一种气基和煤基共还原铁矿粉的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105648134A(43)申请公布日2016.06.08(21)申请号201610138634.2(22)申请日2016.03.11(71)申请人太原理工大学地址030024山西省太原市万柏林区迎泽西大街79号申请人太原重工股份有限公司(72)发明人魏征董跃齐庆赵秀丽贾江宁耿哲荣赵素雷白继源曾杰李艳霞乔星星刘改换张永发(74)专利代理机构太原倍智知识产权代理事务所(普通合伙)14111代理人戎文华(51)Int.Cl.C21B13/14(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种气基和煤基共还原铁矿粉的方法(57)摘要一种气基和煤基共还原铁矿粉的方法是在一级预还原反应炉内经过还原气预热还原得到的铁矿粉和预热后的煤粉分别经对称设置的速控喷嘴喷入二级预还原反应炉内，高温还原气在底部通入；铁矿粉在煤粉和还原气两种反应介质下发生还原反应，经过预热和共还原后的铁矿粉进入二级热旋分离器，与还原气分离后输送至熔融还原炉。本方法中固体碳参与流态化条件下铁矿粉的还原，弥补还原气利用率低的不足，可预防粘结失流现象的发生，具有预还原率高、能源利用率高等优点。CN105648134ACN105648134A权利要求书1/1页1.一种气基和煤基共还原铁矿粉的方法，所述方法是按下列步骤进行的：1）铁矿粉由缓冲仓进入矿粉预热器，依次流经一级预还原反应炉和一级热旋风分离器，与还原气分离后输送至充压到0.3~0.6MPa的料锁系统；煤粉由加料仓进入煤粉预热器，隔绝空气预热至100~200℃后输送至充压到0.1~0.4MPa的料锁系统；2）料锁系统内的铁矿粉和煤粉分别经对称设置的速控喷嘴喷入二级预还原反应炉内，两股原料高速碰撞接触，高温还原气在底部通入；铁矿粉在煤粉和还原气两种反应介质下发生还原反应；二级预还原反应炉内流化气速保持在0.5~5m/s；所述速控喷嘴是对称设置于炉底小于1/4处，与水平炉底的夹角是10°~30°；且根据二级预还原反应炉内的温度调节铁矿粉和煤粉的进入量，进而控制炉内温度，温度和铁矿粉进入量的关系由下式计算：式中，M为铁矿粉进入量，t；T为二级预还原反应炉内温度，K；923为基准温度，K；H1为铁矿粉粒度系数，取；H2为参与还原反应及反应产物的物料焓值系数，取；H3为还原气流速系数，取；H4为二级预还原反应炉内温度系数，取；R为关系式的截距，取0.3；在上述公式内含有铁矿粉进入量和煤粉加入量的关系式如下：式中，m为煤粉加入量，t；C为一级预还原反应炉内铁矿粉还原率；M为进入流化炉的铁矿粉量，t；FC为煤粉固定碳含量；熔融还原炉产生的高温还原气依次逆向进入二级预还原反应炉、一级预还原反应炉和矿粉预热器将铁矿粉预热还原，净化后进入煤粉预热器将煤粉预热，最终返回二级预还原反应炉循环利用；3）经过预热和共还原后的铁矿粉进入二级热旋风分离器，与还原气分离后输送至熔融还原炉。2.如权利要求1所述的方法，所述铁矿粉是赤铁矿粉，粒度小于0.2mm，TFe≥65%。3.如权利要求1所述的方法，所述煤粉是烟煤粉，粒度小于0.1mm，挥发分≤20%，固定碳≥70%，S≤0.6%，预热后煤粉含水量≤3%。4.如权利要求1所述的方法，所述料锁系统的载气是N2。5.如权利要求1所述的方法，所述高温还原气温度是950~1200℃，其组成是CO、H2和CO2，其中CO2含量的体积比是8~15%。6.如权利要求1所述的方法，所述一级预还原反应炉和二级预还原反应炉的还原温度是600~850℃。2CN105648134A说明书1/6页一种气基和煤基共还原铁矿粉的方法技术领域[0001]本发明涉及一种熔融还原炼铁方法，具体是一种气基和煤基共还原铁矿粉的技术方案。背景技术[0002]经过600多年的发展，传统的高炉炼铁工艺技术已相当完善，但是也存在着无法克服的问题，即在生产过程中大量使用焦炭和烧结矿，焦化和烧结工序不仅消耗资源，还造成了水污染和粉尘的排放污染，以及二氧化碳的大量排放。在世界范围内，高炉炼铁工艺所必需的焦煤储量日益枯竭，为了最大程度地克服上述问题，实现清洁能源的生产，扩大粉矿、粉煤及非焦煤的使用比例，很多冶金工作者都在研究开发非高炉炼铁工艺。非高炉炼铁工艺的优点是不需要焦炭当作骨架和还原剂，不使用造块、炼焦等污染大、能耗高的工艺。[0003]为了解决高炉中存在的问题，熔融还原炼铁技术应运而生。从目前的实际情况来看，COREX/FINEX/HISMELT等二步法非高炉冶炼工艺开发的潜力较大，都将预还原和终还原放在不同设备中进行。除了COREX炼铁工艺利用块煤和块矿直接生产铁水外，FINEX和HISMELT炼铁工艺都使用煤粉和和铁矿粉，且需要对铁矿粉进行预还原，而预