[发明专利]整体顺流式连续炼铁的方法与设备

说明书

本发明是“整体顺流式连续炼铁炼钢方法与设备”发明专利申请的分案申请。原申请日是92年12月23日，申请号：92114669.8.

本发明涉及非高炉炼铁领域，具体地说是涉及一种整体顺流式连续炼铁的方法与设备。

目前大型联合企业的炼钢过程用高炉生产铁水及氧气转炉炼钢。现代高炉是一个巨形设施，建造需要大量投资，例如一座日产5千吨铁水的高炉约需二亿美元的投资。高炉用焦炭作燃料和还原剂，更为重要的是，焦炭在高炉中起支撑炉料的作用，它能允许炉气通过而不产生过高的压力降。但炼焦炉的建造是一笔很大的投资，同时又造成严重的环境污染问题。一项日产3千吨焦炭的焦炉约需要大约二亿美元的投资。高炉铁矿石的准备也需一笔很大的投资费用。一个月产5千吨生铁的烧结厂所需投资约为一亿美元。

高炉、焦炉及烧结厂所需的巨额投资，以及炼焦厂和烧结厂所造成的严重环境污染，使得新建高炉炼铁设施几乎成为不可能。

本发明的目的是提供一种整体顺流式连续炼铁的方法与设备，是用煤来代替焦炭和直接将铁精矿粉加入筒式炉反应器，反应器分划为预还原区和还原区，在预还原区顶部加入原料，被上部喷入的热还原气体加热，还原成氧化亚铁(浮氏体)并在筒式炉下部熔化。熔化的氧化亚铁流向熔融还原部分，被喷入的煤气及氧气还原并熔化成液态铁-铁水。

本发明是这样实现的，提供用铁精矿粉及煤粉直接炼铁炼钢的整体封闭的筒式炉反应器，此反应器包括一个筒式炉，即一个竖向展开的预还原区和一个横向展开的还原区。还原区分为反应区及沉淀区，在还原区设有喷入煤粉和氧气装置，在沉淀区铁滴与炉渣分离，炉渣由渣口放出，铁水从出铁口流出。

反应器的预还原区是筒式竖炉，其还原-氧化区是横向展开的柱体或长方体。还原-氧化冶炼煤气通道位于还原区的上端，预还原区煤气出口可在煤气进入还原区之前，也可流经还原区与该区煤气混合后一同排出。

本发明的设备是一反应器装置，又是一项由铁精矿粉和煤粉在一整体封闭的容器中连续炼铁的方法。在这一方法中，精矿粉与熔剂进入筒式预还原区的上部，热反应气加热炉料并将其还原为氧化亚铁，氧化亚铁在预还原区的底部与熔剂一起融熔并进入还原区，进入还原区的氧化亚铁被喷入的煤粉和氧气还原为铁水，铁水与炉渣在沉淀区分离，炉渣由出渣口排出，铁水从出铁口流出。

进料过程包括将铁精矿粉和熔剂粉从料仓用螺旋给料器输入料斗，再由料斗下部的进料口进入预还原区的上部。进料口与预还原区连结处用水冷密封。由进料口进入预还原区的粉料被径向吹入的冷还原气体均匀分布干预还原区的上部。

工业氧或富氧空气由还原段输入，炉渣由沉淀区的出渣口排出，底部惰性气体搅拌用于加快反应和加强气体与炉渣之间的热传递。

横向展开的炉身应有一定的倾斜度，煤气余热将在废热锅炉中被吸收利用。气体中的粉尘先由旋风除尘器，再进一步由静电除尘气脱除。部分干净煤气可用于预还原，部分用于加热预还原气体。

下面结合工艺流程和设备示意图进一步描述本发明。

图1本发明的工艺过程流程图。

图2本发明炼铁反应器的侧视示意图。

图3反应器A-A剖视示意图。

图4进料装置示意图。

图5水冷密封圈B-B剖示图。

参见图2，本发明的反应器设计为三段，由竖向展开的预还原段(A)、横向展开的还原-氧化段(B)及冶炼煤气通道(C)所组成，还原-氧化段为还原区。还原区又分为反应区(40)和沉淀区(50)。

参见图2、图4所示，铁精矿粉及熔剂粉分别由螺旋给料器输入料斗，在料斗中混合后进入反应器的预还原区上部，并在该处被吹入的高温还原气体加热和预还原为氧化亚铁，氧化亚铁在预还原区下部被粉煤烧咀所提供的热量溶化，生成高氧化亚铁炉渣。预还原气体中一氧化碳(CO)与二氧化碳(CO₂)要维持一定的比例(0.5～1.5)，以满足在预还原区温度下将铁精矿粉还原为氧化亚铁的热力学及动力学需要。

与其它用粉煤作燃料的炼铁新工艺相比，本发明用顺流方式采用封闭整体容器将铁精矿预还原，熔融并进一步还原，它具有不需传送中间反应物的优点。其它工艺大多用竖炉或流化床作预还原器，预还原后的热矿粉或球团矿的中间输送会造成设备及环境方面的问题。

熔融的氧化亚铁进入横截面为长方或圆状的还原区之后，被由顶部吹入的粉煤还原，还原反应所需热量是由煤的部分燃烧及还原产生的一氧化碳与喷入的工业氧的二次燃烧所提供。还原区生成的炉渣经沉淀区沉积后由出渣口排出，铁水从出铁口流出。