一種自燃還原法煉鐵方法及冶煉裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金與新能源開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種煉鐵方法及冶煉裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵是工業(yè)的糧食，是國民經(jīng)濟(jì)的命脈，因此煉鐵方法的發(fā)展進(jìn)步對整個國家的科技與經(jīng)濟(jì)都具有重要的意義。
[0003]目前最為成熟的煉鐵方法為高爐煉鐵，其優(yōu)點在于高爐的爐齡長、產(chǎn)能大、能耗低、操作簡易。但高爐煉鐵對爐料的要求十分苛刻，原料必須經(jīng)過燒結(jié)，必須用焦炭做料柱。
[0004]焦炭是用焦煤煉制得到的，焦煤已經(jīng)列入世界稀缺資源。焦煤儲量占煤的儲量的5%，具有開采價值的只有30%?40%。100多年來，特別是近50?60年來，人們進(jìn)行了艱苦卓絕的努力，付出了巨大的人力和財力，來探索一種不依賴焦炭，以煤代焦的煉鐵工藝技術(shù)。同時，在高爐煉鐵中，燒結(jié)和煉焦這兩個步驟生產(chǎn)線的建設(shè)投資巨大，要消耗大量的熱量，且環(huán)境污染嚴(yán)重。
[0005]非高爐煉鐵方法，可分為“直接還原法”和“熔融還原法”兩大類，但直接還原法只能生產(chǎn)海綿鐵，熔融還原法則是將直接還原法獲得的不同金屬化率的海綿鐵進(jìn)一步熔煉成金屬鐵，是直接還原法的繼續(xù)。因此，這兩類方法都不是獨立、完整的煉鐵方法，并且具有產(chǎn)能較低、能耗較大、爐齡短、對原料的含鐵品位要求高等一系列的缺點。除C0REX爐實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)外，其他的非高爐煉鐵方法都還沒有獲得規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)水平。并且，現(xiàn)有的熔融還原法往往采用預(yù)還原一終還原的兩步法實現(xiàn)，工序復(fù)雜，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種自燃還原法煉鐵方法及冶煉裝置，其屬于一種低成本、低能耗的非高爐煉鐵范疇的熔融還原冶煉工藝。
[0007]作為本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種自燃還原法煉鐵方法，包含以下步驟:
(1)爐料制備:將含鐵原料、煤炭、助熔劑和粘結(jié)劑，分別研磨成粉狀，按比例完成配料；將配料加水?dāng)嚢?，擠壓成型得到爐料塊；風(fēng)干；
(2)干燥、預(yù)熱、焙燒:將爐料塊送入密封的窯室中，令高溫爐氣從窯室的窯尾向窯頭流動；讓爐料塊由窯頭向窯尾運動，對爐料塊進(jìn)行干燥、預(yù)熱和焙燒；爐料塊升溫至開始自燃(自燃的溫度為500-550°C);爐料塊不經(jīng)冷卻，即被推送到爐中；同時，向窯室中噴吹助燃?xì)怏w；
(3)熔煉:爐料塊進(jìn)入爐的固體爐料區(qū)，持續(xù)被上升的高溫爐氣加熱，開始軟化熔化；軟化后的爐料塊下落至爐的固體爐料和熔渣混合區(qū)，達(dá)到完全熔化；熔化的鐵水和熔渣下落進(jìn)入爐的沉淀分離區(qū)進(jìn)行分離，再分別從出鐵口和出渣口排出。
[0008]優(yōu)選地，焙燒和熔煉是在弱還原氣氛中進(jìn)行的。
[0009]干燥、預(yù)熱、焙燒步驟和熔煉步驟是在負(fù)壓條件下進(jìn)行的。
[0010]熔煉步驟中產(chǎn)生的高溫爐氣進(jìn)入窯室，用于爐料塊的干燥、預(yù)熱和焙燒。
[0011 ] 在干燥、預(yù)熱和焙燒過程中，爐料塊保持形狀完好。
[0012]熔煉步驟中對固體爐料和熔渣混合區(qū)進(jìn)行一次風(fēng)噴吹，使?fàn)t內(nèi)物質(zhì)發(fā)生翻滾。
[0013]熔煉步驟中對固體爐料區(qū)進(jìn)行二次風(fēng)噴吹，使固體爐料區(qū)的一氧化碳的燃燒率彡 95%o
[0014]一次風(fēng)噴吹和/或二次風(fēng)噴吹所使用的助燃?xì)怏w預(yù)先經(jīng)過窯內(nèi)加熱。
[0015]一次風(fēng)噴吹和/或二次風(fēng)噴吹所使用的氣體是富氧氣體或空氣。
[0016]爐料塊在干燥階段的溫度為常溫~80°C ;在預(yù)熱階段的溫度為80°C -600°C ;在焙燒階段的溫度為600 °C ~1200°C。
[0017]在爐的固體爐料區(qū)，爐料塊被高溫爐氣加熱至1500°C，同時爐氣溫度由于熱交換而降低。
[0018]作為本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明還提出了一種冶煉裝置，包括窯和爐，其中，窯包括窯室，窯室底部設(shè)有窯車行走軌道，裝載有爐料塊的窯車在軌道上運行；窯的兩端設(shè)置有密封裝置；在窯頭設(shè)有引風(fēng)機(jī)進(jìn)行拉風(fēng)，令高溫爐氣從窯尾向窯頭流動；在窯尾設(shè)有高溫卸料裝置，與高溫卸料裝置相對的窯的側(cè)壁設(shè)有開口 ；爐包括下料煙道和爐體；爐體自上而下分為固體爐料區(qū)、固體爐料和熔渣混合區(qū)、沉淀分離區(qū)；爐通過下料煙道與窯的側(cè)壁的開口相通，爐產(chǎn)生的高溫爐氣通過下料煙道進(jìn)入窯中。
[0019]優(yōu)選地，所述引風(fēng)機(jī)通過拉風(fēng)使得隧道窯內(nèi)保持負(fù)壓。
[0020]窯內(nèi)設(shè)置有二次風(fēng)噴吹系統(tǒng)吹入助燃?xì)怏w，促使窯中的高溫爐氣中剩余的C0氣體完全燃燒。
[0021]在爐的固體爐料和熔渣混合區(qū)所在位置的爐壁處設(shè)置一次風(fēng)噴槍，進(jìn)行一次風(fēng)噴吹，使?fàn)t內(nèi)物質(zhì)發(fā)生翻滾。
[0022]在爐的固體爐料區(qū)所在位置的爐壁處設(shè)置二次風(fēng)噴槍，進(jìn)行二次風(fēng)噴吹，使固體爐料區(qū)的一氧化碳的燃燒率多95%。
[0023]窯內(nèi)設(shè)置有熱風(fēng)管，所述一次風(fēng)噴槍和/或二次風(fēng)噴槍使用的助燃?xì)怏w預(yù)先通過窯內(nèi)的熱風(fēng)管進(jìn)行加熱。
[0024]所述一次風(fēng)噴槍和/或二次風(fēng)噴槍使用的氣體是富氧或空氣。
[0025]作為本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明還提出了一種爐料的干燥、預(yù)熱、焙燒方法，其特征在于，包含以下步驟:
(1)將爐料塊送入密封的窯室中，令高溫爐氣從窯尾向窯頭流動；
(2)令爐料塊由窯室的窯頭向窯尾運動，對爐料塊進(jìn)行干燥、預(yù)熱和焙燒；
(3)爐料塊在預(yù)熱過程中升溫至500-550°C時開始自燃，進(jìn)而被來自熔煉爐的高溫爐氣焙燒，在兩個熱源的共同作用下，迅速完成爐料塊的焙燒過程。
[0026](4)往窯室內(nèi)吹入助燃?xì)怏w。
[0027]優(yōu)選地，還包括步驟:(5)在窯頭設(shè)置引風(fēng)機(jī)，使得窯內(nèi)保持負(fù)壓。
[0028]爐料塊在干燥階段的溫度為常溫~80°C ;在預(yù)熱階段的溫度為80°C -600°C ;在焙燒階段的溫度為600 °C ~1200°C。
[0029]以下對本發(fā)明的原理及其技術(shù)效果作詳細(xì)闡述:
本發(fā)明中，爐料制備方法區(qū)別于現(xiàn)有煉鐵工藝的配料方法，具體來說，本發(fā)明根據(jù)物料平衡和熱量平衡計算成果，將全部爐料(鐵精粉、煤炭、助熔劑和粘結(jié)劑)一次稱量，混合配料，均勻地固化在爐料塊中。爐料塊將各個組分的物料直接帶入熔分爐，用不著附加噴(加)煤和噴入天然氣或?qū)ｉT的滲碳作業(yè)，也不再添加助熔劑等。其次，各種組分的物料均勻混合，在爐料沒有熔化之前，它們始終在一起，用不著在熔煉過程中進(jìn)行強(qiáng)烈攪動，避免了高強(qiáng)度的攪拌作業(yè)以及由于強(qiáng)烈攪拌對爐襯的沖刷。
[0030]在爐料制備步驟之后，依次進(jìn)行干燥、預(yù)熱和焙燒步驟，這是本發(fā)明特有的工序。
[0031]第一，爐料塊從常溫狀態(tài)被加熱至800~1200°C，不經(jīng)冷卻直接進(jìn)入熔煉爐，最大限度的減少了熔煉爐的熱負(fù)荷，直接提高了熔煉爐的冶煉強(qiáng)度；
第二，炙熱的爐料塊直接進(jìn)入熔煉爐，沒有被冷卻，也就沒有發(fā)生熱損失，系統(tǒng)的熱量得到了有效利用；而現(xiàn)有技術(shù)中往往采用保溫罐的方式，輸送至熔煉爐，有一定的熱損失。
[0032]第三，干燥、預(yù)熱和焙燒主要是利用熔煉爐產(chǎn)生的爐氣的余熱，利用余熱直接加熱爐料，熔煉爐不再需要附加其他余熱利用系統(tǒng)和設(shè)備；
第四，爐料塊在干燥、預(yù)熱和焙燒過程中，爐料塊形狀保持完好，不會發(fā)生爆裂，完全不產(chǎn)生粉塵，環(huán)境非常友好；
第五，隧道窯排放的廢氣溫度為35°C?70°C，系統(tǒng)熱損失很小，對環(huán)境基本上不產(chǎn)生熱污染；
第六，在焙燒過程中，爐料塊雖然處于氧化