[发明专利]生产海绵铁的设备和方法

说明书

本发明涉及用热的含粉尘的与富含一氧化碳的还原气体，于还原竖炉中由许多氧化铁块料来生产海绵铁的设备和其生产方法。

在还原竖炉中，用来自铁矿还原熔炼设备中熔融气化器的含粉尘和富含一氧化碳的还原气体，来还原其中的大量氧化铁原料时，此还原竖炉中只是一部分有空隙容积的松散料才能用来吸收随还原气体引入还原竖炉中的粉尘。除了因还原竖炉通过下行管道与熔融气化器连接，致所在设备中有粉尘随还原气体引入外，还另有粉尘随此气化器气体经下行管道与排放装置进入还原竖炉的下部区域中。此气化器中的粉尘含量则要比有目的地引入还原竖炉中业已于热气体型旋风分离器中脱尘的还原气体高若干倍。除了上述粉尘外由于排放出的海绵铁的以及在煅烧的集料中的吹气分离时产生的粉尘，也会由于转化成的气体向上流动而输送回还原竖炉中。这些粉尘的总量进一步加大了还原竖炉中下部的集尘效应，使得此松散料产生沟流和悬料，并使得排放装置不受控地排放海绵铁。尤其有害的是，这种来自熔融气化器经下行管道进入还原竖炉中的粉尘包括有只经部分脱气处理的，含焦油的焦炭粒以及其它造成团块的组份。

随着氧化铁松散料分别在环风管与还原气体的进口区中更强的集尘中，熔融气化器与还原竖炉下部区之间的压力差便增加，于是此经高度集尘的转化成的气体便经下行管道与螺旋型提取器向上流动，结果便进到还原竖炉中心处的低粉尘的松散料中。由于这一加大了的压力差，下行管道中的吹气分离的影响便愈益加强，此种粉尘的含量会越来越高，而还原竖炉的下部区域中的松散料便会为此循环粉尘增浓，而由于此为粉尘增浓的松散料内有很高的摩擦力，颇低的压力差就足以使此松散料悬挂而造成周知的沟流现象，而未受干扰的包括有很多粉尘加气流便从熔化气化器进入还原竖炉中。一部分这种粉尘进一步从还原竖炉的下部区向上进入还原区中，导致此区中同样使松散料带有尘粉并出现沟流现象。要是由于在焦炭混合物中采用了较大量的焦炭，它们就会在气化器中出现了极高温度时于高温下显著分裂，而大量的超细粉尘随此焦炭的引入就会在环风管区域中集中极多的粉尘，结果便会分别使得焦炭进一步碎裂以及矿石在还原竖炉中更加细碎化，同时使得粉尘的再循环分别失效和部分地失效。当这种情形发生时，此还原竖炉由于有部分的粉尘一再通过形成的沟流向上输送，在其将粉尘清除掉之前就需要用颇长的时间。

一部分余剩的空隙容积将为一些细的粒料所充填，这些粒料是随原料引入的，且部分是源于还原竖炉中分别由于铁载体的还原和集料的煅烧所致。结果便严重地限制了还原竖炉的还原能力，这是由于必须保持很大一部分空隙容积来使还原气体通过松散的原料，于是所需的还原气体的特定数量最少，因为氧化铁的还原与集料的煅烧能够通过具有适度的向上受到限制的压力降来通过还原竖炉完成。超过特定的压力降时，取决于松散料的粒度、粒料组成与空隙容积，就会发生那种周知的松散料的“悬料”与沟流，以及一部分还原气体的通过这种沟流作横行流而不参与此还原过程。结果是低程度的金属化、海绵铁的低度碳化、集料的低度煅烧、低的设备性能以及低质量的生铁。这样，对于正常的作业来说，需要有最少的特定量的还原气体来通过还原竖炉而不发生沟流和不使松散料悬挂。这一特定所需量的还原气体取决于还原气体的氧化度、氧化铁中铁的含量、所用氧化铁在低温下的粉碎特点、集料的粉碎特点以及其它因素，这大约是每吨氧化铁约1050nm³(标准立方米)的还原气体。由于转化成的气体的高温，也由于松散料中低的压力降对于经过下行管道未脱尘的转化成的气体起到气体截止装置的作用，以及此压力降是由还原竖炉在下部区域中的大的横剖面决定，当把具有适中效率的砖衬里的热气体型旋风分离器用作还原气体的脱尘装置，以使其仍然同样还另含有较大量的粉尘时，由此，借助这一特定量的还原气体，相对于上部区域便可给出较低的容限。通过只在还原竖炉周边于环风管中引入还原气体，松散料中的这部分空隙容积虽仍然可以自由用于还原竖炉经向中心的粉尘分离，但都几乎没有被利用到，这样，能够通过的特定的还原气体量仍然很少，而在气体入口部分松散料的外环内则仍然带有超过所需量的较多的粉尘。于是在此外环中出现沟流与悬料现象。还原竖炉的直径越大，特定量的还原气体量就越少，这时的还原气体可以在通过还原竖炉时不发生沟流与悬料现象。