[其他]鐵礦石的熔融還原方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 101987000002252
• 申請日: 1987-03-07
• 公開（公告）號: CN1005274B
• 公開（公告）日: 1989-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 理查德·埃德溫·特納;卡爾·布羅茨曼;漢斯·喬格·法斯賓德
• 申請（專利權(quán)）人: 克洛克納CRA技術(shù)公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 魏金璽;羅才希

一種鐵礦石的熔融還原方法，本方法中氧化鐵實質(zhì)上是在液體狀態(tài)下還原。此過程的熱平衡所需的能量是通過向熔體加入碳質(zhì)燃燒以及將由此產(chǎn)生的反應(yīng)氣體（主要是ＣＯ和Ｈ₂）進(jìn)行再燃燒而產(chǎn)生的。此反應(yīng)氣體相繼地在含氧的噴射氣流中再燃燒兩次或更多次，這些含氧的噴射氣流是噴入到事實上彼此獨(dú)立的各個反應(yīng)空間中。

本發(fā)明是關(guān)于一種鐵礦石熔融還原的方法，本方法中氧化鐵實質(zhì)上是在液體狀態(tài)下還原，此過程的熱平衡所需的能量是通過向熔體加入碳質(zhì)燃料以及將由此產(chǎn)生的反應(yīng)氣體（主要是CO和H₂）進(jìn)行再燃燒而產(chǎn)生的。

有許多已經(jīng)知道的方法，都是將已經(jīng)過預(yù)還原的礦石同煤一起熔化并將由此產(chǎn)生的氣體利用來還原鐵礦石。

德國“（專利）公開說明書”3133575號的方法，改進(jìn)了向熔化爐內(nèi)供給熱量的方式：通過向熔池表面上吹氧，將從鐵熔體放出的反應(yīng)氣體吸入至熔體上方的空間內(nèi)，一起帶到熔池表面，一部分被燃燒，所產(chǎn)生的熱就傳遞給鐵熔體。在這種已知的方法中，液態(tài)的鐵是通過將鐵礦石加入至鐵熔池式反應(yīng)爐內(nèi)制得的。與此同時生成的一氧化碳?xì)怏w可用于對鐵礦石進(jìn)行預(yù)還原。然而，此方法中的燃料消耗量是比較高的。

德國專利2843303號的方法也包含了同樣的缺點。在此方法中，大塊的煤加入至鐵熔池上面的流態(tài)化床中，而將氣體用于對鐵礦石進(jìn)行預(yù)還原。從在氣相中已經(jīng)過預(yù)還原至高度金屬化的鐵礦石制造出1噸液態(tài)鐵，需要約900公斤優(yōu)質(zhì)煤。然而，此方法還產(chǎn)生相當(dāng)大量的剩余氣體，其可利用性實質(zhì)上決定了此方法的經(jīng)濟(jì)效果。

德國“（專利）公開說明書”3418085號敘述了一種由礦石制造鐵的方法，此方法中用從熔化爐中產(chǎn)生的反應(yīng)氣體在礦石還原爐中將礦石還原至金屬化程度為約50%。此方法中，從鐵熔體放出的反應(yīng)氣體有30-40%在熔化爐中再燃燒，所產(chǎn)生的熱大部分被傳遞給熔體。然后此反應(yīng)氣體在從熔化的組合料流至礦石還原爐的途中由于加進(jìn)了還原劑（諸如天然氣或煤粉）而被還原，同時也被冷卻。

另一個已知的方法是用已被實質(zhì)上預(yù)還原至金屬化程度為92-94%的鐵礦石，在熔化爐中同碳質(zhì)的固體載能體加氧氣一起進(jìn)行熔化。由此產(chǎn)生的氣體用于對礦石進(jìn)行預(yù)還原，為了改善其利用率，此氣體進(jìn)行循環(huán)，并除去其中的CO₂組分。

這樣，后兩種方法都要兼?zhèn)淙齻€步驟以達(dá)到最小的燃料消耗量，即一種方法是用帶有再燃燒的熔融還原，用從熔化爐出來的廢氣進(jìn)行的熱氣體還原，以及在氣相狀態(tài)對礦石進(jìn)行預(yù)還原;另一種方法是用煤和氧而不是用再燃燒法進(jìn)行熔化，將所產(chǎn)生的氣體用于預(yù)還原，以及在氣體循環(huán)過程中除去CO₂。用這兩種方法由鐵礦石制造出1噸鐵需要大約600公斤煤。

本發(fā)明要解決的問題就是提供一種方法，它需要從外部能源（例如碳質(zhì)燃料）供給的能量比例比較小。

本發(fā)明的方法解決此問題的辦法是將反應(yīng)氣體相繼地在含氧的噴射氣流中進(jìn)行兩次或更多次再燃燒，這些含氧的噴射氣流是噴入至幾個事實上是彼此獨(dú)立的反應(yīng)空間中。

術(shù)語“事實上彼此獨(dú)立的反應(yīng)空間”是指一個含氧的噴射氣流從該空間將周圍的氣體吸入氣流中進(jìn)行再燃燒，而此過程對其他噴射氣流是彼此獨(dú)立的。這些反應(yīng)空間通常是沿著反應(yīng)氣體流動的方向一個跟一個地排列的。

按照本發(fā)明，反應(yīng)氣體至少要再燃燒兩次，即在第一次再燃燒之后再次被吸入含氧的燃燒氣體中進(jìn)行再燃燒，所產(chǎn)生的能量大部分用于熔融還原過程，例如用于熔化所加入的磨細(xì)的礦石，而同時鐵礦石也會被預(yù)還原至維氏體（Wüstite）階段。

本發(fā)明的一個有效益的實施方案是使第二次再燃燒的噴射氣流沖擊點處的還原條件弱于第一次再燃燒的噴射氣流沖擊點處的還原條件。為了在第二步中得到高的再燃燒率，該處的還原勢（reduction potential）應(yīng)比第一次再燃燒的噴射氣流沖擊點處的低一些，因為噴射氣流通常都已高度氧化，很可能要同熔化爐內(nèi)的液相發(fā)生反應(yīng)。