原料為含鐵粉礦(_8mm的燒結(jié)含鐵料)，F(xiàn)INEX流動床生產(chǎn)的粉狀海
綿鐵需壓塊后才能加入COREX氣化爐。 b FINEX工藝仍然要使用塊煤或粉煤壓塊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種SDORBF煉鐵工藝。在高爐型還原氣化爐外另配置直接還原爐；含鐵爐料為普通粉礦/塊礦/球團的混合礦，由直接還原爐生產(chǎn)成熱態(tài)直接還原鐵；焦炭、熱態(tài)直接還原鐵從高爐型還原氣化爐頂部加入；氧氣和煤粉從高爐型還原氣化爐氧氣風(fēng)口噴入，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熱鐵水、水渣及優(yōu)質(zhì)煤氣。 本發(fā)明可不用燒結(jié)、僅用少量焦炭和氧氣。從而大幅度地降低焦炭使用量及鐵水成本。 本發(fā)明是在高爐富氧(或全氧)大噴煤工藝、熔融還原工藝、煤氣化爐和直接還原豎爐連接工藝的基礎(chǔ)上創(chuàng)建出一種全新工藝，即一種新型非高爐煉鐵工藝——SDORBF煉鐵工藝。 SDORBF煉鐵工藝分為兩部分組成高爐型還原氣化爐及直接還原爐。 直接還原爐利用高爐型還原氣化爐提供的優(yōu)質(zhì)還原煤氣，將含鐵爐料普通粉礦/
塊礦/球團的混合礦，生產(chǎn)成熱態(tài)直接還原鐵或熱壓塊海綿鐵。 高爐型還原氣化爐的功能是對加入的熱態(tài)直接還原鐵或熱壓塊進行終還原、加熱及熔化、熔化的渣鐵貯于爐缸、實現(xiàn)渣鐵分離及調(diào)整鐵水成分、定期排放鐵水及爐渣。焦炭在爐內(nèi)下降的過程中，被高溫還原煤氣加熱，熾熱的焦炭( 1800°C。)浮在液態(tài)渣鐵面上，形成熾熱的動態(tài)焦炭床層。熾熱的焦炭床層起著對通過床層的鐵水及爐渣提溫、對鐵水滲碳等作用。高爐型還原氣化爐的另一個功能是為直接還原爐提供優(yōu)質(zhì)還原煤氣。
高爐型還原氣化爐完全不同于C0REX及FINEX的氣化爐。C0REX及FINEX裝置中的氣化爐從頂部加入的塊煤或型煤有一個煤的結(jié)焦過程，煤在氣化中產(chǎn)生的焦油等必須燒掉才能保證工藝的順利進行。因次C0REX及FINEX的氣化爐頂部必須采用大球拱頂結(jié)構(gòu)，而且還需保持C0REX及FINEX的氣化爐出口還原煤氣溫度^ 1050°C 。還原煤氣溫度必須降溫到 85(TC才能供直接還原爐使用。從而造成C0REX及FINEX的氣化爐結(jié)構(gòu)龐大及能耗高。高爐型還原氣化爐從頂部加入焦炭，沒有塊煤或型煤的氣化及結(jié)焦過程，頂部不必要設(shè)計成大球拱頂結(jié)構(gòu)，也不必保持氣化爐出口還原煤氣溫度^ 105(TC。 高爐型還原氣化爐爐型采用類似于高爐爐型。但輸出的爐頂煤氣為高溫還原氣，還原煤氣溫度可調(diào)。高爐型還原氣化爐輸出 850°C的還原煤氣，經(jīng)熱旋風(fēng)除塵后直接進入SD0RBF的直接還原爐，旋風(fēng)除塵器收集的粉塵經(jīng)粉塵噴吹系統(tǒng)從高爐型還原氣化爐氧氣風(fēng)口噴入。SD0RBF的直接還原爐頂部輸出優(yōu)質(zhì)煤氣。 爐頂煤氣清洗工藝采用干法除塵。煤氣灰及本工藝各產(chǎn)塵點收集的粉塵，經(jīng)粉塵噴吹系統(tǒng)噴入高爐。 SDORBF煉鐵工藝輸出的產(chǎn)品為優(yōu)質(zhì)熱鐵水、水渣、優(yōu)質(zhì)煤氣。
SD0RBF煉鐵工藝無粉塵、無廢液、無廢氣排放。


附圖為本發(fā)明的流程圖 其中，件1為高爐型還原氣化爐，件2為流動床還原爐，件3為熱壓塊系統(tǒng)，件4為 耐熱皮帶，件5為焦炭裝入設(shè)備，件6為還原氣煤氣管，件7為熱旋風(fēng)除塵器，件8爐頂煤氣 干法除塵器，件9為TRT，件10粉塵收集罐，件11為粉塵噴吹罐，件12為焦炭供料系統(tǒng)，件 13為塊狀熔劑供料系統(tǒng)，件14為還原氣加熱系統(tǒng)，件15為粉塵/煤粉分配器，件16為粉 塵混合器，件17為粉塵輸送的氮氣/煤氣系統(tǒng)，件18為高爐風(fēng)口 ，件19氧氣管道，件20為 鐵水，件21為高爐爐渣，件22為高爐水沖渣系統(tǒng)，件23為干燥器，件24為粉礦、石灰石粉 和白云石粉，件25為煤粉倉，件26為中間罐，件27為噴吹罐，件28為混合器，件29為加壓 氣，件30為煤粉，件31為粉塵，件32為上料皮帶，件33為還原爐爐頂裝料設(shè)備，件34為高 爐型還原氣化爐鐵口。件35為輸出煤氣用于CCPP，件36為輸出煤氣用于生產(chǎn)DRI，件37 為輸出煤氣用于化工，件38輸出煤氣用于本工藝再循環(huán)系統(tǒng)，件39為還原氣輸送管。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步描述
含鐵爐料以全部使用粉礦的SD0RBF煉鐵工藝為例。 原料場來的粉礦、石灰石粉和白云石粉24經(jīng)干燥器23干燥后粒度為0_8mm的含 鐵粉礦及粉狀熔劑經(jīng)由上料皮帶32和還原爐爐頂裝料設(shè)備33向流動床還原爐2上料。流 動床還原爐2分成四級R4、R3、R2、R1 ;經(jīng)還原氣輸送管39輸送的高爐型還原氣化爐1產(chǎn)生 的還原煤氣將經(jīng)流動床還原爐2各級流動床R4、R3、R2、R1的含鐵粉礦還原成海綿鐵，從流 動床Rl排出的海綿鐵溫度為700°C 。 海綿鐵在熱態(tài)下由熱壓塊系統(tǒng)3壓塊。流動床2生產(chǎn)的熱壓塊海綿鐵經(jīng)耐熱皮帶 4直接從高爐型還原氣化爐1爐頂裝料設(shè)備裝入。 高爐型還原氣化爐1的任務(wù)是熔化海綿鐵并獲得合格的鐵水，同時制出滿足流動
床還原爐2要求的還原氣。熱壓塊海綿鐵經(jīng)耐熱皮帶4、焦炭12經(jīng)焦炭裝入設(shè)備5及塊狀
熔劑供料系統(tǒng)13等從高爐型還原氣化爐1頂部加入，煤粉30和氧氣19由高爐型還原氣化
爐1氧氣風(fēng)口 18噴入。熱旋風(fēng)除塵器7收集的粉塵返送回高爐型還原氣化爐1。 高爐型還原氣化爐1的功能是對加入的熱態(tài)直接還原鐵或熱壓塊進行終還原、加
熱及熔化、熔化的渣鐵貯于爐缸、實現(xiàn)渣鐵分離及調(diào)整鐵水成分、定期從鐵口 34排放鐵水
20及爐渣21。爐渣21經(jīng)沖渣系統(tǒng)沖成水渣。焦炭12在爐內(nèi)下降的過程中，被高溫還原煤
氣加熱，熾熱的焦炭( 180(TC。)浮在液態(tài)渣鐵面上，形成熾熱的動態(tài)焦炭床層。熾熱的
焦炭床層起著對通過床層的鐵水及爐渣提溫、對鐵水滲碳、終還原等作用。 高爐型還原氣化爐1導(dǎo)出的還原氣6溫度為800 850°C ， 800 85(TC還原氣6溫
度可通過操作參數(shù)的控制來獲得，如調(diào)節(jié)還原氣化爐料面高度、調(diào)節(jié)噴煤量、調(diào)節(jié)頂部噴入
的蒸汽量等等。800 85(TC還原氣6經(jīng)熱旋風(fēng)除塵器7除塵后經(jīng)還原氣輸送管39到加熱
器14處理后直接送入流動床2的RI流動床。還原氣經(jīng)流動床還原爐2的各級流動床Rl、
R2、 R3、 R4，將含鐵粉礦加工成海綿鐵；而還原氣則被含鐵爐料加工成頂煤氣，頂煤氣由R3/
R4導(dǎo)出。頂煤氣采用干法除塵8，干法除塵8收集的粉塵經(jīng)氣力輸送系統(tǒng)31送入煤粉噴煤
5系統(tǒng)的煤粉倉25。經(jīng)干法除塵器8除塵后的煤氣采用TRT9發(fā)電回收爐頂壓能。件35-件 38為輸出煤氣用途選項。件35為輸出煤氣用于CCPP，件36為輸出煤氣用于生產(chǎn)DRI，件 37為輸出煤氣用于化工，件38輸出煤氣用于本工藝再循環(huán)系統(tǒng)。 熱旋風(fēng)除塵器7收集的粉塵裝入粉塵收集罐10。粉塵收集罐10將粉料裝入粉塵 噴吹罐ll。噴吹罐中的粉料經(jīng)混合器16、粉塵分配器15從高爐風(fēng)口 18噴入。粉塵助噴氣 體采用氮氣或爐頂煤氣加壓氣17。 本工藝各產(chǎn)塵點收集的粉塵及干法除塵8收集的粉塵經(jīng)氣力輸送系統(tǒng)31送入煤 粉噴煤系統(tǒng)的煤粉倉25，制粉系統(tǒng)生產(chǎn)的煤粉30也送入煤粉倉25。煤粉倉25中的煤粉及 粉塵經(jīng)中間罐26、噴吹罐27、混合器28、分配器15等設(shè)備由高爐風(fēng)口 18噴入。助噴氣體采 用氮氣或煤氣加壓氣29。 —個高爐型還原氣化爐可以配置多個直接還原爐。 含鐵爐料也可以是粉礦/塊礦/球團的混合礦，也可以是其中的某一種礦。使用 塊礦/球團時，塊礦/球團加入直接還原爐生產(chǎn)熱態(tài)還原鐵；僅使用粉礦時，粉礦加入流動 床還原爐2生成熱壓塊海綿鐵。熱態(tài)還原鐵或熱壓塊再送入高爐型還原氣化爐1生產(chǎn)熱鐵 水。 本工藝輸出的產(chǎn)品為優(yōu)質(zhì)熱鐵水、水渣、優(yōu)質(zhì)煤氣。
SDORBF煉鐵工藝無粉塵、無廢液、無廢氣排放。 本發(fā)明可不用燒結(jié)、僅用少量焦炭和氧氣。從而大幅度地降低焦炭使用量及鐵水 成本。本工藝可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)熱鐵水。
權(quán)利要求
一種SDORBF煉鐵工藝，其特征在于在高爐型還原氣化爐外另配置直接還原爐；含鐵爐料為普通粉礦/塊礦/球團的混合礦，由直接還原爐生產(chǎn)成熱態(tài)直接還原鐵；焦炭、熱態(tài)直接還原鐵從高爐型還原氣化爐頂部加入；氧氣和煤粉從高爐型還原氣化爐氧氣風(fēng)口噴入，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熱鐵水、水渣及優(yōu)質(zhì)煤氣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SDORBF煉鐵工藝，其特征在于高爐型還原氣化爐外另配置 直接還原爐為使用粉礦的流動(流態(tài)化)床直接還原爐，含鐵爐料可為僅使用粉礦，并由使 用粉礦的流動或流態(tài)化床直接還原爐生產(chǎn)出熱壓塊直接還原鐵。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SDORBF煉鐵工藝，其特征在于高爐型還原氣化爐輸出的煤 氣為煤氣溫度可調(diào)的高溫還原氣，輸出 85(TC的還原煤氣直接供直接還原爐使用。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SDORBF煉鐵工藝，其特征在于使用《200kg/t焦炭，焦炭 被高溫還原煤氣加熱，形成 180(TC熾熱的動態(tài)焦炭床層浮在液態(tài)渣鐵面上。也包括焦炭 用量> 200kg/t。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SDORBF煉鐵工藝，其特征在于爐頂煤氣清洗工藝采用干法 除塵。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SDORBF煉鐵工藝，其特征在于煤氣灰及各產(chǎn)塵點收集的粉 塵，經(jīng)煤粉噴吹系統(tǒng)噴入高爐。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SDORBF煉鐵工藝，其特征在于從高爐風(fēng)口噴吹各種熔劑， 如石灰石粉、白云石粉或熔劑和礦石混合粉。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的SD0RBF煉鐵工藝，其特征在于流動床直接還原爐導(dǎo)出的爐 頂煤氣采用干法除塵，除塵后的煤氣采用TRT發(fā)電，回收爐頂煤氣壓能后輸出煤氣。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的SD0RBF煉鐵工藝，其特征在于輸出煤氣用于CCPP，用于生 產(chǎn)DRI ，用于化工，用于本工藝再循環(huán)系統(tǒng)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SDORBF煉鐵工藝，其特征在于高爐型還原氣化爐高爐型 采用類似于高爐爐型，頂部無大球拱頂結(jié)構(gòu)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SDORBF煉鐵工藝，其特征在于一個高爐型還原氣化爐配 置多個直接還原爐。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SDORBF煉鐵工藝，其特征在于助噴氣體采用氮氣或煤氣 加壓氣。
全文摘要
本發(fā)明是屬于冶金類技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種SDORBF煉鐵工藝。本發(fā)明是在高爐型還原氣化爐外另配置直接還原爐；含鐵爐料為普通粉礦/塊礦/球團的混合礦，由直接還原爐生產(chǎn)成熱態(tài)直接還原鐵；焦炭、熱態(tài)直接還原鐵從高爐型還原氣化爐頂部加入；氧氣和煤粉從高爐型還原氣化爐氧氣風(fēng)口噴入，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熱鐵水、水渣及優(yōu)質(zhì)煤氣。本工藝輸出的產(chǎn)品為優(yōu)質(zhì)熱鐵水、水渣、優(yōu)質(zhì)煤氣。SDORBF煉鐵工藝無粉塵、無廢液、無廢氣排放。本發(fā)明可不用燒結(jié)、僅用少量焦炭和氧氣，從而大幅度地降低焦炭使用量及鐵水成本。本工藝可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)熱鐵水。
文檔編號C21B5/00GK101736103SQ20081023299
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者彭華國, 鄒忠平, 陳映明 申請人:中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司