[其他]用粒状含铁材料生产生铁水或钢半成品的方法

说明书

本发明涉及用粒状含铁材料，特别是用预还原的海绵铁生产生铁水或钢半成品的方法，以及在熔化气化器内通过添加煤和通过穿过熔化气化器器壁的喷管喷吹含氧气体生产还原气体的方法，在气化器内形成含氧气体流过的焦炭颗粒固定床和重叠的焦炭颗粒流化床，将含铁材料加入流化床内。

在EP-A10114040中公开了上述的这种方法，其中从两个不同的水平位置吹入含氧气体，即将含氧气体吹入固定床和吹入重叠的流化床。

上述的固定床区和叠加的流化床区联合在一起，能增加生铁水产量并提高生铁水的温度，因此促进了某些冶金反应。向熔化气化器加入的在流化床中未被熔炼的较大颗粒物料，被固定床滞留在后面，并且没有立刻到达聚集在熔化气化器下部，其温度为1400～1500℃的铁水槽;在气化器下部，金属和矿渣由于其比重不同而分离。

尽管用EP-A10114040描述的固定床区和流化床区联合在一起的方法，有各种优点，但其显著缺点在于，预还原的含铁颗粒物料在输入含氧气体的流化床区（流化层）必然发生的部分再氧化反应，在其下面输入含氧气体的固定床区仅仅能部分可逆;其缺点还在于颗粒的静止时间和固定床的温度不足以产生大量碳化反应，得到的生铁水具有足够的铁水温度，但化学热载体，例如碳、硅和锰的含量低。

本发明的目的在于克服上述缺点，防止铁水产品在熔化气化器中再氧化，以降低所需要的一次能量。

按照本发明，用一开始所述的方法能达到此目的，因为在含氧气气体流过的固定床下面，设置了一个不流通气体的焦炭颗粒固定床，而在含氧气体流过的固定床上面，无氧或氧含量低的气体通过流化床。

用上述大颗粒煤或其它大颗粒含碳燃料作为熔化气化器进料，再经流化床沉积在固定床内。

用粒度为20～60mm（基本上在30～40mm）的焦炭颗粒形成两个固定床区，而较小颗粒的焦炭在流化床区。

通过输入熔化气化器的煤的粒度分布，适当地调节和保持含氧气体流过固定床的高度。

如果输入的粗颗粒煤的粒级分布在狭窄区域内，则可以特别明显地形成固定床。

通过熔化气化器的附图可图示说明如何实现本发明的方法。

镶有耐火材料衬里的熔化气化器1分为下段1′、中段1″和扩大段1″′。下段1′是容纳铁水的。经进料管（喷管）2向中段1″输入含氧气体并经装置3向上部扩大段供入团块状煤或焦炭，并经装置4供入海绵铁之类的预还原铁粒。此外，在上段内为已生成的还原气体至少提供一个出气装置5。在中段1″，由较粗的焦炭颗粒形成由Ⅰ和Ⅱ表示的固定床（固定床区）。在其下，铁水收集槽包括铁水6和炉渣7，其中每一部分都设置一个出料孔。固定床Ⅰ没有气体供入，因此不通过气体。在固定床Ⅰ上面形成固定床Ⅱ，在生成一氧化碳期间，让经过进料管2流入的含氧气体通过固定床Ⅱ的焦炭颗粒。在固定床Ⅱ上面形成流化床Ⅲ，它也未设置气体进料管。仅仅由固定床Ⅱ内生成的含一氧化碳的反应气体使流化床处于运动状态。小颗粒的煤或焦炭滞留在流化床区Ⅲ内。就较大颗粒的煤和焦炭而言，由于气流通过空管的速度是在相应颗粒床的松弛点以下，因此仅有这些较大颗粒的煤或焦炭能被截住并经过流化床Ⅲ而沉积下来，分别形成固定床Ⅱ或固定床Ⅰ。

由于没有氧或含氧气体进入Ⅲ区，该区仅有还原气体气氛，由此从上部输入的海绵铁之类的预还原含铁材料的碳含量被保持下来。

在固定床Ⅱ内，过程所需的热量以众所周知的方法通过煤气化产生，并以逆流方式传给海绵铁以使其熔化，这样形成的由炉渣和金属组成的熔体再加热到过热状态。必须使已熔化的生成物大大过热（近似于1600℃）以满足在固定床区Ⅰ和Ⅱ内进行的吸热反应所需要的热量，并且收集在熔化气化器下部的铁水能保持足以进行进一步处理的温度。

在固定床区Ⅰ和Ⅱ内，其中除了紧接喷管2前面的部位之外，由于氧化条件不充分，固体碳及硅和锰会直接进行反应。同时还可提高铁水中碳含量，因此必须使用含碳量较低的海绵铁;也就是，在前述直接还原竖炉的操作中要求的碳含量较低。海绵铁内较低碳含量的控制与竖炉内较低的气体消耗量密切有关。较小量的还原气体促使在熔化气化器内生产气体只需要较小量的煤，同时还促使由直接还原竖炉引出较小量的顶部气体，这相应于降低了一次能源的需求量。

按照本发明方法的另一个优点在于，设备和仪器的费用较少，因为同开始描述的操作方法相比较，省去了一个喷嘴。

下文内容是实施本发明方法的一个实例：

为了得到1000kg生铁，将金属品位为80%、碳含量为1%和温度为800℃的1060kg海绵铁从直接还原竖炉由顶部加入熔化气化器内。同时，加入700kg无烟煤/吨生铁。经进料管2输入500m³（在标准条件下）氧/吨生铁，其中接近固定床中部的喷嘴位置之后的气体温度调节到高于2000℃，使固定床Ⅱ和流化床Ⅲ之间交界处的气体温度调节在1800℃，使含铁颗粒的温度调节在1200～1300℃，使从Ⅱ区进入Ⅰ区之过渡处铁载体的温度调节在1600℃。炉渣或铁水熔槽的温度为1400～1500℃;在熔化气化器扩大段Ⅰ″′内，流化床Ⅲ上部边界处测得的气体温度为1500℃，叠加在上面的所谓脱氧区测得气体温度为1100℃。通过卸料装置5，以1330m³（标准条件下）/吨生铁的数量排出还原气体，所生成的生铁含有3.5%的C、0.3%的Si和0.1%的S。