專利名稱：：一種高爐煉鐵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種高爐煉鐵方法，特別是涉及一種將變壓吸附和高爐煉鐵聯(lián)合應(yīng)用的高爐煉鐵方法。
背景技術(shù)：
：我國鋼鐵工業(yè)的基礎(chǔ)工業(yè)是高爐煉鐵，幾乎所有的鋼材原料都由高爐煉鐵生產(chǎn)，因此高爐煉鐵的副產(chǎn)物之一高爐氣的排量巨大。由于高爐氣中可燃燒組分含量不夠高，回收利用有較大困難，國內(nèi)鋼鐵行業(yè)有大量高爐氣直接排放空氣中，若以全國一年生產(chǎn)l億噸生鐵，按體積分?jǐn)?shù)10%的排放量，高爐氣中CO體積分?jǐn)?shù)按25。/。計，則排放到空氣中的CO為4.5億m3。由此可見，鋼鐵行業(yè)高爐氣的直接排放既污染環(huán)境又浪費(fèi)資源。在高爐煉鐵過程中，一般的煉鐵高爐焦比為400500kg/t,隨著焦炭價格的不斷上漲，如何降低焦比和更有效的利用高爐煤氣變成了人們越來越來關(guān)注的問題，為此各種新的煉鐵工藝不斷的產(chǎn)生。例如方興等人，在中國專利200510123467.6中公開了一種生產(chǎn)直接還原鐵和生鐵的方法，該方法具有工藝簡單具有生產(chǎn)成本低，工藝簡捷，環(huán)境污染小等有點。周久樂等人，在中國專利200810011158.3中中公開了一種高溫煤氣的高爐煉鐵工藝，該工藝通過臥式高溫?zé)犸L(fēng)爐把煤氣預(yù)熱到1250~145(TC,然后從高爐爐缸上部鼓入高爐中參與冶煉。從而降低焦比，以及節(jié)約燃料消耗143kg/t.李家新等人，在中國專利03131995.5中公開了一種高效低CO2排放富氫燃?xì)饧冄醺郀t煉鐵工藝，該煉鐵工藝包括在高爐風(fēng)口噴出富氫燃料(天然氣或焦?fàn)t煤氣)，該煉鐵工藝可以使高爐焦比降低為250kg/t。該專利中闡述了噴吹天然氣的作用，首先將富氫燃料(天然氣或焦?fàn)t煤氣)噴入高爐風(fēng)口，在高爐風(fēng)口區(qū)，天然氣或焦?fàn)t煤氣首先裂解，并于氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)CH4=C+2H2;CnHm=nC+m/2H2;C+02=C02;C02+C=CO.從反應(yīng)過程可以看到，天然氣最終轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物為CO。如能夠?qū)⒏郀t氣中CO的體積分?jǐn)?shù)提高到60。/。以上(即熱值達(dá)到7536kJ/i^以上)，其才可以直接作為燃料使用，而不需再配焦?fàn)t氣或燃料油；但使用高爐氣作為燃燒氣使用，燃燒的熱效率較低；如能將高爐氣中CO富集并返回高爐作為還原氣使用，則可大幅度降低煉鐵工藝中焦碳的使用量，進(jìn)一步降低煉鐵工藝的能耗，并可減少高爐煤氣的排放。在CO的富集和提純過程中，變壓吸附工藝越來越受到人們關(guān)注。由于新型吸附劑的研究與開發(fā)，為分離和提純高爐煤氣中的CO提供可能性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種高爐煉鐵的方法，將變壓吸附工藝和高爐煉鐵工藝聯(lián)合應(yīng)用，將高爐煤氣利用變壓吸附裝置經(jīng)過變壓吸附過程，富集出一氧化碳，并將富集的一氧化碳從高爐的不同部位返回高爐。其中，所述高爐煤氣經(jīng)降溫除塵后再進(jìn)行變壓吸附，降溫除塵利用常規(guī)設(shè)備進(jìn)行，如熱交換器，除塵袋等。所述變壓吸附裝置由充填吸附劑的至少2個吸附床構(gòu)成；吸附劑為三氧化二鋁、硅膠、活性碳、負(fù)載銅化合物的分子篩、負(fù)載銅化合物的活性炭和負(fù)載銅化合物的氧化鋁中的一種或多種。所述吸附過程包括以下循環(huán)步驟吸附(A)、均壓(ED)、順放(P)、置換沖洗(C)、逆放(BD)、抽真空(V)、充壓(ER)、終充壓(FR)，吸附步驟的壓力在0.014.0Mpa;所述置換步驟的壓力在0.01~l.編pa;所述抽真空步驟壓力為-0.05-0.09Mpa。所述高爐的不同部位是指高爐的鼓風(fēng)口、爐腹、爐腰和爐身四個部位中任何一個或多個部位。所述富集的一氧化碳的溫度利用范圍為20~1800°C，純度為30~99.9%，為提高還原效率，通過提高吸附壓力以及增加吸附床數(shù)量可將富集的一氧化碳的純度調(diào)整為50~99.9%。將富集的CO返爐可替代焦炭還原鐵礦石，大大降低還原劑焦炭的用量，降低高爐的焦比，在合適的條件下，焦比可以從420kg/t降低為180kg/t。如無特別指明，本發(fā)明所用的壓力均為表壓。利用CO還原鐵礦石的原理和過程如下將球團(tuán)礦、堿性燒結(jié)礦、焦炭、石灰石以一定的比例從高爐頂部送入高爐，將分離和提純后的CO返回高爐內(nèi)。由于還原性氣體濃度很高，鐵礦石與CO發(fā)生的還原反應(yīng)3Fe203+CO=2Fe304+C02Fe304+CO=3FeO+C02FeO+CO=Fe+C02由于釆用向高爐鼓入大量的co，取代了部分焦炭作為還原劑，同時由于CO還原反應(yīng)為放熱反應(yīng)，也可以節(jié)省部分作為燃料的焦炭。以兩床變壓吸附流程(A,B兩個吸附床)為例，描述通過變壓吸附富集高爐煤氣中的CO的具體過程，以下過程以A吸附床為主來描述吸附(A):預(yù)凈化后的高爐氣在一定壓力下(0.01~4.0Mpa)進(jìn)入吸附床A，吸附床中吸附劑快速吸附CO，未被吸附的其他組份在此壓力下餾出；均壓降壓(ED):讓吸附床A與處于較低壓力的吸附床B連通，降低吸附床A的壓力，同時使吸附床B升壓，均壓結(jié)束后兩床壓力相同；然后B床導(dǎo)入充壓氣，用A床的鎦出氣進(jìn)行終充壓，開始吸5附；順放(P):開啟A塔上部程控閥，使A塔順向放壓(塔頂流出)，順向放壓氣經(jīng)頂部流出回氣柜；置換沖洗(C):由A塔底部導(dǎo)入富集的CO氣，在0.011.8Mpa表壓下，對A塔進(jìn)行順向置換沖洗；逆向放壓(BD):從吸附塔底部向逆放產(chǎn)品CO;抽真空(V):對吸附床抽真空，抽出的即是產(chǎn)品CO,抽真空結(jié)東時，吸附床壓力應(yīng)達(dá)到-0.05~-0.09Mpa;均壓充壓(ER):使吸附床與B塔進(jìn)行壓力均衡，充壓氣由吸附塔底部導(dǎo)入，充壓結(jié)東，吸附床壓力與B塔壓力相等。終充壓(FR):由吸附流出氣逆向?qū)塔進(jìn)行充壓，使壓力升到吸附壓力。A，B兩床詳細(xì)的變壓吸附流程見表1:表l兩床變壓吸附流程AEDPCBDVERFRBDVERFRAEDPC本發(fā)明提供的新型高爐煉鐵的方法，聯(lián)合應(yīng)用變壓吸附和高爐煉鐵，利用變壓吸附從高爐煤氣混合物中富集一氧化碳并將一氧化碳從高爐的不同部位返回高爐，既節(jié)約了煉鐵工藝中的焦炭用量，降低了高爐煉鐵的焦比和能耗，又解決了高爐煤氣的利用效率低的問題，減少了一氧化碳，二氧化碳等有害氣體的排放，利于環(huán)保，在適當(dāng)條件下，利用兩床變壓吸附工藝，最高可以將焦比從420kg/t降低為180kg/t。圖l是變壓吸附和高爐煉鐵聯(lián)合應(yīng)用的新型高爐煉鐵工藝流程示意圖，變壓吸附為兩床流程工藝，鼓入CO的位置在鼓風(fēng)口，其中l(wèi)-高爐煉鐵裝置；2-壓縮機(jī)；3，4-吸附床；5-真空泵；6-產(chǎn)品氣儲存罐;7-吸附尾氣儲存罐。圖2是圖1中所述的高爐煉鐵裝置的示意圖，其中hl-爐身；h2-爐腰；h3-爐腹。具體實施例方式以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例l參見圖1，用兩床流程變壓吸附工藝與高爐煉鐵工藝結(jié)合煉鐵，與常規(guī)煉鐵工藝進(jìn)行比較。兩床流程變壓吸附工藝的吸附床所用的吸附劑為負(fù)載銅化合物的分子篩，所述吸附過程包括以下循環(huán)步驟吸附、均壓、順放、置換沖洗、逆放、抽真空、充壓、終充壓，其中吸附步驟的壓力在0.3Mpa;所述置換步驟的壓力在O.OlMpa;所述抽真空步驟壓力為-0.06Mpa。將爐頂?shù)母郀t煤氣用熱交換器降溫至室溫，經(jīng)變壓吸附過程富集純度為70%的一氧化碳?xì)怏w，直接從高爐的爐身鼓入，其它煉鐵過程與常規(guī)煉鐵過程完全相同。原始條件(1)鐵礦石原料的主要成分見表2:表2鐵礦石原料的主要成分表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(2)焦炭成分及焦炭灰分、揮發(fā)分和有機(jī)組成見表3-l，3-2和3-3:表3-l焦炭成分(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>(7)爐渣堿度RK]aO/Si0^1.05根據(jù)以上原始條件，來進(jìn)行常規(guī)高爐煉鐵工藝和新型高爐煉鐵工藝進(jìn)行指標(biāo)比較(見表7):表7新型煉鐵工藝與常規(guī)煉鐵工藝的指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>顯然，利用本發(fā)明提出的變壓吸附工藝與高爐煉鐵工藝結(jié)合煉鐵，其焦比大大下降，從常規(guī)用量420kg/t下降到180kg/t;煤比也有下降，從160kg/t下降至100kg/t;鼓風(fēng)量也從1570kg/t下降至972kg/t，與常規(guī)煉鐵工藝劑型相比，降低了原料成本和運(yùn)營成本，而且排放的爐頂煤氣中的CO等可燃?xì)怏w的濃度也有提高，對爐頂煤氣的再利用有利。權(quán)利要求1、一種高爐煉鐵的方法，其特征在于，將變壓吸附工藝和高爐煉鐵工藝聯(lián)合應(yīng)用，將高爐煤氣利用變壓吸附裝置經(jīng)過變壓吸附過程，富集出一氧化碳，并將富集的一氧化碳從高爐的不同部位返回高爐。2、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述高爐煤氣經(jīng)降溫除塵后再進(jìn)行變壓吸附。3、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述變壓吸附裝置至少由充填吸附劑的2個吸附床構(gòu)成。4、如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述吸附劑為三氧化二鋁、硅膠、活性碳、負(fù)載銅化合物的分子篩、負(fù)載銅化合物的活性炭和負(fù)載銅化合物的氧化鋁中的一種或多種。5、如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述變壓吸附包括以下循環(huán)步驟吸附、均壓、順放、置換沖洗、逆放、抽真空、充壓、終充壓。6、如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述吸附步驟的壓力在0.01~4.0Mpa;所述置換步驟的壓力在0.01~lAMpa;所述抽真空步驟壓力為-05~-0.09Mpa。7、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述高爐的不同部位是指高爐的鼓風(fēng)口、爐腹、爐腰和爐身四個部位中任何一個或多個部位。8、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述富集的一氧化碳的溫度利用范圍為20~1800°C。9、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述富集的一氧化碳的純度為30~99.9%。全文摘要本發(fā)明涉及一種新型高爐煉鐵的方法，將變壓吸附裝置和高爐煉鐵裝置聯(lián)合應(yīng)用，將高爐煤氣經(jīng)過降溫除塵后利用變壓吸附裝置富集出一氧化碳，并將富集的一氧化碳從高爐的不同部位返回高爐。本發(fā)明既節(jié)約了煉鐵工藝中的焦炭用量，降低了高爐煉鐵的焦比和能耗，又解決了高爐煤氣的利用效率低的問題，減少了一氧化碳，二氧化碳等有害氣體的排放，利于環(huán)保，在適當(dāng)條件下，利用該工藝最高可以將焦比從420kg/t降低為180kg/t。文檔編號C21B5/00GK101463398SQ20091007663公開日2009年6月24日申請日期2009年1月12日優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日發(fā)明者呂昌忠,偉唐,張佳平,偉田,耿云峰,謝有暢申請人:北京北大先鋒科技有限公司