CN101476002B

CN101476002B - 一种高炉炼铁方法

Info

Publication number: CN101476002B
Application number: CN2009100025629A
Authority: CN
Inventors: 杨岩; 张建良; 王群力; 杨天钧; 国宏伟; 郭豪
Original assignee: CECT HUAFANG TECHNOLOGY Co Ltd; University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: CECT HUAFANG TECHNOLOGY Co Ltd; University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2029-01-16
Also published as: CN101476002A

Abstract

本发明提供了一种高炉炼铁的方法，包括：第一步骤，将焦炭、兰炭和其它含铁炉料装入高炉内，其中所述兰炭在所述焦炭和所述兰炭中具有预定的重量比；以及第二步骤，进行装料后的常规炼铁操作。该方法能够利用兰炭来代替部分的焦炭，从而可以降低高炉炼铁工艺中焦炭的用量。

Description

一种高炉炼铁方法

技术领域

本发明涉及一种高炉炼铁的方法，尤其涉及一种在高炉炼铁过程中使用兰炭替代部分焦炭作为入炉燃料的高炉炼铁方法。

背景技术

一般来说，高炉炼铁的基本过程就是铁的还原过程，即以焦炭作燃料和还原剂，在高温下将铁矿石或其它非铁氧化物，从氧化物或矿物状态(如Fe2O3、Fe3O4、Fe2SiO4、Fe3O4·TiO2等)还原为液态生铁。

一般来说，高炉炼铁时高炉中自上而下分成五个工作区域：块状带、软熔带、滴落带、回旋区和渣铁聚集区，高炉中的温度自滴落带、软熔带、和块状带向上逐渐减小。

图1示出了传统高炉炼铁的冶炼基本流程。

参照图1，高炉炼铁的冶炼基本流程如下：

首先，将由矿石、熔剂和焦炭按照一定比例做成的炉料，通过装料设备从高炉的炉顶装入高炉内；

其次，从高炉的下部风口鼓入高温热风并喷吹辅助燃料煤粉，使得高温热风与焦炭和煤粉发生反应，产生高温还原性煤气；所述高温还原性煤气在炉内上升，使得炉料加热、还原、熔化、造渣，产生一系列的物理化学变化，最后生成液态渣、铁聚集于炉缸，周期地从高炉排出；在所述高温还原性煤气的上升过程中，煤气气流的温度不断降低，成分逐渐变化，最后形成高炉煤气从炉顶排出。

在上述的高炉炼铁的冶炼基本过程中，焦炭起到发热剂、还原剂、料柱骨架和渗碳的重要作用。在高炉中焦炭的发热剂、还原剂的作用可以被煤粉或其它燃料替代，但焦炭的骨架作用无法替代。

一般来说，冶炼1吨铁大约需要400至500Kg焦炭。但是，随着钢铁产量的大幅增加，焦炭资源供应日益短缺，特别是主焦煤储量迅速减少，这就严重影响到焦炭的质量及高炉炼铁的生产。因此，在高炉炼铁过程中降低吨铁焦比或寻求一种有效的焦炭替代品是业界目前急需解决的关键技术问题。

兰炭，又称半焦，是利用我国陕北等地区的优质侏罗纪精煤烧制而成的，作为一种新型的碳素材料，兰炭具有固定碳高、比电阻高、化学活性高、含灰份低、铝低、硫低、磷低等特性，更重要的是，与焦炭相比，兰炭还具有生产工艺简单、价格低廉的优点，兰炭价格一般仅为焦炭价格的1/3至1/2。但是由于兰炭的强度较低，不能在高炉炼铁工艺中完全替代焦炭。

发明内容

本发明的目的是提供一种高炉炼铁的方法，该方法能够利用兰炭来代替部分的焦炭，从而可以降低高炉炼铁工艺中焦炭的用量，进而降低生产成本。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种高炉炼铁的方法，应用于容量大于等于1000m³的高炉，包括：第一步骤，将焦炭、兰炭以及其它含铁炉料装入高炉内，其中所述兰炭在所述焦炭和所述兰炭中具有预定的重量比；以及第二步骤，进行装料后的常规炼铁操作，其中所述兰炭和所述焦炭与所述其他含铁炉料一起分批地加入所述高炉；所述预定的重量比为大于0且小于等于30％。

本发明中加入高炉的兰炭在高炉中可以代替部分焦炭起到还原剂、发热剂和渗碳的作用。本发明中使用低成本的兰炭来部分代替高炉冶炼过程中价格昂贵的焦炭，同时还具有提高炉身煤气还原能力，扩大炉身间接还原反应区，改善炉身间接还原，提高炉顶煤气质量，降低炼铁成本等优点。

在高炉上部所涉及基本化学反应的反应式如下：

C+CO₂＝2CO 反应式1

Fe_xO_y+yCO＝xFe+yCO₂ 反应式2

与现有技术相比，本发明使用兰炭代替部分焦炭还具有如下的技术效果：

1.吨铁焦比有望降至250～300Kg以下，炉身间接还原区扩大，炉身还原得到明显改善，高炉技术经济指标及冶炼过程得到全面优化；

2.由于兰炭价格仅为焦炭价格的1/3至1/2，生产成本大大降低；

3.扩大了高炉燃料种类及炼焦用煤范围，减轻了焦煤资源过渡利用的负担；

4.使用兰炭后，增加了碳素的反应性，煤气中CO分压增高，使焦炭可保持好的高温强度，有助于提高高炉喷煤量；

5、本发明的炼铁方法是将具有预定重量比的兰炭和焦炭从炉顶加入高炉，当从高炉的下部风口鼓入高温热风和煤粉时，由于兰炭在高炉上部的反应性高，与CO₂的开始反应温度较低，因此兰炭先于焦炭开始碳素的溶损反应，这样一方面保护了高炉内焦炭的强度，另一方面这些反应性较高的兰炭反应后会使气相中CO的浓度提高，高炉内还原气氛明显得到改善，从而加速了铁矿石在高炉炉身中的还原，扩大了间接还原反应区，有助于提高高炉的冶炼效率。

附图说明

下面通过附图和实施例，以示例的形式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1示出了传统高炉炼铁的冶炼基本流程。

图2示出了本发明高炉炼铁的冶炼基本流程。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，然而所述实施例仅为提供说明与解释之用，不能用来限制本发明的专利保护范围。

本发明提供的高炉炼铁的方法，是利用兰炭来代替部分的焦炭，在保证炼铁工艺流程正常进行的情况下，可以降低高炉炼铁中焦炭的用量。

图2示出了本发明高炉炼铁方法的冶炼基本流程。参见图2，根据本发明的高炉炼铁的方法，包括第一步骤和第二步骤。

在第一步骤中，将焦炭和兰炭以及其它含铁炉料装入高炉内，其中兰炭在焦炭和兰炭中具有预定的重量比。根据实际需要，所述其它含铁炉料可以包括铁矿石或者包括铁矿石和熔剂，熔剂可以为高炉炼铁领域中常用的熔剂，例如石灰石等。高炉为炼铁工艺传统冶炼设备，其结构和功能在此不予以赘述。所述其它含铁炉料包括烧结矿、球团矿和/或天然块矿。

在第二步骤中，主要进行常规高炉炼铁操作，高炉内下降的炉料与风口鼓入的热风发生热交换并进行还原反应，得到成分和温度合适的铁水且定期从炉缸铁口排出，同时产生高炉副产品炉渣和高炉煤气。因原料条件波动造成的操作条件变化可根据炉况顺行情况及时调整。由于这些为本领域的技术人员所熟悉，且不是本发明的重点，因此在此不予以赘述。

下文将提供几个优选实施例来对本发明进行进一步的说明。

第一优选实施例

根据本发发明的第一优选实施例，炼铁所用高炉的容量小于600m³，且兰炭的粒级为10mm～50mm，优选为20mm～30mm。

在本实施例的第一步骤中，兰炭在焦炭和兰炭中的重量比为大于0％小于等于50％，且优选为大于等于30％小于50％，这样可以替代更多的焦炭。

第二优选实施例

根据本发发明的第二优选实施例，炼铁所用高炉的容量为600m³～1000m³，兰炭的粒级为10mm～50mm，优选为25mm～35mm。

第三优选实施例

根据本发发明的第三优选实施例，炼铁所用高炉的容量为1000m³～4000m³，兰炭的粒级为10mm～50mm，优选为30mm～40mm。

在本实施例的第一步骤中，兰炭在焦炭和兰炭中的重量比为大于0％小于等于50％。

第四优选实施例

根据本发发明的第四优选实施例，炼铁所用高炉的容量大于4000m³，兰炭的粒级为10mm～50mm，且优选为30mm～45mm。

第五优选实施例

使用10％的兰炭，90％的焦炭作为高炉入炉燃料，兰炭的粒级控制在15mm～50mm之间，平均粒级在35mm～45mm之间，试验测得兰炭和焦炭混合后的混合碳素燃料与CO₂的开始反应温度降低20℃以上，且混合碳素燃料的热反应性比100％使用焦炭提高5～8％，热反应后强度基本与使用100％焦炭指标一致。

另外通过理论计算，在1000m³的高炉上使用此配比混合碳素燃料入炉，焦比可降低8％以上。

第六优选实施例

使用20％的兰炭，80％的焦炭作为高炉入炉燃料，兰炭粒级控制在15mm～50mm之间，平均粒级在35～45mm之间，试验测得兰炭和焦炭混合后的混合碳素燃料与CO₂的开始反应温度降低35℃以上，混合碳素燃料的热反应性比100％使用焦炭提高8～10％，热反应后强度相比使用100％焦炭降低1％。

另外通过理论计算，在1000m³高炉上使用此配比混合碳素燃料入炉，焦比可降低16％以上。

第七优选实施例

使用30％的兰炭，70％的焦炭作为高炉入炉燃料，兰炭的粒级控制在15mm～50mm之间，平均粒级在35～45mm之间，试验测得兰炭和焦炭混合后的混合碳素燃料与CO₂的开始反应温度降低50℃以上，混合碳素燃料的热反应性比100％使用焦炭提高至少13～15％，热反应后强度相比使用100％焦炭降低1.5％。

另外通过理论计算，在1000m³高炉上使用此配比混合碳素燃料入炉，焦比可降低25％以上。

第八优选实施例

根据本发明的第八优选实施例，在第一步骤中，在将焦炭和兰炭按照预定重量比装入高炉中时，先将焦炭和兰炭混合，然后再将混合后的焦炭和兰炭与其它含铁炉料一起分批地装入高炉中。

本实施例可以应用于上述各优选实施例。

第九优选实施例

本发明的第九优选实施例与第八优选实施例的不同之处在于，在第一步骤中，在将焦炭和兰炭按照预定重量比装入高炉中时，将焦炭、兰炭与其它含铁炉料一起分批地装入高炉中。换句话说，在装炉时，焦炭和兰炭被以分层布料的方式装入高炉中。

第十优选实施例

根据本发明的优选实施例，高炉的容量大于1000m³，且在第一步骤中，在将焦炭和兰炭按照预定重量比装入高炉中时，所述预定重量比大于0且小于等于30％。

在本发明的各优选实施例中，兰炭的反应性指数相比普通焦炭高0～30％，且本发明中使用的兰炭优选包括：固定碳＞80％(重量比)，挥发份＜5％(重量比)，灰份＜6％(重量比)，硫＜0.5％(重量比)，水份＜10％(重量比)。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种高炉炼铁的方法，应用于容量大于等于1000m³的高炉，包括：

第一步骤，将焦炭、兰炭以及其它含铁炉料装入高炉内，其中所述兰炭在所述焦炭和所述兰炭中具有预定的重量比；以及

第二步骤，进行装料后的常规炼铁操作；

其中所述兰炭和所述焦炭与所述其他含铁炉料一起分批地加入所述高炉；

所述预定的重量比为大于0且小于等于30％。

2.如权利要求1所述的高炉炼铁的方法，其中所述预定的重量比为10％、20％或者30％。

3.如权利要求1所述的高炉炼铁的方法，其中所述兰炭的粒级在15mm～50mm之间。

4.如权利要求3所述的高炉炼铁的方法，其中：

在所述高炉的容量为1000m³～4000m³时，所述兰炭的粒级为30mm～40mm；或者

在所述高炉的容量大于4000m³时，所述兰炭的粒级为30～45mm。

5.如权利要求1所述的高炉炼铁的方法，其中所述兰炭的反应性指数相比普通焦炭高0～30％，且所述兰炭包括：重量比＞80％的固定碳，重量比＜5％的挥发份，重量比＜6％的灰份，重量比＜0.5％的硫，重量比＜10％的水份。

6.如权利要求1所述的高炉炼铁的方法，其中所述其它含铁炉料包括烧结矿、球团矿和/或天然块矿。