CN104017928A - 一种间歇式隔焰还原炼铁工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种间歇式新型隔焰还原炼铁工艺。其采用内配碳球团进行自还原，还原所需热量来自上部导热隔板辐射到固定床上的炉料上；所述的导热隔板上部有加热装置，导热隔板的外延覆盖并密封固定床上的炉料；炉料在密闭空间内经加热、还原得到海绵铁或粒铁后排料。自还原反应进行时布置好下一个固定床上的炉料，所述自还原反应结束后排料并直接进行下一个固定床炉料的自还原反应。将直接还原区与燃烧区分开，使得还原炉内气氛可控，防止防止因燃气燃烧造成还原后的海绵铁二次氧化，生产高质量海绵铁。采用固定式炉床，取消了大多数直接还原炉窑庞大复杂的传动装置，节省能源，便于扩大生产规模。
Description
技术领域
本发明非高炉炼铁技术领域，具体涉及一种间歇式新型隔焰还原炼铁工艺。
背景技术
直接还原铁(DRI)又叫海绵铁，以天然气或非焦煤作为还原剂还原铁矿石、铁精粉或含铁原料后形成。还原剂不同，所生产的DRI的化学成分也不同。随着冶炼钢种对残余元素要求越来越严，特别是核电、加氢、电站等产品钢，使用普通返回废钢和外购废钢冶炼时，已满足不了产品对残余元素的要求。直接还原铁因其杂质元素含量非常低，在炼钢中常用来代替部分废钢来解决炼钢过程中的残余元素问题，生产高品质纯净钢或特殊钢。
近年来全球直接还原铁产量持续增加，据统计，2010年世界直接还原铁(DRI/HBI)的产量已达7037万t，约为我国高炉生铁产量(9.52亿t)的6.7％，受资源的制约，我国直接还原铁生产的发展缓慢，产量不到全球直接还原铁(DRI)产量的1.0％。
按还原剂的不同直接还原分为气基还原和煤基还原。MIDREX和HYL是两种主要的气基竖炉还原工艺，其产量占全球直接还原铁产量的70％以上，在直接还原铁生产中占主导地位。气基竖炉还原装置不需要配套建设大型的烧结、炼焦设备，也不需要焦炭和焦煤，因此在天然气丰富的发展中国家得到了快速的发展。气基还原规模大，单炉产能可达190万t/年。
煤基直接还原工艺大部分规模较小，能耗也较高。常见的煤基直接还原工艺包括转底炉、隧道窑和回转窑等。隧道窑是欧洲开发的专门用于生产高附加值的粉末冶金铁粉的主要工艺手段。由于正规设计的直接还原隧道窑长达160－270米，产能小(单窑最大年产6万吨)热损失大、能耗很高(耗煤约1t/t，其中还原用煤450～650kg/t，加热用煤450～550kg/t)，生产周期长(48～76小时)；污染严重(还原煤灰、废还原罐等固体废弃物多，粉尘多)，产品质量不稳定等问题国外已不用隧道窑生产炼钢用DRI。回转窑是目前国内较常用的直接还原铁生产方法。因对原燃料要求苛刻，单位产能投资和运行费用偏高，稳定运行难度偏大，生产规模偏小(最大15万t/年座)，难以成为我国直接还原铁发展的主体工艺。
转底炉已在处理钢铁厂含Fe、Zn、Cr、Ni粉尘方面实现了工业化生产，其不足之处在于海绵铁(DRI)脉石和硫含量高，导致电炉炼钢渣量增加，电极消耗，难以直接用于生产炼钢用直接还原铁。采用敞焰加热方式加热炉料，由于燃料燃烧为氧化性气氛，而铁氧化物的还原需要还原性气氛，因此敞焰加热方式通常存在炉内气氛难以控制，还原产物易被二次氧化的问题，影响海绵铁最终质量。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足提供一种间歇式新型隔焰还原炼铁工艺。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种间歇式隔焰还原炼铁工艺，其内配碳球团自还原所需热量来自上部导热隔板辐射到固定床上的炉料上；
所述的导热隔板上部有加热装置，导热隔板的外延覆盖并密封固定床上的炉料；
炉料在密闭空间内经加热、还原得到海绵铁或粒铁后排料。
按上述方案，所述自还原反应进行时布置好下一个固定床上的炉料，所述自还原反应结束后排料并移动导热隔板及加热装置直接进行下一个固定床炉料的自还原反应。
按上述方案，所述内配碳球团为含铁原料与粘结剂、碳粉混合配制而成，所述炉料的厚度为10-30mm。
按上述方案，所述导热隔板上部加热装置采用燃气加热。
按上述方案，自还原产生的煤气用于导热隔板上部加热装置的燃气加热。
按上述方案，燃气燃烧产生的烟气用于预热助燃空气和燃气。
将直接还原区与燃烧区分开，使得还原炉内气氛可控，防止防止因燃气燃烧造成还原后的海绵铁二次氧化，生产高质量海绵铁。采用固定式炉床，取消了大多数直接还原炉窑庞大复杂的传动装置，节省能源，便于扩大生产规模。
内配碳球团的还原称为自还原反应，自还原反应由于球团中配入一定量的碳粉，还原过程中碳粉与氧化铁紧密接触，氧化铁还原反应(Fe2O3+CO＝2Fe+CO2和FeO+CO＝Fe+CO2)产生的CO2可就地转化成CO(CO2+C＝2CO)，并立即参与还原反应。内配煤球团的直接还原反应与一般的煤基直接还原相比，反应动力学条件优越，反应速度快，还原铁质量好。
本发明的有益效果：
创新的炉型及生产方式：该工艺将直接还原区与燃烧区分开，使得还原炉内气氛可控，防止还原后的海绵铁二次氧化，生产高质量海绵铁。
采用固定式炉床，取消了大多数直接还原炉窑庞大复杂的传动装置，节省能源，便于扩大生产规模。
采用内配碳球团自还原技术，反应动力学条件优越，反应速度快，还原铁质量好。
由于炉内气氛可控，可用于生产粒铁。
具体实施方式
以下具体实施方式进一步说明本发明的技术方案，但不作为对保护范围的限制。
本发明间歇式隔焰还原炼铁工艺，其采用内配碳球团进行自还原，还原所需热量来自上部导热隔板辐射到固定床上的炉料上；所述的导热隔板上部有加热装置，导热隔板的外延覆盖并密封固定床上的炉料；炉料在密闭空间内经加热、还原得到海绵铁或粒铁后排料。将直接还原区与燃烧区分开，使得还原炉内气氛可控，防止防止因燃气燃烧造成还原后的海绵铁二次氧化，生产高质量海绵铁。采用固定式炉床，取消了大多数直接还原炉窑庞大复杂的传动装置，节省能源，便于扩大生产规模。
其中，自还原反应进行时布置好下一个固定床上的炉料，自还原反应结束后排料并直接移动导热隔板及加热装置进行下一个固定床炉料的自还原反应。其中所述导热隔板、加热装置及用于密封固定床炉料的导热隔板外延为一个可以移动的整体固定连接装置。进一步提高了生产效能。
内配碳球团为含铁原料与粘结剂、碳粉混合配制而成，其中配碳量按碳氧摩尔比(C/O)1.1-1.2配入，粘结剂配入量为2％，炉料的厚度为10-30mm。自还原反应由于球团中配入一定量的碳粉，还原过程中碳粉与氧化铁紧密接触，氧化铁还原反应(Fe2O3+CO＝2Fe+CO2和FeO+CO＝Fe+CO2)产生的CO2可就地转化成CO(CO2+C＝2CO)，并立即参与还原反应。内配煤球团的直接还原反应与一般的煤基直接还原相比，反应动力学条件优越，反应速度快，还原铁质量好。
导热隔板上部加热装置采用燃气加热。燃烧产生的热量辐射到固定床炉料上，炉料被加热并发生还原反应，得到海绵铁或粒铁后排料。
另外，自还原产生的煤气用于导热隔板上部加热装置的燃气加热。燃气燃烧产生的烟气用于预热助燃空气和燃气。
实施例1
(1)原料准备：将含铁原料(铁矿粉、含铁尘泥等)与粘结剂(萤石)、碳粉、脱硫剂(石灰石、白云石)按一定的比例混合；配碳量按碳氧摩尔比(C/O)1.1-1.2配入；
(2)原料混匀及造球：将混匀的原料加入一定量的水造球，得到生球；
(3)原料烘干：得到的生球进行干燥；
(4)布料：采用台车或布料皮带台布料，将球团均匀布于炉床上；
(5)还原区设置：炉床设置为5m×5m。炉床数量可按年产量要求设置；
(6)燃烧区设置：燃气使用煤气，采用鼓风燃烧，燃料发热值为1000kcal/m3；
(7)原料还原：炉料还原后期炉温控制为1100～1300℃，最优为1200℃；
(8)排料：采用刮板排料。
Claims (5)
1.一种间歇式隔焰还原炼铁工艺，其特征在于内配碳球团自还原所需热量来自上部导热隔板辐射到固定床上的炉料上；
所述的导热隔板上部有加热装置，导热隔板的外延覆盖并密封固定床上的炉料；
炉料在密闭空间内经加热、还原得到海绵铁或粒铁后排料。
2.如权利要求1所述的间歇式隔焰还原炼铁工艺，其特征在于所述自还原反应进行时布置好下一个固定床上的炉料，所述自还原反应结束后排料并直接移动导热隔板及加热装置进行下一个固定床炉料的自还原反应。
3.如权利要求1或2所述的间歇式隔焰还原炼铁工艺，其特征在于所述导热隔板上部加热装置采用燃气加热。
4.如权利要求4所述的间歇式隔焰还原炼铁工艺，其特征在于自还原产生的煤气用于导热隔板上部加热装置的燃气加热。
5.如权利要求4所述的间歇式隔焰还原炼铁工艺，其特征在于燃气燃烧产生的烟气用于预热助燃空气和燃气。
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| CN (1) | CN104017928A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111485047A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-08-04 | 王东亮 | 一种直接还原铁的还原窑炉设备 |
| CN112063789A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-12-11 | 钢研晟华科技股份有限公司 | 一种隔焰转底炉直接还原炼铁方法 |
| CN112301178A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-02 | 烟台市红森林节能环保科技有限公司 | 一种金属氧化物粉矿气基还原的装置和方法 |
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| CN202530106U (zh) * | 2012-03-16 | 2012-11-14 | 刘丙海 | 带可回收煤气装置的隔焰隧道窑生产海绵铁设备 |
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2014
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