專利名稱：鐵礦石熔煉還原方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵礦石熔煉還原方法;特別是，在此方法中碳素物既用作燃料，又用作還原劑，而鐵礦石在一座堿性氧化爐中被熔煉并加以還原。本發(fā)明還涉及有關(guān)的設(shè)備。
熔煉還原方法近來得到充分發(fā)展以代替鼓風(fēng)爐制鐵方法，它克服了后者的許多缺點;鼓風(fēng)爐制鐵方法不僅要求昂貴的建造費用，而且還要求龐大的建造場地。
在早先的一種熔煉還原方法中，鐵礦石靠一種廢氣進行予還原，然后經(jīng)過予還原的鐵礦石同碳素物和熔劑一起裝入一座熔煉還原爐。接著再把氧氣和攪拌氣體鼓入熔煉還原爐。于是，碳素物因予先裝有的融熔金屬而熔解，同時，碳素物中含有的碳由氧氣氧化。借助于這種氧化作用所產(chǎn)生的熱量，礦石得到熔煉，并借助于碳素物中含有的碳而得到還原。融熔金屬中所生成的CO氣體，由于鼓入多余的氧氣，又燃成CO2氣體。這種CO2的顯熱傳給爐渣和復(fù)蓋著融熔金屬表面的爐渣中的鐵粒，然后傳給融熔金屬。
就這樣，鐵礦石被還原成融熔金屬。在這種工藝過程中，為了減輕熔煉還原爐中還原過程的負荷，鐵礦石是經(jīng)過予還原的;比如，象一項日本專利NO.43406/86中所披露的那樣，在鐵礦石裝入熔煉還原爐以前，以還原度60至75%加以予還原。結(jié)果，出自熔煉還原爐的廢氣成為具有高度還原性的氧化程度低的氣體，而人們被迫需要大量的這種廢氣。
如果在裝入熔煉還原爐以前，鐵礦石以至少30%的比例經(jīng)過予還原以達到減輕熔煉還原爐中還原過程負荷的目的，出自熔煉還原爐的廢氣的氧化度(此后稱作“OD”)就要求降低;這里OD由公式“(H2O+CO2)/(H2+H2O+CO+CO2)”表達。結(jié)果，廢氣的量必然加大;比如日本專利NO.43406/86就表明了這一點。這種廢氣的增多自然提高了生產(chǎn)成本。因而，為了獲得鐵礦石較高的予還原比例，則需要具有低OD的廢氣，而鐵礦石在予還原爐中的滯留時間不得不比在熔煉還原爐中的還要長。于是，裝填經(jīng)過予還原的鐵礦石和排放已產(chǎn)出的融熔金屬各個循環(huán)間的均衡就難以控制了。這種情況必然造成的后果是，要嚴格限制熔煉還原爐中的控制幅度。
此外，為了提高鐵礦石的熔化速度以及加速鐵礦石的還原，習(xí)慣上采用一種在熔煉還原爐中后燃CO氣體并利用由此而生成的熱量的方法，其中用于后燃的O2氣體是通過位于熔煉還原爐頂蓋的一些風(fēng)口送入的。不過，在慣用的方法中，盡管當(dāng)后燃比例提高時廢氣的溫度可以升高，但傳給融熔金屬的顯熱是不足的。這種情況造成的后果是，被迫排放高溫廢氣。這種方法的問題是，這樣一種高溫氣體會侵襲熔煉還原爐的耐火內(nèi)壁。
因而，至今一向普遍認為，廢氣的OD不能提高到如此程度。
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種熔煉還原方法，依此獲得良好的傳熱效率、保護耐火內(nèi)壁不變因后燃而造成的熱侵襲、達到高效予熱和予還原和確保合理的工作性能。
按照本發(fā)明，提供一種鐵礦石的熔煉還原方法，此方法包括以下各個步驟予熱和予還原鐵礦石;
將經(jīng)過予熱和予還原的鐵礦石、碳素物和熔劑裝入一座熔煉還原爐;
通過一只帶有脫碳噴咀和后燃噴咀的頂吹氧槍把氧氣鼓入熔煉還原爐，所述頂吹氧槍的一端安置在爐渣層的上平面和下平面之間;
通過至少一個位于熔煉還原爐側(cè)壁上的側(cè)風(fēng)口以及至少一個位于還原爐底盤上的底風(fēng)口鼓入一種攪拌氣體，使得通過至少一個側(cè)風(fēng)口送入的至少一部分攪拌氣體沖擊由通過至少一個底風(fēng)口送入的攪拌氣體造成的融熔金屬鼓起部;
所述攪拌氣體是從由Ar、N2、CO、CO2和一種過程氣體所構(gòu)成的一組氣體中選出的至少一種氣體;
調(diào)節(jié)鼓入熔煉還原爐的氧氣和攪拌氣體的流量，使得熔煉還原爐生成的爐內(nèi)氣體的OD的范圍為0.5至1.0;
此外，按照本發(fā)明，提供一種符合上述方法的設(shè)備，包括一座予熱和予還原鐵礦石的予熱予還原爐;
一座將經(jīng)過予熱和予還原的鐵礦石、碳素物和熔劑裝入其中、而且鐵礦石在其中熔煉和還原的熔煉還原爐;
一只具有脫碳噴咀和后燃噴咀并將氧氣鼓入所述熔煉還原爐的頂吹氧槍;
至少一個位于熔煉還原爐側(cè)壁上的側(cè)風(fēng)口和至少一個位于熔煉還原爐底盤上的底風(fēng)口，通過它們分別鼓入一種攪拌氣體，使得通過所述至少一個側(cè)風(fēng)口送入的至少一部分所述攪拌氣體沖擊由所述至少一個底風(fēng)口造成的融熔金屬的鼓起部。
本發(fā)明的這一目的和其他一些目的和優(yōu)點，在隨后結(jié)合附圖作出詳細敘述之后，將會十分明顯。
圖1是表明本發(fā)明的鐵礦石熔煉還原設(shè)備實施例的框圖;
圖2是表明構(gòu)成圖1所示設(shè)備的一部分的熔煉還原爐中氣流情況的視圖;
圖3是表明本發(fā)明的各個側(cè)風(fēng)口和各個底風(fēng)口之間位置關(guān)系的視圖;
圖4是表明按照本發(fā)明計算出來的OD和實際測定出來的OD之間對比關(guān)系的圖形;
圖5是表明本發(fā)明中傳熱效率同氧槍高度關(guān)系的圖形;
圖6是表明本發(fā)明中傳熱效率同側(cè)吹氣體流量關(guān)系的圖形。
根據(jù)對熔煉還原爐工作機理的研究和具體針對提高傳熱效率和促進鐵礦石還原所作的測定，發(fā)明人得出一些結(jié)論。
(1)按照前面提到的一些先有技術(shù)中的基本概念，由于在提高傳熱效率方面技術(shù)上的局限性以及因后燃過熱會造成熔煉還原爐較薄爐壁的損壞，后燃比例不能大大提高。然而，如果把氧氣鼓入爐渣層，并且與此同時猛烈地攪拌爐渣，使得后燃主要在爐渣層之內(nèi)進行，則在保持很高的傳熱效率的同時，可以達到高度的后燃。于是，由于高度的后燃，爐渣和爐渣中含有的融熔金屬丸粒就得到充足的熱量供應(yīng)，使得由下面公式中出現(xiàn)的C所形成的鐵礦石還原過程能夠高效地進行，這里C指的是形狀或者為金屬細滴或者為金屬熔池的融熔金屬中含有的碳。
(2)在先有技術(shù)的方法中，有一些實例，其中在整個或一定的還原作業(yè)期間要進行氧氣底吹。這種氧氣底吹對于高度的后燃是不利的。即進行氧氣底吹時，在融熔金屬中會產(chǎn)生大量的CO氣體，融熔金屬受到強烈攪拌。結(jié)果，飛濺起來的融熔金屬進入后燃區(qū)，濺起的融熔金屬中含有的C同氧氣反應(yīng)，從而后燃比例被降低了。因而，無論底吹時期長短，必需避免氧氣底吹。
基于這些認識和經(jīng)驗，本發(fā)明實現(xiàn)了一種高效的還原作業(yè)，規(guī)定的條件如下(a)攪拌氣體的側(cè)吹與底吹相結(jié)合，使得融熔金屬自動地擴散到鐵礦石存在于爐渣層中的區(qū)域中去，促進了由融熔金屬中的C所形成的鐵礦石的還原作用。
(b)脫碳噴咀和后燃噴咀安置在一只頂吹氧槍之中并通過它們鼓入氧氣，這樣獲得予定的或更高的OD水平。通過后燃噴咀的氧氣送入爐渣層，在爐渣層中形成一個進行后燃的區(qū)域。爐渣層由側(cè)吹氣體和頂吹氣體共同進行強烈攪拌。從而，由后燃產(chǎn)生的熱量可以傳給鐵礦石。
(c)從由Ar、N2、CO、CO2和一種過程氣體所構(gòu)成的一組氣體中選出的至少一種氣體用作攪拌氣體，通過側(cè)壁以及底盤鼓入，使后燃度不致下降。氧氣不用于這一目的。
除前述的以外，本發(fā)明中通過融熔還原爐的上蓋部分或側(cè)壁上部、還原爐廢氣排出管或予熱和予還原爐的氣體改質(zhì)風(fēng)口鼓入粉狀碳素物、燃油或蒸汽。這種吹送會提高融熔還原爐中生成氣體的質(zhì)量，降低所生成的爐內(nèi)氣體的OD;而且經(jīng)過改質(zhì)的各種氣體會促成較高的予還原度。廢氣的溫度最好控制在300至1，300℃范圍。如果溫度低于300℃，無法指望產(chǎn)生予熱效應(yīng)，此外，還擔(dān)心在氣體改質(zhì)過程中出現(xiàn)焦油的麻煩。反過來，如果溫度超過1，300℃，設(shè)備中會出現(xiàn)熱阻問題。再有，借助于氣體改質(zhì)降低溫度也在設(shè)備的熱阻問題方面有利。
現(xiàn)在具體參照


本發(fā)明中鐵礦石熔煉還原設(shè)備的實施例。圖1表明本發(fā)明中鐵礦石熔煉還原設(shè)備的框圖。圖1中兩個
意指兩個
互相連通，兩個
意指兩個
互相連通。在融熔還原爐10中，形成了金屬熔池11和爐渣層12。熔煉還原爐具有一只頂吹氧槍21，向下垂直插入爐渣層。頂吹氧槍的端部裝有脫碳噴咀22和后燃噴咀23，把氧氣鼓入爐10。在爐10側(cè)壁和底盤上分別裝有側(cè)風(fēng)口25和底風(fēng)口26，通過它們鼓入攪拌氣體。這種氣體是從由Ar、N2、CO、CO2和一種過程氣體構(gòu)成的一組氣體中選出的至少一種氣體。過程氣體是本發(fā)明中熔煉還原設(shè)備內(nèi)生成的一種氣體。
在爐10的上部左右分別裝有第一滑槽13和第二滑槽14。通過第一滑槽13和第二滑槽14，將通用裝料機(為簡明起見，未畫出)供給的碳素物和熔劑以及已經(jīng)在流床式予熱和予還原爐30中予還原過的鐵礦石靠重力分別裝入熔煉還原爐。爐上裝有供爐10中排出的廢氣使用的排氣管15。應(yīng)當(dāng)注意，流床式予熱和予還原爐可以由直筒式爐或轉(zhuǎn)窯式爐代替;直筒式爐具有較高的熱效率，轉(zhuǎn)窯式爐設(shè)備成本低、易于操作;這樣做對本發(fā)明的特性不會有任何妨害。
在所述排氣管的上部裝有一個或一個以上的氣體改質(zhì)風(fēng)口9，通過風(fēng)口鼓入粉狀碳料、燃油或蒸汽作為氣體改質(zhì)劑;把廢氣的質(zhì)量提高，使之成為一種具有低OD值的氣體。此外，還裝有熱旋風(fēng)除塵器31，廢氣從熔煉還原爐10送入其中，灰塵被除掉，但不喪失廢氣的高熱量;予熱與予還原爐30，廢氣送入其中，予熱鐵礦石;分離器35，接受來自予熱與予還原爐的廢氣，除去廢氣中含有的鐵礦石微粒。還有一臺壓力裝置27，把從分離器35中的鐵礦石分離出來的鐵礦石微粒同一種運載氣體混合起來，形成混合物，并向混合物加壓。此種混合物通過側(cè)風(fēng)口25和底風(fēng)口26鼓入爐10。應(yīng)當(dāng)注意，一部分鐵礦石微粒也可以返回予熱與予還原爐30，作為鐵礦石加以予熱和予還原，盡管圖1中并未畫出。再有，為利用熱量起見，不用分離器35而安裝一臺予熱器予熱鐵礦石，這種作法是很有效的。作為運載氣體，可以采用從由Ar、N2、CO、CO2和一種過程氣體構(gòu)成的一組氣體中選出的一種氣體。
其次，敘述用于前面說明過的熔煉還原設(shè)備中的一種鐵礦石熔煉還原方法。作為原料的鐵礦石自所述裝料機(未畫出)裝入予熱和予還原爐30，在爐30中予熱和予還原以后，鐵礦石靠重力通過第二滑槽14裝入熔煉還原爐10。各種碳素物和熔劑靠重力通過第一滑槽13也裝入爐10。在熔煉還原爐中形成金屬熔池11和爐渣層12。熔煉還原爐10于爐渣層12內(nèi)生成的爐內(nèi)氣體由于隨后要詳加說明的爐內(nèi)反應(yīng)而提高了OD值。這種爐內(nèi)氣體順排氣管15上行，準備進入予還原爐30，而且作為廢氣的這種爐內(nèi)氣體要同一種氣體改質(zhì)劑相遇，后者要通過安置在排氣管15上部的氣體改質(zhì)風(fēng)口9鼓入排氣管15。這種廢氣的改質(zhì)作業(yè)隨后也要詳加解釋。
由于爐內(nèi)反應(yīng)而加大了OD值(由以下給出的公式表達)的爐內(nèi)氣體，借助于氣體改質(zhì)劑可以降低OD值
經(jīng)過如此改質(zhì)而提高了質(zhì)量的爐內(nèi)氣體，作為廢氣送入予熱予還原爐30。鐵礦石在予熱和予還原爐內(nèi)加以予熱和予還原，然后通過第二滑槽14裝入熔煉還原爐。與此同時，廢氣進入分離器35，在鐵礦石微粒于分離器中從廢氣中分離出來以后，廢氣沿兩條路線之任一條前進。兩條路線之一是，廢氣通過一臺通用排氣器排出;另一是，廢氣作為過程氣體使用，通過側(cè)風(fēng)口25和底風(fēng)口26鼓入爐10，成為一種攪拌氣體或一種運載氣體。此外，這種廢氣可以送入排氣管15，同從熔煉還原爐排出的爐內(nèi)氣體混合，并且用以控制送入予熱和予還原爐30的氣體的溫度。
現(xiàn)在，具體參照圖2至6的附圖，詳細探討一下鼓入熔煉還原爐10的氣體同爐內(nèi)反應(yīng)之間的關(guān)系。圖2表明通過如圖1所示的側(cè)風(fēng)口25和底風(fēng)口26鼓入的氣體的作用。圖2中氧槍21下方的箭頭28和29各自指出分別通過脫碳噴咀22和后燃噴咀23注入的氧氣的方向。DC O2表示通過脫碳噴咀鼓入的氧氣，PC O2表示通過后燃噴咀鼓入的氧氣。貫穿全部還原作業(yè)，從頭至尾氣體送吹作業(yè)都是通過氧槍21、側(cè)風(fēng)口25和底風(fēng)口26進行的。通過側(cè)風(fēng)口和底風(fēng)口的氣體吹送共同合作使融熔金屬擴散到渣層中去，其結(jié)果是，氣體吹送有力地加大了還原速度。
在此詳細說明的開頭已經(jīng)提到，根據(jù)以下結(jié)論，即存在于爐渣層12中的鐵礦石的還原主要是利用融熔金屬中含有的C作為還原劑而進行的，本發(fā)明試圖借助于強烈攪拌使鐵礦石浮在爐渣層的較低部分，并使融熔金屬自動地擴散到這一區(qū)域中來以提高還原速度。為此目的，通過底風(fēng)口26鼓入攪拌氣體，在融熔金屬表面形成融熔金屬鼓起部(如圖2中A所示)，同時通過側(cè)風(fēng)口25鼓入攪拌氣體，使至少一部分從側(cè)向鼓入的攪拌氣體沖擊鼓起部A。鼓起部A處的融熔金屬靠這種側(cè)吹氣體濺入渣層。渣層的視比重通常范圍為0.1至0.5，而鐵礦石的容重大約范圍為2至5。因而，渣層中含有的鐵礦石16集中地浮在爐渣層12的較低部分。當(dāng)融熔金屬的鼓起部A借助于側(cè)吹攪拌氣體而濺起時，濺起的融熔金屬17擴散到爐渣層12較低部分的區(qū)域中去。濺起的融熔金屬中含有的C使鐵礦石還原。因而很高的還原速度得以實現(xiàn)。為了獲得這種效果，最好是側(cè)吹氣體能沖擊融熔金屬的鼓起部A，使得底吹氣體同側(cè)吹氣體彼此盡可能地成直角交叉。在水平方向，側(cè)風(fēng)口25和底風(fēng)口26的安置要滿足圖3(a)和(b)中所示的位置關(guān)系。
圖3(a)表明在采用一個側(cè)風(fēng)口25和一個底風(fēng)口26的情況下二者的位置關(guān)系，圖3(b)表明在采用三個側(cè)風(fēng)口25和三個底風(fēng)口26的情況下它們的位置關(guān)系。圖3中箭頭指明通過側(cè)風(fēng)口25鼓入的氣體方向。當(dāng)然，側(cè)風(fēng)口26和底風(fēng)口26的數(shù)量和位置并不總是完全必須按照圖3所示的那樣。根據(jù)實際使用的熔煉還原爐的容量及其產(chǎn)量可以確定風(fēng)口的數(shù)量。此外，通過側(cè)風(fēng)口25和底風(fēng)口26都需要鼓入大量氣體。根據(jù)融熔金屬的數(shù)量和融熔金屬的深度可以確定氣體吹入量。除了擴散作用以外，側(cè)吹氣體還攪拌爐渣層的上部，在其中形成后燃區(qū)。這一點隨后也要詳述。
通過側(cè)風(fēng)口25和底風(fēng)口26吹入的氣體是從由Ar、N2、CCO、CO2和一種過程氣體構(gòu)成的一組氣體中選出的至少一種氣體。但是，決不使用O2氣體。理由如下首先，如果O2氣體用作側(cè)吹氣體，就會涉及一項基本問題，即已經(jīng)濺入爐渣層12較低部分中的融熔金屬所含有的C的還原作用會受到削弱。其次，如果O2氣體用作底吹氣體，則會產(chǎn)生過多的CO氣體使融熔金屬受到過分強烈的攪拌。結(jié)果，濺起的融熔金屬進入爐渣層的上部區(qū)域，并且達到后燃區(qū)(圖2中B所示)，在該區(qū)域內(nèi)發(fā)生由PC O2引起的燃燒。因此，由于融熔金屬所含有的C同用于后燃的O2發(fā)生反應(yīng)，后燃受到削弱。再有，O2氣體用于底吹會把構(gòu)成底風(fēng)口26的耐火材料的溫度提得很高，以致必須添加諸如C3H3的冷卻氣體。這種添加也會增大底吹氣體的量，并且過分地加速產(chǎn)生融熔金屬的濺起現(xiàn)象。
圖4是表明本發(fā)明各實例同先前技術(shù)各對照例對比情況的圖形，各實例使用N2氣體作為底吹氣體，各對照例不用N2氣體而使用O2氣體作為底吹氣體。亦即，在此圖形中，用縱坐標表示的OD測定值對應(yīng)于利用廢氣中含有的H2O、CO、H2和CO化學(xué)分析根據(jù)先前的公式(1)得出的OD值。另一方面，用橫生標表示的OD值由公式(2)算出OD＝〔PC O2/(DCO2+PCO2+鐵礦石中的O2+碳料中的O2+物料中固有的水+1/2·碳料中的O2)〕……(2)這一公式根據(jù)的假定是，分子項“PO O2”完全消耗在后燃之中，而且鼓入熔煉還原爐的全部的O2，作為一種廢氣排出熔煉還原爐。在各對照例的情況下，由底吹送入的O2氣體包含在DC O2之中。借助公式(2)，根據(jù)理論計算確定的OD值可以從DC O2和PC O2的測定量以及靠分析取得的、包含在原料中的O2和H2量得出。從各實例可以看出，當(dāng)某一OD測定值近似等于某一計算值時，可以說后燃比例是很好的。從圖4可以明顯看出，各實例的后燃是良好的，而各對照例的不行。
本發(fā)明中，后燃區(qū)主要在渣層即B區(qū)內(nèi)形成，并實現(xiàn)了高度后燃。這樣，采用形成后燃區(qū)并且渣層由側(cè)吹氣體強烈攪拌的方法，可以達到實現(xiàn)高度后燃和仍然獲得高效傳熱的目的。因而，后燃氧氣主要需要吹入存在于B區(qū)后燃范圍內(nèi)的渣層。
特別需要的是，頂吹氧槍的高度要規(guī)定得使之相對于融熔金屬平面和渣層平面具有適當(dāng)?shù)奈桓?。換句話說，如果氧槍21的噴咀過分地高于爐渣層的上表面，在爐渣層中就無法形成后燃區(qū)，傳熱效率就要降低;相反，如果噴咀過低，則不能形成適當(dāng)?shù)暮笕紖^(qū)。氧槍噴咀的最低平面等于爐渣層的較低一面。
圖5表明按照本發(fā)明氧槍頂端與渣層上表面之間的高度同傳熱效率的關(guān)系，這一關(guān)系使我們認識到，如果氧槍頂端離開渣層表面太高，就不可能獲得滿意的傳熱效率。圖6表明側(cè)吹氣體量同傳熱效率的關(guān)系。從圖6可以認識到，通過風(fēng)口25鼓入大量側(cè)吹氣體并強烈攪拌爐渣層，可以獲得滿意的傳熱效率。圖5和6所示的結(jié)果是從一種操作中取得的，操作時采用容量為5噸的熔煉還原爐，以28噸/小時的速度產(chǎn)生融熔金屬。
按照本發(fā)明，由于熱效率很高，可以如上所述借助于提高OD得到很高的還原速度。此外，由于提高了OD，碳素物的添加量可以減少。結(jié)果，可以節(jié)省碳素物單位消耗量，同時可以降低融熔金屬的P含量，因為融熔金屬中的大部分P是由碳素物帶進來的。再有，OD提高以后，會促發(fā)蒸發(fā)脫硫，因而可以降低融熔金屬的S含量。按照這些觀點，OD最好規(guī)定為0.5或者更大。如果OD為0.7或者更大，熔煉還原爐中的還原反應(yīng)會得到促進，從而予還原爐就顯著地成為不必要的了。
如上面提到過的那樣，可以借助于吹入粉狀碳素物對增大了OD的氣體，即低熱值氣體，進行改質(zhì);作為改質(zhì)劑的這種粉狀碳素物是同通過位于排氣管15上部的氣體改質(zhì)風(fēng)口9的運載氣體一起吹入的;改質(zhì)過的氣體的OD小于0.5。這種經(jīng)過改質(zhì)的氣體送入予熱和予還原爐，而鐵礦石得以高效還原。運載氣體是從由N2、Ar、CO、CO2和一種過程氣體構(gòu)成的一組氣體中選出的至少一種氣體。如上所述，粉狀碳素物是一種氣體改質(zhì)劑，通常同運載氣體一起吹入。不過，視碳素物的顆粒大小而定，可以靠重力裝進氣體改質(zhì)風(fēng)口9。這一點也適用于通過熔煉還原爐上部從事的裝填操作。作為所述氣體改質(zhì)劑，可以推薦采用燃油或蒸汽，這時要慮諸如成本、氣體改質(zhì)風(fēng)口的結(jié)構(gòu)和廢氣等情況。
在此實施例中，如上面提到過的，氣體改質(zhì)風(fēng)口9安置在熔煉還原爐的上部。這種安排使得有可能沿排氣管15的管壁在鉛直方向隨意選擇許多鼓風(fēng)入口，因而鼓入氣量易于控制。此外，當(dāng)這些風(fēng)口安置在熔煉還原爐的上蓋和側(cè)壁上部時，熔煉還原爐的這些部分、排氣管和其他有關(guān)附件都可得到防護而不致過熱，因為吹入氣體質(zhì)改劑會降低廢氣的溫度。當(dāng)予熱和予還原爐是流床式的，依靠把氣體改質(zhì)劑吹入一臺風(fēng)箱，氣體改質(zhì)劑同來自熔煉還原爐的廢氣在風(fēng)箱內(nèi)混合得很好，廢氣的改質(zhì)會高效進行。
最后，得自本發(fā)明各實例運行結(jié)果的具體數(shù)值列于表1。這些實例是與圖5和6的條件相同的條件下取得的。表中表明進行氣體改質(zhì)的情況同不進行氣體改質(zhì)的情況之間的對比。利用表1中各樣廢氣的成分值按照此前給出的公式(2)計算出各個OD值。經(jīng)過改質(zhì)的氣體OD值是0.24，而未經(jīng)改質(zhì)的氣體OD值是0.51。顯然經(jīng)過改質(zhì)的氣體OD值比未經(jīng)改質(zhì)的氣體OD值低得多。此外，經(jīng)過改質(zhì)的氣體溫度比未經(jīng)改質(zhì)的氣體溫度低。
雖然對本發(fā)明參照其最佳實施例已經(jīng)作了詳細的展示和描述，但熟諳這項技術(shù)的人員會理解可以在形式和細節(jié)方面作出前述的和其他的一些改變，同時不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種鐵礦石熔煉還原方法，包括以下步驟予熱和予還原鐵礦石；將經(jīng)過予熱和予還原的鐵礦石、碳素物和熔劑加入一座熔煉還原爐；通過一只帶有脫碳噴咀和后燃噴咀的頂吹氧槍把氧氣鼓入熔煉還原爐，所述頂吹氧槍的一端安置在爐渣層的上平面和所述爐渣層的下平面之間；通過至少一個位于所述熔煉還原爐側(cè)壁上的側(cè)風(fēng)口以及至少一個位于所述熔煉還原爐底盤上的底風(fēng)口，使得通過所述至少一個側(cè)風(fēng)口送入的至少一部分所述攪拌氣體沖擊由通過所述至少一個底風(fēng)口送入的所述攪拌氣體造成的融熔金屬鼓起部；所述攪拌氣體是從由Ar、N2、CO、CO2和一種過程氣體構(gòu)成的一組氣體中選出的至少一種氣體；以及調(diào)節(jié)鼓入熔煉還原爐的所述氧氣和所述攪拌氣體，使得所述熔煉還原爐爐內(nèi)氣體的OD范圍為0·5至1·0，其中OD由以下公式表達
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述OD為0.7至1.0。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述爐內(nèi)氣體含有一種氣體，當(dāng)所述該氣體從熔煉還原爐出來時溫度為300至1，300℃。
4.權(quán)利要求1的方法，進一步包括的補充步驟是，在不損失所述爐內(nèi)氣體熱量的情況下，從所述爐內(nèi)氣體除掉塵埃，排至所述熔煉還原爐之外，然后把所述爐內(nèi)氣體送入一座予熱和予還原爐。
5.權(quán)利要求1的方法，進一步包括的補充步驟是，借助于排出熔煉還原爐的廢氣予熱所述鐵礦石。
6.權(quán)利要求1的方法，進一步包括的補充步驟是，把所述爐內(nèi)氣體改質(zhì)成OD小于0.5的優(yōu)質(zhì)氣體并借助于這種經(jīng)過改質(zhì)的氣體在予熱和予還原爐中予還原鐵礦石。
7.權(quán)利要求6的方法，其中改質(zhì)所述爐內(nèi)氣體的步驟包括，借助于從由碳素物、蒸汽和燃油構(gòu)成的一組中選出的至少一種氣體改質(zhì)劑來改質(zhì)該氣體。
8.權(quán)利要求6的方法，其中改質(zhì)所述爐內(nèi)氣體的步驟包括，通過從以下一組中選出的至少一處位置鼓入所述改質(zhì)氣體，這一組是由所述熔煉還原爐的上蓋和側(cè)壁上部、排氣管和所述予熱和予還原爐的爐壁構(gòu)成的。
9.權(quán)利要求6的方法，其中吹送所述改質(zhì)氣體的步驟包括，通過氣體改質(zhì)風(fēng)口同一種運載氣體一起吹送所述改質(zhì)氣體。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述運載氣體包括從由Ar、N2、CO、CO2和一種過程氣體構(gòu)成的一組氣體中選出的至少一種氣體。
11.一種鐵礦石熔煉還原設(shè)備，包括一座予熱和予還原鐵礦石的予熱和予還原爐;一座將所述經(jīng)過予熱和予還原的鐵礦石、碳素物和熔劑裝入其中中、而且所述經(jīng)過予熱和予還原的鐵礦石在其中得到熔煉和還原的熔煉還原爐;一只具有脫碳噴咀和后燃噴咀并將氧氣鼓入所述熔煉還原爐的頂吹氧槍;以及至少一個位于熔煉還原爐側(cè)壁上的側(cè)風(fēng)口和至少一個位于熔煉還原爐底部的底風(fēng)口，通過它們分別鼓送一種攪拌氣體，使得通過所述至少一個側(cè)風(fēng)口送入的至少一部分所述攪拌氣體沖擊由通過所述至少一個底風(fēng)口送入的所述攪拌氣體造成的融熔金屬鼓起部。
12.權(quán)利要求11的設(shè)備，進一步包括至少一個氣體改質(zhì)風(fēng)口，通過它向出自所述熔煉還原爐的爐內(nèi)氣體供應(yīng)一種氣體改質(zhì)劑。
13.權(quán)利要求12的設(shè)備，其中所述至少一個氣體改質(zhì)風(fēng)口安置在從以下一組中選出的至少一處部位，這一組是由所述熔煉還原爐的上蓋和側(cè)壁上部、排氣管和所述予熱和予還原爐的一臺風(fēng)箱。
14.權(quán)利要求11的設(shè)備，其中所述予熱和予還原爐是由流床式爐、直筒式爐和轉(zhuǎn)窯中的任一種。
全文摘要
一種鐵礦石熔煉還原方法包括預(yù)熱和預(yù)還原鐵礦石；將經(jīng)過預(yù)熱和預(yù)還原的鐵礦石、碳素物和熔劑裝入一座熔煉還原爐；通過頂吹氧槍把氧氣鼓入熔煉還原爐，通過至少一個位于熔煉爐側(cè)壁上的側(cè)風(fēng)口以及至少一個位于還原爐底盤上的底風(fēng)口鼓入一種攪拌氣體，調(diào)節(jié)鼓入氣體的流量，使?fàn)t內(nèi)氣體的OD的范圍為0.5至1.0。此外，還述及用于上述方法中的設(shè)備。
文檔編號C21B13/14GK1043344SQ8810814
公開日1990年6月27日 申請日期1988年11月29日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月30日
發(fā)明者高橋謙治, 巖崎克博, 井上茂, 田辺治良, 川上正弘, 山田健三, 寺田修 申請人:日本鋼管株式會社