專利名稱：一種鐵的閃速冶金方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及ー種鐵的閃速冶金方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種閃速熔煉爐和利用該閃速熔煉爐進(jìn)行煉鐵的方法。
背景技術(shù)：
高爐煉鐵法己有二百多年的歷史，目前它仍然是全世界最基本的煉鐵エ藝。它由造球、干燥、燒結(jié)、破碎、冶煉等エ序組成，因此流程長、投資大、能耗高。
因而，目前的煉鐵方法仍有待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明g在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的ー個(gè)目的在于提出一種閃速熔煉爐，所述閃速熔煉爐造價(jià)低且運(yùn)行安全，能夠有效地用于煉鐵。本發(fā)明的另ー個(gè)目的在于提出ー種使用上述閃速熔煉爐進(jìn)行煉鐵的方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面，本發(fā)明提供了ー種閃速熔煉爐。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該閃速熔煉爐包括反應(yīng)塔，該反應(yīng)塔內(nèi)限定有反應(yīng)空間；爐料噴嘴，該爐料噴嘴設(shè)置在反應(yīng)塔頂部；熔池，該熔池設(shè)置在反應(yīng)塔的下部，用于容納從反應(yīng)空間中反應(yīng)后落下的熔體及進(jìn)行熔體的后續(xù)反應(yīng)；以及煙道，該煙道通過熔池與反應(yīng)塔相連通，用于排出反應(yīng)過程所產(chǎn)生的煙氣。利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的閃速熔煉爐，能夠有效地對鐵礦砂進(jìn)行熔煉。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述閃速熔煉爐還可以具有下列附加技術(shù)特征根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，反應(yīng)塔和熔池的至少之一由選自耐火磚、無定形耐火材料加水冷壁的至少ー種制成。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，反應(yīng)塔進(jìn)一步設(shè)置有耐火磚鑲嵌銅水套或水冷壁，或設(shè)置明水式水冷保護(hù)裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，反應(yīng)塔的內(nèi)徑可以為3-16米，高度可以為6-10米，優(yōu)選地，反應(yīng)塔的內(nèi)徑為10米，高度為8米。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，反應(yīng)塔的橫斷面為選自圓形和方形的至少ー種。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述爐料噴嘴所噴射的物料包括鐵礦砂、燃料和氧氣。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述熔池內(nèi)的上部形成有熔融爐料下落所必須通過的過濾層，所述過濾層主要由焦炭形成。和傳統(tǒng)的高爐煉鐵不同，利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的閃速熔煉爐，可以將粒度小于1_，具有巨大比表面積的粉末狀干燥的鐵礦砂，不經(jīng)過造球、燒結(jié)和破碎，直接地和燃料及氧氣一起，經(jīng)設(shè)置在反應(yīng)塔頂部的噴嘴高速噴入熾熱的反應(yīng)塔空間，并呈飄浮狀態(tài)下降，在被迅速地加熱到約1200°c的同時(shí)，鐵礦砂中的高價(jià)鐵氧化物部分被還原成低價(jià)鐵氧化物及部分金屬鐵，并飄落在反應(yīng)塔下部的熔池中。在熔池內(nèi)上部有ー層約1550°C熾熱的焦炭或其他炭質(zhì)的過濾層，在熔池過濾層側(cè)墻還設(shè)置有粉煤或其他還原劑的側(cè)吹噴嘴，并采用高溫或常溫的富氧空氣。低價(jià)鐵氧化物在過濾層被進(jìn)ー步還原成金屬鉄。生成的金屬鐵及爐渣在熔池中分層，連續(xù)或定期排出。生成的煙氣經(jīng)再燃式余熱鍋爐和除塵后排放，或送熱風(fēng)爐作燃料。根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種煉鐵方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的閃速熔煉爐，對鐵礦砂進(jìn)行閃速熔煉。和傳統(tǒng)的高爐煉鐵不同，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的煉鐵方法，將粒度小于1mm，具有巨大比表面積的粉末狀干燥的鐵礦砂，不經(jīng)過造球、燒結(jié)和破碎，直接地和燃料及氧氣一起，經(jīng)設(shè)置在反應(yīng)塔頂部的噴嘴高速噴入熾熱的反應(yīng)塔空間，并呈飄浮狀態(tài)下降，在被迅速地加熱到約1200°C的同時(shí)，鐵礦砂中的高價(jià)鐵氧化物被還原成低價(jià)鐵氧化物及部分金屬鉄，并飄落在反應(yīng)塔下部的熔池中。在熔池內(nèi)的上部有ー層約1550°C熾熱的焦炭或其他炭質(zhì)的過濾層，在熔池過濾層側(cè)墻還設(shè)置有粉煤或其他還原劑的側(cè)吹噴嘴，并采用高溫或常溫的富氧空氣。低價(jià)鐵氧化物被進(jìn)ー步還原成金屬鉄。生成的金屬鐵及爐渣在熔池中分層，連續(xù)或定期排出。生成的煙氣經(jīng)再燃式余熱鍋爐和除塵后排放，或送熱風(fēng)爐作燃料。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述煉鐵方法還可以具有下列附加技術(shù)特征根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，鐵礦砂是含鐵品位為4(Γ70%的鐵礦砂，其粒度小于Imm,水含量低于1%。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，閃速熔煉采用的燃料為氣體、液體、固體或混合燃料。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)ー步包括向反應(yīng)塔空間中加入造渣用熔劑。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I及圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的煉鐵閃速熔煉爐的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖3是根據(jù)本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施例的煉鐵方法的設(shè)備流程圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。閃速熔煉爐下面參照圖I描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的閃速熔煉爐600 如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的閃速熔煉爐600包括上述的反應(yīng)塔100、爐料噴嘴200、熔池300和煙道400。爐料噴嘴200設(shè)置在反應(yīng)塔100上，反應(yīng) 塔100內(nèi)限定有反應(yīng)空間，熔池300設(shè)置在反應(yīng)塔100的下部，用于容納從反應(yīng)空間中反應(yīng)后落下的熔體及熔體作后續(xù)反應(yīng)。煙道400通過熔池300與反應(yīng)塔100相連通，用于排出反應(yīng)過程所產(chǎn)生的煙氣。和傳統(tǒng)的高爐煉鐵不同，利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的閃速熔煉爐，可以將粒度小于1_，具有巨大比表面積的粉末狀干燥的鐵礦砂，不經(jīng)過造球、燒結(jié)和破碎，直接地和燃料及氧氣一起，經(jīng)設(shè)置在反應(yīng)塔頂部的噴嘴高速噴入熾熱的反應(yīng)塔空間，并呈飄浮狀態(tài)下降，在被迅速地加熱到約1200°C的同時(shí)，鐵礦砂中的高價(jià)鐵氧化物部分被還原成低價(jià)鐵氧化物及部分金屬鐵，并飄落在反應(yīng)塔下部的熔池中。在熔池內(nèi)的上部有一層熾熱的焦炭或其他炭質(zhì)的過濾層，低價(jià)鐵氧化物被進(jìn)ー步還原成金屬鉄。生成的金屬鐵及爐渣在熔池中分層，連續(xù)或定期排出。生成的煙氣經(jīng)再燃式余熱鍋爐和除塵后排放，或送熱風(fēng)爐作燃料。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，制成反應(yīng)塔和熔池的材料并不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，反應(yīng)塔和熔池的至少之一由選自由鑲嵌了銅水套或水冷壁的耐火磚，或采用無定形耐火材料的至少ー種制成。其中，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，耐火磚鑲嵌銅水套。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，反應(yīng)塔進(jìn)一步設(shè)置有管式式水冷保護(hù)裝置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，反應(yīng)塔的尺寸并不受特別限制。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，反應(yīng)塔的內(nèi)徑可以為3-16米，高度可以為6-10米，優(yōu)選地，反應(yīng)塔的內(nèi)徑為10米，高度為8米。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，反應(yīng)塔的橫斷面為選自圓形和方形的至少ー種。另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，爐料噴嘴的數(shù)目和類型并不受特別限制?？梢允褂靡粋€(gè)爐料噴嘴將所有成分全部噴入，也可以使用不同類型的爐料噴嘴分別噴入反應(yīng)物。例如，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述爐料噴嘴噴射包括爐料、燃料和氧氣。例如，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，煉鐵閃速爐的反應(yīng)塔由鑲嵌了銅水套或水冷壁的耐火磚砌筑，反應(yīng)塔內(nèi)部直徑10米，內(nèi)部高度8米，頂部設(shè)置有3個(gè)爐料噴嘴，每小時(shí)共噴入爐料600-700噸。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，煉鐵閃速爐的反應(yīng)塔和熔池采用天然氣為燃料，熔池的過濾層為焦炭。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在煉鐵閃速爐的熔池的側(cè)墻，設(shè)置有24支側(cè)吹粉煤的噴嘴。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,熔池內(nèi)的表面形成有過濾層,該過濾層由焦炭形成。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一座閃速爐年產(chǎn)金屬鐵100-1000萬噸。與高爐煉鐵比較，將節(jié)約建設(shè)占地50%、節(jié)約投資60%、綜合節(jié)能25 35%。煉鐵方法參考圖2及圖3，根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種煉鐵方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的閃速熔煉爐，對鐵礦砂進(jìn)行閃速熔煉。和傳統(tǒng)的高爐煉鐵不同，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的煉鐵方法，將粒度小于1mm，具有巨大比表面積的粉末狀干燥的鐵礦砂，不經(jīng)過造球、燒結(jié)和破碎，直接地和燃料及氧氣一起，經(jīng)設(shè)置在反應(yīng)塔頂部的爐料噴嘴高速噴入熾熱的反應(yīng)塔空間，并呈飄浮狀態(tài)下降，在被迅速地加熱到約1200°C的同時(shí)，鐵礦砂中的高價(jià)鐵氧化物被還原成低價(jià)鐵氧化物及部分金屬鐵，并飄落在反應(yīng)塔下部的熔池中。在熔池內(nèi)的上部有ー層約1550°C的熾熱焦炭或其他炭質(zhì)的過濾層，低價(jià)的鐵氧化物被進(jìn)ー步還原成金屬鉄。在熔池側(cè)墻還設(shè)置有粉煤或其他還原劑的側(cè)吹噴嘴。生成的金屬鐵及爐渣在熔池中分層，連續(xù)或定期排出。生成的煙氣經(jīng)再燃式余熱鍋爐和除塵后排放，或送熱風(fēng)爐作燃料。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，利用本發(fā)明的煉鐵方法，能夠處理的鐵礦砂的類型并不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，鐵礦砂含鐵品位為4(Γ70%，鐵礦砂的粒度小于1mm，含水低于1%。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，閃速熔煉采用的燃料為氣體、液體或固體燃料。也可以通過噴嘴噴入氣體、液體或固體還原劑。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在煉鐵閃速爐的熔池的側(cè)墻，設(shè)置有側(cè)吹粉煤及富氧空氣的噴嘴。另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，熔池內(nèi)的上部形成有過濾層，該過濾層由焦炭制成。另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)ー步包括向反應(yīng)空間中加入造渣用熔劑。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，前面關(guān)于閃速熔煉爐所描述的特征和優(yōu)點(diǎn)，同樣適用于本發(fā)明的煉鐵方法，在此不再贅述。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“ー個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“ー些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗g的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種閃速熔煉爐，其特征在于，包括 反應(yīng)塔，所述反應(yīng)塔內(nèi)限定有反應(yīng)空間； 爐料噴嘴，所述爐料噴嘴設(shè)置在所述反應(yīng)塔頂部； 熔池，所述熔池設(shè)置在所述反應(yīng)塔的下部，用于容納從所述反應(yīng)空間中反應(yīng)后落下的熔體，并熔體進(jìn)行后續(xù)的還原反應(yīng)；以及 煙道，所述煙道通過所述熔池與所述反應(yīng)塔相連通，用于排出反應(yīng)過程所產(chǎn)生的煙氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閃速熔煉爐，其特征在于，所述反應(yīng)塔和熔池的至少之一由選自耐火磚或無定形耐火材料的至少ー種制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閃速熔煉爐，其特征在于，所述耐火磚鑲嵌銅水套或水冷壁進(jìn)行保護(hù)，或設(shè)置明水式水冷保護(hù)裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閃速熔煉爐，其特征在于，所述反應(yīng)塔的內(nèi)徑為3-16米，高度為6-10米。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閃速熔煉爐，其特征在于，所述反應(yīng)塔的橫斷面為選自圓形和方形的至少ー種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閃速熔煉爐，其特征在于，所述爐料噴嘴噴射的物料包括鐵礦砂、燃料和氧氣等。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閃速熔煉爐，其特征在于，所述熔池內(nèi)的上部形成有熔融爐料下落必須通過的過濾層，所述過濾層主要由焦炭形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閃速熔煉爐，其特征在于，所述熔池爐壁側(cè)墻周圍還設(shè)置有噴吹粉煤或其他還原劑及高溫或常溫富氧空氣的側(cè)吹噴嘴。
9.一種煉鐵方法，其特征在于，包括 使用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的閃速熔煉爐，對鐵礦砂進(jìn)行閃速熔煉。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述鐵礦砂是含鐵品位為4(Γ70%的鐵礦砂，所述鐵礦砂的粒度小于1mm，所述鐵礦砂的水含量低于1%。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述閃速熔煉采用的燃料為氣體、液體、固體或混合燃料。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在干，進(jìn)ー步包括向反應(yīng)空間中加入造渣用熔齊 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種閃速熔煉爐和煉鐵方法。其中，閃速熔煉爐包括反應(yīng)塔，該反應(yīng)塔內(nèi)限定有反應(yīng)空間；爐料噴嘴，該爐料噴嘴設(shè)置在反應(yīng)塔頂部；熔池，該熔池設(shè)置在反應(yīng)塔的下部，用于容納從反應(yīng)塔空間中反應(yīng)后落下的熔體及熔體作后續(xù)的還原反應(yīng)；以及煙道，該煙道通過熔池與反應(yīng)塔相連通，用于排出反應(yīng)過程所產(chǎn)生的煙氣。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的閃速熔煉爐能夠有效地用于鐵的閃速熔煉。
文檔編號C21B11/00GK102690919SQ20121017922
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者劉慶華, 張文海, 王志剛, 王紅軍, 詹小青, 韋雯 申請人:中國瑞林工程技術(shù)有限公司