[发明专利]一种铁矿粉鼓泡床还原反应的方法与系统

说明书

本发明涉及一种铁矿粉鼓泡床还原反应的方法与系统，包括鼓泡床反应装置、还原气重整炉、还原气发生装置，鼓泡床反应装置的出气口与还原气重整炉连接，还原气发生装置与还原气重整炉连接，还原气重整炉的出气口与鼓泡床反应装置的铁粉还原气进气口连接；鼓泡床反应装置的内部纵向上设置多层物料反应区，每层物料反应区之间设置水平结构的隔板，隔板上设置通气孔，相邻物料反应区通过溜管相通，溜管的顶部穿过隔板设置；提高直接还原铁产品的品质，黏结情况减少。

技术领域

本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种铁矿粉鼓泡床还原反应的方法与系统。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着去产能政策的推进和环保督察力度的加大，我国冶金还原冶炼新工艺技术和废钢铁产业不断发展。目前，我国直接还原铁行业较为成熟的工艺包括隧道窑工艺、回转窑工艺、转底炉工艺、煤基竖炉工艺、气基竖炉工艺等，并且国内生产运行多条回转窑、转底炉生产线。然而直接还原铁行业也存在诸多问题，如隧道窑法单机产能小、能耗高，回转窑法对原燃料要求较高，转底炉工艺由于煤灰渗入导致铁品位较低等。因此，直接还原铁行业还有很大提升空间。同时，我国的钢铁产品品种和质量在国际市场上的竞争力还不是很强，每年仍要从国外进口几千万吨优质钢和特种钢。随着对钢铁产品结构的调整和对质量要求的不断提高，用直接还原铁(海绵铁)弥补废钢的不足用于转炉和电炉炼钢生产将是必然结果。

海绵铁作为我国的短线和替代进口产品，有较大的发展空间和市场前景。目前海绵铁的生产方法存在能耗较高，生产过程中在生产装置内物料粘结严重的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种铁矿粉鼓泡床还原反应的方法与系统。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，一种铁矿粉鼓泡床还原反应的系统，包括鼓泡床反应装置、还原气重整炉、还原气发生装置，鼓泡床反应装置的出气口与还原气重整炉连接，还原气发生装置与还原气重整炉连接，还原气重整炉的出气口与鼓泡床反应装置的铁粉还原气进气口连接；

鼓泡床反应装置的内部纵向上设置多层物料反应区，每层物料反应区之间设置水平结构的隔板，隔板上设置通气孔，相邻物料反应区通过溜管相通，溜管的顶部穿过隔板设置；

鼓泡床反应装置的顶部侧壁分别设置铁矿粉的进口和出气口，鼓泡床反应装置的侧壁设置煤粉进口，鼓泡床反应装置的底部设置铁矿粉还原气进口。

还原过程产生的气体主要为二氧化碳和水蒸气(还原气主要成分是CO和H₂，还原过程中部分转化为CO₂和H₂O，但CO和H₂仍是主要成分。重整是将转化的少部分CO₂和H₂O重新生成CO和H₂)。在重整过程中，二氧化碳和水蒸气主要与煤制气、天然气或焦炉煤气中的甲烷反应得到CO和H₂，煤粉炭化主要得到甲烷、一氧化碳和氢气等小分子物质(煤粉主要成分是碳，此外还含有一部分挥发分，随着温度升高，煤受热发生解聚反应和分解反应，释放析出CO、CH₄等大量挥发分。)，煤粉和还原过程产生的气体转化得到一氧化碳和氢气。最后得到的混合气作为还原气参与铁矿粉的还原处理过程。

现有的铁矿粉还原产生的气体与甲烷发生重整反应过程中需要加入氧气或空气才能发生重整反应过程，本发明中将还原产生的气体与甲烷或煤粉进行重整。甲烷的重整分为干重整(CH₄和CO₂反应)、湿重整(CH₄和H₂O反应)和部分氧化重整(CH₄和O₂反应)，与部分氧化重整相比，另外两种生产过程更加安全，在保证高温的条件下反应可以发生。