CN101265510A - 熔融还原反应炉及熔融冶炼金属的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及熔融还原反应炉及熔融冶炼金属的方法，熔融还原反应炉包括内外加热立式通道还原炉、卧式斜坡炉、电动调速给料器，在内外加热立式通道还原炉的每个反应炉管的出料口处安装一电动调速给料器，电动调速给料器的出料口拉入卧式斜坡炉的反应腔中，卧式斜坡炉的底部设有底吹系统，卧式斜坡炉的进料一侧设有喷吹口，卧式斜坡炉的另一侧设有出料口、排渣口和排气口。利用本发明来进行熔融冶炼金属都具有节能环保、无污染、机械化程度高、工艺操作简单、设备投资少、产品成本低质量高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种含铁及金属氧化物熔融还原反应炉及熔融冶炼金属的方法。
背景技术
目前，国家经贸委『2002』247号文件“用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业的实施意见”中提出，钢铁行业研究开发关键技术和工艺改造提升传统产业的重点包括，推广应用烧结、干熄焦、高炉长寿、煤基直接还原、熔融还原等共性关键技术。国家发改委2005年40号令已将直接还原和熔融还原技术列入《产业结构调整目录(2005年本)》。
熔融还原炼铁技术是上世纪发展起来的现代钢铁工业的先进技术，是指非高炉炼铁方法中那些冶炼液态热铁水的工艺过程，是高炉炼铁的一项根本性的变革。其技术思想是希望发展无需铁矿石造块又不使用昂贵冶金焦炭，既能生产高质量铁水又无环境污染的理想冶金工艺。
熔融还原在发展初期遭遇了挫折，但今天，一些熔融还原工艺似乎已经解决了开发中的重要问题——这些工艺是COREX分别在3个地方生产，第4套已经在中国上海宝钢钢铁集团公司建造；Hismelt在澳大利亚力拓公司80万吨/年示范项目已投入生产；Fastmelt的该工艺的第一部分astmet已经有Finex于2006年底在POSCO公司开始工业生产和1tmk3神户钢铁公司通过其子公司Midrex于2006年底对该工艺实现工业化。这些工艺大多是两步法，即先还原后再熔分。ROMELT和AUSMELT是处在工业化边缘的一步法熔融还原工艺。
发明内容
本发明的目的是针对我国能源和资源实际情况，结合我公司原有专利200620095509.x“内外加热立式通道还原炉”和200610018495.6“海绵铁生产方法”，而开发的一种节能、环保新型的熔融还原反应炉及熔融冶炼金属的方法。以含铁氧化物为原料，以非焦煤作为还原剂和熔化能源，首先在“内外加热立式通道还原炉——LR还原炉”内进行预还原，预还原完成后再进入卧式斜坡炉中进行终还原，使渣铁分离得到优质铁水。
本发明的技术为：熔融还原反应炉，包括内外加热立式通道还原炉、卧式斜坡炉、电动调速给料器，其特征在于：在内外加热立式通道还原炉的每个反应炉管的出料口处安装一电动调速给料器，电动调速给料器的出料口排入卧式斜坡炉的反应腔中，卧式斜坡炉的底部设有底吹系统，卧式斜坡炉的进料一侧设有喷吹口，卧式斜坡炉的另一侧设有出料口、排渣口和排气口。
利用熔融还原反应炉进行熔融冶炼金属的方法，按以下步骤进行：(1)、将块矿或含金属氧化物球团与还原剂煤和脱硫剂，三者按1∶0.5～0.8∶0.01～0.015比例混合后，加入内外加热立式通道还原炉的炉顶布料系统中，通过布料系统将原辅料均匀的装入内外加热立式通道还原炉的反应炉管中，内外加热立式通道还原炉分为预热带和加热还原反应带，预热带的温度为800-900℃，加热还原带的温度为1100-1200℃，内外加热立式通道还原炉产生的烟气经热交换器进入二级除尘器再由抽风机排入烟囱，鼓风机鼓入的冷空气通过热交换器进入内外加热立式通道还原炉；(2)经过内外加热立式通道还原炉预还原后的块矿或球团和剩余的还原剂、脱硫剂一起通过电动调速给料机的控制进入卧式斜坡炉反应腔中，天燃气或煤粉随富氧空气和经热交换器的空气一起从喷吹口喷入卧式斜坡炉内，卧式斜坡炉反应腔内反应温度为1500℃～1600℃，经过预还原的炉料和喷入的天燃气/煤粉发生剧烈的熔融还原反应，产生的高温烟气从排气口排出并通过一级除尘器净化后进入内外加热立式通道还原炉，内外加热立式通道还原炉下部的加热烧嘴向燃烧室16补充煤气，确保内外加热立式通道还原炉还原温度，卧式斜坡炉底部的底吹系统7，直接向卧式斜坡炉内通入O2或惰性气体进行底吹搅拌，熔化的金属经出料口连续或间断排出到钢包中，炉渣通过排渣口定期排渣。
本发明主要特点如下：1.预还原炉采用竖炉与隧道窑结合的LR还原炉，竖炉的物料运行方式和隧道窑隔焰加热的通道方式。2.采用卧式斜坡炉作为熔融还原反应容器。3.利用卧式斜坡炉产生的高温烟气与外补充煤气辅助加热共同为预还原炉提供热源，有效的利用余热，节能环保。4.利用预还原炉剩余的还原剂和经预热的富氧空气以及煤粉/天燃气供卧式斜坡炉加热和还原使用，实现了煤的综合利用，并且减少粉尘，更加环保。5.在LR还原炉出料口安装电动调速给料器，可以准确控制LR还原炉还原速度和下料速度，对不同品位铁氧化物可以最佳工艺控制。6.卧式斜坡炉底部设有底吹系统，可以直接对熔池吹入氧气或氮气等惰性气体进行底吹搅拌，加快反应腔内反应，并可实现铁水精炼。7.本发明除适用于铁氧化物外，也适用于多种金属氧化物如Cr、Ni、Mn、Cu等的熔融还原。
利用本发明来进行熔融炼铁或熔融冶炼别的金属都具有节能环保、无污染、机械化程度高、工艺操作简单、设备投资少、产品成本低质量高等优点，是一种新型的熔融还原工艺使用的设备。
附图说明
图1为本发明的熔融炼铁工艺流程示意图。
1-布料系统，2-内外加热立式通道还原炉——LR还原炉，3-高温烟气，4-加热烧嘴，5-电动调速给料器，6-卧式斜坡炉，7-底吹系统，8-排渣口，9-出料口，10-一级除尘器，11-热交换器，12-鼓风机，13-二级除尘器，14-抽风机，15-烟囱 16-燃烧室，17-反应炉管，18-钢包，19-富氧空气，20-天燃气/煤粉，21-氧气/氮气/惰性气体。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步的描述。
熔融还原反应炉，包括内外加热立式通道还原炉2、卧式斜坡炉6、电动调速给料器5，在内外加热立式通道还原炉2的每个反应炉管17的出料口处安装一电动调速给料器5，电动调速给料器5的出料口拉入卧式斜坡炉6的反应腔中，卧式斜坡炉6的底部设有底吹系统7，卧式斜坡炉6的进料一侧设有喷吹口，卧式斜坡炉的另一侧设有出料口9、排渣口8和排气口。
以含铁氧化物为原料，以非焦煤作为还原剂和熔化能源，首先在“内外加热立式通道还原炉——LR还原炉”内进行预还原，预还原完成后再进入卧式斜坡炉中进行终还原，使渣铁分离得到优质铁水。
工艺过程如下：
首先将含铁氧化物球团与还原剂煤和脱硫剂，按1∶0.5∶0.01比例混合后，加入内外加热立式通道还原炉的炉顶布料系统1中，通过布料系统1将原辅料均匀的装入反应炉管1 7中，利用重力原理，使炉料向下运行，“内外加热立式通道还原炉”出料口处装有电动调速给料器5，它可以控制内外加热立式通道还原炉的还原速度和下料速度。内外加热立式通道还原炉分为预热带和加热还原反应带，预热带的温度为800-900℃，加热还原带的温度为1100-1200℃，内外加热立式通道还原炉产生的烟气经过热交换器11进入二级除尘器13，利用抽风机14排入烟囱15；鼓风机12鼓入冷空气通过热交换器11使内外加热立式通道还原炉烟气余热得到综合利用，从而节约能耗。
经过内外加热立式通道还原炉预还原后的球团和剩余的还原剂、脱硫剂一起通过电动调速给料机5的控制进入卧式斜坡炉6反应腔中，电动调速给料机5可以精确控制内外加热立式通道还原炉的还原速度和下料速度，可以对不同品位的原料进行控制调节，卧式斜坡炉6进料一侧设有喷吹口，煤粉也可以是天然气随富氧空气19和经热交换器11处理的空气一起喷入卧式斜坡炉6内，向终还原提供热能和还原剂，卧式斜坡炉6反应腔内反应温度达1500℃～1600℃左右，经过预还原的炉料和喷入的煤粉发生剧烈的熔融还原反应，产生的高温烟气3从排气口排出并通过一级除尘器10净化后向内外加热立式通道还原炉提供预还原热能，考虑到回收高温烟气的不稳定性，再加上内外加热立式通道还原炉下部设有的加热烧嘴4的热能补充，可向燃烧室16补充发生炉煤气，这样就确保内外加热立式通道还原炉还原温度稳定性，同时还综合利用了卧式斜坡炉6产生的高温烟气，减少了环境污染，提高了能源的综合利用。在卧式斜坡炉6底部设有底吹系统7，可以直接向卧式斜坡炉6内通入O2，也可以是惰性气体或氮气进行底吹搅拌，加快反应腔内反应，并可实现铁水精炼。熔化后的铁水经出料口9连续或间断排出到钢包18中，炉渣通过排渣口8定期排渣，回收的炉渣可用于水泥的生产，实现能源综合利用。
Claims (2)
1、熔融还原反应炉，包括内外加热立式通道还原炉、卧式斜坡炉、电动调速给料器，其特征在于：在内外加热立式通道还原炉的每个反应炉管的出料口处安装一电动调速给料器，电动调速给料器的出料口排入卧式斜坡炉的反应腔中，卧式斜坡炉的底部设有底吹系统，卧式斜坡炉的进料一侧设有喷吹口，卧式斜坡炉的另一侧设有出料口、排渣口和排气口。
2、利用熔融还原反应炉进行熔融冶炼金属的方法，按以下步骤进行：(1)、将块矿或含金属氧化物球团与还原剂煤和脱硫剂，三者按1∶0.5～0.8∶0.01～0.015比例混合后，加入内外加热立式通道还原炉的炉顶布料系统中，通过布料系统将原辅料均匀的装入内外加热立式通道还原炉的反应炉管中，内外加热立式通道还原炉分为预热带和加热还原反应带，预热带的温度为800-900℃，加热还原带的温度为1100-1200℃，内外加热立式通道还原炉产生的烟气经热交换器进入二级除尘器再由抽风机排入烟囱，鼓风机鼓入的冷空气通过热交换器进入内外加热立式通道还原炉；(2)经过内外加热立式通道还原炉预还原后的块矿或球团和剩余的还原剂、脱硫剂一起通过电动调速给料机的控制进入卧式斜坡炉反应腔中，天燃气或煤粉随富氧空气和经热交换器的空气一起从喷吹口喷入卧式斜坡炉内，卧式斜坡炉反应腔内反应温度为1500℃～1600℃，经过预还原的炉料和喷入的天燃气/煤粉发生剧烈的熔融还原反应，产生的高温烟气从排气口排出并通过一级除尘器净化后进入内外加热立式通道还原炉，内外加热立式通道还原炉下部的加热烧嘴向燃烧室16补充煤气，确保内外加热立式通道还原炉还原温度，卧式斜坡炉底部的底吹系统7，直接向卧式斜坡炉内通入O2或惰性气体进行底吹搅拌，熔化的金属经出料口连续或间断排出到钢包中，炉渣通过排渣口定期排渣。
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