專利名稱：一種高爐煉鐵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高爐煉鐵的方法，尤其涉及一種在高爐煉鐵過程中使用蘭炭替代部分焦炭作為入爐燃料的高爐煉鐵方法。
背景技術(shù)：
一般來說，高爐煉鐵的基本過程就是鐵的還原過程，即以焦炭作燃料和還原劑，在高溫下將鐵礦石或其它非鐵氧化物，從氧化物或礦物狀態(tài)(如
Fe203、 Fe304、 Fe2Si04、 Fe304Ti02等)還原為液態(tài)生鐵。
一般來說，高爐煉鐵時(shí)高爐中自上而下分成五個(gè)工作區(qū)域塊狀帶、軟熔帶、滴落帶、回旋區(qū)和渣鐵聚集區(qū)，高爐中的溫度自滴落帶、軟熔帶、和塊狀帶向上逐漸減小。
圖1示出了傳統(tǒng)高爐煉鐵的冶煉基本流程。
參照圖l，高爐煉鐵的冶煉基本流程如下
首先，將由礦石、熔劑和焦炭按照一定比例做成的爐料，通過裝料設(shè)備從高爐的爐頂裝入高爐內(nèi)；
其次，從高爐的下部風(fēng)口鼓入高溫?zé)犸L(fēng)并噴吹輔助燃料煤粉，使得高溫?zé)犸L(fēng)與焦炭和煤粉發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生高溫還原性煤氣；所述高溫還原性煤氣在爐內(nèi)上升，使得爐料加熱、還原、熔化、造渣，產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)變化，最后生成液態(tài)渣、鐵聚集于爐缸，周期地從高爐排出；在所述高溫還原性煤氣的上升過程中，煤氣氣流的溫度不斷降低，成分逐漸變化，最后形成高爐煤氣從爐頂排出。
在上述的高爐煉鐵的冶煉基本過程中，焦炭起到發(fā)熱劑、還原劑、料柱骨架和滲碳的重要作用。在高爐中焦炭的發(fā)熱劑、還原劑的作用可以被煤粉或其它燃料替代，但焦炭的骨架作用無法替代。
一般來說，冶煉l噸鐵大約需要400至500Kg焦炭。但是，隨著鋼鐵產(chǎn)量的大幅增加，焦炭資源供應(yīng)日益短缺，特別是主焦煤儲量迅速減少，這就嚴(yán)重影響到焦炭的質(zhì)量及高爐煉鐵的生產(chǎn)。因此，在高爐煉鐵過程中降低噸 鐵焦比或?qū)で笠环N有效的焦炭替代品是業(yè)界目前急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。 蘭炭，又稱半焦，是利用我國陜北等地區(qū)的優(yōu)質(zhì)侏羅紀(jì)精煤燒制而成的， 作為一種新型的碳素材料，蘭炭具有固定碳高、比電阻高、化學(xué)活性高、含 灰份低、鋁低、硫低、磷低等特性，更重要的是，與焦炭相比，蘭炭還具有 生產(chǎn)工藝簡單、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，蘭炭價(jià)格一般僅為焦炭價(jià)格的1/3至1/2。 但是由于蘭炭的強(qiáng)度較低，不能在高爐煉鐵工藝中完全替代焦炭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高爐煉鐵的方法，該方法能夠利用蘭炭來代替 部分的焦炭，從而可以降低高爐煉鐵工藝中焦炭的用量，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種高爐煉鐵的方法，包括: 第一步驟，將焦炭、蘭炭以及其它含鐵爐料裝入高爐內(nèi)，其中所述蘭炭在所 述焦炭和所述蘭炭中具有預(yù)定的重量比；以及第二步驟，進(jìn)行裝料后的常規(guī)
煉鐵操作。
本發(fā)明中加入高爐的蘭炭在高爐中可以代替部分焦炭起到還原劑、發(fā)熱 劑和滲碳的作用。本發(fā)明中使用低成本的蘭炭來部分代替高爐冶煉過程中價(jià) 格昂貴的焦炭，同時(shí)還具有提高爐身煤氣還原能力，擴(kuò)大爐身間接還原反應(yīng) 區(qū)，改善爐身間接還原，提高爐頂煤氣質(zhì)量，降低煉鐵成本等優(yōu)點(diǎn)。在高爐上部所涉及基本化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)式如下 C + C02 = 2CO 反應(yīng)式1
FexOy + yCO = xFe + yCCh 反應(yīng)式2
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明使用蘭炭代替部分焦炭還具有如下的技術(shù)效
果
1. 噸鐵焦比有望降至250 300Kg以下，爐身間接還原區(qū)擴(kuò)大，爐身還 原得到明顯改善，高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及冶煉過程得到全面優(yōu)化；
2. 由于蘭炭價(jià)格僅為焦炭價(jià)格的1/3至1/2，生產(chǎn)成本大大降低；
3. 擴(kuò)大了高爐燃料種類及煉焦用煤范圍，減輕了焦煤資源過渡利用的 負(fù)擔(dān)；
4. 使用蘭炭后，增加了碳素的反應(yīng)性，煤氣中CO分壓增高，使焦炭可保持好的高溫強(qiáng)度，有助于提高高爐噴煤量；
5、本發(fā)明的煉鐵方法是將具有預(yù)定重量比的蘭炭和焦炭從爐頂加入高 爐，當(dāng)從高爐的下部風(fēng)口鼓入高溫?zé)犸L(fēng)和煤粉時(shí)，由于蘭炭在高爐上部的反
應(yīng)性高，與CCb的開始反應(yīng)溫度較低，因此蘭炭先于焦炭開始碳素的溶損反
應(yīng)，這樣一方面保護(hù)了高爐內(nèi)焦炭的強(qiáng)度，另一方面這些反應(yīng)性較高的蘭炭
反應(yīng)后會使氣相中CO的濃度提高，高爐內(nèi)還原氣氛明顯得到改善，從而加
速了鐵礦石在高爐爐身中的還原，擴(kuò)大了間接還原反應(yīng)區(qū)，有助于提高高爐 的冶煉效率。


下面通過附圖和實(shí)施例，以示例的形式，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步 的詳細(xì)描述。
圖1示出了傳統(tǒng)高爐煉鐵的冶煉基本流程。
圖2示出了本發(fā)明高爐煉鐵的冶煉基本流程。
具體實(shí)施例方式
為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)，現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施 例進(jìn)行詳細(xì)說明，然而所述實(shí)施例僅為提供說明與解釋之用，不能用來限制 本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。
本發(fā)明提供的高爐煉鐵的方法，是利用蘭炭來代替部分的焦炭，在保證 煉鐵工藝流程正常進(jìn)行的情況下，可以降低高爐煉鐵中焦炭的用量。
圖2示出了本發(fā)明高爐煉鐵方法的冶煉基本流程。參見圖2，根據(jù)本發(fā) 明的高爐煉鐵的方法，包括第一步驟和第二步驟。
在第一步驟中，將焦炭和蘭炭以及其它含鐵爐料裝入高爐內(nèi)，其中蘭炭 在焦炭和蘭炭中具有預(yù)定的重量比。根據(jù)實(shí)際需要，所述其它含鐵爐料可以 包括鐵礦石或者包括鐵礦石和熔劑，熔劑可以為高爐煉鐵領(lǐng)域中常用的熔 劑，例如石灰石等。高爐為煉鐵工藝傳統(tǒng)冶煉設(shè)備，其結(jié)構(gòu)和功能在此不予 以贅述。所述其它含鐵爐料包括燒結(jié)礦、球團(tuán)礦和/或天然塊礦。
在第二歩驟中，主要進(jìn)行常規(guī)高爐煉鐵操作，高爐內(nèi)下降的爐料與風(fēng)口 鼓入的熱風(fēng)發(fā)生熱交換并進(jìn)行還原反應(yīng)，得到成分和溫度合適的鐵水且定期
5從爐缸鐵口排出，同時(shí)產(chǎn)生高爐副產(chǎn)品爐渣和高爐煤氣。因原料條件波動造 成的操作條件變化可根據(jù)爐況順行情況及時(shí)調(diào)整。由于這些為本領(lǐng)域的技術(shù) 人員所熟悉，且不是本發(fā)明的重點(diǎn)，因此在此不予以贅述。
下文將提供幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例來對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
第一優(yōu)選實(shí)施例
根據(jù)本發(fā)發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，煉鐵所用高爐的容量小于600m3，且 蘭炭的粒級為10mm 50mm，優(yōu)選為20mm 30mm。
在本實(shí)施例的第一步驟中，蘭炭在焦炭和蘭炭中的重量比為大于0%小 于等于50%，且優(yōu)選為大于等于30%小于50%，這樣可以替代更多的焦炭。
第二優(yōu)選實(shí)施例
根據(jù)本發(fā)發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例，煉鐵所用高爐的容量為600 m3 1000m3，蘭炭的粒級為10mm 50mm，優(yōu)選為25mm 35mm。
在本實(shí)施例的第一步驟中，蘭炭在焦炭和蘭炭中的重量比為大于0%小 于等于50%，且優(yōu)選為大于等于30%小于50%，這樣可以替代更多的焦炭。
第三優(yōu)選實(shí)施例
根據(jù)本發(fā)發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例，煉鐵所用高爐的容量為 1000m3~4000m3，蘭炭的粒級為10mm 50mm，優(yōu)選為30mm 40mm。
在本實(shí)施例的第一步驟中，蘭炭在焦炭和蘭炭中的重量比為大于0%小 于等于50%。
第四優(yōu)選實(shí)施例
根據(jù)本發(fā)發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例，煉鐵所用高爐的容量大于4000 m3， 蘭炭的粒級為10mm 50mm，且優(yōu)選為30mm 45mm。
在本實(shí)施例的第一步驟中，蘭炭在焦炭和蘭炭中的重量比為大于0%小 于等于50%。
第五優(yōu)選實(shí)施例
使用10%的蘭炭，90%的焦炭作為高爐入爐燃料，蘭炭的粒級控制在 15mm 50mm之間，平均粒級在35mm 45mm之間，試驗(yàn)測得蘭炭和焦炭混 合后的混合碳素燃料與C02的開始反應(yīng)溫度降低20°C以上，且混合碳素燃料 的熱反應(yīng)性比100%使用焦炭提高5 8%，熱反應(yīng)后強(qiáng)度基本與使用100%焦 炭指標(biāo)一致。另外通過理論計(jì)算，在1000mS的高爐上使用此配比混合碳素燃料入爐， 焦比可降低8%以上。 第六優(yōu)選實(shí)施例
使用20%的蘭炭，80%的焦炭作為高爐入爐燃料，蘭炭粒級控制在 15mm 50mm之間，平均粒級在35 45mm之間，試驗(yàn)測得蘭炭和焦炭混合 后的混合碳素燃料與C02的開始反應(yīng)溫度降低35°C以上，混合碳素燃料的熱 反應(yīng)性比100%使用焦炭提高8~10%，熱反應(yīng)后強(qiáng)度相比使用100%焦炭降低 1%。
另外通過理論計(jì)算，在1000m3高爐上使用此配比混合碳素燃料入爐， 焦比可降低16%以上。 第七優(yōu)選實(shí)施例
使用30%的蘭炭，70%的焦炭作為高爐入爐燃料，蘭炭的粒級控制在 15mm 50mm之間，平均粒級在35 45mm之間，試驗(yàn)測得蘭炭和焦炭混合 后的混合碳素燃料與C02的開始反應(yīng)溫度降低50°C以上，混合碳素燃料的熱 反應(yīng)性比100%使用焦炭提高至少13~15%，熱反應(yīng)后強(qiáng)度相比使用100%焦 炭降低1.5%。
另外通過理論計(jì)算，在1000m3高爐上使用此配比混合碳素燃料入爐， 焦比可降低25%以上。 第八優(yōu)選實(shí)施例
根據(jù)本發(fā)明的第八優(yōu)選實(shí)施例，在第一步驟中，在將焦炭和蘭炭按照預(yù) 定重量比裝入高爐中時(shí)，先將焦炭和蘭炭混合，然后再將混合后的焦炭和蘭 炭與其它含鐵爐料一起分批地裝入高爐中。
本實(shí)施例可以應(yīng)用于上述各優(yōu)選實(shí)施例。
第九優(yōu)選實(shí)施例
本發(fā)明的第九優(yōu)選實(shí)施例與第八優(yōu)選實(shí)施例的不同之處在于，在第一步 驟中，在將焦炭和蘭炭按照預(yù)定重量比裝入高爐中時(shí)，將焦炭、蘭炭與其它 含鐵爐料一起分批地裝入高爐中。換句話說，在裝爐時(shí)，焦炭和蘭炭被以分 層布料的方式裝入高爐中。
第十優(yōu)選實(shí)施例
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，高爐的容量大于1000m3，且在第一步驟中，
7在將焦炭和蘭炭按照預(yù)定重量比裝入高爐中時(shí)，所述預(yù)定重量比大于0且小 于等于30%。
在本發(fā)明的各優(yōu)選實(shí)施例中，蘭炭的反應(yīng)性指數(shù)相比普通焦炭高
0 30%，且本發(fā)明中使用的蘭炭優(yōu)選包括固定碳>80% (重量比)，揮發(fā)份 <5% (重量比)，灰份<6% (重量比)，硫<0.5% (重量比)，水份<10% (重 量比)。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限 制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)
明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種高爐煉鐵的方法，包括第一步驟，將焦炭、蘭炭以及其它含鐵爐料裝入高爐內(nèi)，其中所述蘭炭在所述焦炭和所述蘭炭中具有預(yù)定的重量比；以及第二步驟，進(jìn)行裝料后的常規(guī)煉鐵操作。
2. 如權(quán)利要求1所述的高爐煉鐵的方法，其中所述蘭炭和所述焦炭混合 后與所述其它含鐵爐料一起分批地裝入所述高爐，或者所述蘭炭和所述焦炭 與所述其它含鐵爐料一起分批地加入所述高爐。
3 如權(quán)利要求1所述的高爐煉鐵的方法，其中所述預(yù)定的重量比大于0且小于等于50%。
4. 如權(quán)利要求3所述的任一種高爐煉鐵的方法，其中所述預(yù)定的重量比 為10%、 20%或者30%。
5. 如權(quán)利要求3所述的高爐煉鐵的方法，其中所述高爐的容量大于 1000m3時(shí)，所述預(yù)定的重量比為大于0且小于等于30%。
6. 如權(quán)利要求1所述的高爐煉鐵的方法，其中所述蘭炭的粒級在 15mm 50mm之間。
7. 如權(quán)利要求6所述的高爐煉鐵的方法，其中 在所述高爐的容量小于600m3時(shí)，所述蘭炭的粒級為20mm 30mm; 在所述高爐的容量為600~1000m3 ，所述蘭炭的粒級為25mm 35mm; 在所述高爐的容量為1000mm 4000m3時(shí)，所述蘭炭的粒級為30mm 40mm;或者在所述高爐的容量大于4000m3時(shí)，所述蘭炭的粒級為30 45mm。
8. 如權(quán)利要求1所述的高爐煉鐵的方法，其中所述蘭炭的反應(yīng)性指數(shù)相 比普通焦炭高0 30%，且所述蘭炭包括固定碳>80% (重量比)，揮發(fā)份 <5% (重量比)，灰份<6% (重量比)，硫<0.5% (重量比)，水份<10% (重 量比)。
9. 如權(quán)利要求1所述的高爐煉鐵的方法，其中所述其它含鐵爐料包括燒 結(jié)礦、球團(tuán)礦和/或天然塊礦。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高爐煉鐵的方法，包括第一步驟，將焦炭、蘭炭和其它含鐵爐料裝入高爐內(nèi)，其中所述蘭炭在所述焦炭和所述蘭炭中具有預(yù)定的重量比；以及第二步驟，進(jìn)行裝料后的常規(guī)煉鐵操作。該方法能夠利用蘭炭來代替部分的焦炭，從而可以降低高爐煉鐵工藝中焦炭的用量。
文檔編號C21B5/00GK101476002SQ20091000256
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者國宏偉, 張建良, 巖 楊, 楊天鈞, 王群力, 豪 郭 申請人:北京中電華方科技有限公司;北京科技大學(xué)