[其他]生产热海绵铁的方法

说明书

本发明涉及的是用气体直接还原铁矿石，以生产海绵铁的方法。更具体地说，是关于生产有预定渗碳度的，在仍处于相当高温时作团压用的海绵铁，和/或供直接热装到精炼炉、或熔炉、或诸如此类装置中用的热海绵铁的改良的方法。

美国专利3，765，872、3，770，421、3，779，741和3，816，102号公开了，把高炉和几个铁矿石移动床还原炉结合成的，典型的气体还原装置。在这些装置中，铁矿石的还原一般通过主要由一氧化碳和氢气组成的还原气的作用而完成，而此还原气是对天然气和水蒸汽的混合气进行催化转化而获得的。这些装置一般包括立式反应炉，其上部有还原区，下部有冷却区。把要还原的矿石进料到该反应炉的顶部，而且向下流动，先通过该还原区，在还原区内矿石与热的还原气接触，然后通过冷却区，在它在反应炉底部被排出之前，在此冷却区内，用气体冷却剂冷却矿石。由还原区排出的气体，经冷却而除去其中的水分，绝大多数情况下，大部分经冷却的排出气再次被加热，并使之再循环到该还原区。同样，从冷却区排出的冷却气中，一般至少有一部分冷却气被冷却，并再循环到该冷却区，使海绵铁冷却到，或接近于环境温度。在反应炉的底端，装有诸如旋转排出阀，振动斜槽，传送带或其它同类的装置，用以控制已冷却的海绵铁从反应炉排出。

用于炼钢的海绵铁，较理想的是需含1%到4%的碳，其形态最好是碳化铁，而不是如炭黑一类的元素碳。虽然在上述类型的反应炉的还原区中发生了一定量的渗碳作用，但是大部分所需要的渗碳作用却是予先已在冷却区内完成。例如，当采用美国专利4，370，162号所示类型的非化学计量的烃水蒸汽转化器作为补充还原气源时，在还原区内海绵铁的渗碳量大概不会大于0.5%左右。另外的渗碳量，可以藉引入甲烷（它可以以天然气形式）到经过该反应炉冷却区的循环冷却气中，以使海绵铁的含碳量升至例如2%的需要量。

通常都希望于高温时排出海绵铁，以便直接输送到炼钢炉，或者，当不能立即使用热海绵时，便把它输送到熔炉，或输送到把这种反应炉产生的热海绵铁进行团压的机器中。经直接还原的铁，其团块形状比多孔、易碎和较小的海绵铁颗粒状更容易操作和输送。海绵铁的团块也可减少贮藏时因与大气空气接触而导致再氧化的可能性。然而，如上所述，常规反应炉是在环境温度，或接近环境温度下排出海绵铁。在这样低的温度下，靠团压使产品致密是难以达到的，它需要高的压力，这势必会产生易碎的产品和高比例的，不符合需要的细屑。实际上，为了生产具有满意物理性能的团块，海绵铁的温度应该比较接近于烧结温度。

更具体来说，海绵铁的团压应该最好在大约700℃以上进行。对于大多数类型的海绵铁而言，低于此温度时，一般所需的压力太大，而且团压设备的磨损会很严重。此外，要使海绵铁相当致密也非常困难。为了操作方便和钝化作用，而要求团块具有至少5克/厘米³的密度。致密的团块具有较少的暴露表面，较低的孔隙度，而且产生碎片和细屑的倾向较小。

在适于热团压的温度下（一般为600℃至800℃）生产海绵铁，不仅仅是常规反应炉的冷却区需在较高温度下操作的问题。如上所述，反应炉的冷却区需完成冷却作用和渗碳作用，因此必须使冷却气体的流量、成分和温度保持适当的平衡，以达到这两种功效。在以前采用的反应炉操作条件下，不可能生产出既具有最佳热团压温度，又有符合需要渗碳度的海绵铁。

因此，本发明的一个目的是提供一种生产具有予定度的渗碳化和金属化的热海绵铁的改进方法。

本发明的另一个目的是提供一种生产合乎热团压要求性能的海绵铁的方法。

本发明的又一个目的是提供一种生产团压海绵铁的改进的方法。

本发明的其它一些目的可由以下分部分地指出而一部分一部分地明白。

本发明是基于诸申请人的下述发现：当采用普通的非化学计量的烃水蒸汽转化器作为补充气的气源时，通过添加予定流量的甲烷气（它可以是天然气形态）到还原气（该还原气流过还原区中矿石的移动床层）中，就可能在还原区内，使海绵铁完成所有需要量的渗碳作用。在实施本发明方法时，把粒状铁矿石加料到直立配置的，移动床反应炉中，炉内有普通的还原区，此还原区成为还原气回路的一部分，还原气则通过此回路而循环。还原气在进入还原区之前需先加热，而在离开还原区以后，则需冷却和脱水。由合适的气源，例如由烃水蒸汽催化转化器产生的，主要由一氧化碳和氢气组成的补充气流被输送到该还原气回路中。按照本发明，将甲烷气或天然气的单一气流加入还原气回路，藉此可增加还原区内发生的渗碳量。甲烷气可以与补充气混合，而且供给气体回路的该混合气，或甲烷气都可单独加入该回路。