[发明专利]一种铁矿粉煤气化悬浮预还原及悬浮冶炼一体化装置和方法

说明书

本发明公开一种铁矿粉煤气化悬浮预还原和悬浮冶炼一体化装置及方法。该装置左侧为煤气化悬浮熔融还原冶炼炉，下部为熔池，熔池右侧为上升烟道；上升烟道高于熔池1米处至烟道直径高度相等处侧开口，连接悬浮预还原炉，预还原炉的下部设置铁矿粉和水蒸汽、氢气进入喷口；预还原炉外有两级旋风分离器；旋风分离器上口连接高温煤气余热利用装置及后系统；旋风分离器下口接预还原热矿粉中间储槽，中间储槽用螺旋输送管道连接煤气化悬浮熔融还原冶炼炉顶部的热态预还原铁矿粉进口。该方法利用上升烟道中的1200‑1500℃高温煤气对铁矿粉进行预还原，悬浮预还原后在热态下直接进入悬浮冶炼炉进行悬浮熔融还原冶炼，从而形成铁矿粉的双悬浮冶炼方法。

技术领域

本发明涉及一种铁矿粉的煤气化悬浮预还原和悬浮冶炼装置和方法，属于冶金技术领域。

背景技术

节能、降耗、减碳的非高炉炼铁是钢铁冶炼业的发展方向。而煤气化悬浮冶炼，是非高炉炼铁技术的重要技术方向。利用煤气化悬浮冶炼的高温煤气对铁矿粉进行预还原，是人们关注的一个技术点。中国专利 CN103993115A《干燥与还原一体化闪速炼铁设备及炼铁方法》公开了一种预还原冶炼一体化的技术。但该技术在预还原技术部分过于简单。因此，研究一种完善的新的铁矿粉煤气化悬浮预还原和悬浮冶炼装置和方法，是提高煤气化悬浮冶炼的热利用率和悬浮冶炼效率的需要。

发明内容

本发明旨在提供一种铁矿粉煤气化悬浮预还原和悬浮冶炼一体化装置及方法，是铁矿粉悬浮冶炼的一种新装置、新方法。

本发明提供了一种铁矿粉煤气化悬浮预还原和悬浮冶炼一体化装置，所述的一体化装置，左侧为下行的煤气化悬浮熔融还原冶炼炉，下部为熔池，右侧为上行的烟道和预还原炉；所述的铁矿粉煤气化悬浮熔融还原冶炼炉顶部有纯氧、煤粉、热态预还原铁矿粉三通道喷口；炉体下部熔池有渣出口和铁水出口和煤气喷入进口。

所述的铁矿粉煤气化悬浮预还原和悬浮冶炼一体化装置，其熔池右侧的上升烟道在高于熔池1米和烟道直径高度相等处侧开口，开口外连接上行的悬浮预还原炉；悬浮预还原炉内径截面积比烟道截面积缩小1/4，预还原炉底部设有铁矿粉和水蒸汽、氢气进入喷口；预还原炉高度以上行铁矿粉停留4-6秒时间为宜，预还原炉外连接两级旋风分离器。

上述装置中，所述旋风分离器下口接还原热矿粉中间储槽，中间储槽用螺旋输送管道连接煤气化悬浮熔融还原冶炼炉顶部的热态预还原铁矿粉进口。

上述装置中，所述二级旋风分离器上口连接高温煤气余热利用装置，余热利用装置依次连接除尘装置、引风机和煤气整理利用装置。

本发明提供了一种铁矿粉煤气化悬浮预还原和悬浮冶炼方法，包括以下步骤 ：

（1）启动一体化装置的煤气化功能，将煤粉和纯氧从炉体顶部的进口混合喷入炉体，控制煤氧比使双悬浮冶炼炉炉内温度稳定达到1500℃；

（2） 在此过程的起始阶段，敞开熔池上的渣出口和铁水出口，待熔池温度稳定在1500℃时，封闭渣出口和铁水出口；

（3）在预还原炉温度稳定达到1500℃时，启动引风机，负压稳定后从设在预还原炉底部的铁矿粉进口喷入铁矿粉，从氢气进口喷入氢气，使铁矿粉进行预还原反应；

（4）携带预还原铁矿粉的高温煤气进入两级旋风分离器进行预还原矿粉的分离收集，收集的预还原矿粉进入热态预还原矿粉中间储槽；

（5）将热态预还原矿粉从热态预还原矿粉中间储槽，用螺旋输送器送入煤气化悬浮熔融还原冶炼炉顶部的热态预还原铁矿粉进口，和煤粉、纯氧一并喷入冶炼炉内进行煤气化悬浮还原冶炼；

（6）从二级旋风分离器上口出来的高温煤气进入余热利用装置回收余热，余热利用后的煤气经除尘后进入煤气整理装置利用。

上述方法中的具体工艺流程说明如下：

所述的铁矿粉煤气化悬浮预还原和悬浮冶炼方法，一级旋风分离器入口温度控制在600℃以下。