專(zhuān)利名稱(chēng)：熔融還原反應(yīng)爐及熔融冶煉金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含鐵及金屬氧化物熔融還原反應(yīng)爐及熔融冶煉金屬的 方法。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委『2002』247號(hào)文件"用高新技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù) 改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的實(shí)施意見(jiàn)"中提出，鋼鐵行業(yè)研究開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)和 工藝改造"R升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)包括，推廣應(yīng)用燒結(jié)、干熄焦、高爐長(zhǎng)壽、 煤基直接還原、熔融還原等共性關(guān)鍵技術(shù)。國(guó)家發(fā)改委2005年40號(hào)令 已將直接還原和熔融還原技術(shù)列入《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整目錄(2005年本)》。
熔融還原煉鐵技術(shù)是上世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的先進(jìn)技術(shù)， 是指非高爐煉鐵方法中那些冶煉液態(tài)熱鐵水的工藝過(guò)程，是高爐煉鐵的
一項(xiàng)根本性的變革。其技術(shù)思想是希望發(fā)展無(wú)需鐵礦石造塊又不使用昂 貴冶金焦炭，既能生產(chǎn)高質(zhì)量鐵水又無(wú)環(huán)境污染的理想冶金工藝。
熔融還原在發(fā)展初期遭遇了挫折，但今天， 一些熔融還原工藝似乎已 經(jīng)解決了開(kāi)發(fā)中的重要問(wèn)題一一這些工藝是COREX分別在3個(gè)地方生產(chǎn)， 第4套已經(jīng)在中國(guó)上海寶鋼鋼鐵集團(tuán)公司建造；Hismelt在澳大利亞力拓 ^^司80萬(wàn)噸/年示范項(xiàng)目已才殳入生產(chǎn)；Fastmelt的該工藝的第一部分 astmet已經(jīng)有Finex于2006年底在POSCO/>司開(kāi)始工業(yè)生產(chǎn)和ltmk3神 戶(hù)鋼4失/>司通過(guò)其子/>司Midrex于2006年底對(duì)該工藝實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。這些 工藝大多是兩步法，即先還原后再熔分。ROMELT和AUSMELT是處在工業(yè)化 邊緣的一步法熔融還原工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)我國(guó)能源和資源實(shí)際情況，結(jié)合我公司原有專(zhuān) 利200620095509. x "內(nèi)外加熱立式通道還原爐"和200610018495. 6 "海 綿鐵生產(chǎn)方法"，而開(kāi)發(fā)的一種節(jié)能、環(huán)保新型的熔融還原反應(yīng)爐及熔融 冶煉金屬的方法。以含鐵氧化物為原料，以非焦煤作為還原劑和熔化能 源，首先在"內(nèi)外加熱立式通道還原爐——LR還原爐"內(nèi)進(jìn)行預(yù)還原， 預(yù)還原完成后再進(jìn)入臥式斜坡?tīng)t中進(jìn)行終還原，使渣鐵分離得到優(yōu)質(zhì)鐵 水。
本發(fā)明的技術(shù)為熔融還原反應(yīng)爐，包括內(nèi)外加熱立式通道還原爐、 臥式斜坡?tīng)t、電動(dòng)調(diào)速給料器，其特征在于在內(nèi)外加熱立式通道還原爐的每個(gè)反應(yīng)爐管的出料口處安裝一電動(dòng)調(diào)速給料器，電動(dòng)調(diào)速給料器 的出料口排入臥式斜坡?tīng)t的反應(yīng)腔中，臥式斜坡?tīng)t的底部設(shè)有底吹系統(tǒng)， 臥式斜坡?tīng)t的進(jìn)料一側(cè)設(shè)有噴吹口 ，臥式斜坡?tīng)t的另一側(cè)設(shè)有出料口 、 排渣口和排氣口。
利用熔融還原反應(yīng)爐進(jìn)行熔融冶煉金屬的方法，按以下步驟進(jìn)行(1)、 將塊礦或含金屬氧化物球團(tuán)與還原劑煤和脫硫劑，三者按1: 0.5-0.8: 0.01-0.015比例混合后，加入內(nèi)外加熱立式通道還原爐的爐頂布料系統(tǒng) 中，通過(guò)布料系統(tǒng)將原輔料均勻的裝入內(nèi)外加熱立式通道還原爐的反應(yīng)爐 管中，內(nèi)外加熱立式通道還原爐分為預(yù)熱帶和加熱還原反應(yīng)帶，預(yù)熱帶的 溫度為800 - 900°C，加熱還原帶的溫度為1100 - 120(TC，內(nèi)外加熱立式通 道還原爐產(chǎn)生的煙氣經(jīng)熱交換器進(jìn)入二級(jí)除塵器再由抽風(fēng)機(jī)排入煙囪，鼓 風(fēng)機(jī)鼓入的冷空氣通過(guò)熱交換器進(jìn)入內(nèi)外加熱立式通道還原爐；(2)經(jīng)過(guò)內(nèi) 外加熱立式通道還原爐預(yù)還原后的塊礦或球團(tuán)和剩余的還原劑、脫硫劑一 起通過(guò)電動(dòng)調(diào)速給料機(jī)的控制進(jìn)入臥式斜坡?tīng)t反應(yīng)腔中，天燃?xì)饣蛎悍垭S 富氧空氣和經(jīng)熱交換器的空氣一起從噴吹口噴入臥式斜坡?tīng)t內(nèi)，臥式斜坡 爐反應(yīng)腔內(nèi)反應(yīng)溫度為1500°C ~ 1600°C，經(jīng)過(guò)預(yù)還原的爐料和噴入的天燃 氣/煤粉發(fā)生劇烈的熔融還原反應(yīng)，產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈴呐艢饪谂懦霾⑼ㄟ^(guò)一 級(jí)除塵器凈化后進(jìn)入內(nèi)外加熱立式通道還原爐，內(nèi)外加熱立式通道還原爐 下部的加熱燒嘴向燃燒室16補(bǔ)充煤氣，確保內(nèi)外加熱立式通道還原爐還原 溫度，臥式斜坡?tīng)t底部的底吹系統(tǒng)7,直接向臥式斜坡?tīng)t內(nèi)通入02或惰性 氣體進(jìn)行底吹攪拌，熔化的金屬經(jīng)出料口連續(xù)或間斷排出到鋼包中，爐渣 通過(guò)排渣口定期排渣。
本發(fā)明主要特點(diǎn)如下l.預(yù)還原爐采用豎爐與隧道窯結(jié)合的LR還原 爐，豎爐的物料運(yùn)行方式和隧道窯隔焰加熱的通道方式。2.采用臥式斜坡 爐作為熔融還原反應(yīng)容器。3.利用臥式斜坡?tīng)t產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c外補(bǔ)充煤 氣輔助加熱共同為預(yù)還原爐提供熱源，有效的利用余熱，節(jié)能環(huán)保。4.利 用預(yù)還原爐剩余的還原劑和經(jīng)預(yù)熱的富氧空氣以及煤粉/天燃?xì)夤┡P式斜 坡?tīng)t加熱和還原使用，實(shí)現(xiàn)了煤的綜合利用，并且減少粉塵，更加環(huán)保。 5.在LR還原爐出料口安裝電動(dòng)調(diào)速給料器，可以準(zhǔn)確控制LR還原爐還原 速度和下料速度，對(duì)不同品位鐵氧化物可以最佳工藝控制。6.臥式斜坡?tīng)t 底部設(shè)有底吹系統(tǒng)，可以直接對(duì)熔池吹入氧氣或氮?dú)獾榷栊詺怏w進(jìn)行底吹 攪拌，加快反應(yīng)腔內(nèi)反應(yīng)，并可實(shí)現(xiàn)鐵水精煉。7.本發(fā)明除適用于鐵氧化 物外，也適用于多種金屬氧化物如Cr、 Ni、 Mn、 Cu等的熔融還原。
利用本發(fā)明來(lái)進(jìn)行熔融煉鐵或熔融冶煉別的金屬都具有節(jié)能環(huán)保、無(wú)污染、機(jī)械化程度高、工藝操作簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、產(chǎn)品成本低質(zhì)量高等 優(yōu)點(diǎn)，是一種新型的熔融還原工藝使用的設(shè)備。


圖1為本發(fā)明的熔融煉鐵工藝流程示意圖。
1-布料系統(tǒng)，2-內(nèi)外加熱立式通道還原爐——LR還原爐，3-高 溫?zé)煔猓?-加熱燒嘴，5-電動(dòng)調(diào)速給料器，6-臥式斜坡?tīng)t，7-底吹 系統(tǒng)，8-排渣口， 9-出料口 ， 10-—級(jí)除塵器，11-熱交換器，12 -鼓風(fēng)機(jī)，13-二級(jí)除塵器，14-抽風(fēng)機(jī)，15-煙囪16-燃燒室，17-反應(yīng)爐管，18-鋼包，19-富氧空氣，20-天燃?xì)?煤粉，21-氧氣/氮 氣/惰性氣體。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
熔融還原反應(yīng)爐，包括內(nèi)外加熱立式通道還原爐2、臥式斜坡?tīng)t6、 電動(dòng)調(diào)速給料器5,在內(nèi)外加熱立式通道還原爐2的每個(gè)反應(yīng)爐管17的 出料口處安裝一電動(dòng)調(diào)速給料器5，電動(dòng)調(diào)速給料器5的出料口拉入臥式 斜坡?tīng)t6的反應(yīng)腔中，臥式斜坡?tīng)t6的底部設(shè)有底吹系統(tǒng)7，臥式斜坡?tīng)t 6的進(jìn)料一側(cè)設(shè)有噴吹口，臥式斜坡?tīng)t的另一側(cè)設(shè)有出料口 9、排渣口 8 和排氣口。
以含鐵氧化物為原料，以非焦煤作為還原劑和熔化能源，首先在"內(nèi) 外加熱立式通道還原爐——LR還原爐"內(nèi)進(jìn)行預(yù)還原，預(yù)還原完成后再 進(jìn)入臥式斜坡?tīng)t中進(jìn)行終還原，使渣鐵分離得到優(yōu)質(zhì)鐵水。
工藝過(guò)程如下
首先將含鐵氧化物球團(tuán)與還原劑煤和脫硫劑，按1: 0.5: 0. Ol比例 混合后，加入內(nèi)外加熱立式通道還原爐的爐頂布料系統(tǒng)1中，通過(guò)布料系 統(tǒng)l將原輔料均勻的裝入反應(yīng)爐管17中，利用重力原理，使?fàn)t料向下運(yùn)行， "內(nèi)外加熱立式通道還原爐，，出料口處裝有電動(dòng)調(diào)速給料器5，它可以控 制內(nèi)外加熱立式通道還原爐的還原速度和下泮牛速度。內(nèi)外加熱立式通道還 原爐分為預(yù)熱帶和加熱還原反應(yīng)帶，預(yù)熱帶的溫度為800 - 90(TC,加熱還 原帶的溫度為1100 - 120(TC,內(nèi)外加熱立式通道還原爐產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過(guò)熱 交換器11進(jìn)入二級(jí)除塵器13，利用抽風(fēng)機(jī)14排入煙囪15;鼓風(fēng)機(jī)12鼓 入冷空氣通過(guò)熱交換器11使內(nèi)外加熱立式通道還原爐煙氣余熱得到綜合 利用，從而節(jié)約能耗。經(jīng)過(guò)內(nèi)外加熱立式通道還原爐預(yù)還原后的球團(tuán)和剩余的還原劑、脫石克
劑一起通過(guò)電動(dòng)調(diào)速給料機(jī)5的控制進(jìn)入臥式斜坡?tīng)t6反應(yīng)腔中，電動(dòng)調(diào) 速給料機(jī)5可以精確控制內(nèi)外加熱立式通道還原爐的還原速度和下料速 度，可以對(duì)不同品位的原料進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，臥式斜J皮爐6進(jìn)料一側(cè)設(shè)有噴 吹口 ，煤粉也可以是天然氣隨富氧空氣19和經(jīng)熱交換器11處理的空氣一 起噴入臥式斜坡?tīng)t6內(nèi)，向終還原提供熱能和還原劑，臥式斜坡?tīng)t6反應(yīng) 腔內(nèi)反應(yīng)溫度達(dá)1500°C ~ 160(TC左右，經(jīng)過(guò)預(yù)還原的爐料和噴入的煤粉發(fā) 生劇烈的熔融還原反應(yīng)，產(chǎn)生的高溫?zé)煔?從排氣口排出并通過(guò)一級(jí)除塵 器10凈化后向內(nèi)外加熱立式通道還原爐提供預(yù)還原熱能，考慮到回收高 溫?zé)煔獾牟环€(wěn)定性，再加上內(nèi)外加熱立式通道還原爐下部設(shè)有的加熱燒嘴 4的熱能補(bǔ)充，可向燃燒室16補(bǔ)充發(fā)生爐煤氣，這樣就確保內(nèi)外加熱立式 通道還原爐還原溫度穩(wěn)定性，同時(shí)還綜合利用了臥式斜坡?tīng)t6產(chǎn)生的高溫 煙氣，減少了環(huán)境污染，提高了能源的綜合利用。在臥式斜坡?tīng)t6底部設(shè) 有底吹系統(tǒng)7，可以直接向臥式斜坡?tīng)t6內(nèi)通入02，也可以是惰性氣體或 氮?dú)膺M(jìn)行底吹攪拌，加快反應(yīng)腔內(nèi)反應(yīng)，并可實(shí)現(xiàn)鐵水精煉。熔化后的鐵 水經(jīng)出料口 9連續(xù)或間斷排出到鋼包18中，爐渣通過(guò)排渣口 8定期排渣， 回收的爐渣可用于水泥的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)能源綜合利用。
權(quán)利要求
1. 熔融還原反應(yīng)爐，包括內(nèi)外加熱立式通道還原爐、臥式斜坡?tīng)t、電動(dòng)調(diào)速給料器，其特征在于在內(nèi)外加熱立式通道還原爐的每個(gè)反應(yīng)爐管的出料口處安裝一電動(dòng)調(diào)速給料器，電動(dòng)調(diào)速給料器的出料口排入臥式斜坡?tīng)t的反應(yīng)腔中，臥式斜坡?tīng)t的底部設(shè)有底吹系統(tǒng)，臥式斜坡?tīng)t的進(jìn)料一側(cè)設(shè)有噴吹口，臥式斜坡?tīng)t的另一側(cè)設(shè)有出料口、排渣口和排氣口。
2、 利用熔融還原反應(yīng)爐進(jìn)行熔融冶煉金屬的方法，按以下步驟進(jìn)行 (1)、將塊礦或含金屬氧化物球團(tuán)與還原劑煤和脫硫劑，三者按1: 0. 5~ 0.8: 0. 01 ~ 0. 015比例混合后，加入內(nèi)外加熱立式通道還原爐的爐頂布泮牛 系統(tǒng)中，通過(guò)布料系統(tǒng)將原輔料均勻的裝入內(nèi)外加熱立式通道還原爐的反 應(yīng)爐管中，內(nèi)外加熱立式通道還原爐分為預(yù)熱帶和加熱還原反應(yīng)帶，預(yù)熱 帶的溫度為800 - 900。C，加熱還原帶的溫度為1100 - 1200°C,內(nèi)外加熱立 式通道還原爐產(chǎn)生的煙氣經(jīng)熱交換器進(jìn)入二級(jí)除塵器再由抽風(fēng)機(jī)排入煙 自，鼓風(fēng)機(jī)鼓入的冷空氣通過(guò)熱交換器進(jìn)入內(nèi)外加熱立式通道還原爐；(2) 經(jīng)過(guò)內(nèi)外加熱立式通道還原爐預(yù)還原后的塊礦或球團(tuán)和剩余的還原劑、脫 硫劑一起通過(guò)電動(dòng)調(diào)速給料機(jī)的控制進(jìn)入臥式斜坡?tīng)t反應(yīng)腔中，天燃?xì)饣?煤粉隨富氧空氣和經(jīng)熱交換器的空氣一起從噴吹口噴入臥式斜坡?tīng)t內(nèi)，臥 式斜坡?tīng)t反應(yīng)腔內(nèi)反應(yīng)溫度為1500°C~160(TC,經(jīng)過(guò)預(yù)還原的爐料和噴入 的天燃?xì)?煤粉發(fā)生劇烈的熔融還原反應(yīng)，產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈴呐艢饪谂懦霾?通過(guò)一級(jí)除塵器凈化后進(jìn)入內(nèi)外加熱立式通道還原爐，內(nèi)外加熱立式通道 還原爐下部的加熱燒嘴向燃燒室16補(bǔ)充煤氣，確保內(nèi)外加熱立式通道還原 爐還原溫度，臥式斜坡?tīng)t底部的底吹系統(tǒng)7,直接向臥式斜坡?tīng)t內(nèi)通入02 或惰性氣體進(jìn)行底吹攪拌，熔化的金屬經(jīng)出料口連續(xù)或間斷排出到鋼包中， 爐渣通過(guò)排渣口定期排渣。
全文摘要
本發(fā)明涉及熔融還原反應(yīng)爐及熔融冶煉金屬的方法，熔融還原反應(yīng)爐包括內(nèi)外加熱立式通道還原爐、臥式斜坡?tīng)t、電動(dòng)調(diào)速給料器，在內(nèi)外加熱立式通道還原爐的每個(gè)反應(yīng)爐管的出料口處安裝一電動(dòng)調(diào)速給料器，電動(dòng)調(diào)速給料器的出料口拉入臥式斜坡?tīng)t的反應(yīng)腔中，臥式斜坡?tīng)t的底部設(shè)有底吹系統(tǒng)，臥式斜坡?tīng)t的進(jìn)料一側(cè)設(shè)有噴吹口，臥式斜坡?tīng)t的另一側(cè)設(shè)有出料口、排渣口和排氣口。利用本發(fā)明來(lái)進(jìn)行熔融冶煉金屬都具有節(jié)能環(huán)保、無(wú)污染、機(jī)械化程度高、工藝操作簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、產(chǎn)品成本低質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21B13/00GK101265510SQ20081004758
公開(kāi)日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2008年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月5日
發(fā)明者雄 李, 李森蓉 申請(qǐng)人:武漢桂坤科技有限公司