[发明专利]一种低能耗无环境污染的炼铁装置

说明书

技术领域

本发明涉及冶炼设备，具体地说，本发明是一种低能耗的、无环境污染的炼铁装置。

背景技术

人类对钢铁的利用有超过千年的历史，钢铁对人类文明发展的贡献是毋庸置疑的。随着生产力的发展，人们对钢铁的需求不管是在质上还是量上都提出越来越高的要求，因而对钢铁冶炼的技术提出了更高的要求。

随着冶炼技术的发展，高炉生产也空前发展，高炉容积在不断地扩大。高炉炼铁发展到今天，消耗下降，成本降低，生产率几乎达到顶峰，为人类文明和经济发展做出巨大贡献，现在仍然是钢铁生产的主力军。在世界钢铁工业中，炼钢生铁的供应60％左右来自高炉，而我国几乎100％来自高炉炼铁。然而，随着时代的发展，在资源、环境、效率等条件的约束下，高炉炼铁生产却遇到了新的挑战，而且这些挑战大多来自高炉自身的发展。

这些挑战主要体现在：

1.对炉料要求高、配套环节多、投资庞大

为保证焦炭和铁矿石构成的料柱的透气性，高炉炉料必须是块状，且有较均匀的粒度，就需要对矿粉进行造块(烧结、球团)加工。从炼铁前的原料场到烧结(球团)厂、焦化厂，再到高炉炼铁系统，生产流程很长，而且总投资十分庞大。

2.生产成本高，难以满足环保的要求

高炉炼铁必须使用焦炭，然而焦煤的资源却越来越少，且焦炭资源不可再生，焦炭价格急剧上涨，导致了生铁成本的大幅上升。烧结矿、球团矿和焦炭的生产及这些原燃料在满足高炉生产的过程中会给大气、水和环境造成污染。越来越高的环保要求使高炉炼铁技术的发展越来越难以满足需要。

3.生产效率已近极限

众所周知，传统高炉过分地依赖间接还原，矿石中约2/3的氧是靠间接还原去除的，因此铁氧化物在高炉内还原和熔炼一般要停留很长时间，即从炉料投入到高炉出铁需要6.5～7小时。尽管高炉采用了各种强化冶炼技术，但这种依赖气固反应为主的熔炼工艺要想继续提高生产率已非常困难。

高炉炼铁生产遇到空前挑战，各种新的炼铁工艺方法不断涌现，其中就包括直接还原的炼铁方法。

直接还原炼铁方法限于以气体燃料、液体燃料或非焦煤为能源，是在铁矿石(或含铁团块)呈固态的软化温度以下进行还原获得金属铁的方法。这种金属铁由于还原温度低，产品呈多孔低密度海绵状，称为直接还原铁(DRI)或海绵铁。DRI由于其成分稳定，有害元素含量低，特别是不易氧化的金属夹杂元素少，粒度均匀，不仅可以补充废钢资源的不足，而且作为电炉炼钢的原料和转炉炼钢的冷却剂，对保证钢材的质量，特别是合金钢的质量，起着不可替代的作用，是炼钢的优质原料。据日本神户制钢预测，2010年直接还原铁产量将为10700万t。

直接还原冶炼按照主体能源的不同，将其分为气基直接还原、煤基直接还原和电直接还原三大类。其中，电直接还原以电力为主要能源，因为要消耗大量的电力，目前多已停产。煤基直接还原方法存在生产效率低、生产规模小、反应温度高、容易出现结圈结瘤的缺点，使用范围有限。

气基直接还原由于具有生产效率高、能耗低、操作容易等优点，成为直接还原铁生产最主要的方法，约占DRI总产量的90％以上。但因受地理分布的局限，该方法主要分布在中东、南美等天然气资源丰富的地区。代表较为节能的工艺有Midrex竖炉法、HYL反应罐法等。

①Midrex竖炉法。Midrex竖炉法是气基直接还原铁生产技术的主导工艺，该工艺由Midland Ross公司开发，目前已占直接还原铁市场60％以上。球团或块矿在竖炉内被天然气还原，生成DRI。此工艺要求有充裕的天然气，且生产指标较高，投资大。

②HYL反应罐法。原料天然气首先用活性炭脱硫，然后与过量水蒸气混合，在850℃-1050℃下进行催化反应。反应罐组由多个反应罐组成。反应罐之间有一套复杂的还原气管路相连接。高温还原气通入主还原罐，将经过预热和预还原的矿石还原成海绵铁。工艺复杂，设备众多，投资大。

发明内容

本发明的目的是提供一种炼铁装置，该炼铁装置具有低能耗、无环境污染的优点。

针对我国铁矿资源和煤矿资源的特殊性及对环保的要求，目前市场上迫切需要一种低能耗无环境污染的炼铁装置，该装置既能很好地解决了以往直接还原炼铁的不足，还节能、环保，使同时实现环保、节能、大规模地炼铁生产成为可能。

为了实现上述的发明目的，本发明采用以下技术方案：