[发明专利]一种气基和煤基共还原铁矿粉的方法有效
申请号: | 201610138634.2 | 申请日: | 2016-03-11 |
公开(公告)号: | CN105648134B | 公开(公告)日: | 2017-08-15 |
发明(设计)人: | 魏征;董跃;齐庆;赵秀丽;贾江宁;耿哲荣;赵素雷;白继源;曾杰;李艳霞;乔星星;刘改换;张永发 | 申请(专利权)人: | 太原理工大学;太原重工股份有限公司 |
主分类号: | C21B13/14 | 分类号: | C21B13/14 |
代理公司: | 太原倍智知识产权代理事务所(普通合伙)14111 | 代理人: | 戎文华 |
地址: | 030024 山西*** | 国省代码: | 山西;14 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 煤基共 还原 铁矿 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种熔融还原炼铁方法,具体是一种气基和煤基共还原铁矿粉的技术方案。
背景技术
经过600多年的发展,传统的高炉炼铁工艺技术已相当完善,但是也存在着无法克服的问题,即在生产过程中大量使用焦炭和烧结矿,焦化和烧结工序不仅消耗资源,还造成了水污染和粉尘的排放污染,以及二氧化碳的大量排放。在世界范围内,高炉炼铁工艺所必需的焦煤储量日益枯竭,为了最大程度地克服上述问题,实现清洁能源的生产,扩大粉矿、粉煤及非焦煤的使用比例,很多冶金工作者都在研究开发非高炉炼铁工艺。非高炉炼铁工艺的优点是不需要焦炭当作骨架和还原剂,不使用造块、炼焦等污染大、能耗高的工艺。
为了解决高炉中存在的问题,熔融还原炼铁技术应运而生。从目前的实际情况来看,COREX/FINEX/HISMELT 等二步法非高炉冶炼工艺开发的潜力较大,都将预还原和终还原放在不同设备中进行。除了COREX 炼铁工艺利用块煤和块矿直接生产铁水外,FINEX和HISMELT炼铁工艺都使用煤粉和和铁矿粉,且需要对铁矿粉进行预还原,而预还原部分出现的铁矿粉还原率低及粘结失流等问题似乎成为整个工艺流程的限制环节。
公开号为CN101906501A公开了“一种用粉矿和煤氧直接炼钢工艺”,在1600℃以上的钢水或钢渣混合的熔池底部吹入煤粉和氧气以生成CO和H2还原气,然后将温度为770℃~850℃的还原气通入两级循环流化床和多级旋风预热器,预热和还原铁矿微粉。该工艺生成的还原气会携带O2进入循环流化床,降低还原气利用率,且还原温度低,还原时间长。此外,该专利也未提到如何预先形成高温熔体。且氧气的大量通入还可能将还原后的铁矿粉氧化。
公开号为CN102127611B公开了一种“煤制还原气流化床还原钒钛磁铁矿粉的方法”,利用煤制还原气系统生产的高温煤气和来自还原乏气净化系统的气体混合成为还原气体在三级流化床内将钒钛磁铁矿粉预热还原,得到的直接还原铁压块后送去电炉熔分系统,工艺流程长,热压块输送过程中热量损失多。煤制还原气系统对煤质要求高,设备复杂。流态化还原的气体利用率低且易粘结失流。
公开号为104498656A公开了一种“直接利用粉矿熔融还原炼铁的方法”,该方法中的铁矿粉、粉煤和熔剂在还原炉内被助燃空气加热预还原,得到的熔融和/或半熔融状态炉料沿预定倾角、依靠重力自动进入还原炉下方的熔沟式感应炉中进行终还原和渣铁分离,最后得到铁水。初次开炉时,依靠从风口鼓入的焦炉煤气的辐射传热加热具有预定厚度的炉料至1200℃左右,资源消耗多,传热效果差;同样,助燃空气燃烧产生的热量也不能使料层温度均匀。在还原过程中,由于料层温度的不均匀,呈半熔融态的炉料就会依靠重力向下流动,难以控制整体熔融效果。且感应炉规模小,难以及时处理来自还原炉的炉料。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足,提供一种气基和煤基共还原铁矿粉的方法,以省去造块和炼焦的高污染工序,在铁矿粉流态化条件下,增加煤基还原能够弥补单纯利用气基还原铁矿粉时发生的还原率低的问题,且防止粘结失流现象的发生。
下面是提供的一种气基和煤基共还原铁矿粉的方法,所述方法是按下列步骤进行的:
1)铁矿粉由缓冲仓进入矿粉预热器,依次流经一级预还原反应炉和一级热旋风分离器,与还原气分离后输送至充压到0.3~0.6MPa的料锁系统;
煤粉由加料仓进入煤粉预热器,隔绝空气预热至100~200℃后输送至充压到0.1~0.4MPa的料锁系统;
2)料锁系统内的铁矿粉和煤粉分别经对称设置的速控喷嘴喷入二级预还原反应炉内,两股原料高速碰撞接触,高温还原气在底部通入;铁矿粉在煤粉和还原气两种反应介质下发生还原反应;二级预还原反应炉内流化气速保持在0.5~5m/s;
所述速控喷嘴是对称设置于炉底小于1/4处,与水平炉底的夹角是10°~30°;且根据二级预还原反应炉内的温度调节铁矿粉和煤粉的进入量,进而控制炉内温度,温度和铁矿粉进入量的关系由下式计算:
式中,M为铁矿粉进入量,t;T为二级预还原反应炉内温度,K;923为基准温度,K;H1为铁矿粉粒度系数,取;H2为参与还原反应及反应产物的物料焓值系数,取;H3为还原气流速系数,取;H4为二级预还原反应炉内温度系数,取;R为关系式的截距,取0.3;
在上述公式内含有铁矿粉进入量和煤粉加入量的关系式如下:
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