[发明专利]一种生产热铁水工艺

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别是一种生产热铁水工艺。

背景技术

现代炼铁的主体高炉法炼铁无论从理论和技术上讲可以说发展到鼎盛时期，已达到十分完善的程度。但高炉炼铁法存在着必须使用焦炭、流程长、投资大、环境污染严重等缺点。

我国能源消耗以煤为主，大致占总能耗的70％。煤炭资源虽很丰富(已探明的可采量达6000亿吨以上)，但炼焦煤仅占6％，且分布不均(山西省炼焦煤资源占50％以上)。因此，我国炼铁生产的发展完全建立在大量消耗焦煤的基础上，显然是不现实的。炼焦煤的缺乏和人们对环保要求的提高，迫使人们开展炼铁新工艺研究。对于高炉炼铁法，由于喷煤技术的发展，特别是富氧(或全氧)大喷煤技术，将使高炉焦比大幅度降低(焦比降到300kg/t以下，煤比喷到200kg/t以上)，从而给高炉炼铁法注入了新的活力。但是，如果要进一步的降低焦比，如焦比降到200kg/t以下，煤比喷到300kg/t以上。其难度就显现出来了：其1为炉内热量表现不足；其2为炉内未燃煤增加。从而导致高炉操作困难。如果采用高效洁净煤气化炉和直接还原竖炉连接工艺，形成一种用非炼焦煤的粉煤生产海绵铁。海绵铁作为电炉生产优质钢的原料。此工艺是可行的，但存在着如下缺点：①海绵铁系固态，作为电炉生产优质钢的原料。因此生产海绵铁的含铁炉料必需是优质的块矿或球团，优质的块矿或球团在国内难以获得。②煤气化炉(如shell工艺)产生的高温还原气(1200-1700℃、含尘、含H₂S)不能直接用于直接还原竖炉，必须降温、除尘、脱硫后才能送到直接还原竖炉使用。③煤气化炉(如shell工艺)产生的高温还原气加工成满足直接还原竖炉工艺要求的合格还原气的煤气处理工序极其复杂，而且耗资巨大。

熔融还原技术是钢铁工业的几项前沿高新技术之一，是一种用煤和矿生产热铁水的新工艺。由于该法有不用或少用焦炭、环境保护好、能耗低、投资省、应变能力强等特点，因而受到世界各国的关注。据统计，迄今熔融还原法已有35种之多，其中较有竞争价值的有13种。仅有COREX、FINEX、FINMET及HIsmelt等少数几种熔融还原工艺具备有工业生产规模。但到目前为止，只有COREX及FINEX炼铁法是已投入工业规模生产。COREX法炼铁采用块矿、球团或烧结矿为含铁炉料，直接用块煤作能源。铁氧化物的预还原及终还原分别在两个反应装置(即预还原竖炉和熔融气化炉)中进行。COREX装置中的熔融气化炉自带了一个所谓的“焦化厂”，即熔融气化炉中有一个煤的结焦过程，从而可在炉内形成一个所谓的焦炭床层，正因为有此焦炭层，才能提高铁水温度及对铁水成分进行控制，生产出类似于高炉的铁水。COREX装置存在着必须使用块煤及结构庞大的缺点。

FINEX是一种新的溶融还原工艺，该工艺使用非炼焦煤为能源和还原剂熔炼含铁粉矿生产类似高炉或COREX炉生产的热铁水。FINEX工艺是在COREX工艺的基础上发展起来的。该工艺分为两部份，首先采用流动床将矿粉还原成直接还原铁，然后利用COREX炉的熔融气化炉将固态海绵铁熔化、深度还原、提温、调整铁水成份，最终获得优质铁水，同时还能得到适宜温度及化学成份的优质还原煤气。FINEX工艺还存在着如下缺点：

a、FINEX工艺原料为含铁粉矿(-8mm的烧结含铁料)，FINEX流动床生产的粉状海绵铁需压块后才能加入COREX气化炉。

b、FINEX工艺仍然要使用块煤或粉煤压块。

本发明在高炉富氧(或全氧)大喷煤工艺、煤气化炉和直接还原竖炉连接工艺及COREX工艺的基础上创建出一种全新工艺，即煤气化炉和高炉连接工艺(煤造气外燃式环保型高炉)。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产热铁水工艺。本发明是煤气化炉产生的高温还原气直接从高炉炉缸风口鼓入；原料场来的块矿/球团、石灰石/白云石及焦炭从高炉炉顶加入；从高炉炉顶导出的高炉煤气，经炉顶煤气干法除尘器净化处理；由铁口排放铁水及炉渣。本发明输出的产品为：优质热铁水、水渣、优质高炉煤气；无粉尘、无废液、无废气排放。

本发明含铁炉料仅用普通块矿/球团(TFe≥49％)、可不用烧结、仅用少量焦炭(≤100kg/t)和煤气化炉产生的高温还原性气体生产优质热铁水工艺。煤气化炉(如shell工艺)产生的高温还原气(1200-1700℃、含尘、含H₂S)不降温、不除尘、不脱硫直接从高炉炉缸风口鼓入，即用鼓入高温还原性气体完全代替高炉热风系统和煤粉喷吹系统。从而大幅度地降低焦炭使用量及铁水成本。