[发明专利]生铁水或钢水预产品的生产方法及设备

说明书

本发明涉及一种由铁矿石和助熔剂以及至少部分碎料所组成的炉料生产生铁水或钢水预产品的方法，以及实现上述方法的设备。

从AT-B390622就已知道这种方法。按照AT-B390622生产粒径大都各不相同的炉料，将炉料还原并通过风筛将其分离成不同粒径的部分，然后以单独的步骤进行完全还原。然而，这种已知的一步法仅能达到还原气体的低热利用，势必增加还原气体的消耗。也不可能最佳利用还原气体中的化学结合能。

本发明的目的是提供一种由铁矿石和助熔剂以及至少部分碎料所组成的炉料生产生铁水或钢水预产品的方法及实现该方法的设备，它能以一种利用未处理的煤作为碳载体的廉价方式使用至少含有碎料的铁矿石和助熔剂，该方法能够利用仍然包含在还原气体中的化学结合能(CO、H₂含量)。

按照本发明，通过以下定义的方法可以达到上述目的：

一种由铁矿石和助熔剂以及至少部分碎料所组成的炉料生产生铁水或液态钢预产品的方法，该方法包括以下步骤：

(a)对所述炉料进行预热，以得到经过预热的炉料；

(b)在还原区内还原所述经过预热的炉料，以得到海绵铁；

(c)在有碳和含氧气体存在条件下，在熔化-气化区熔炼所述海绵铁，以生产含有CO和H₂的还原气体；

(d)使所述还原气体同步骤(b)中所述经过预热的炉料进行反应，以得到输出气体；以及

(e)回收所述输出气体；

其特征在于：将所述还原气体分为第一部分和第二部分；将所述第一部分通入用于形成流化床的所述还原区内；通过去除进入其中的颗粒对所述第二部分进行净化；以及将一部分已经净化的第二部分通入流化床区下部床区内的所述还原区中，并且通过强制输送工具，至少将较细颗粒的炉料加入熔化-气化区(I-IV)的流化床(II、III)和/或固定床(I)内，并在那里进行熔炼。

按照AT-B387 403，含菱铁矿和/或水合的炉料在位于固定床直接还原区前的固定床加热区内进行煅烧，然而，其中只有能在固定床内被处理的粗块含铁矿石的炉料才可用于装料。

炉料不是在如同已知固定床法(AT-B387 403)情况下的材料逆流中而是在稳定的或循环流化床中，即(例如)斜流中进行处理，这对本发明来说是十分重要的，因而由于改进了高能气体利用而能对碎矿石和矿粉廉价地进行处理。这是很重要的，因为目前世界生产的约75％的矿石都是碎矿石，它比粗块或团块矿石便宜。按照本发明，不仅通过流化床法进行还原而且还进行预热。按照本发明的多步流化床法，就可能以最佳方式利用还原气体而无须供给附加的能量。

从US-A5,082,251已经知道一种直接还原法，按照该方法，使用重整天然气或石油，在一种级联排列的流化床反应器的系统中，对经干燥、筛分和破碎而制得的复合矿石后的富铁碎矿石进行还原，这样就可得到一种极细的粒径组成。随后，将铁粉冷压或热压成块。将烟气用作预热阶段的流化气体，该烟气是燃烧空气和天然气而产生的；因此必须输入外部能量，只有旋转气体的显热是可利用的。相反，通过固体碳载体(例如煤)进行本发明的还原，此后，按照本发明，CO还原占优势，而按照US-A5,082,251，主要用H₂进行矿石的直接还原。

从使用来自最终还原阶段的还原气体的方法而不是按照US-A5,082,251那样供给导致高成本的外部气体来预热矿石，就可看出本发明的主要优点。本发明的另一个气体调节的优点在于，除了可作预热之用以外，还能用作还原气氛进行预还原，从而确保还原气体特别有效的利用。

为了冷却在熔化气化区内生成的还原气体，按照本发明，将部分还原气体直接加进用于形成流化床的还原区内，而另一部分还原气体在热旋风器和涤气器内进行净化后，作为冷却气体同加进还原区内的第一部分还原气体进行混合。

为了控制还原区内炉料的流化状态。最好将一部分还原气体加进流化床附近的还原区内，而供给热旋风器的那部分还原气体被部分地加进还原区内在其底部形成的流化床中。

为了有效地预热炉料，最好把离开还原区的还原气体加进预热区，由于部分燃烧还原气体而导致温度上升。

为了有效地利用在还原中产生的粉尘和碎粒，最好是用一个还原旋风分离器来除去从还原区抽出的还原气体中的碎料，在分离期间还原旋风器内分离出来的碎料被还原到较完全的程度，并借助于喷射器被供入熔化气化区内含氧气体的供气点附近。