[发明专利]闪速熔炼铁的方法及其炼铁炉

说明书

一种新型闪速熔炼铁的方法及其炼铁炉，其中炼铁炉包括反应塔，反应塔内限定有反应空间，炉料喷嘴和熔池，炉料喷嘴设在反应塔的顶部，熔池设置在反应塔的下部，反应塔的塔身是由双曲线绕其主轴旋转而生成的单叶双曲面结构，在单叶双曲面结构的下部设有燃料和富氧气体的进口，燃料和富氧气体从进口进入到反应空间的下部，将铁矿砂中的高价铁氧化物部分还原成低价铁氧化物及部分金属铁；低价铁氧化物及部分金属铁落入熔池。本发明具有结构紧凑，反应时间和反应温度可控的优点。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其是涉及一种新型闪速熔炼铁的方法及其炼铁炉。

技术背景

传统的炼铁，主要采用高炉炼铁设备，利用传统高炉炼铁，铁矿砂首先需要造球、干燥、烧结、破碎、冶炼等工序，因此存在流程长、投资大、能耗高和熔炼时间的缺陷。

为解决上述问题，近年来人们提出了一些解决方案，

如中国专利文献CN101597661A公开的一种熔融还原炼铁方法；

中国专利文献CN102690919B公开的一种铁的闪速冶金方法，

中国专利文献CN102605120A公开的腔式高炉炼铁装置和炼铁方法。

都是采用先将铁矿石磨成粉，然后将铁矿砂与燃料和氧气一起喷入炉膛内，让铁矿砂与燃料和氧气在炉膛内快速反应后，生成的溶铁落入位于炉膛下面的熔池，再进行还原反应，形成铁水和铁渣，进而排出铁水和铁渣。这样，可以大大地缩短炼铁时间。

现有快速炼铁装置的炉膛一般采用圆形、方形或圆台形炉膛，炼铁装置的排烟道位于炉膛一侧，与熔池相通，炉膛、熔池和排烟道基本构成流畅的气体通道。这种方法的快速炼铁装置存在两个明显的弊端：一是铁矿砂在自身重力作用下和顺流气体带动下，会快速通过炉膛，即在炉膛的停留时间较短，一般不不超过5秒钟，不利于铁矿粉与还原性气体在高温下的充分反应；二是铁矿砂和高温还原性气体热交换效率低，排放的尾气温度高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明向社会提供一种结构紧凑，反应时间可控、铁矿砂和高温还原性气体热交换充分的新型闪速熔炼铁的方法及其炼铁炉。

本发明的技术方案是：提供一种新型闪速熔炼铁的方法，包括：使用闪速熔炼炉，对铁矿砂进行闪速熔炼；其中所述闪速熔炼炉包括：反应塔，所述反应塔内限定有反应空间；炉料喷嘴和熔池，将所述炉料喷嘴设在所述反应塔顶部，用于向所述反应空间内输入铁矿砂；将所述熔池设置在所述反应塔的下部，用于容纳从所述反应空间中反应后落下的熔体，并对熔体进行后续的还原反应；将所述反应塔的塔身设计成由双曲线绕其主轴旋转而生成的单叶双曲面结构，燃料和富氧气体从单叶双曲面结构的下部进入所述反应空间的下部反应并生产含有还原性气体的混合气体（一氧化碳和氢气），所述混合气体与反应塔顶部进入所述反应空间的上部内的铁矿砂在反应空间逆向相遇，并使所述铁矿砂在炉腔内被保持预定时间，被加热到预定温度，将所述铁矿砂中的高价铁氧化物部分还原成低价铁氧化物及部分金属铁；所述低价铁氧化物及部分金属铁落入熔池；在反应过程中产生的废烟气沿着反应空间的上部的弧形内壁向上，通过设在反应塔顶部圆周附近的排烟口排出。

作为对本发明的改进，在所述中部反应区域的下部设有用于控制燃料和富氧气体的流量的中间流道控制机构，所述中间流道控制调节和控制还原性气体的流速和流量。

作为对本发明的改进，所述反应塔的顶部为球缺形。

作为对本发明的改进，所述反应塔的顶部为圆台形。