[发明专利]一种熔融炼铁的方法和装置

权利要求书

1.一种熔融还原炼铁的方法，所述方法为三步法，以天然块矿或人造块矿为原料，以还原过程产生的煤气作为还原剂和热载体在预还原炉(2)进行预还原反应，预还原产品在终还原炉(6)进行终还原反应，产品为类似于高炉生产的铁水，直接还原钢；整个系统在隔绝空气和隔绝氧气下进行，只有在终还原炉使用作为燃料的析出气体时，才允许有含氧气体参与，且高温烟气不能进入预还原炉，只用于预热器装置、石灰烧制及轧钢加热炉加热钢坯；所述人造块矿为含碳球团或非含碳球团、块状或蜂窝状含碳或非含碳成型物(35)，含碳铁粉或不含碳铁粉的碳包衣球团，其特征是：从预还原炉顶出来的析出气体经过气体处理装置(3)处理和高温换热装置(9)加热后进入终还原炉；所述析出气体可在系统任何部位增设的气体改质装置中改质，或随时在还原炉中加入不同的物料进行气体改质，使析出气体与终还原炉及预还原炉的工作状态匹配，气体改质器多种多样，其中可以利用析出气体对含碳物质隔绝空气、隔绝氧气加热产生类似焦炉或半焦炉的气体与原物料析出气体混合。

2.根据权利要求1所述的熔融还原炼铁的方法，其特征是：所述预还原炉入口的气体温度为700℃～1050℃中间的某一合适温度，高温换热装置(9)出口进入终还原炉的气体温度为800℃～1500℃中间的某一合适温度；终还原炉温度根据物料状态，为900℃～1900℃中间的某些合适温度；原料在预还原炉(2)的停留时间0.5～12小时。

3.一种实现权利要求1或2所述熔融还原炼铁方法的装置，包括有预还原炉(2)、气体处理装置(3)和至少一台终还原炉(6)，终还原炉的上部设有煤粉喷入口(13)，预还原炉和终还原炉之间设有螺旋输送机(4)和进气管道(5)，终还原炉设有铁水流出口(11)，其特征是：所述装置还包括有高温换热装置(9)，预还原炉上部的析出气体出口通过气体处理装置(3)、高温换热装置(9)连接到终还原炉，析出气体作为还原剂和热载体使终还原炉的物料进一步还原。

4.根据权利要求3所述的熔融还原炼铁的装置，其特征是：所述终还原炉(6)为气体燃料加热炉，或煤粉固体燃料加热炉，或液体燃料加热炉，或电加热炉，或上述炉型之间的组合，不论何种炉型，要求炉体要隔绝空气，隔绝氧气。

5.根据权利要求3所述的熔融还原炼铁的装置，其特征是：所述高温换热装置(9)为熔池加热炉(27)；所述熔池加热炉为电加热炉，所述终还原炉(6)可与熔池加热炉组合为一体。

6.根据权利要求3所述的熔融还原炼铁的装置，其特征是：所述高温换热装置(9)为管式换热加热炉或蓄热式加热器(29)；所述管式换热加热炉或蓄热式加热器设有烧嘴；所述烧嘴为气体燃料烧嘴、或液体燃料烧嘴、或固体燃料烧嘴，或者上述烧嘴的组合。

7.根据权利要求3所述的熔融还原炼铁的装置，其特征是：所述气体处理装置出口一路连接到终还原炉与预还原炉进气管道(5)上，冷却终还原炉来的析出气体，并且使得进料装置得到保护，并使进入预还原炉的析出气体温度降低；一路经预热器装置(15)并经高温换热装置(9)进入终还原炉作为热载体和还原剂参与终还原加热；一路提供给高温换热装置的烧嘴对其中的预热器或蓄热装置进行加热，或同时提供给终还原炉烧嘴，作为物料终还原和熔炼使用，此路的析出气体或用其它燃料代替，使节省的煤气用于其它方面；一路从系统输出，提供给使用煤气的其它系统作为原料或燃料使用，或用于化肥合成或甲醇生产。

8.根据权利要求7所述的熔融还原炼铁的装置，其特征是：高温换热装置和终还原炉燃料加热所产生的烟气，经过气烧石灰窑、轧钢加热炉或预热器装置，或是以上的并联或串联，而气烧石灰窑使用石灰石生产活性石灰，在系统物料中使用，从气烧石灰窑或预热器装置中排出的烟气，经过低温换热器装置后，进入烘干炉，对准备进入预还原炉之前的物料进行烘干，低温换热器装置可以预热空气或析出气体作为高温换热装置或预热器装置的预热使用，所述预热器装置为使空气预热后，供给到高温换热装置或终还原炉用于燃料加热助燃使用；或作为高温换热装置前的预热器使用，对析出气体在进入高温换热装置前进行预热。

9.根据权利要求8所述的熔融还原炼铁的装置，其特征是：所述终还原炉采用等离子炉，用析出气体作载体气，可提高终还原效率和收率。

10.根据权利要求3所述的熔融还原炼铁的装置，其特征是：所述装置既是金属还原过程，也是煤气化流程，煤气的成分可以调整，将煤气用于化学合成化工方面，或者将装载了含碳的成型物物料的上述系统与一套或多套装载了不含碳或少含碳成型物物料的相同系统组合，使装载了含碳成型物物料的系统中排出的析出气体进入装载了不含碳或少含碳成型物物料的系统的上述相同位置，而收集装载了不含碳或少含碳成型物物料的系统从其预还原炉中排出的析出气体经气体处理装置处理后只用于上述几个系统中需要燃烧加热的位置或排除系统，不用于作为热载体或还原剂再进入其终还原炉。