[发明专利]一种QDF熔融炼铁工艺

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，更具体地说，涉及一种熔融炼铁工艺。

背景技术

目前，钢铁行业占统治的炼铁技术为高炉炼铁工艺，但是传统的高炉炼铁流程较长，尤其是高炉冶炼必须使用焦炭，随着全球焦煤的短缺以及炼焦过程产生的环境污染，以上这些都是高炉炼铁工艺无法回避的问题。因此，开发一种流程短、投资低、不使用焦炭、生产成本低、产量大、环保好的非高炉熔融还原工艺是历史潮流的选择。

国内外非高炉熔融还原技术工艺开发的较多，其中已经工业化或半工业化的技术有COREX(奥钢联开发的非焦炼铁技术)、FINEX(直接用粉矿和非炼焦煤粉冶炼铁水的技术)、Hismelt(力拓集团开发的以铁矿粉和非焦煤粉冶炼不同质量的铁矿粉的技术)、Romelt(以非焦煤为还原剂和燃料，以矿石和铁氧化物为原料冶炼铁水的技术)等。这些工艺可分为两大类，以Romelt为代表的一步法和以COREX为代表的二步法，其它工艺均受此启发。非高炉熔融还原炼铁技术发展至今，仍未出现一种完全可以取代高炉的技术，有各种方面的技术原因。其中COREX及FINEX工艺存在工艺复杂、流程长、配套设施多、原料要求高、预还原炉控制难度大、设备作业率低、气化炉煤气的化学能和物理热利用不充分、煤耗和氧耗过高等问题，造成了能耗大、成本高、投资非常高等问题；Romelt技术存在氧耗和煤耗高、设备寿命短、未工业化应用等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供了一种QDF(Q，Quiescent，静态的；D，Direct，直接；F，Furnace，炉)熔融炼铁工艺，该工艺具有流程短、原料适应性强、非焦炭冶炼、还原过程易控制、工序间能量利用充分、能耗低、产量高、环保好、明显减少CO2排放量、投资低、成本低、设备作业率高、操作维护方便等显著优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种QDF熔融炼铁工艺，包括以下工艺步骤：

ST1：将含铁的原料、粘结剂混匀后制粒，或者直接选用含铁的粒状块料；

ST2：将ST1得到的粒状原料与还原剂粉料混匀，装入各还原室，在还原室中物料处于分散、均匀分布的状态，装料完毕后密封，在整个还原过程中，还原室和被还原物料均保持静止状态；

ST3：点燃燃烧室内持续供应的燃料和助燃气体，产生的热量均匀加热还原室内的物料，使粒状原料和还原剂在还原室内进行还原反应；所述还原室为窄长的一段式反应器，整个炉膛温度均匀一致，还原性气氛均匀一致；

ST4：待还原室物料反应完毕后，得到热态直接还原铁，通过热送方式将热态直接还原铁运至装料设备，热装进入熔融炉；

ST5：熔融炉内完成熔融冶炼，得到铁水。

上述方案中，在所述步骤ST5中，煤粉、热风和/或氧气通过熔融炉下部设置的若干风口及喷煤口，喷入熔融炉内进行燃烧，提供足够的热量给熔融炉。

上述方案中，所述熔融炉产生的炉顶煤气，可用于ST3中燃烧室的燃料、热风炉或发电。

上述方案中，还原室和燃烧室都设置有多个，还原室和燃烧室间隔排列，或者一个还原室与分设在其两侧的两个燃烧室成组排列。

上述方案中，所述还原室与燃烧室为模块化组合。

上述方案中，还原室和燃烧室的水平方向截面均为梯形或矩形，垂直方向截面为矩形。

上述方案中，所述燃烧室内排出的高温烟气，通过高温热交换器来预热燃料和助燃气体，高温热交换器为蓄热炉或耐高温金属换热器。

实施本发明的QDF熔融还原炼铁工艺，具有以下有益效果：

1)直接还原过程中还原室和被还原物料均为静止状态，可达到的效果有：

a、由于物料在反应过程中处于静止状态，避免了发生破损，因此对粒状原料的强度要求降低，提高了制粒工序生产效率，减少粘结剂的使用量，从而降低制粒工序的能耗和成本；

b、由于物料在反应过程中处于静止状态，还原时间可以延长，提高还原产品的金属化率，或缩短还原时间以提高生产效率。

2)还原室为一段式反应器，无预热区及冷却区，可达到的效果有：

a、可实现还原过程温度场均匀、还原室空间密闭、还原性气氛均匀一致，工况稳定，提高还原产品的整体质量；

b、可实现还原温度可调、可控，提高还原产品金属化率，可使产品金属化率达90％以上。

3)粒状原料和还原剂粉料在还原室中处于分散、均匀分布的状态，可达到的效果有：

a、还原剂和粒状原料充分接触，提高还原效率；