[其他]旋流式二段直接還原熔融煉鐵工藝及設備

無效

• 申請號: 86102198
• 申請日: 1986-04-03
• 公開（公告）號: CN86102198A
• 公開（公告）日: 1987-12-23
• 發明（設計）人: 李世原
• 申請（專利權）人: 李世原
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00;C21B13/14
• 代理公司: 中國科學院沈陽專利事務所
• 代理人: 張揚生

本發明是屬于礦粉-粉煤-豎爐直接還原熔融煉鐵的生產工藝及設備。

目前在工業上應用的煉鐵工藝主要有：

1、以冶金焦為主的高爐-轉爐工藝;

2、以原煤為主的直流電爐還原工藝;

3、以原煤為主的熔化氣化爐-還原爐熔融還原工藝。

上述三種煉鐵工藝的缺點是：

1、傳統的高爐煉鐵，必須以燒結，球團礦或塊礦為原料，以昂貴的冶金焦碳為燃料，熔煉過程工藝復雜，能耗高，需建燒結廠、團礦廠、焦化廠等輔助工藝廠?；ㄍ顿Y大、成本高、操作復雜。

2、預還原爐-直流電弧爐煉鐵，以粉礦為原料，在高壓循環流化床中進行預還原，在直流電弧爐中進行終還原，耗電量大，成本高，不適于電力緊缺地區使用。

3、熔化氣化爐-還原爐煉鐵，也以塊礦和球團礦為原料，以原煤為燃料，分別在熔化氣化爐和還原爐中完成還原煤氣，熔化海綿鐵和還原鐵礦任務，這就使設備復雜化，在還原過程中需要大量氧氣，必須設置制氧廠，還需設置燒結、團礦等輔助廠，工藝復雜。

本發明將成熟的有色金屬冶煉及生產鈣鎂磷肥所用的旋風爐工藝，經過改造用于煉鐵，在熔融還原爐中產生煤氣，在旋流式預還原器中對礦粉進行預還原，用加壓凈煤氣將預還原礦粉送入豎爐中用高溫煤氣進行熔融還原。

本發明的工藝過程如下：

1、送熱風：通過還原熔融豎爐（4）上部，下部風口將大于1000℃的熱風（21）送入爐內。

2、送煤粉：用煤氣加壓機（13）對廢氣（15）加壓，而后打開煤粉輸送裝置將煤粉（17）送入爐內，使其在爐內燃燒生成CO₂，燃燒廢氣經余熱鍋爐（3）沿管道經過一級預還原器（8），二級預還原器（9），余熱回收爐（11），干式除塵器（12），煤氣加壓機（13），CO₂、SO₂吸收塔（14）驅除管路及設備中的空氣。

3、調整煤粉輸入量（17）和熱風量（21）的比例，使燃燒生成物為CO并將其送入煤氣處理系統，經加壓機（13）加壓后送出。

4、供給精礦粉：啟動螺旋給料器（2），送入礦粉，礦粉經一級預還原器（8），二級預還原器（9）進行預還原。

5、送加壓凈煤氣：用加壓凈煤氣將預還原礦粉噴射入熔融還原豎爐（4）內進行還原。

6、出渣出鐵：終還原生成的鐵水及渣，經鐵口（5）和渣口（6）放出。

本發明工藝所使用設備包括：

礦粉貯存及輸送器（1），螺旋給料器（2），熔融還原豎爐（4），葉片式旋流噴燃器（7），預還原器（8）、（9），回轉給料器（10），余熱回收器（11），余熱鍋爐（3），煤氣加壓機（13），CO₂、SO₂吸收塔（14），干式除塵器（12）。

本發明的煉鐵過程及原理：

本發明煉鐵過程分為兩個階段：

1、預還原階段：控制加壓凈煤氣溫度使之保持大于1000℃。以大于15米/秒的速度將礦粉送入預還原器（8）和（9），在煤氣的螺旋形運動中，細粒鐵礦物和煤氣中CO+H₂接觸，被還原成低價鐵氧化物及部分金屬鐵，固體沉降而煤氣上升并沿管路流動。

1000℃的煤氣和常溫的礦粉接觸后，發生復雜反應，溫度降至750℃，在此溫度下，預還原度可達40～60%。

2、終還原階段：終還原在熔融還原爐中進行，還原過程為（1）中溫（950℃±）固態還原區，（2）高溫熔化區（1800-2000℃），（3）喉部收縮區，（4）爐缸區。

（1）中溫還原區：

將預還原后的物料再度加熱升溫到950℃左右，同時在較高溫度下再進行固態還原，以提高還原度。

以切線或割線方向進入的高溫熱風，產生旋流運動并使煤粉燃燒生成CO，鐵礦物在煤氣旋流及紊流運動中，礦物粒子和還原煤氣的CO+H₂密切接觸，還原成Fe固。

在900～1000℃范圍內，平衡氣相成份中CO含量幾乎為100%但在燃燒過程的氧化和還原區內，煤氣成份是產生錯蹤變化的。

（2）高溫還原區：

大于1000℃的熱風，用富氧或不富氧，使煤粉燃燒生成1800～2000℃的高溫煤氣。

下降的固態還原鐵及物料在本區內熔化，并有部分金屬鐵再氧化。

在煤氣的旋流運動中，被熔化的渣鐵液體靠離心作用拋向爐壁，并沿爐壁流下。