CN102605120B - 腔式高炉炼铁装置及炼铁方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种腔式高炉炼铁装置及利用该装置炼铁的方法，所述腔式高炉炼铁装置包括：腔式炉身，腔式炉身内具有炉身空腔；卧式炉底，卧式炉底具有内腔，内腔分为炉腹和炉缸，腔式炉身的下端与卧式炉底的顶部相连，炉缸的壁上设有出渣口和出铁口；炉料喷嘴，炉料喷嘴设在腔式炉身的顶部；设在腔式炉身上的第一燃料喷嘴；和设在炉腹的壁上的第二燃料喷嘴。根据本发明的腔式高炉炼铁装置，铁矿砂无需烧结和造球，工艺流程短，成本低。所述炼铁方法包括：从腔式炉身顶部向炉身空腔内喷入粉末状的铁矿砂和熔剂；通过第一和第二燃料喷嘴分别向炉身空腔和炉腹内喷入燃料和氧气；和排出炉渣和铁水。利用该方法炼铁工艺流程短，简单可行，成本低。

Description

腔式高炉炼铁装置及炼铁方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，尤其是涉及一种腔式高炉炼铁装置及腔式高炉炼铁方法。

背景技术

传统上，高炉是最常用的炼铁设备，传统的高炉通常是横截面为圆形的竖炉，高度非常大，结构复杂，建造难度大，成本高。利用传统高炉炼铁，铁矿砂首先需要造球和烧结，然后从高炉顶部加入到炉内，因此流程长，能耗高，成本高。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种腔式高炉炼铁装置，利用该炼铁装置炼铁，铁矿砂无需烧结和造球，工艺流程短，能耗低，可以使用的燃料广泛，造价和成本低，因此根据本发明实施例的腔式炼铁装置也可以称为腔式高炉。

本发明的另一目的在于提出一种利用上述腔式高炉炼铁装置炼铁的方法，利用该方法，铁矿砂无需烧结和造球，工艺流程短，且简单，能耗低，成本低。

根据本发明实施例的腔式高炉炼铁装置，包括：腔式炉身，所述腔式炉身具有预定高度且所述腔式炉身内具有炉身空腔；卧式炉底，所述卧式炉底具有内腔，所述内腔分为炉腹和位于所述炉腹下面的炉缸，所述腔式炉身的下端与所述卧式炉底的顶部相连以便所述炉身空腔与所述炉腹连通，所述炉腹的顶壁设有与所述腔式炉身的下端在水平方向上间隔开预定距离的出烟口，所述炉缸的壁上设有出渣口和出铁口；炉料喷嘴，所述炉料喷嘴设在所述腔式炉身的顶部，用于从所述腔式炉身的顶部向所述炉身空腔内喷入粉末状的铁矿砂和熔剂或粉末状的铁矿砂、熔剂、燃料和氧气；第一燃料喷嘴，所述第一燃料喷嘴设在所述腔式炉身上，用于向所述炉身空腔内喷入燃料和氧气；和第二燃料喷嘴，所述第二燃料喷嘴设在所述炉腹的壁上，用于向所述炉腹内喷入燃料和氧气。

根据本发明实施例的腔式高炉炼铁装置，通过具有空腔的炉身和卧式炉底，有效减小了腔式高炉炼铁装置的高度，不仅结构简单，同时方便加工制造，降低了制造成本，且利用该腔式高炉炼铁装置炼铁时，铁矿砂无需烧结和造球，工艺流程短，能耗低，可以使用的燃料广泛，从而有效降低了冶炼成本，此外根据本发明实施例的腔式高炉炼铁装置炼铁时还能减少有害气体的排放，利于环保，从而进一步提高了实用性。

在本发明的一个实施例中，所述炉缸分成铁水层区和位于铁水层区上面的渣层区，所述炉腹分成炉渣再还原区和位于炉渣再还原区上面的空腔区，所述出铁口设在所述铁水层区的下部，所述出渣口设在所述渣层区靠近所述铁水层区交界处的部位。

在本发明的一个实施例中，所述第一燃料喷嘴为多个且间隔开地设在所述腔式炉身上。

在本发明的一个实施例中，所述多个第一燃料喷嘴分别设在所述腔式炉身的上部和中部。

优选地，所述多个第一燃料喷嘴绕所述腔式炉身成螺旋状分布。由此，进一步提高在炉身空气内的冶炼效果。

由此，可以通过多个第一燃料喷嘴向炉身空腔内喷射冶炼过程中所需的燃料和氧气，使燃料和氧气充满炉身空腔的中上部，利于与铁矿砂充分接触，从而大大提高了冶炼效果，同时降低有害气体的排放，保护了环境。

在本发明的一个实施例中，所述第二燃料喷嘴还用于向所述炉渣再还原区内喷吹粉煤。由此，可对铁矿砂中残余的铁氧化物进一步还原，提高铁的还原率，增加产铁量，减少了炉渣的含铁量。

可选地，所述腔式炉身的下端邻近所述卧式炉底的一端，所述出烟口邻近所述卧式炉底的另一端。

根据本发明实施例的腔式高炉炼铁装置，不仅结构简单，制造方便，且用本腔式高炉炼铁装置炼铁时，铁矿砂无需烧结和造球，工艺流程短，能耗低，有效降低了冶炼成本，同时炉渣再还原区还能对铁矿砂中残余的铁氧化物进一步还原以提高铁的产量，效果显著。

根据本发明实施例的利用腔式高炉炼铁装置的炼铁方法，包括以下步骤：

通过所述炉料喷嘴从所述腔式炉身的顶部向炉身空腔内喷入粉末状的铁矿砂和熔剂或粉末状的铁矿砂、熔剂、燃料和氧气；

通过所述第一燃料喷嘴向所述炉身空腔内喷入燃料和氧气；

通过所述第二燃料喷嘴向所述炉腹内喷入燃料和氧气；和

从所述出烟口排出烟气，从所述出渣口排出炉渣，以及从所述出铁口排出铁水。

在本发明的一个实施例中，通过所述第二燃料喷嘴还向所述空腔和炉渣再还原区内鼓入热风、粒状焦炭及粉煤。由此，可对铁矿砂中残余的铁氧化物进一步还原，提高铁的还原率，增加产铁量，实用效果显著。

根据本发明实施例的利用腔式高炉炼铁装置炼铁的方法，铁矿砂无需烧结和造球，工艺流程短，方法简单，可行性强，冶炼效果好，能耗低，成本低。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的腔式高炉炼铁装置的示意图；

图2是根据本发明实施例的炼铁方法的流程简图；和

图3是根据本发明实施例的炼铁方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便和简化描述本发明，而非指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位和定向、以特定的方位和定向构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面首先参考图1描述根据本发明实施例的腔式高炉炼铁装置。

根据本发明实施例的腔式高炉炼铁装置，包括腔式炉身1、卧式炉底2、炉料喷嘴3、第一燃料喷嘴4和第二燃料喷嘴5，其中腔式炉身1具有预定高度且腔式炉身1具有炉身空腔，也就是说腔式炉身1内部中空以限定出炉身空腔。

卧式炉底2具有内腔，所述内腔分为炉腹和位于炉腹下面的炉缸，例如在图1的一个具体实施例中，区域A+B＝炉腹，区域C+D＝炉缸，其中A区域为空腔区，B区域为炉渣再还原区，C区域为渣层区，D区域为铁水层区，腔式炉身1的下端与卧式炉底2的顶部相连以便炉身空腔与炉腹连通，炉腹的顶壁设有与腔式炉身1的下端在水平方向上间隔开预定距离的出烟口21，用于排出炼铁过程中的烟气，其中炉缸的壁上上设有用于排出炉渣的出渣口22和用于排出铁水的出铁口23。

如图1所示，炉料喷嘴3设在腔式炉身1的顶部，用于从腔式炉身1的顶部向炉身空腔内喷入粉末状的铁矿砂和熔剂，然后炉身空腔内形成高温并迅速完成铁矿砂中大部分氧化物的还原反应。这里，本领域内的普通技术人员可以理解的是，在实际冶炼过程中，可根据实际情况改变从炉料喷嘴3中喷入的物料以提高冶炼效果，例如在本发明的另一个实施例中，从炉料喷嘴3喷入炉身空腔内的可以是粉末状的铁矿砂、熔剂、燃料和氧气的混合物。第一燃料喷嘴4设在腔式炉身1上，用于向炉身空腔内喷入燃料和氧气，第二燃料喷嘴5设在炉腹的壁上，用于向炉腹内喷入燃料和氧气。

根据本发明实施例的腔式高炉炼铁装置，通过立式的腔式炉身1和卧式炉底2，有效减小了腔式高炉炼铁装置的高度，不仅结构简单，同时方便加工制造，降低了制造成本，炼铁时，铁矿砂无需烧结和造球，工艺流程短，能耗低，可以使用的燃料广泛，从而有效降低了冶炼成本，此外本腔式高炉炼铁装置炼铁时还能减少有害气体的排放，利于环保，从而进一步提高了实用性。

可以理解的是，所谓立式腔式炉身1是指炉身1内部为中空的空腔，高度相对其径向尺寸较大，所谓卧式炉底是指炉底是卧式容器，高度相对于其在水平方向上的尺寸较小。例如，腔式炉身1可以是为大体截锥形。卧式炉底2为具有大体矩形横截面的长方体形状。因此，根据本发明实施例的腔式高炉炼铁装置也可以称为腔式高炉，但是与传统高炉相比，高度要显著减小，炼铁机理不同，过程大大简化。

在本发明的一个实施例中，炉缸分成铁水层区(即D区域)和位于铁水层区上面的渣层区(即C区域)，炉腹分成炉渣再还原区(即B区域)和位于炉渣再还原区上面的空腔区(即A区域)，其中出铁口23设在铁水层区的下部，出渣口22设在渣层区靠近铁水层区交界处的部位，即设在邻近铁水层区的、渣层区的下部，如图1所示。

如图1所示，第一燃料喷嘴4为多个且间隔开地设在腔式炉身1上。有利地，多个第一燃料喷嘴4分别设在腔式炉身1的上部和中部，更优选地，多个第一燃料喷嘴4绕腔式炉身1成螺旋状分布。由此，可以通过成螺旋状分布的多个第一燃料喷嘴4向炉身空腔内更加均匀地喷射冶炼过程中所需的燃料和氧气，使燃料和氧气均匀地充满炉身空腔的中上部，利于与铁矿砂充分接触，从而大大提高了冶炼效果，同时降低有害气体的排放，保护了环境。

可选地，第二燃料喷嘴5还用于向炉渣再还原区内喷吹粉煤。由此，可对铁矿砂中残余的铁氧化物进一步还原，提高铁的还原率，增加产铁量。进一步可选地，如图1所示，腔式炉身1的下端邻近卧式炉底2的一端，出烟口21邻近卧式炉底2的另一端。

根据本发明实施例的腔式高炉炼铁装置，不仅结构简单，制造方便，且用本腔式高炉炼铁装置炼铁时，铁矿砂无需烧结和造球，工艺流程短，能耗低，有效降低了冶炼成本，同时炉渣再还原区还能对铁矿砂中残余的铁氧化物进一步还原以提高铁的产量，效果显著。

下面将参考图2-图3描述利用上述实施例的腔式高炉炼铁装置炼铁的方法。

所述炼铁方法包括以下步骤：

通过炉料喷嘴3从腔式炉身1的顶部向炉身空腔内喷入粉末状的铁矿砂和熔剂或粉末状的铁矿砂、熔剂、燃料和氧气；

通过第一燃料喷嘴4向炉身空腔内喷入燃料和氧气；

通过第二燃料喷嘴5向炉腹内喷入燃料和氧气；和

从出烟口21排出烟气，从出渣口22排出炉渣，以及从出铁口23排出铁水。

在本发明的一个实施例中，通过第二燃料喷嘴5还向空腔区(即A区域)和炉渣再还原区(即B区域)内鼓入热风、粒状焦炭及粉煤。由此，可对铁矿砂中残余的铁氧化物进一步还原，提高铁的还原率，增加产铁量，实用效果显著。

根据本发明实施例的利用腔式高炉炼铁装置炼铁的方法，铁矿砂无需烧结和造球，工艺流程短，方法简单，可行性强，冶炼效果好，能耗低，成本低。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种腔式高炉炼铁装置，其特征在于，包括：

腔式炉身，所述腔式炉身具有预定高度且所述腔式炉身内具有炉身空腔；

卧式炉底，所述卧式炉底具有内腔，所述内腔分为炉腹和位于所述炉腹下面的炉缸，所述腔式炉身的下端与所述卧式炉底的顶部相连以便所述炉身空腔与所述炉腹连通，所述炉腹的顶壁设有与所述腔式炉身的下端在水平方向上间隔开预定距离的出烟口，所述炉缸的壁上设有出渣口和出铁口，所述炉缸分成铁水层区和位于铁水层区上面的渣层区，所述炉腹分成炉渣再还原区和位于炉渣再还原区上面的空腔区，所述出铁口设在所述铁水层区的下部，所述出渣口设在所述渣层区靠近所述铁水层区交界处的部位；

炉料喷嘴，所述炉料喷嘴设在所述腔式炉身的顶部，用于从所述腔式炉身的顶部向所述炉身空腔内喷入粉末状的铁矿砂和熔剂或粉末状的铁矿砂、熔剂、燃料和氧气；

第一燃料喷嘴，所述第一燃料喷嘴为多个且间隔开地设在所述腔式炉身上，用于向所述炉身空腔内喷入燃料和氧气，所述多个第一燃料喷嘴绕所述腔式炉身成螺旋状分布；和

第二燃料喷嘴，所述第二燃料喷嘴设在所述炉腹的壁上，用于向所述炉腹内喷入燃料和氧气，其中

所述腔式炉身的下端邻近所述卧式炉底的一端，所述出烟口邻近所述卧式炉底的另一端。

2.根据权利要求1所述的腔式高炉炼铁装置，其特征在于，所述多个第一燃料喷嘴分别设在所述腔式炉身的上部和中部。

3.根据权利要求1所述的腔式高炉炼铁装置，其特征在于，所述第二燃料喷嘴还用于向所述炉渣再还原区内喷吹粉煤。

4.一种利用如权利要求1所述的腔式高炉炼铁装置的炼铁方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过所述炉料喷嘴从所述腔式炉身的顶部向炉身空腔内喷入粉末状的铁矿砂和熔剂或粉末状的铁矿砂、熔剂、燃料和氧气；

通过所述第一燃料喷嘴向所述炉身空腔内喷入燃料和氧气；

通过所述第二燃料喷嘴向所述炉腹内喷入燃料和氧气；和

从所述出烟口排出烟气，从所述出渣口排出炉渣，以及从所述出铁口排出铁水。

5.根据权利要求4所述的炼铁方法，其特征在于，通过所述第二燃料喷嘴还向所述空腔和炉渣再还原区内鼓入热风、粒状焦炭及粉煤。

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