[发明专利]一种熔融还原氢冶金工艺及装置

说明书

本申请公开了一种熔融还原氢冶金工艺及装置。该熔融还原氢冶金工艺，包括：向熔融还原炉的燃烧区喷吹氢气以在所述燃烧区形成高压旋流；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。该熔融还原氢冶金工艺，通过在燃烧区形成高压旋流，有利于提高氢气在熔融还原炉内停留的时间以及与含铁物料接触的时间，降低进入燃烧区的氢气随烟气排到熔融还原炉外的量，强化铁浴区的还原反应，降低渣中FeO的含量，减少耐材侵蚀速度，提高氢气的利用率；以氢气作为载气，可有效增加还原剂的喷吹深度，增强熔融还原炉内的涌泉效果，提高熔融还原炉内的还原效率，降低冶金过程中的碳排放。

技术领域

本申请涉及一种熔融还原氢冶金工艺及装置，属于氢冶金技术领域。

背景技术

钢铁行业在生产制作期间，主要是将煤炭和铁矿石作为原料，在冶炼过程中排放的废气中含有大量的二氧化碳，不但污染了环境，而且也浪费了资源。随着对节能减排、污染防治的要求不断提升，需要消耗大量煤资源的钢铁行业面临着发展困境。为适应节能清洁生产，发展低碳冶金技术是必然趋势。在寻找可替代煤炭的还原剂中，氢气备受关注，这是因为氢气作为铁矿石的还原剂，还原及燃烧反应产物只有水，不会产生有害气体。

目前，有些研究是以氢气作为还原剂应用在HIsmelt熔融还原技术中。在传统的HIsmelt煤冶金技术的基础上，开发用氢气作为还原剂的氢冶金技术，降低热负荷以及节能降耗，对铁矿石冶炼过程的绿色、低碳、清洁等具有重要的意义和发展前景。但在这些熔融还原氢冶金技术中，氢气的利用率不是特别高，造成了一部分氢气的浪费，增加了氢气的使用成本。

因此，提供一种提高氢气利用率的熔融还原氢冶金工艺是本领域技术人员研究的重点。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种熔融还原氢冶金工艺及装置，本申请提供的熔融还原氢冶金工艺能够有效提高氢气的利用率。

根据本申请的一个方面，提供了一种熔融还原氢冶金工艺，包括：

向熔融还原炉的燃烧区喷吹氢气以在所述燃烧区形成高压旋流；

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。

优选的，在将所述含铁物料与含镁熔剂的混合物喷吹入所述铁浴区前，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。

优选的，将所述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，经一级预还原处理后，所述含铁物料的预还原度为0-25％；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，所述还原气的用量为30000-150000Nm³/h。

优选的，所述还原气为煤气。

优选的，为了提高效率，在所述回转窑或所述流化床内，所述预热处理及所述一级预还原处理是同时进行的。

优选的，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；