[发明专利]一种熔融还原氢冶金工艺及装置

权利要求书

1.一种熔融还原氢冶金工艺，其特征在于，包括：

将含铁物料与含镁熔剂的混合物在回转窑或流化床内进行预热处理，经预热处理后，所述含铁物料与含镁熔剂的混合物的温度为700-1000℃；

在将所述含铁物料与含镁熔剂的混合物喷吹入铁浴区前，对所述含铁物料与含镁熔剂的混合物进行预热处理，并对所述含铁物料进行一级预还原处理、二级预还原处理及三级预还原处理；

在所述回转窑或所述流化床内对所述含铁物料进行一级预还原处理，所述一级预还原处理过程中使用的还原剂为从熔融还原炉产出的还原气，经一级预还原处理后，所述含铁物料的预还原度为10-25%；所述还原气的用量为30000-150000Nm³/h；

以氢气为载气向熔融还原炉的铁浴区喷吹含铁物料与含镁熔剂的混合物、第一增碳剂以及第一石灰，其中，所述含铁物料中的铁、第一增碳剂中的碳、氢气中的氢的摩尔比例为1:0～1.3:7～12，所述含铁物料的铁含量在30wt%以上，所述含铁物料的粒度不高于20mm，所述含镁熔剂的氧化镁的含量不低于17wt%，所述第一增碳剂的固定碳含量不低于70wt%，硫含量不高于0.8wt%，所述第一增碳剂的粒度不高于5mm，所述第一石灰的氧化钙的含量不低于75wt%，所述第一石灰的粒度不高于3mm；

输送仓中氢气的喷吹压力与氢气的下限流量值有关，所述氢气的下限流量值均不小于根据含铁物料的喷吹下料量计算的氢气流量值以及根据含铁物料的喷吹速度计算的氢气流量值，其中，所述输送仓用于将所述含铁物料与含镁熔剂的混合物以氢气为载气经热矿喷吹系统喷吹至铁浴区；

根据含铁物料的喷吹下料量计算的氢气流量值的计算公式为：

f₁=I_ore*1000/Q

其中，I_ore为含铁物料的喷吹下料量，单位为t/h，Q为每标方氢气能够输送的含铁物料的量，单位为kg/Nm³;

根据含铁物料的喷吹速度计算的氢气流量值的计算公式为：

f₂=V*S*3600

其中,V为设定的喷吹速度，单位为m/s，S为管道的横截面积，单位为m²；

所述含铁物料与含镁熔剂的混合物的喷吹量根据公式为：

P=n*m*60/1000

其中，n为高压密封螺旋给料机的转速，单位为r/min，m为每转高压密封螺旋给料机的给料重量，单位为kg/r;

在熔融还原炉的上部设置炉壁喷枪，所述炉壁喷枪用于将氢气喷吹入燃烧区以形成高压旋流，所述炉壁喷枪的数量至少为两个，所述炉壁喷枪沿所述熔融还原炉炉体的轴线方向偏转30-60°，且沿所述熔融还原炉炉体水平方向的圆周半径偏转大于0°不大于60°，所述炉壁喷枪还用于将第二增碳剂及第二石灰喷吹入燃烧区，所述第二增碳剂的喷吹量为0-10t/h，第二石灰的喷吹量为0-10t/h。

2.根据权利要求1所述的熔融还原氢冶金工艺，其特征在于，经所述回转窑或所述流化床输出后的所述含铁物料与含镁熔剂的混合物进入预还原装置，所述预还原装置的数量至少为一个，所述含铁物料在每个所述预还原装置内至少进行一次二级预还原处理，所述预还原装置包括：

一个高温氧化金属储料仓，所述高温氧化金属储料仓的进料口与所述回转窑或所述流化床的出料口连通，所述高温氧化金属储料仓用于存储经所述回转窑或所述流化床输出后的所述含铁物料与含镁熔剂的混合物；

至少一个预还原仓，所述预还原仓的进料口与所述高温氧化金属储料仓的出料口连通；

一个输送仓，所述输送仓的进料口与所述预还原仓的出料口连通；

在氢气的还原气氛条件下，所述含铁物料在所述高温氧化金属储料仓内进行第一次二级预还原处理，在所述预还原仓内进行第二次二级预还原处理，在所述输送仓内进行第三次二级预还原处理。