專利名稱：新型熔融還原煉鐵爐及其冶煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煉鐵爐及其冶煉方法。
背景技術(shù)：
高爐是煉鐵用的傳統(tǒng)設(shè)備，高爐煉鐵的基本過程是鐵的還原過程。傳統(tǒng)的高爐， 爐體自上而下呈一個紡錘形，其下部收縮成上寬下窄的梯形。其冶煉原理和方法是以焦 炭做燃料和還原刻，在高溫下將鐵礦石或其它非鐵氧化物，從氧化物或礦物狀態(tài)(如Fe203、 Fe3O4, Fe2SiO4 Fe304. TiO2 等)，還原為液態(tài)生鐵。傳統(tǒng)高爐煉鐵時，高爐自上而下分成五個工作區(qū)域塊狀區(qū)、軟溶區(qū)、滴落帶、回旋 區(qū)和渣鐵聚集區(qū)，高爐中的溫度自下而上逐漸降低——滴落帶、軟溶區(qū)、軟溶區(qū)。其冶煉的 工藝流程是首先，將鐵礦石、熔劑和焦炭，按照一定比例做成的爐料，通過裝料設(shè)備從高爐的 爐頂裝入高爐內(nèi)；其次，從高爐的下部風口鼓入高溫熱風并噴吹輔助燃料煤粉，使高溫熱風與焦炭 和煤粉發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生高爐還原性煤氣。高溫還原性煤氣在爐內(nèi)上升時，將爐料加熱、還原、 熔化、造渣，產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，最后生成的液態(tài)渣、鐵，聚集于爐缸，周期地從爐 內(nèi)排出。在高溫還原性煤氣在爐內(nèi)上升過程中，煤氣氣流的溫度不斷降低，成分逐漸變化， 最后形成高爐煤氣從爐頂排出。上述高爐煉鐵的過程說明，焦炭的作用十分重要——起到發(fā)熱劑、還原劑、料柱骨 架和滲碳的重要作用。盡管其發(fā)熱劑、還原劑的作用可以被煤粉或其它燃料替代，但焦炭的 骨架作用是無法替代的。傳統(tǒng)高爐冶煉，產(chǎn)出一噸鐵，約需要400-600Kg焦炭。焦炭是利用主焦煤經(jīng)高溫干 餾制成的，既耗費大量能源，又造成環(huán)境污染。況且，隨著鋼鐵需求的大幅增加，焦炭突顯短 缺，尤其由于主焦煤儲量日益減少，嚴重影響了對焦炭數(shù)量和質(zhì)量的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，為提高冶煉效率，克服傳統(tǒng)高爐冶煉依賴焦炭的難題，提供一 種節(jié)能、環(huán)保、效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好的新型高爐及相應(yīng)的冶煉新方法。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的爐體為上小下大的階梯形結(jié)構(gòu)，熔融還原池位于爐體下部。爐體的中上 部有一環(huán)狀還原氣體進口。爐頂?shù)倪M料斗為垂直螺旋形，爐料從爐壁的上下三個進料口通 過螺旋形料斗滑入爐內(nèi)。熔融還原池位的底部有一個“U”形的虹吸式出鐵管通出爐外，虹 吸式出鐵管之爐外管壁上裝有電磁式開關(guān)一控制鐵水的流出。本發(fā)明的爐料及其進爐順序是爐料主要有鐵礦石、蘭炭(即非焦煤)、原煤。進料時，鐵礦石放進下料口的，蘭炭 放進中料口，原煤放進上料口。
本發(fā)明之階梯形爐體結(jié)構(gòu)，使爐內(nèi)的還原反應(yīng)集中在爐下部的熔融還原池中進行，反應(yīng)充分、快捷。本發(fā)明之爐料中省去了傳統(tǒng)的焦炭組分，采用低成本的原煤和蘭炭做 為還原劑、發(fā)熱劑，取代了日益稀缺、昂貴的焦炭。本發(fā)明爐頂?shù)穆菪瘟隙泛蛡?cè)壁進料的 設(shè)計，簡化了爐頂結(jié)構(gòu)，提高了安全性。當爐料進入爐中時，從高爐的下部風口鼓入高溫熱 風，由于蘭炭在高爐上部的反應(yīng)性高，與CO2開始反應(yīng)溫度較低，這些反應(yīng)性較高的蘭炭和 原煤反應(yīng)后，會使氣相中CO的濃度提高，即高爐內(nèi)還原氣氛明顯得到改善，從而加速了鐵 礦石在高爐內(nèi)的還原，擴大了間接還原反應(yīng)區(qū)，提高了熔融還原的冶煉效率。本發(fā)明采用電 磁式開關(guān)控制鐵水的流出，改善了操作工人的工作環(huán)境、減輕了操作工人的勞動強度。本發(fā)明在高爐上部發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是C+C02 = 2C0反應(yīng) 1Fex0y+yC02 = xFe+yC02 反應(yīng) 2本發(fā)明較傳統(tǒng)高爐冶煉相比，煉鐵效率約提高20%，煉鐵成本降低約500元，；節(jié) 能約30%，產(chǎn)品質(zhì)量提高一有害元素s、P等的含量更低。


圖1.本發(fā)明爐體之形狀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2.虹吸式出鐵管上的電磁式開關(guān)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，敘述一個實施例，對本發(fā)明做進一步說明。圖1顯示了本實施例的爐體結(jié)構(gòu)。爐體總高14m ；自下而上呈三個階梯形。爐頂設(shè)有一個垂直的螺旋形料斗裝置，該裝置對應(yīng)的爐壁上自上而下分別有三個 料口 料口 1、料口 2、料口 3，三個料口之間兩分別呈120度夾角，上下垂直距離分別為1米。下部為熔融還原池5，其外徑6m，直高3m ；中部外徑3. 5m,直高5m ；上部外徑2m， 直高4m;下部和中部之間垂直2m處，有一個過渡的傘形面。熔融還原池1的上部有出渣口 7，下部有穿出爐體的“U”形的虹吸式出鐵管6，其穿出部分的管壁上裝有電磁式開關(guān)8。爐 體之中上部有一道環(huán)形還原氣體進口 4。圖2顯示“U”形虹吸式出鐵管及電磁式開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖。虹吸式出鐵管6呈“U”形，其爐外的管壁上裝有電磁式開關(guān)8，以其電磁式加熱的 間斷方式，控制爐內(nèi)鐵水的流出。冶煉時，通過三個進料口，分別放進原煤、蘭炭和鐵礦石及熔劑石灰石。爐內(nèi)下降 的爐料與風口鼓入的熱風發(fā)生熱交換進行還原反應(yīng)，生成的鐵水的同時，產(chǎn)生副產(chǎn)品爐渣 和高爐煤氣。因原料條件波動造成的操作條件變化，可根據(jù)爐況及時調(diào)整。下面提供幾個實施例實施例1.高爐容量小于600m3原煤、蘭炭的粒級為20_60mm，二者的重量比為20 80?？扇刻娲固?。實施例2.高爐容量600_1000m3原煤、蘭炭的粒級為10_50mm，二者的重量比為20 80?？商娲s60%的焦炭。實施例3.高爐容量1000_4000m3
原煤、蘭炭的粒級為10_50mm，二者的重量比為2080。可替代約50%的焦炭。
權(quán)利要求
新型熔融還原煉鐵爐，其特征在于爐體為上小下大的階梯形結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型熔融還原煉鐵爐，其特征在于爐頂內(nèi)的料斗為垂直螺旋 形，爐料從爐壁的上下三個進料口——料口(1)、料口(2)、料口(3)，分別通過螺旋形料斗 滑入爐內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述新型熔融還原煉鐵爐，其特征在于料口(1)、料口(2)、料口 (3)之間垂直間距1米，兩兩的相互夾角120度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型熔融還原煉鐵爐，其特征在于爐底的出鐵口是個通出爐 外的“U”形虹吸式出鐵管(6)，虹吸式出鐵管之爐外管壁上裝有電磁式開關(guān)(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型熔融還原煉鐵爐的冶煉方法，其特征在于爐料為鐵礦石、 蘭炭、原煤；進料時，鐵礦石通過料口(3)進料，蘭炭通過料口(2)進料，原煤通過料口(1) 進料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型熔融還原煉鐵爐及其冶煉方法，爐體為上小下大的階梯形結(jié)構(gòu)；爐頂內(nèi)的料斗為垂直螺旋形，爐料從爐壁的上下三個進料口分別通過螺旋形料斗滑入爐內(nèi)；爐底的出鐵口是個通出爐外的“U”形虹吸式出鐵管，虹吸式出鐵管之爐外管壁上裝有電磁式開關(guān)。本發(fā)明的冶煉方法在于爐料主要有鐵礦石、蘭炭、原煤；進料時，鐵礦石放在進料口的下層，蘭炭放在中層，原煤放在上層。本發(fā)明較傳統(tǒng)高爐冶煉相比，煉鐵效率約提高20％，煉鐵成本降低約500元；節(jié)能約30％，有害元素s、p等的含量更低。
文檔編號C21B7/00GK101824500SQ20101017700
公開日2010年9月8日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者王志江 申請人:王志江