[其他]铁矿石熔融-还原炼铁法

说明书

〔工业应用领域〕

本发明阐述了一种用铁矿炼铁的方法。该方法是通过将氧化铁原料如铁矿与由熔融—还原炉(后面偶尔称作“熔炉”)通入的还原气体进行固体还原。再将原料放入熔炉进行熔融还原。特别是该方法可以通过对反应中使用的释放气体进行各种控制，得到只使用低级燃料并保持和改进反应产率的效果。〔背景技术〕

做为不用高炉生产生铁的技术，一种所谓直接炼铁工艺引人瞩目。KR方法，COIN方法，Kawa-Tetsu方法和Sumi-Kin方法都已作为小批量生产铁的技术得到了发展。这些方法都要求有预还原炉和熔炉。预还原炉例如有竖炉和流化床炉。        

直接炼铁工艺的原理如图2所示。图中，当生铁预先放入熔炉1并在熔炉甲呈熔态的同时，在熔炉1中释放的高温气体“a”，其主要成份为CO(也含CO₂，H₂和H₂O)，做为热源和还原剂通入预还原炉3，再加入碳料和通入氧气(或空气)，使其作用于热源和还原气体，在预还原炉3中部分还原的铁矿P加到熔炉3中，在熔炉中完全还原，取出产品生铁F。从熔铁生产中看到上述工艺从成本角度考虑是相当先进的，因为使用煤比使用天然气便宜。然而现在，既使这样的工艺也包含着严重的经济缺陷。它的一系列严重的缺点是因为为了熔化还原的铁，必须为熔炉提供足够的能量，要用大量这样贵的燃料例如减少了灰份含量的无烟煤或褐煤焦，且释放的还原气体大大超过了预还原炉所需气体的量。因而，对有效利用趋于过剩的还原气体进行了研究。在日本专利公开号为NO.222508/84的专利申请中，阐述了转化熔炉放出的气体的方法和将此转化的还原气体通入预还原炉的方法。然而，这些方法仍要以使用贵燃料为前提，上述缺点并未解决。除此之外，由二次燃烧引起的热负荷是如此之高，以致于必须在熔炉内部和出口处用高级耐火材料。从以上所述的情况和以下所进行的描述不难理解，那些传统的方法与本发明的要求有根本的不同。    〔本发明解决的问题〕

本发明人为了能经济地使用直接炼铁工艺进行了研究，找到了一种能使用廉价燃料，如含低能量的劣质煤或含有高挥发份的煤来炼铁的方法。用这种方法，可以减少前述的由二次燃烧引起的热负荷。但是，由于使用这样的燃料放出的还原气体的量不足，要求可以根据矿石还原所要求的量，在预还原炉中控制一定量的煤并浓缩从熔炉中放出的还原气体，使气体的成份和温度适于矿石还原。〔解决问题的方案〕

本发明的目的是提供一种直接熔融—还原炼铁的方法。其中包括一个可克服上述直接熔融—还原炼铁方法中所包含问题的新的还原气体产生系统。

本发明成功地解决了上述问题。本发明提出的直接熔融—还原炼铁方法的要点在于气体氧化剂可在熔炉中与释放的还原气体反应，使还原气体在邻近熔态铁上表面处燃烧，高温气体还原剂与在高温下从熔融—还原炉放出的还原气体反应使其发生部分转化反应，得到的转化气体通入预还原炉。

〔工艺过程〕

本发明的第一个发明点在于从熔炉释放出的还原气体可以与气体氧化剂如加入到熔炉中的氧发生燃烧反应，产生的燃烧热有效地输送到熔铁池中。发明的第二个发明点在于在熔炉中释放并从熔炉中放出的高温还原气体与在熔炉炉身的出口或在出口管道中的气体还原剂如主要成份为甲烷的天然气或液化石油气相接触，因而产生转化反应以得到转化气体，该转化气体输入预还原炉中。在此结构中，不仅在熔炉中释放的高温还原气体的显热可以有效地利用，而且可以冷却所说的还原气体，改善还原度，因而减少或避免了热量的损失。本发明的构成还可防止损坏用在熔炉炉身出口部和出口管道中的耐火材料。此外，由于使用的是劣质燃料，在熔炉中释放的高温还原气体少，因而可减少由二次燃烧引起的热负荷。

在通向预还原炉的途中，利用显热发生的部分转化反应中，既使从反应速度的角度考虑，甲烷(在气体还原剂如含甲烷的天然气或液化石油气中以甲烷为代表成份)也并非充分反应达到平衡组分。随着温度降低，起反应的甲烷的量变少。象这样没反应的甲烷在下列步骤中能得到期望的效果。特别是在伴随煤气成份的预还原中，因为气体中含有较多的CO，部分还原反应在预还原炉如竖炉中发生，有时是由于产生的热造成熔化现象，使铁矿或还原了的铁块相互凝结。而如果甲烷混在还原气体中引入预还原炉，通过甲烷的热分解，还原了的铁等物质可形成碳的覆盖层，因而防止凝块形成。大约占还原气体2％到13％的甲烷可满足形成上述碳覆盖层的需要。还原气体可以包括其它气体碳氢化合物及固体碳源。