[发明专利]利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，具体而言，本发明涉及一种利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法和系统。

背景技术

随着我国钢铁行业的发展，传统高炉炼铁工艺日臻成熟，但需要面对环境、能源多方面的挑战，且工艺流程长、能耗高和污染重的缺点使其发展受到一定的阻碍。与此同时，一些流程短、生产成本低的非高炉炼铁工艺受到普遍的重视，近年来也获得快速的发展，如煤基直接还原炼铁工艺，该工艺的显著特点是能够采用替代焦炭的煤粉作为还原剂，流程短，效率高。

在直接还原工艺中，在将原料布入还原装置进行高温还原之前，需要对原料进行成型处理，即使原料成型且具有一定的强度。一般的成型处理是对原料进行压球或者造球，在这两个工序中原料均不可避免的会存在一定损失，对这些损失原料的处理是一般返回重新配料或混合后再成型，因此这些损失原料也称为“返料”。在经直接还原—熔分工艺冶炼后，获得半成品或最终产品以液态铁水的形式进行出料，进入盛装容器或者模具后，缓慢冷却形成一定的形状。液态铁水的温度在1500℃左右，自身携带大量的物理热，然而在冷却过程中这些热量并没有得到有效利用，造成了能源的白白浪费。

在国家越来越注重可持续发展、环境保护和绿色制造的大环境里，在日益激烈的社会竞争条件下，为了促进冶金企业的健康发展，能耗高、成本高及粉料无法利用的问题亟待解决。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法和系统，该方法可以使得含铁矿物与碳素原料发生还原反应所得的含铁熔体的余热得以充分利用，并且使得粉料合理利用，从而在降低能耗的同时实现资源的最大化利用。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法，包括：

(1)将含铁矿物粉料、碳素原料粉料和助熔剂混合，以便得到混合粉料；

(2)将所述混合粉料的一部分进行成型处理，以便得到混合球团；

(3)将所述混合球团进行干燥处理，以便得到经过干燥的混合球团；

(4)将所述经过干燥的混合球团进行筛分处理，以便分别得到筛上混合球团和筛下混合粉料；

(5)将所述筛上混合球团在还原装置中进行还原反应，以便得到金属化球团；

(6)将所述金属化球团在熔分装置进行熔分处理，以便得到含铁熔体和炉渣；

(7)将所述混合粉料的另一部分和所述筛下混合粉料与所述含铁熔体进行接触，以便使得所述混合粉料利用所述含铁熔体的余热发生还原反应，以便得到还原产物。

根据本发明实施例的利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法通过将含铁矿物和碳素原料发生还原反应得到含铁熔体余热用于含有含铁矿物粉料和碳素原料粉料的混合粉料的还原反应，可以实现能源的充分利用，从而显著降低生产能耗，同时采用含铁熔体与混合粉料接触的方式使得混合粉料发生还原反应，可以解决以往粉料无法直接使用的难题，从而拓宽了原料来源，并且实现了资源的最大化利用，另外，较传统工艺将粉料造球后再进行反应相比，本发明可以直接将粉料进行使用，进而节省了造球成本，从而显著降低生产成本。

另外，根据本发明上述实施例的利用含铁熔体余热进行碳热还原的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述含铁矿物为选自铁精矿、钒钛磁铁矿、高磷铁矿石、红土镍矿、铬铁矿、冶金渣、冶金粉尘和赤泥中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，所述碳素原料为选自兰炭、焦粉和无烟煤中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，在步骤(7)中，所述混合粉料的另一部分和所述筛下混合粉料与所述含铁熔体进行接触采用以下任意一种方式进行：a、将所述混合粉料铺于铁水包底部，然后向底部铺有所述混合粉料的铁水包内加入所述含铁熔体，以便使得所述混合粉料利用所述含铁熔体的余热发生还原反应；或b、采用喷吹方式使得所述混合粉料与所述含铁熔体进行接触。由此，可以显著提高产品产量。

在本发明的一些实施例中，a方式中，所述混合粉料的总质量为所述含铁熔体质量的1～20％。由此，可以实现余热的最大化利用。

在本发明的一些实施例中，b方式中，所述混合粉料的总质量为所述含铁熔体的质量的1～50％。由此，可以使得混合粉料充分利用含铁熔体到凝固时所携带的热量，从而避免能耗的浪费。

在本发明的另一个方面，本发明提出了一种利用含铁熔体余热进行碳热还原的系统，包括：