[发明专利]一种预还原粉铁矿工艺及其装置

说明书

发明领域

本发明涉及炼铁领域中熔融还原炼铁工艺，特别涉及一种结合斜坡炉预热粉铁矿和多级流化床预还原粉铁矿生产直接还原铁供熔融气化炉作为原料生产铁水的方法。

背景技术

二步法熔融还原冶炼铁水工艺逐步成为熔融还原炼铁工艺的主流，多级流化床和竖炉是反应效率较高的预还原反应器。竖炉反应器需要块矿或者球团作为原料，增加了原料成本；流化床是处理粉铁矿的常用工艺，为了保证较高的粉铁矿还原度和提高煤气利用率，多级流化床通过增加流化床级数分步还原粉铁矿，但是同时为了防止流化床中的高温粘结，流化床入口煤气温度一般要求<850℃，经过两级流化床还原反应后到达第三级流化床中的煤气温度大约在500-700℃范围，温度低条件下降低了流化床的反应效率，在现在生产实践中往往避免温度低的粉铁矿直接加入到流化床中，使得煤气温度将迅速下降，冷粉铁矿的温度升高缓慢，需要对冷粉铁矿进行预热后再加入到流化床中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预还原粉铁矿工艺及其装置，结合斜坡炉加热效率高、吹损少和适应粒度宽等优点进行预热粉铁矿，迅速将常温粉铁矿加热到>700℃高温，再加入了多级流化床中，保证了多级流化床的反应温度；利用多级流化床反应效率高的特点进行粉铁矿还原，粉铁矿的还原度可以快速达到80-90％，满足了熔融气化炉的原料要求。本发明综合了斜坡炉反应器和多级流化床反应器的优点，使得粉铁矿预还原工艺更加快速高效。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，一种预还原粉铁矿工艺，采用斜坡炉预热粉铁矿、多级流化床还原粉铁矿的组合方式，包括如下步骤：

a)粉铁矿从料斗中加入到斜坡炉中，往斜坡炉中鼓入氧气或富氧空气，与多级流化床反应器出口煤气在斜坡炉燃烧室发生燃烧反应并产生大量的热，加热从料仓加入到斜坡炉中篦板上的粉铁矿到700℃以上温度；

b)预热到700℃以上的高温粉铁矿顺次加入到多级流化床反应器中，在逆向而上的还原煤气中粉铁矿流态化并发生还原反应；

c)粉铁矿在多级流化床反应器中发生还原反应后得到的还原度达80-90％的直接还原铁加入到熔融气化炉中冶炼铁水。

又，熔融气化炉中产生的煤气经过净化或者富氢后通入到多级流化床中，作为流化床流化的载气和还原反应介质。

另，用斜坡炉作为预热粉铁矿反应器，两级流化床作为粉铁矿还原反应器，两级流化床反应器联接于斜坡炉反应器之后。

所述的粉铁矿颗粒直径<6mm。

所述的斜坡炉鼓入的氧纯度>95％。

所述的斜坡炉所用篦板为多孔装置。

所述的斜坡炉篦板的倾角范围是10°-30°。

所述的斜坡炉篦板上料层的厚度范围为80-250mm。

利用斜坡炉出口煤气净化后与熔融气化炉出口煤气混合，调节熔融气化炉出口煤气温度。

所述的流化床内保持0.3-1.0MPa的压力。

所述的流化床温度保持在700-850℃。

所述的流化床内气体流速保持在0.2-6.0m/s气速范围。

每级流化床内设有热旋风分离器，回收各级流化床内产生的细粉。

具体来说，本发明的熔融还原预还原粉铁矿工艺中，往斜坡炉燃烧室鼓入纯度>95％的O₂，与多级流化床出口煤气混和发生燃烧反应产生大量热，将加入的粉铁矿迅速加热到700℃以上温度。斜坡炉的篦板为多孔装置可以使高温气体顺利通过，篦板保持10°-30°的倾角，可以保证粉铁矿顺着篦板流动，篦板料层厚度保持为80-250mm，使得粉铁矿充分加热。

粉铁矿经过斜坡炉加热，到斜坡炉出口粉铁矿温度可到700℃以上，而通常的多级流化床内煤气经过两级流化床反应到达第三级以后流化床内温度下降到600℃以下，经过斜坡炉快速预热的粉铁矿加入到多级流化床中，由于预热后粉铁矿温度较高，粉铁矿在流化床中与还原性煤气的反应速率较高，可以快速将粉铁矿还原到80-90％的还原度，达到熔融气化炉所需的原料还原度要求。

熔融气化炉产生的煤气经过净化或者富氢处理通入到多级流化床中作为流化介质和还原剂，在700℃-850℃的温度条件下，迅速还原粉铁矿。流化床出口煤气则通入到斜坡炉燃烧室，在斜坡炉燃烧室发生燃烧产生大量热迅速加热粉铁矿到700℃以上高温。

本发明的有益效果