專利名稱：制備熔融生鐵或半成品鋼的方法和實施該方法的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用細(xì)粒含鐵物料，尤其是用海綿鐵在熔化氣化爐(Einschmelzvergaser)的熔化氣化區(qū)制備熔融生鐵或半成品鋼的方法，在該熔化氣化爐中輸入含碳的物料和含氧的氣體，在生成還原氣體的同時，含鐵的物料在由固體碳載體構(gòu)成的床上被熔化，必要時在前置的徹底還原后進行該過程，本發(fā)明還涉及一種實施該方法的設(shè)備。
EP-B-0010627中記載了一種用顆粒狀含鐵物料，尤其是用預(yù)還原的海綿鐵制備生鐵水或半成品鋼以及在熔化氣化爐中生成還原氣體的方法，在該熔化氣化爐中通過加入煤和吹入含氧氣體形成焦炭粒流化床。其中含氧的氣體或純氧是在熔化氣化爐的下段吹入的。細(xì)粒狀的含鐵物料，尤其是預(yù)還原的海綿鐵，和煤塊通過熔化氣化爐爐帽上的裝料口由上面加入，下落的顆粒在流化床上被減速并且含鐵的顆粒在下落穿透焦炭流化床時被還原并熔化。熔化的由爐渣覆蓋的金屬沉積在熔化氣化爐的爐底部。金屬和爐渣經(jīng)各自的流出口排出。
但因細(xì)粒狀的海綿鐵由于熔化氣化爐中的氣流很強立刻會從爐內(nèi)排出，所以這種方法不適用于對細(xì)粒狀的海綿鐵的處理。而且由于在熔化氣化爐上段的溫度過低，不足以保證在進料位置熔化海綿鐵，故該溫度也對細(xì)粒狀的海綿鐵的排出起著促進作用。
在US-A-508225 1中記載了利用天然氣生成的還原氣體采用流化床方法對含鐵礦粒直接還原。其中富鐵的礦粉在一串接設(shè)置的流化床反應(yīng)器的系統(tǒng)中，在高壓條件下被還原。對采用此法制成的海綿鐵粉接著進行熱制團或冷制團。采用單獨的熔煉設(shè)備對海綿鐵粉進行繼續(xù)處理。
在EP-A-0217331中記載了采用流化床方法直接對礦粉進行預(yù)還原并把經(jīng)預(yù)還原處理的礦粉加入到熔化氣化爐中并利用等離子燃燒器通過加入含碳的還原劑進行最終還原和熔化。在熔化氣化爐中形成流化床并在流化床上形成焦炭流化床。經(jīng)預(yù)還原的礦粉或海綿鐵粉加入到設(shè)在熔化氣化爐下段的等離子燃燒器中。但其缺點在于，由于直接在熔煉下段區(qū)域，即在熔煉收集區(qū)加入經(jīng)預(yù)還原處理的礦粉，因而不再能確保徹底還原并且也絕不會達到對生鐵繼續(xù)處理所需的化學(xué)成份。此外，由于在熔化氣化爐的下段由煤形成的流化床或固定床，所以不能送入大量的預(yù)還原的礦粉，這是因為從等離子燃燒器的高溫區(qū)不能充分地排出熔化產(chǎn)品之故。所以一旦送入超量的預(yù)還原礦粉，將立刻導(dǎo)致等離子燃燒器的溫度和機械方面的失靈。
在EP-B-0111176中記載了用塊狀鐵礦石制備海綿鐵粒和生鐵水，其中鐵礦石在一直接還原的成套設(shè)備被直接還原并且把從直接還原成套設(shè)備排出的海綿鐵粒分成粗、細(xì)級分。細(xì)級分被送入熔化氣化爐內(nèi)，其中由加入的煤和加入的含氧氣體產(chǎn)生熔化海綿鐵必要的熱量以及生成加入直接還原成套設(shè)備的還原氣體。細(xì)級分經(jīng)下行管被加入到熔化氣化爐內(nèi)，該下行管由熔煉爐爐頂一直伸展到煤流化床附近。在下行管端部設(shè)有一塊對細(xì)級分減速的檔板，從而使細(xì)級分從下降管的出口速度非常小。在熔化氣化爐進料位置的溫度是很低的，因而加入的細(xì)級分不會立刻被熔化。此點和低的下降管出口速度造成很大一部分加入的細(xì)級分連同在熔化氣化爐內(nèi)生成的還原氣體由爐內(nèi)排出。所以根據(jù)此方法不能送入含有大量細(xì)粒的物料或大量的僅含有細(xì)粒的物料。
在采用EP-A-0576414的方法時，塊狀的含鐵的投料在還原豎爐內(nèi)被直接還原，確切地說，是利用在熔化氣化區(qū)內(nèi)形成的還原氣體。接著將用此法獲得的海綿鐵加入到熔化氣化區(qū)。為了在采用此種公知的方法還能利用諸如在冶煉廠產(chǎn)生的氧化鐵粉塵等粉礦和/或礦粉，將粉礦和/或礦粉連同固體碳載體加入到一個在熔化氣化區(qū)內(nèi)工作的粉塵燃燒器并經(jīng)過亞化學(xué)計量燃燒反應(yīng)進行轉(zhuǎn)換。采用此方法可以實現(xiàn)在冶煉廠內(nèi)產(chǎn)生的粉礦和/或礦粉等直至總礦物投料的20至30％的有效處理，并因而實現(xiàn)對塊礦和粉礦的綜合加工。
本發(fā)明旨在避免這些缺點和困難并且其目的在于，提出本說明書引言部分中所述方式的方法及實施本方法的設(shè)備，其中不需要制團即可對細(xì)粒含鐵物料進行處理并且同時一方面可以可靠地避免加入的細(xì)粒，即含鐵的物料，這些物料任選處于預(yù)還原狀況或徹底還原狀況，被在熔化氣化爐內(nèi)生成的還原氣體帶出，并且另一方面保證了可能需要的徹底還原。本發(fā)明的目的尤其在于，提出一種在采用熔化氣化爐的情況下把達100％由細(xì)粒含鐵物料構(gòu)成的投料加工成生鐵和/或半成品鋼的方法。
依照本發(fā)明，該目的是采取如下方案得以實現(xiàn)的，通過含碳物料在直接輸入氧的情況下的燃燒和/或氣化，在床的上方形成的緩沖區(qū)內(nèi)形成高溫燃燒和/或氣化區(qū)，細(xì)粒含鐵物料直接被加入到該區(qū)內(nèi)，其中通過含碳物料反應(yīng)中釋放出的熱量至少實現(xiàn)含鐵物料表面的初期熔化和燒結(jié)。
這樣形成的燒結(jié)物具有較大的流體直徑(hydraulischenDurchmesser)和/或較高的密度并因而沉降速度高。由此和由于其改善的形狀因素，即由于很大程度形成球形因而Cw值較為有利，所以可以避免含鐵物料被熔化氣化爐輸出的還原氣體帶走。
在EP-A-0174291中記載了粉狀含硫化物非鐵金屬礦，尤其是有色金屬礦通過一熔化燃燒器加入到熔化氣化爐中。由于含硫化物礦與氧氣在燃燒器中例如根據(jù)下式進行放熱反應(yīng)，可以生成熔化礦粉所需要的熱量，因而也可以加工大量的含硫化物非鐵金屬礦。
在采用這種已知的方法時，用于形成碳流化床的煤單獨被裝入熔化氣化區(qū)內(nèi)。但在采用此方法時，由于缺少促使氧化礦粉熔化的熱量，因而不能應(yīng)用于大量的氧化礦粉，結(jié)果會導(dǎo)致礦粉被在熔化氣化區(qū)內(nèi)生成的并由熔化氣化爐中排出的還原氣體帶出。
為了實現(xiàn)對輸入的固體物料的盡可能均勻和充分的混合和處理，依照本發(fā)明宜在熔化氣化爐的中心和上端形成高溫燃燒和/或氣化區(qū)并且物料裝料口指向下方，其中宜通過在高溫燃燒和/或氣化區(qū)中含鐵物料的渦流實現(xiàn)對燒結(jié)的加速和加強以及另外宜同樣在渦流的情況下將氧氣輸入高溫燃燒和/或氣化區(qū)內(nèi)。
依照一優(yōu)選的實施方案，將與固體細(xì)粒含碳物料混合的含鐵物料加入到高溫燃燒和/或氣化區(qū)，尤其在熱裝料時僅考慮用細(xì)粒焦碳。
另外，如果利用諸如氮氣或工藝固有的氣體等推進氣體提高含鐵物料進入高溫燃燒和/或氣化區(qū)的入口速度，則是有益的。
根據(jù)一優(yōu)選實施方式，在熔化氣化區(qū)內(nèi)生成的還原氣體送到預(yù)熱區(qū)和/或直接還原區(qū)，以便對含鐵物料進行預(yù)處理，其中經(jīng)預(yù)熱和/或還原的含鐵物料在熱狀態(tài)下被加入到高溫燃燒和/或氣化區(qū)。另外，宜對預(yù)熱或直接還原區(qū)附加加入焦粉。
另一優(yōu)選的實施方案的特征在于，將煤粉和/或其它具有揮發(fā)成份的含碳物料與含氧氣體一起在還原氣體輸出管道附近范圍內(nèi)加入到熔化氣化爐內(nèi)，煤粉和/或其它具有揮發(fā)成份的含碳物料反應(yīng)成焦粉并且焦粉隨還原氣體一起從熔化氣化爐中被排出，經(jīng)分離，加入到高溫燃燒和/或氣化區(qū)內(nèi)。作為其它的含碳物料，例如可以是塑料碎粒和細(xì)粒石油焦。
在此宜將熱焦粉與熱含鐵物料混合在一起，加入到高溫燃燒和/或氣化區(qū)內(nèi)。
在將煤粉和/或其它具有揮發(fā)成份的含碳物料加入到高溫燃燒和/或氣化區(qū)時，直至高溫燃燒區(qū)的裝料是與含鐵物料分開進行的，尤其是含鐵物料預(yù)先已經(jīng)預(yù)熱的情況下，這是因為煤與熱海綿鐵接觸將會造成煤的干餾和煤焦油的生成。這將導(dǎo)致輸送管道壁上的粘結(jié)并隨之產(chǎn)生嚴(yán)重的操作工藝問題。
為了形成由固體含碳載體形成的床，宜附加將塊煤加入到熔化氣化區(qū)內(nèi)。
一種優(yōu)選的方案的特征是，在預(yù)熱和/或直接還原區(qū)將含鐵物料分選成細(xì)粒和粗粒部分，粗粒部分的粒度優(yōu)選為0.5至8mm，并且僅細(xì)粒部分加入到高溫燃燒和/或氣化區(qū)，并且粗粒部分直接加入到熔化氣化爐中，優(yōu)選加入其緩沖區(qū)內(nèi)。經(jīng)還原的鐵礦的較粗部分可以僅通過其自身的重力加入，較粗部分在加入高溫燃燒和/或氣化區(qū)時僅消耗熱量。該熱量用于供細(xì)顆粒的燒結(jié)。用于形成高溫燃燒和/或氣化區(qū)的燃燒器因而可以更為有效地工作并且任選設(shè)計得小一些，而不會對燒結(jié)造成不利的影響。
另一優(yōu)選的方案的特征是，對還原氣體不加凈化地加入預(yù)熱區(qū)和/或直接還原區(qū)。因此來自熔化氣化爐的含碳粉塵在預(yù)熱和/或直接還原區(qū)被分選出并直接加入到高溫燃燒和/或氣化區(qū)并在該處進行熱利用。
實施本方法的設(shè)備帶有一熔化氣化爐，該爐具有用于加入含碳料物、含鐵物料，用于排出生成的還原氣體和用于輸入含氧氣體的輸入和輸出管道，另外還帶有一爐渣-和鐵水出口，其中熔化氣化爐的下段用于收集熔化的生鐵或半成品鋼和爐渣液，位于其上的中間段用于容納由固體含碳載體形成的床并且接著的是作為緩沖區(qū)的上段，其特征在于，在緩沖區(qū)的上端至少有一個用于加入含氧氣體和細(xì)粒含鐵物料的燃燒器和一個用于加入固體細(xì)粒碳載體的裝料裝置，其中宜設(shè)置僅一個位于中心的，即設(shè)置在熔化氣化爐垂直的縱向中軸上的燃燒器，其燃燒器噴嘴指向床的表面。
同樣宜經(jīng)燃燒器加入固體細(xì)粒碳載體，在此燃燒器宜設(shè)計成氧-碳燃燒器。
為使加入到燃燒器的固體物質(zhì)相互之間以及與輸入的含氧氣體充分混合，宜于對燃燒器設(shè)置用于經(jīng)燃燒器加入的固體物質(zhì)的渦流裝置和用于經(jīng)燃燒器加入的含氧氣體的渦流裝置。
如果一用于加入細(xì)粒含鐵物料和固體細(xì)粒碳載體的混合料管道接入燃燒器，則將實現(xiàn)簡單的燃燒器設(shè)計。該實施方式尤其適用于采用細(xì)粒焦炭。
一種優(yōu)選的實施方式的特征在于，一用于輸入熱細(xì)粒含鐵物料的管道接入燃燒器并且該物料通過一條單獨的管道被輸送到燃燒器噴嘴處，并且另外在燃燒器內(nèi)還有一條通向燃燒器噴嘴的管道，輸入諸如煤等固體細(xì)粒碳載體的管道接在該管道上。
依照另一優(yōu)選實施方式，由熔化氣化爐緩沖區(qū)接出的還原氣體輸出管道接在一用于對細(xì)粒含鐵物料預(yù)熱和/或直接還原的裝置上，其中宜在還原氣體輸出管道上中接一除塵器，一條由除塵器接出的粉塵回送管道接入一設(shè)置在緩沖區(qū)高度的粉塵燃燒器上。
另外，用于預(yù)熱和/或用于直接還原的裝置宜另外用于與細(xì)粒含鐵物料混合在一起的焦粉的預(yù)熱，并且一條由預(yù)熱和/或預(yù)還原裝置接出的混合料管道接入燃燒器。
另一優(yōu)選的實施方式的特征在于，熔化氣化爐在還原氣體輸出管道的開口附近范圍內(nèi)具有一用于輸入細(xì)粒煤和/或其它的帶有揮發(fā)成份的含碳物料的燃燒器，并且在還原氣體輸出管道上設(shè)有一個用于將還原氣體帶出的細(xì)粒焦炭分離出來的除塵器，其中由除塵器接出的粉塵回送管道接在一用于將細(xì)粒含鐵物料輸送給燃燒器的管道上并且其中還原氣體輸出管道宜接在一對細(xì)粒含鐵物料進行預(yù)熱和/或預(yù)還原的裝置上。
用于預(yù)熱和/或直接還原的裝置宜具有一用于將含鐵物料分成粗粒部分和細(xì)粒部分的分級裝置并且細(xì)粒部分通過混合料管道或管道被輸送至燃燒器，而粗粒部分通過一管道被直接加入到熔化氣化爐中。
還原氣體輸出管道宜直接接到用于預(yù)熱和/或直接還原的裝置上，即中間不接除塵器。
下面將對照多個實施例對本發(fā)明做進一步的說明，其中

圖1至圖4的圖示方式形象地說明根據(jù)某一實施方式的用于實施本發(fā)明方法的相應(yīng)設(shè)備。圖5以放大比例示出圖3的一個細(xì)節(jié)。
用1表示熔化氣化爐，在爐內(nèi)由煤和含氧的氣體生成含有CO和H2的還原氣體。該還原氣體通過一條還原氣體輸出管道2由熔化氣化爐1輸出并從一旋風(fēng)分離器3經(jīng)輸出氣體管道4輸送給用戶，所述還原氣體輸出管道接在氣體凈化旋風(fēng)分離器3。通過輸出氣體管道4輸出的還原氣體的一部分利用回流管道5經(jīng)洗滌器6和壓縮機7又再循環(huán)至還原氣體輸出管道2，以便對還原氣體進行冷卻。
在旋風(fēng)分離器3中分離出的粉塵經(jīng)粉塵收集容器8利用一經(jīng)噴射器10加入的推進氣體(例如氮氣)通過粉塵回流管道11輸送給粉塵燃燒器9，并且在粉塵燃燒器9中與通過氧氣輸送管道12輸送的氧氣或含氧氣體一起燃燒。
熔化氣化爐1在其上端，即在其爐頂13或其爐帽上具有一個設(shè)置在中心的燃燒器14，通過此燃燒器諸如含鐵的粉塵，尤其是礦粉、海綿鐵粉塵等細(xì)粒含鐵物料15和諸如焦粉16’、煤粉16”、塑料碎粒、石油焦等固體細(xì)粒碳載體被加入到熔化氣化爐1內(nèi)。依照圖1中所示的實施方式，細(xì)粒固體碳載體16’、16”與細(xì)粒含鐵物料混合并通過一條混合料管道17被加入到燃燒器14中，其中為了提高輸送給燃燒器14的固體物料15、16’、16”進入混合料管道17的入口速度，一推進氣體管道18經(jīng)噴射器19接入。例如可以采用氮氣作為推進氣體。另外一條輸入含氧氣體的管道20也接在燃燒器14上。
燃燒器噴嘴14’例如可以具有如EP-A-0481955所述的結(jié)構(gòu)，其中混合料管道17接在燃燒器14的中心內(nèi)管上，該內(nèi)管被一輸入含氧氣體的環(huán)形縫隙環(huán)圍。原則上講，細(xì)粒固體碳載體也可以通過單獨的噴管輸送至燃燒器噴嘴14’。宜利用燃燒器14通過一盤旋裝置(例如螺旋線結(jié)構(gòu)的出口通道)在燃燒器14的出口處將輸送給燃燒器14的固體物料進行盤旋。另外還可以對通過一環(huán)形空間輸送的氧氣流進行盤旋，從而實現(xiàn)特別均勻的混合。
另外，熔化氣化爐1在其上端13具有一個用于煤等塊狀碳載體的裝料口21，以及在下面設(shè)置的含氧氣體的輸送口22及任選用于在室溫條件下液態(tài)或氣態(tài)的含碳載體(如烴)以及用于燃燒添加物的加料口。
在熔化氣化爐1的下段I收集熔融的生鐵23或熔融的半成品鋼和熔融的爐渣24，它們經(jīng)出口25排出。
在下段I上方設(shè)置的熔化氣化爐的段II內(nèi)由固體碳載體構(gòu)成一固定床和/或一流化床26。含氧氣體的輸送口22接在該段II上。在中間段II上方設(shè)有一上段III，該段起著在熔化氣化爐1內(nèi)生成的還原氣體以及氣流攜帶的固體細(xì)粒的緩沖區(qū)的作用。用于粉塵回流的粉塵燃燒器9接在該上段III上。
在燃燒器噴嘴14’處形成高溫燃燒和/或氣化區(qū)27，在該區(qū)內(nèi)含鐵物料15細(xì)粒被熔化，形成液滴或至少表面被初熔，因而實現(xiàn)了含鐵細(xì)粒的燒結(jié)。這樣就可以有效地防止細(xì)粒含鐵物料隨著熔化氣化爐1輸出的還原氣體被排出。
形成的液滴燒結(jié)物具有較大的流體直徑和/或更高的密度并因而具有大于細(xì)粒的沉降速度。另外由于較好的形狀因素，即形成的液滴燒結(jié)物改善的Cw值，將進一步增大其沉降速度。
由于燃燒器14設(shè)置在熔化氣化爐1爐頂13的中心范圍內(nèi)，因而可以實現(xiàn)所加入的固體顆粒的均勻的混合并因此充分燒結(jié)。接著鐵載體15均勻地進入由固體碳載體在熔化氣化爐1內(nèi)形成的固定床或流化床26。因而可以實現(xiàn)采用100％礦粉的熔煉還原過程并可避免固體狀態(tài)下的鐵載體15從熔化氣化爐1內(nèi)被攜帶出。
依照圖2中所示的實施方式，還原氣體經(jīng)過一條輸出氣體管道4被輸送到預(yù)熱和/或預(yù)還原和/或徹底還原反應(yīng)器28內(nèi)，在該反應(yīng)器內(nèi)既裝入焦粉16’，又裝入諸如礦粉或海綿鐵粉等細(xì)粒含鐵物料。還原氣體以與裝入的固體顆粒逆流的方向流經(jīng)該反應(yīng)器28后，任選消耗掉一部分的余剩還原氣體作為輸出氣體經(jīng)管道29排出。由反應(yīng)器28下端輸出的經(jīng)預(yù)熱以及任選經(jīng)預(yù)還原或甚至徹底還原的固體物料通過混合料管道17到達燃燒器14，其中同樣用經(jīng)噴射器19送入的諸如氮氣等推進氣體提高出口速度。焦粉顆粒的粒度大小應(yīng)使焦粉粒的沉降速度稍大于反應(yīng)器28中的空塔速度。
用于預(yù)熱或還原的反應(yīng)器28宜為豎式爐結(jié)構(gòu)。也可以用回轉(zhuǎn)爐或轉(zhuǎn)底爐替代豎式爐28。另外也可以用多個串接在一起的流化床反應(yīng)器替代單個反應(yīng)器28，其中與US-A-5082251中所述類似，礦粉以與還原氣體相逆的方向通過輸送管道由一個流化床反應(yīng)器輸送到另一個流化床反應(yīng)器。
可大大縮小圖2中所示的經(jīng)3、8、9、11的粉塵回流并且任選去掉此粉塵回流，這是因為經(jīng)用虛線表示的管道4’(這時可將管道4去掉)輸入反應(yīng)器28的粉塵將隨同經(jīng)預(yù)熱的或任選預(yù)還原的固體物料又被從反應(yīng)器28內(nèi)排出并被輸送給燃燒器14，并可在高溫區(qū)27內(nèi)對其進行熱利用。在此情況下還可以省去旋風(fēng)分離器3或該旋風(fēng)分離器僅針對再循環(huán)的還原氣體量進行設(shè)計(這也適用于在圖3和圖4中所示的實施方式)。因此，在圖2和圖3中所示的實施方式產(chǎn)生的用于粉塵燃燒器9的粉塵量較少。
依照圖3中所示的實施方式，對還原氣體穿流于其中的反應(yīng)器28僅加入細(xì)粒含鐵物料15。煤粉16”作為固體碳載體輸送給燃燒器14，其中在此情況下煤粉16”與由反應(yīng)器28輸出的并通過管道17’加入的經(jīng)預(yù)熱或預(yù)還原的物料分開輸送直至燃燒器噴嘴14’處，以便避免煤的干餾及煤焦油的生成。
在圖5中示出一種在此情況下采用的燃燒器14。煤粉16”通過燃燒器14的中心管30加入，并且經(jīng)預(yù)熱的海綿鐵或經(jīng)預(yù)熱的礦粉15通過一環(huán)圍中心管的環(huán)形縫隙31與煤粉16”分開加入。該環(huán)形縫隙31又被用于輸入含氧氣體的另一環(huán)形縫隙環(huán)圍。
依照圖4中所示的實施方式，一個用于加入細(xì)粒煤16”的燃燒器34在還原氣體輸出管道2的開口33的附近范圍內(nèi)接入熔化氣化爐1。該細(xì)粒煤借助于諸如氮氣等推進氣體送至燃燒器14，而推進氣體是通過一噴射器35噴入的。一條用于輸送含氧氣體的管道36接在燃燒器14上。還可以采用其它的諸如塑料碎粒、石油焦等帶有揮發(fā)性成份的含碳物料替代細(xì)粒煤16”或除細(xì)粒煤外還采用這些含碳物料。
所加入的煤粉16”的反應(yīng)(部分燃燒)生成焦粉16’。由于燃燒器14設(shè)置在還原氣體輸出管道2的開口33的附近，因而焦粉幾乎完全隨還原氣體排出并在旋風(fēng)分離器3中被分離出，還原氣體輸出管道2接在該旋風(fēng)分離器上。通過粉塵回流管道11，焦粉16’與在反應(yīng)器28內(nèi)預(yù)熱或預(yù)還原的細(xì)粒含鐵物料15混合并借助諸如氮氣等推進氣體通過一條混合料管道17加入燃燒器16中。
在圖2至圖4的實施方式中，反應(yīng)器28可以配備一個分級裝置，其中粗粒部分(粒度在0.5至8mm之間)直接通過管道17”，例如利用重力裝料方式加入到熔化氣化爐1內(nèi)，并且細(xì)粒送到高溫燃燒和/或氣化區(qū)27。這樣就可以實現(xiàn)對燃燒器14的卸載，從而使其熱量僅提供給細(xì)粒物料，為避免細(xì)粒物料被排出對其必須進行燒結(jié)處理。
本發(fā)明方法采用的礦粉粒度優(yōu)選在8至0mm范圍內(nèi)。
實施例I在采用圖1的設(shè)備生產(chǎn)40噸生鐵/小時時，向熔化氣化爐1中加入970公斤煤/噸生鐵(16”)，其中250公斤煤粉/噸生鐵(16”)以及余量的煤塊(在21處)，以及1134公斤細(xì)粒狀含鐵物料15/噸生鐵。
·煤煤的化學(xué)分析(煤粉16”和塊煤，重量百分比，以干煤為基礎(chǔ))C 81.4％H 4.3％N 1.7％O 2.9％S 0.7％灰9.0％C-fix 75.3％煤粉16”的粒度分布-500μm 100％-250μm85％-100μm51％-63μm 66％-25μm 21％·細(xì)粒狀含鐵物料15(冶煉廠的回收物)化學(xué)分析(重量百分比)Fe總86.6％Femet45.0％
Fe049.0％Fe2O35.0％焙燒損失(Glühverluste) 0.2％水分 1.0％粒度分布-250μm 100％-100μm 90％-63μm71％-25μm38％-10μm15％·添加物化學(xué)分析(重量百分比)CaO 34.2％MgO 6.0％SiO222.0％Al2O30.3％Fe2O32.1％MnO 0.2％焙燒損失 33.8％通過以風(fēng)嘴形式的裝料口22將用于對煤氣化的347Nm3O2/噸生鐵加到床26上，燃燒器14的消耗量為247Nm3O2/噸生鐵。
·生鐵23化學(xué)分析(重量百分比)C 4.3％Si0.4％Mn0.05％P 0.03％S 0.05％Fe95.1％·輸出氣體
量 1640Nm3/噸生鐵分析(體積百分比)CO73.3％CO26.4％H214.3％H2O 2％N2+Ar2.9％CH41.1％熱值 11200KJ/Nm3實施例II采用圖2的設(shè)備生產(chǎn)40噸生鐵/小時時，在熔化氣化爐1內(nèi)加入758kg塊煤/噸生鐵(在21處)并且在反應(yīng)器28內(nèi)加入222kg焦粉/噸生鐵16’以及1457kg細(xì)粒狀含鐵物料15/噸生鐵。
·塊煤煤的化學(xué)分析(重量百分比，以干煤為基礎(chǔ))C81.4％H4.3％N1.7％O2.9％S0.7％灰 9.0％C-fix75.3％·焦粉16’化學(xué)分析(重量百分比，以干重為基礎(chǔ))C87.4％H0.1％N0.1％O0.4％S0.6％灰 11.4％
C-fix 0.9％焦粉16’粒度分布-500μm 100％-250μm 85％-100μm 51％-63μm66％-25μm21％·細(xì)粒狀含鐵物料15化學(xué)分析(重量百分比)Fe總66.3％Fe00.4％Fe2O394.5％焙燒損失 1.0％水份 1.0％粒度分布-4000μm 100％-1000μm 97％-500μm 89％-250μm 66％-125μm 25％·添加物化學(xué)分析(重量百分比)CaO 34.2％MgO 9.9％SiO214.1％Al2O30.3％Fe2O31.1％MnO 0.5％焙燒損失 39.1％通過風(fēng)嘴形式的裝料口22，為對煤氣化，將416Nm3O2/噸生鐵加到床26上，燃燒器14的消耗量為236Nm3O2/噸生鐵。
·生鐵23化學(xué)分析(重量百分比)C4.3％Si 0.4％Mn 0.1％P0.12％S0.05％Fe 95.0％·輸出氣體量 1690Nm3/噸生鐵分析(體積百分比)CO 44.8％CO236.2％H212.8％H2O 2％N2+Ar 3.0％CH41.0％熱值 7425KJ/Nm3實施例III采用圖4的設(shè)備生產(chǎn)40噸生鐵/小時時，加入1020kg煤/噸生鐵，其中340kg煤粉/噸生鐵16”和余量為塊煤(在21處)以及1460細(xì)粒狀的含鐵物料/噸生物。
·煤煤的化學(xué)分析(煤粉16”和塊煤，重量百分比，以干煤為基礎(chǔ))C 77.2％H 4.6％N 1.8％O 6.8％S 0.5％
灰 9.0％C-fix 63.0％煤粉16”的粒度分布-500μm 100％-250μm 85％-100μm 51％-63μm 66％-25μm 21％·細(xì)粒狀含鐵物料15化學(xué)分析(重量百分比)Fe總66.3％Fe00.4％Fe2O394.5％焙燒損失1.0％水分1.0％粒度分布-4000μm100％-1000μm97％-500μm 89％-250μm 66％-125μm 25％·添加物化學(xué)分析(重量百分比)CaO 34.2％MgO 9.9％SiO214.1％Al2O30.3％Fe2O31.1％MnO 0.5％焙燒損失39.1％
為對煤氣化通過風(fēng)嘴形式的裝料口22將321Nm3O2/噸生鐵加入到床26上，燃燒器14的消耗量為255Nm3O2/噸生鐵并且燃燒器34的消耗量為75Nm3O2/噸生鐵。
·生鐵23化學(xué)分析(重量百分比)C4.3％Si 0.4％Mn 0.09％P0.1％S0.05％Fe 95.0％·輸出氣體量 1720Nm3/噸生鐵分析(體積百分比)CO 38.7％CO237.2％H216.4％H2O 2％N2+Ar 4.6％CH41.1％熱值 7060KJ/Nm權(quán)利要求
1.一種用細(xì)粒含鐵物料(15)，尤其是用還原的海綿鐵在熔化氣化爐(1)的熔化氣化區(qū)內(nèi)制備熔融生鐵(23)或半成品鋼的方法，在該熔化氣化爐中裝入含碳物料和含氧氣體，在由固體含碳載體形成的床(26)上生成還原氣體的同時，含鐵的物料(15)在穿過該床(26)時被熔化，此過程任選在預(yù)先的徹底還原后進行，其特征在于在床(26)的上方形成的緩沖區(qū)(III)內(nèi)，通過直接供氧情況下含碳物料(16’、16”)的燃燒和/或氣化，形成高溫燃燒和/或氣化區(qū)(27)，細(xì)粒含鐵物料(15)直接加入該區(qū)內(nèi)，其中通過含碳物料(16’、16”)反應(yīng)時釋放出的熱量至少實現(xiàn)含鐵物料表面的初熔和含鐵物料的燒結(jié)。
2.依照權(quán)利要求1的方法，其特征在于在熔化氣化爐(1)的中心和上端(13)形成高溫燃燒和/或氣化區(qū)(27)并且物料(15、16’、16”)裝料從上往下進行。
3.依照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于通過含鐵物料(15)在高溫燃燒和/或氣化區(qū)(27)的渦流加速和加強燒結(jié)。
4.依照權(quán)利要求3的方法，其特征在于同樣在渦流情況下實現(xiàn)將氧氣供入高溫燃燒和/或氣化區(qū)(27)。
5.依照權(quán)利要求1至4中的一項或多項的方法，其特征在于將含鐵物料(15)與固體細(xì)粒含碳物料(16’、16”)混合后加入到高溫燃燒和/或氣化區(qū)(27)內(nèi)。
6.依照權(quán)利要求1至5中的一項或多項的方法，其特征在于利用推進氣體，諸如氮氣或工藝固有氣體，提高含鐵物料(15)進入高溫燃燒和/或氣化區(qū)(27)的入口速度。
7.依照權(quán)利要求1至6中的一項或多項的方法，其特征在于為對含鐵物料進行預(yù)處理，將熔化氣化區(qū)內(nèi)生成的還原氣體加入到預(yù)熱區(qū)和/或直接還原區(qū)，其中將熱的經(jīng)預(yù)熱和/或預(yù)還原的含鐵物料(15)加入高溫燃燒和/或氣化區(qū)(27)內(nèi)(圖2、3、4)。
8.依照權(quán)利要求7的方法，其特征在于對預(yù)熱和/或直接還原區(qū)附加加入焦粉(16’)(圖2)。
9.依照權(quán)利要求8的方法，其特征在于煤粉(16”)和/或其它帶有揮發(fā)性成份的含碳物料與含氧氣體在還原氣體輸出管道(2)附近范圍內(nèi)加入到熔化氣化爐(1)中，煤粉(16”)和/或其它帶有揮發(fā)性成份的含碳物料被轉(zhuǎn)換成焦粉(16’)，并且焦粉(16’)與還原氣體一起從熔化氣化爐(1)中排出，經(jīng)分離并被供給高溫燃燒和/或氣化區(qū)(27)(圖4)。
10.依照權(quán)利要求1至9中的一項或多項的方法，其特征在于熱焦粉(16’)與熱的含鐵物料(15)混合后被供給高溫燃燒和/或氣化區(qū)內(nèi)(圖2、4)。
11.依照權(quán)利要求1至4、6和7中的一項或多項的方法，其特征在于煤粉(16”)和/或其它具有揮發(fā)性成份的含碳物料與含鐵物料(15)分開加入到高溫燃燒和/或氣化區(qū)(27)內(nèi)(圖3)。
12.依照權(quán)利要求1至11中的一項或多項的方法，其特征在于在熔化氣化區(qū)內(nèi)還加入塊煤。
13.依照權(quán)利要求7至12中的一項或多項的方法，其特征在于在預(yù)熱和/或直接還原區(qū)將含鐵物料分選成細(xì)粒部分和粗粒部分，后者優(yōu)選粒度為0.5至8mm，并且在高溫燃燒和/或氣化區(qū)(27)僅加入細(xì)粒部分，并且粗粒部分直接加入到熔化氣化爐(1)中，優(yōu)選加入其緩沖區(qū)(III)內(nèi)。
14.依照權(quán)利要求7至13中的一項或多項的方法，其特征在于對還原氣體不加凈化，直接供給預(yù)熱區(qū)和/或直接還原區(qū)。
15.用于實施依照權(quán)利要求1至14中一項或多項的方法的設(shè)備，該設(shè)備帶有一熔化氣化爐(1)，該爐具有用于加入含碳料物(16’、16”)、含鐵物料(15)，用于排出生成的還原氣體和用于輸送含氧氣體的輸入和輸出管道(2、12、20、17、30、31)，另外還具有一爐渣和焙融鐵出口(25)，其中熔化氣化爐(1)的下段(I)用于收集熔融的生鐵(23)或半成品鋼和爐渣液(24)，在其上方的中段(II)用于容納由固體碳載體形成的床(26)和接著的是一個作為緩沖區(qū)的上段(III)，其特征在于在緩沖區(qū)(III)的上端(13)至少設(shè)有一個用于加入含氧氣體和細(xì)粒含鐵物料(15)的燃燒器(14)和一個用于加入固體細(xì)粒碳載體(16’、16”)的進料裝置(14)。
16.依照權(quán)利要求15的設(shè)備，其特征在于有一個唯一的設(shè)置在中心的，即設(shè)置在熔化氣化爐(1)垂直縱向中軸上的燃燒器(14)，其噴嘴(14’)指向床(26)的表面。
17.依照權(quán)利要求15或16的設(shè)備，其特征在于燃燒器(14)是氧-碳燃燒器，即也用于供給固體細(xì)粒碳載體(16’、16”)。
18.依照權(quán)利要求15至17中的一項或多項的設(shè)備，其特征在于燃燒器(14)備有一用于經(jīng)燃燒器(14)加入的固體物料的渦流裝置。
19.依照權(quán)利要求15至18中的一項或多項的設(shè)備，其特征在于燃燒器(14)備有一用于經(jīng)燃燒器(14)送入的含氧氣體的渦流裝置。
20.依照權(quán)利要求15至19中的一項或多項的設(shè)備，其特征在于用于加入細(xì)粒含鐵物料(15)和固體細(xì)粒碳載體(16’、16”)的混合料管道(17)接在燃燒器上。
21.依照權(quán)利要求15至19中的一項或多項的設(shè)備，其特征在于用于加入熱的細(xì)粒含鐵物料(15)的管道(17’)接在燃燒器(14)上，并且該物料通過單獨的管道(31)被輸送直至燃燒器噴嘴(14’)處，并且在燃燒器(14)內(nèi)還設(shè)有一單獨的伸展至燃燒器噴嘴(14’)的管道(30)，用于加入諸如煤(16”)等固體細(xì)粒碳載體的管道接在該管道上(圖3、5)。
22.依照權(quán)利要求15至21中的一項或多項的設(shè)備，其特征在于由熔化氣化爐(1)的緩沖區(qū)(III)接出的還原氣體輸出管道(2)接入用于對細(xì)粒含鐵物料(15)進行預(yù)熱和/或直接還原的裝置(28)內(nèi)(圖2、3、4)。
23.依照權(quán)利要求22的設(shè)備，其特征在于在還原氣體輸出管道(2)中接有一除塵器(3)，從它接出的粉塵再循環(huán)管道(11)接在在緩沖區(qū)(III)高度上設(shè)置的粉塵燃燒器(9)上。
24.依照權(quán)利要求22或23的設(shè)備，其特征在于用于預(yù)熱和/或用于直接還原的裝置(28)還用于與細(xì)粒含鐵物料(15)混合的焦粉(16’)的預(yù)熱，并且由預(yù)熱和/或預(yù)還原裝置(28)接出的混合料管道(17)接在燃燒器上(圖2)。
25.依照權(quán)利要求15至23中的一項或多項的設(shè)備，其特征在于熔化氣化爐(1)在還原氣體輸出管道(2)的開孔(33)的附近具有一用于供給細(xì)粒煤(16”)和/或其它帶有揮發(fā)性成份的含碳物料的燃燒器(34)，并且在還原氣體輸出管道(2)上設(shè)有一將隨還原氣體排出的細(xì)粒焦(16’)分離出的除塵器(3)，其中由除塵器(3)接出的粉塵再循環(huán)管道(11)接在用于將細(xì)粒含鐵物料加入燃燒器的管道上(圖4)。
26.依照權(quán)利要求22至25中的一項或多項的設(shè)備，其特征在于用于預(yù)熱和/或直接還原的裝置(28)具有一個用于把含鐵物料分成粗粒部分和細(xì)粒部分的分級裝置，并且細(xì)粒部分通過混合料管道(17)或管道(17’)被送到燃燒器(14)，而粗粒部分通過管道(17”)直接送入熔化氣化爐(1)中。
27.依照權(quán)利要求22至26中的一項或多項的設(shè)備，其特征在于還原氣體輸出管道(2)直接接入用于預(yù)熱和/或直接還原的裝置(28)，即中間不接有除塵器(3)。
28.由依照權(quán)利要求1至14中任何一項的方法制得的生鐵或半成品鋼制備的商用產(chǎn)品，如軋制品。
全文摘要
采用一種用細(xì)粒含鐵物料(15)在熔化氣體爐(1)的熔化氣化區(qū)內(nèi)制備熔融生鐵(23)或半成品鋼，在加入含碳的物料和含氧的氣體情況下，在由固體碳載體構(gòu)成的床(26)上生成還原氣體的同時，含鐵的物料(15)在穿過床(26)時被熔化。為了在此情況下可以用由達100％的礦粉組成的投料操作，同時又能可靠地避免加入的礦粉被帶出，在床(26)上方形成的緩沖區(qū)(Ⅲ)內(nèi)，在直接供給氧的情況下通過含碳物料(16’、16”)的燃燒和/或氣化形成高溫燃燒和/或氣化區(qū)(27)，細(xì)粒狀含鐵物料(15)直接加入到該區(qū)內(nèi)，其中通過含碳物料(16’、16”)反應(yīng)釋放出的熱量至少實現(xiàn)了含鐵物料(15)表面的初熔和含鐵物料的燒結(jié)。
文檔編號C21B13/00GK1158145SQ96190759
公開日1997年8月27日 申請日期1996年7月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月19日
發(fā)明者W·L·克普林格, F·瓦爾納, J·紳克 申請人:奧地利鋼鐵聯(lián)合企業(yè)阿爾帕工業(yè)設(shè)備制造公司, 浦項鋼鐵有限公司, 工業(yè)科技研究所基金會