專利名稱:利用粗煤氣顯熱直接還原含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種煤炭氣化粗煤氣余熱回收利用方法,具體是一種利用煤炭氣化粗 煤氣顯熱直接加熱還原含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦的方法,本發(fā)明的含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦包 括含碳鐵球團(tuán)礦、含碳鎳球團(tuán)礦和含碳鈷球團(tuán)礦。
背景技術(shù):
201010124542. 1專利申請(qǐng)公開了一種“利用粗煤氣顯熱生產(chǎn)直接還原鐵的方法”, 是將煤炭氣化爐產(chǎn)出的高溫粗煤氣經(jīng)一段除塵后送入直接還原豎爐中,以直接還原豎爐中 的鐵礦煤球團(tuán)、氧化鐵球團(tuán)礦、鐵礦石、以及包裹煤的鐵球團(tuán)礦作為除塵顆粒做第二段除 塵,在除塵的過程中利用高溫還原氣生產(chǎn)出直接還原鐵,并利用還原鐵過程吸收熱量,降低 粗煤氣溫度,粗煤氣從直接還原豎爐頂部排出豎爐,再經(jīng)第三段常規(guī)除塵、凈化除硫、除二 氧化碳等雜質(zhì)氣體后作為煤化工的還原氣或燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電及工業(yè)燃?xì)馐褂谩?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是進(jìn)一步擴(kuò)大201010124542. 1專利申請(qǐng)的發(fā)明范圍,提供一種利 用粗煤氣顯熱直接還原含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦的方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體方法是a.選擇煤灰熔點(diǎn)高于直接還原鐵磁性金屬還原溫度至少50°C的煤炭為原料,在 煤氣化爐中生產(chǎn)粗煤氣;b.控制從煤氣化爐中產(chǎn)出的粗煤氣經(jīng)高溫第一段除塵后,由設(shè)在還原豎爐中部的 圍管輸送到裝填有含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦的直接還原豎爐內(nèi),進(jìn)入還原豎爐的粗煤氣溫度 控制在800 1200 0C ;c.進(jìn)入直接還原豎爐的粗煤氣從由含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦還原成的直接還原鐵 磁性金屬和未還原的含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦組成的移動(dòng)顆粒床層中穿過,實(shí)施第二段除 塵,在除塵的同時(shí)加熱含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦,生產(chǎn)出直接還原鐵磁性金屬;d.粗煤氣將顯熱傳遞給含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦,將其還原成鐵磁性金屬后,降溫 到150 300°C,作為還原豎爐爐頂氣排出還原豎爐;e.排出的爐頂氣再經(jīng)第三段電袋復(fù)合除塵,脫除H2S、SCO、CO2等雜質(zhì)氣體和微量 煤焦油后,成為常溫還原氣;f.常溫還原氣從豎爐下段出料口的上部送入直接還原豎爐中,吸收還原鐵磁性金 屬的熱量,將還原的鐵磁性金屬冷卻到300°c以下,從還原豎爐中部圍管下部反吹出部分粉 塵,并攜帶粉塵排出豎爐,攜帶熱量的還原氣經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量后凈化循環(huán)使用;g.冷卻的還原鐵磁性金屬經(jīng)底部隊(duì)氣封出料口或鎖斗出料,經(jīng)密閉篩分出煤灰和 還原鐵磁性金屬后出爐。其中,本發(fā)明所述的含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦包括含碳鐵球團(tuán)礦、含碳鎳球團(tuán)礦和 含碳鈷球團(tuán)礦。進(jìn)一步地,所述的含碳鐵球團(tuán)礦可以是含碳的鐵磁性多金屬礦,如釩鈦磁鐵礦、含錳鐵礦、含鉻鐵礦等,也可以是含碳氧化鐵球團(tuán)礦。本發(fā)明所述含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦中使用的碳質(zhì)還原劑可以是煤粉、焦粉、半焦 粉、石墨粉以及含碳有機(jī)粘結(jié)劑,所述的含碳有機(jī)粘結(jié)劑包括以焦油、原油、浙青以及煤煉 油后的油渣、腐植酸、廢塑料等為原料制成的含碳有機(jī)粘結(jié)劑。本發(fā)明利用粗煤氣顯熱直接還原含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦能夠得以實(shí)現(xiàn)的原因是: 在含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦中配有碳質(zhì)還原劑,使得除塵后的粗煤氣將顯熱傳遞給含碳鐵磁 性金屬球團(tuán)礦后,其中的碳作為還原劑奪去氧化鐵磁性金屬礦中的氧生成直接還原鐵磁性 金屬。粗煤氣與含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦在豎爐上部干餾段產(chǎn)生的干餾煤氣、還原尾氣和未 參與還原反應(yīng)的粗煤氣一同作為爐頂氣從豎爐爐頂排出豎爐。如果含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦 內(nèi)配的碳質(zhì)還原劑與還原鐵磁性金屬礦所需的還原劑用量相等,則粗煤氣中參與還原反應(yīng) 的H2和CO的熱量與含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦中未參與還原反應(yīng)的煤熱解氣CH4、H2、CO等的 熱量大體上相等。即由于球團(tuán)中加配了碳質(zhì)還原劑,使得粗煤氣中化學(xué)成分所含的熱量與 直接還原鐵磁性金屬礦后爐頂氣中化學(xué)成分所含的熱量大體相等。生產(chǎn)直接還原鐵磁性金 屬只是利用了煤炭氣化粗煤氣中的顯熱。同理,若含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦的配碳量達(dá)不到 還原鐵磁性金屬所需碳量,則要粗煤氣中的還原劑來補(bǔ)充;若含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦的配 碳量超過還原鐵磁性金屬所需碳量,則利用粗煤氣中的氧化氣體分解其中的碳,增加爐頂 氣中的還原氣,或有一部分碳?xì)埩粼谥苯舆€原鐵中。201010124542. 1專利申請(qǐng)認(rèn)為利用粗煤氣顯熱直接還原鐵礦煤球團(tuán)的條件應(yīng)滿 足a.選擇煤灰熔點(diǎn)高于直接還原鐵還原溫度至少200°C的煤炭為原料,在煤氣化爐中生 產(chǎn)粗煤氣;b.控制從煤氣化爐中產(chǎn)出的粗煤氣溫度在1000 iioo°c,經(jīng)高溫第一段除塵 后,由設(shè)在還原豎爐中部的圍管輸送到裝填有鐵礦煤球團(tuán)的直接還原豎爐內(nèi);c.進(jìn)入還原 豎爐的粗煤氣從鐵礦煤球團(tuán)移動(dòng)顆粒床層中穿過,經(jīng)鐵礦煤球團(tuán)移動(dòng)顆粒床第二段除塵, 并加熱鐵礦煤球團(tuán)以生產(chǎn)直接還原鐵。然而,我們進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)a.由于控制煤氣化爐粗煤氣溫度的技術(shù)手段提高, 可以將煤灰熔點(diǎn)高于還原溫度至少200°C的煤炭,改為煤灰熔點(diǎn)高于直接還原鐵磁性金屬 還原溫度至少50°C的煤炭為原料煤;b.因?yàn)楹艰F磁性金屬球團(tuán)礦的化學(xué)成分不同、含碳 量不同,造成軟化點(diǎn)不同、還原溫度不同,還原豎爐還原段的溫度根據(jù)不同含碳鐵磁性金屬 礦原料軟化點(diǎn)的不同,應(yīng)控制在800 1200°C;c.雖然鐵礦煤球團(tuán)直接還原存在脫硫現(xiàn)象, 但是由于粗煤氣中的H2含量>20%,可用于脫除鐵磁性金屬礦、還原劑和粘結(jié)劑中的硫,因 此,可以擴(kuò)大還原劑的范圍為碳質(zhì)還原劑煤粉、焦粉、半焦粉、石墨粉以及含碳有機(jī)粘結(jié)劑 焦油、原油、浙青和煤煉油后的油渣、腐植酸、廢塑料等。D.直接還原鐵一般是選用含鐵品位 ^ 67%的高品位鐵礦或鐵精礦為原料的,而采用本發(fā)明方法,可以使用8 71%品位的鐵 礦粉和鐵精礦做原料,^ 67%的高品位鐵礦或鐵精礦為原料制成的直接還原鐵可以直接用 于煉鋼,<67%的低品位鐵礦粉或鐵精礦為原料制成的含碳鐵球團(tuán)礦先直接還原鐵,再磨 粉、磁選出還原鐵粉,經(jīng)冷壓塊后再用于煉鋼。本發(fā)明利用粗煤氣顯熱直接還原含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦的方法是以直接還原豎 爐兼做粗煤氣顆粒床高溫除塵器,用豎爐中的含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦兼做移動(dòng)顆粒床除塵 顆粒,在對(duì)高溫粗煤氣除塵的過程中聯(lián)產(chǎn)直接還原鐵磁性金屬,在豎爐中同時(shí)完成利用顯 熱、還原鐵磁性金屬、降溫、除塵、降低還原豎爐中煤氣壓力5個(gè)功能,從還原豎爐中產(chǎn)出的爐頂煤氣經(jīng)凈化后用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品的原料氣或燃?xì)?。與粗煤氣激冷工藝比較,可以有效 提高煤炭能源綜合利用效率約9.23%,與廢熱鍋爐發(fā)電比較,提高約6 %。本發(fā)明與煤制還 原氣氣基法直接還原鐵工藝比較,取消了粗煤氣冷卻、凈化、再循環(huán)加熱還原氣的流程;與 天然氣熱裂解制還原氣氣基法生產(chǎn)直接還原鐵工藝比較,取消了還原氣重整流程和還原氣 循環(huán)加熱流程,因此節(jié)約了熱能。粗煤氣顯熱約占煤炭氣化熱值的13%,本發(fā)明工藝可以利用的顯熱約71%,因取 消了粗煤氣冷卻、凈化、再加熱還原氣及重整等流程,工藝能耗僅8. 9GJ/t.Fe,比煉鐵能耗 最低的MIDREX和HYL-III氣基法直接還原鐵工藝能耗11. OGJ/t. Fe還低2. lGJ/t. Fe,能在 不減少粗煤氣化學(xué)熱能(H2+C0)、不影響生產(chǎn)煤化工產(chǎn)品或發(fā)電量的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)直接還原鐵, 可低成本回收利用C02、H2S, SCO,實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)。本發(fā)明可以煤炭氣化為生產(chǎn)源頭,將煤化工、電力、鋼鐵、有色等行業(yè)的企業(yè)在同 一區(qū)域內(nèi)按熱能梯級(jí)利用原則跨行業(yè)聯(lián)合起來。煤化工企業(yè)與激冷比可以提高熱能利用效 率約9. 23%,燃煤發(fā)電若改為燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC),比燃煤小發(fā)電機(jī)組提高熱能 利用效率約16%,比高爐煉鐵工藝(含煉鐵、煉焦、燒結(jié))節(jié)能彡50%,可以實(shí)現(xiàn)能源利用 效率的大幅度提升。本發(fā)明將直接還原豎爐兼做顆粒床除塵器,含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦兼做顆粒床除 塵器中的除塵顆粒,將高溫粗煤氣送入直接還原豎爐中加熱含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦,用于 直接還原鐵、鎳、鈷并回收含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦中的其它多金屬鐵磁性礦。本發(fā)明的特 點(diǎn)是在回收利用粗煤氣中所含顯熱時(shí)采用了三段連續(xù)除塵,第一段用粉塵沉降室、擋板、旋 風(fēng)除塵器高溫除塵,除去粗煤氣中的較粗顆粒;第二段在還原豎爐中利用還原鐵磁性金屬 和含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦顆粒床除塵;第三段在還原豎爐爐頂煤氣降溫后的凈化過程中除塵。本發(fā)明特征之一將煤氣化爐用煤灰分的軟熔點(diǎn)由高于還原溫度200°C調(diào)低到 50°C,以粗煤氣中的煤灰分不軟熔,不粘結(jié)設(shè)備、管道、含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦、還原鐵磁性 金屬以及還原豎爐為原則,擴(kuò)大了可利用煤種的范圍。本發(fā)明特征之二 含碳鐵球團(tuán)礦的含鐵品位為8 71%。其中以含鐵品位彡67% 的鐵礦和鐵精礦制成的直接還原鐵可以直接用于煉鋼;含鐵品位< 67%的鐵精礦粉、鐵礦 粉配碳制成含碳鐵球團(tuán)礦,生產(chǎn)的直接還原鐵達(dá)不到煉鋼的質(zhì)量要求,需要經(jīng)過磨粉_磁 選-還原鐵粉-壓塊,生產(chǎn)出直接還原鐵壓塊再用于煉鋼。其意義在于大量細(xì)粒度低品位 的紅鐵礦(Fe2O3)由于沒有磁性,屬于難選鐵礦,可以采用本發(fā)明先還原鐵礦,使直接還原 鐵產(chǎn)生磁性,再經(jīng)磨礦磁選除去礦渣,生產(chǎn)出直接還原鐵粉,再經(jīng)壓塊生產(chǎn)出用于煉鋼的直 接還原鐵壓塊,這樣可以將大量無法利用的低品位細(xì)粒度赤鐵礦資源利用起來。含碳鐵球 團(tuán)礦的配碳量根據(jù)含鐵品位和工藝設(shè)計(jì)要求,一般為0 20%。本發(fā)明特征之三與氣基法直接還原鐵生產(chǎn)工藝比較,粗煤氣經(jīng)還原豎爐除塵并 還原含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦后,凈化后的還原氣不再循環(huán)加熱用于還原豎爐生產(chǎn)直接還原 鐵磁性金屬,消減了加熱循環(huán)還原氣和熱裂解CH4的能耗。本發(fā)明特征之四利用煤化工煤氣凈化工藝可以低成本回收利用C02、H2S, SCO等 溫室氣體,實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。其中回收的CO2可以用于粉煤氣化爐中粉煤的輸送劑,這一部分 CO2可以循環(huán)利用。
本發(fā)明特征之五鐵磁性金屬礦在還原過程中有先選擇還原氣(H2+C0)中H2的現(xiàn) 象。這是因?yàn)镠2的活性高于⑶,理論計(jì)算H2的還原效率比CO高出14倍。因此,采用本發(fā) 明可以實(shí)現(xiàn)利用碳氧化升溫產(chǎn)生粗煤氣,高溫粗煤氣加熱含碳鐵球團(tuán)礦,含碳< 15%的含 碳鐵球團(tuán)礦兼做顆粒床除塵顆粒,可以用粗煤氣中的H2還原鐵礦。若采用鐵礦塊、鐵球團(tuán) 礦,可以用H2還原鐵礦,爐頂氣中的CO用于燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC發(fā)電)。因此,煤 炭熱能利用效率可以進(jìn)一步提高。本發(fā)明特征之六可以回收利用多金屬鐵磁性礦中的其它金屬。以釩鈦磁鐵礦為 例,四川省龍蟒集團(tuán)轉(zhuǎn)底爐含碳鐵球團(tuán)礦直接還原后用電爐深還原熔分工藝,回收釩鈦磁 鐵礦中的釩、鈦、鐵、鉻,全流程回收率達(dá)到釩86%、鈦99%、鐵97%、鉻80%的水平。我們 用粗煤氣鐵礦移動(dòng)顆粒床高溫除塵豎爐聯(lián)產(chǎn)直接還原鐵,代替轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)直接還原鐵,可 以節(jié)省熱能、提高單爐直接還原鐵產(chǎn)量;同理,可以利用本發(fā)明回收利用白云鄂博鐵礦中的 鈮和稀土 ;同理,可以回收具有鐵磁性的鐵磁性金屬元素鎳和鈷,將含有鎳的礦物鎳精粉或 含鎳紅土礦制成含碳鎳球團(tuán)礦,利用本發(fā)明生產(chǎn)含有直接還原鎳的球團(tuán),經(jīng)磨粉-磁選分 離出直接還原鎳粉;同理,可以鈷精粉或含鈷礦粉制成含碳鈷球團(tuán)礦,利用本發(fā)明生產(chǎn)含有 直接還原鈷的球團(tuán),經(jīng)磨粉-磁選分離出直接還原鈷粉。本發(fā)明特征之七可以利用含磷> 0. 4%的鐵礦粉或含磷鐵精礦。目前含磷高的 鐵礦因高爐煉鐵工藝不利于除磷而不能利用。利用本發(fā)明,第一步用高磷鐵礦粉制成含碳 鐵球團(tuán)礦生產(chǎn)直接還原鐵,將直接還原鐵磨粉,再磁選分離出還原鐵后,氧化磷與渣一起排 出,可除磷80 90%,第二步在熔分氧化氣氛下二次除磷,第三步在煉鋼過程中再除磷,可 使難以利用的高磷鐵礦資源得到利用。本發(fā)明特征之八根據(jù)實(shí)驗(yàn),含碳球團(tuán)還原溫度達(dá)到1100°C,配碳量15%,還原時(shí) 間0. 5小時(shí),還原率可以達(dá)到> 80% ;還原時(shí)間3小時(shí),還原率可以達(dá)到彡90%。因此,在 還原豎爐內(nèi)的還原時(shí)間應(yīng)在0. 5 4小時(shí)。本發(fā)明特征之九若煤炭氣化爐選用洗精煤,也可以不經(jīng)第一段除塵,直接將粗煤 氣與直接還原豎爐對(duì)接。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1采用含碳鐵球團(tuán)礦做除塵顆粒。粗煤氣從煤氣化爐出爐,溫度達(dá)到1050 1150°C,煤灰熔點(diǎn)> 1200°C,粗煤氣氧化度< 15%,壓力0. 1 4MPa,經(jīng)過第一段擋板、陶 瓷旋風(fēng)除塵器除塵后,輸入裝有含碳鐵球團(tuán)礦用于生產(chǎn)直接還原鐵的豎爐中,含碳鐵球團(tuán) 礦的粒度為10 50mm。粗煤氣在還原豎爐移動(dòng)顆粒床中進(jìn)行第二段除塵,還原豎爐還原 段溫度保持在1000 1100°C,還原鐵后粗煤氣與還原尾氣、煤熱解氣一同從豎爐頂部排出 豎爐,此時(shí)爐頂煤氣溫度已經(jīng)降至150 200°C。爐頂煤氣再經(jīng)電袋復(fù)合第三段除塵,脫除 H2S, SOC、CO2, H2O等有毒有害氣體后,作為燃?xì)饣蚧ぴ蠚馐褂?。直接還原鐵成為產(chǎn)品。 粉塵集中后作為建材原料使用,回收的S、CO2可作為化工原料使用。實(shí)施例2采用釩鈦磁鐵礦精礦粉制作的含碳鐵球團(tuán)礦做除塵顆粒。粗煤氣從煤氣化爐產(chǎn) 出,溫度彡1150°C,煤灰熔點(diǎn)> 1300°C,氧化度彡15%,壓力0. 25 4MPa,兌入凈化后的還原豎爐爐頂煤氣,將粗煤氣溫度降到< 1150°C,氧化度< 15%,經(jīng)過粉塵沉降室、陶瓷旋 風(fēng)除塵器第一段除塵后,輸入裝有釩鈦磁鐵礦精礦粉制作的含碳鐵球團(tuán)礦的直接還原豎爐 中,含碳鐵球團(tuán)礦的粒度為10 50mm。粗煤氣在還原豎爐移動(dòng)顆粒床中進(jìn)行第二段除塵, 還原豎爐還原段溫度保持在1000 1100°C,還原鐵后的粗煤氣與還原尾氣、煤熱解氣一同 從還原豎爐頂部排出豎爐,此時(shí)爐頂煤氣溫度已降至150 200°C。爐頂煤氣經(jīng)電袋復(fù)合 第三段除塵,除焦油、脫除H2S、SOC、CO2, H2O等有毒有害氣體后,作為燃?xì)饣蚧ぴ蠚馐?用。粉塵集中后作為建材原料使用,回收的S、CO2作為化工原料使用。直接還原鐵成為產(chǎn) 品。含有釩鈦鉻的直接還原鐵需再經(jīng)電爐深度還原熔分回收釩、鈦、鐵、鉻,或其它工藝回收 釩、鈦、鐵、鉻。實(shí)施例3采用鐵礦品位< 67%的鐵精礦粉、原礦粉(包括含鐵品位8 50%的低品位細(xì)粒 度紅鐵礦粉)制作的含碳鐵球團(tuán)礦做除塵顆粒。粗煤氣從煤氣化爐產(chǎn)出,溫度達(dá)到1050 1150°C,煤灰熔點(diǎn)> 1200°C,粗煤氣氧化度< 15%,壓力0. 25 4MPa,經(jīng)第一段粉塵沉降 室、擋板除塵,輸入裝有鐵礦品位< 67%的含碳鐵球團(tuán)礦做除塵顆粒的還原豎爐中;粗煤 氣壓力降到0. 25 0. 8MP,含碳鐵球團(tuán)礦粒度10 50mm。粗煤氣在還原豎爐移動(dòng)顆粒床 中進(jìn)行第二段除塵,還原豎爐還原段溫度保持在1000 1100°C,還原鐵后粗煤氣與還原尾 氣、煤熱解氣一同從豎爐頂部排出豎爐,此時(shí)爐頂煤氣溫度降至150 200°C。爐頂煤氣再 經(jīng)電袋復(fù)合第三段除塵,脫除H2S、SOC、CO2, H2O等有毒有害氣體后,作為化工原料氣或燃?xì)?使用。粉塵集中后作為建材原料使用,回收的S、CO2作為化工原料使用。生產(chǎn)出的直接還 原鐵達(dá)不到煉鋼用的質(zhì)量要求,需經(jīng)球磨機(jī)磨成粉,再經(jīng)濕式磁選選出還原鐵粉,經(jīng)壓制成 還原鐵球團(tuán)用于煉鋼。實(shí)施例4以含碳鐵球團(tuán)礦、鐵礦石為生產(chǎn)直接還原鐵的原料和除塵顆粒。從煤氣化爐產(chǎn)出 溫度達(dá)到800 1100°C的粗煤氣,煤灰熔點(diǎn)> 1200°C,粗煤氣氧化度< 8%,壓力0. 25 4MPa,經(jīng)過第一段粉塵沉降室和旋風(fēng)除塵器除塵后,輸入裝有含碳鐵球團(tuán)礦、鐵礦石為原料 的用于生產(chǎn)直接還原鐵的豎爐中;送入還原豎爐的粗煤氣溫度調(diào)整到800 1100°C,壓力 降到0. 25 0. 8MPa,含碳鐵球團(tuán)礦、鐵礦石的粒度為10 50mm。粗煤氣在還原豎爐移動(dòng) 顆粒床中進(jìn)行第二段除塵,還原鐵后的粗煤氣與還原尾氣、煤熱解氣一同從豎爐頂部排出 豎爐,此時(shí)爐頂煤氣溫度已經(jīng)降至200 300°C。爐頂煤氣再經(jīng)布袋第三段除塵,脫除!^、 S0C、C02、H20等有毒有害氣體后,作為化工原料氣或燃?xì)馐褂?。直接還原鐵成為產(chǎn)品。粉塵 集中后作為建材原料使用。回收的S、CO2作為化工原料使用。實(shí)施例5利用鐵與磷的還原溫度不同,用高磷鐵礦制成含磷> 0. 4%的含碳鐵球團(tuán)礦。與 實(shí)施例1和實(shí)施例3相同,第一步先還原鐵,經(jīng)磨礦-磁選分離出還原鐵后排出氧化磷和礦 渣,可除磷80 90%,第二步在化鐵爐中氧化氣氛下二次除磷,第三步在煉鋼過程中除磷。實(shí)施例6以含碳鎳球團(tuán)礦為生產(chǎn)直接還原鎳的原料和除塵顆粒。粗煤氣從煤氣化爐產(chǎn)出, 溫度達(dá)到1000 1200°C,煤灰熔點(diǎn)> 1300°C,粗煤氣氧化度彡15%,壓力0. 25 4MPa,經(jīng) 第一段粉塵沉降室、擋板除塵,輸入裝有鎳礦品位0 40%的含碳鎳球團(tuán)礦做除塵顆粒的豎爐中;粗煤氣壓力降到0. 25 0. 8MP,含碳鎳球團(tuán)礦粒度為10 50mm。粗煤氣在還原豎 爐移動(dòng)顆粒床中進(jìn)行第二段除塵,還原豎爐還原段溫度保持在1000 1200°C,還原鎳后的 粗煤氣與還原尾氣、煤熱解氣一同從豎爐頂部排出豎爐,此時(shí)爐頂煤氣溫度已降至150 300°C。爐頂煤氣再經(jīng)電袋復(fù)合第三段除塵,脫除H2S、SOC、CO2, H2O等有毒有害氣體后,作 為化工原料氣或燃?xì)馐褂?。粉塵集中后作為建材原料使用,回收的S、CO2作為化工原料使 用。生產(chǎn)出的直接還原鎳達(dá)不到煉鋼用的質(zhì)量要求,需經(jīng)球磨機(jī)磨成粉,再經(jīng)磁選選出還原 鐵粉,經(jīng)壓制成還原鎳球團(tuán)用于煉鋼。直接還原鎳粉也可以制成陽極板用于生產(chǎn)電解鎳。實(shí)施例7以含碳鈷球團(tuán)礦為生產(chǎn)直接還原鈷的原料和除塵顆粒。粗煤氣從煤氣化爐產(chǎn)出, 溫度達(dá)到1000 1200°C,煤灰熔點(diǎn)> 1300°C,粗煤氣氧化度彡15%,壓力0. 25 4MPa,經(jīng) 第一段粉塵沉降室、擋板除塵,輸入裝有鈷礦品位0 40%的含碳鈷球團(tuán)礦做除塵顆粒的 豎爐中;粗煤氣壓力降到0. 25 0. 8MP,含碳鈷球團(tuán)礦粒度為10 50mm。粗煤氣在還原豎 爐移動(dòng)顆粒床中進(jìn)行第二段除塵,還原豎爐還原段溫度保持在1000 1200°C,還原鈷后的 粗煤氣與還原尾氣、煤熱解氣一同從豎爐頂部排出豎爐,此時(shí)爐頂煤氣溫度已降至150 300°C。爐頂煤氣再經(jīng)電袋復(fù)合第三段除塵,脫除H2S、S0C、C02、H20等有毒有害氣體后,作為 化工原料氣或燃?xì)馐褂?。粉塵集中后作為建材原料使用,回收的S、C02作為化工原料使用。 生產(chǎn)出的直接還原鈷達(dá)不到質(zhì)量要求,需經(jīng)球磨機(jī)磨成粉,再經(jīng)磁選選出還原鈷粉。
權(quán)利要求
利用粗煤氣顯熱直接還原含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦的方法,包括以下步驟a.選擇煤灰熔點(diǎn)高于直接還原鐵磁性金屬還原溫度至少50℃的煤炭為原料,在煤氣化爐中生產(chǎn)粗煤氣;b.控制從煤氣化爐中產(chǎn)出的粗煤氣經(jīng)高溫第一段除塵后,由設(shè)在還原豎爐中部的圍管輸送到裝填有含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦的直接還原豎爐內(nèi),進(jìn)入還原豎爐的粗煤氣溫度控制在800~1200℃;c.進(jìn)入直接還原豎爐的粗煤氣從由含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦還原成的直接還原鐵磁性金屬和未還原的含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦組成的移動(dòng)顆粒床層中穿過,實(shí)施第二段除塵,在除塵的同時(shí)加熱含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦,生產(chǎn)出直接還原鐵磁性金屬;d.粗煤氣將顯熱傳遞給含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦,將其還原成鐵磁性金屬后,降溫到150~300℃,作為還原豎爐爐頂氣排出還原豎爐;e.排出的爐頂氣再經(jīng)第三段電袋復(fù)合除塵,脫除H2S、SCO、CO2等雜質(zhì)氣體和微量煤焦油后,成為常溫還原氣;f.常溫還原氣從豎爐下段出料口的上部送入直接還原豎爐中,吸收直接還原鐵磁性金屬的熱量,將還原的鐵磁性金屬冷卻到300℃以下,從還原豎爐中部圍管下部反吹出部分粉塵,并攜帶粉塵排出豎爐,攜帶熱量的還原氣經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量后凈化循環(huán)使用;g.冷卻的還原鐵磁性金屬經(jīng)底部N2氣封出料口或鎖斗出料,經(jīng)密閉篩分出煤灰和還原鐵磁性金屬后出爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用粗煤氣顯熱直接還原含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦的方法,其 特征是所述的含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦是含碳鐵球團(tuán)礦、含碳鎳球團(tuán)礦或含碳鈷球團(tuán)礦。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用粗煤氣顯熱直接還原含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦的方法,其 特征是所述的含碳鐵球團(tuán)礦是含碳的多金屬鐵磁性礦或含碳氧化鐵球團(tuán)礦。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用粗煤氣顯熱直接還原含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦的方法,其 特征是所述的含碳的多金屬鐵磁性礦是釩鈦磁鐵礦、含錳鐵礦、含鉻鐵礦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用粗煤氣顯熱直接還原含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦的方法,其 特征是所述含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦中使用的碳質(zhì)還原劑是煤粉、焦粉、半焦粉、石墨粉以及 含碳有機(jī)粘結(jié)劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用粗煤氣顯熱直接還原含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦的方法,其 特征是所述的含碳有機(jī)粘結(jié)劑是以焦油、原油、浙青或煤煉油后的油渣、腐植酸、廢塑料為 原料制成的含碳有機(jī)粘結(jié)劑。
全文摘要
利用粗煤氣顯熱直接還原含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦的方法,是以煤灰熔點(diǎn)高于直接還原鐵磁性金屬還原溫度至少50℃的煤炭產(chǎn)出的粗煤氣顯熱為熱源,以還原豎爐兼做粗煤氣顆粒床高溫除塵器,以含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦兼做顆粒床除塵顆粒,在800~1200℃下還原含碳鐵磁性金屬球團(tuán)礦生產(chǎn)直接還原鐵磁性金屬,從還原豎爐中產(chǎn)出的爐頂煤氣經(jīng)凈化后用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品的原料氣或燃?xì)狻1景l(fā)明取消了粗煤氣冷卻凈化、再循環(huán)加熱還原氣的流程,取消了還原氣重整流程,節(jié)約了熱能,可以實(shí)現(xiàn)能源利用效率的大幅度提升。
文檔編號(hào)C21B13/02GK101928800SQ20101025693
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月15日
發(fā)明者杜英虎, 蘇亞杰, 蘇亞達(dá), 陳壽林 申請(qǐng)人:蘇亞杰