CN104726629A - 铁水制造方法及铁水制造设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高炉渣流动性的铁水制造方法，该方法包括以下步骤：通过熔炉的风口向熔炉内装入降低炉渣熔点的粉体，以提高熔炉内的炉渣流动性,从而改善熔炉出铁不良，并使高炉渣流动性更容易提高。

Description

铁水制造方法及铁水制造设备

技术领域

本发明涉及一种铁水制造技术。更具体地，本发明涉及一种改善熔炉内炉渣的流动性降低而导致的出铁不良的铁水制造方法及铁水制造设备。

背景技术

近来，为了解决高炉炼铁法的问题，世界各国的炼铁厂在研发熔融还原炼铁法上付出了诸多努力。通过熔融还原炼铁法制造铁水时，直接使用普通煤作为燃料及还原剂，并直接使用占全球矿产量的80％以上的粉矿作为铁源。

直接使用粉矿来制造铁水的熔融还原炼铁工艺包括对粉矿进行还原的还原工序和将被还原的粉矿在熔炉中进行熔炼的熔炼工序。熔融还原炼铁设备根据还原工序已知的典型设备有FINEX设备和COREX设备。

FINEX设备包括多级流化还原反应器、压块装置及与此连接的熔融气化炉(以下称为熔炉)。常温粉矿及辅助原料依次经过多个流化床反应器被还原。还原铁经压块装置被压制成压制铁并装入熔炉。在熔炉中熔炼被还原的铁矿石，从而制造出铁水。在熔炉中因煤炭燃烧而产生大量的一氧化碳，该一氧化碳作为还原气体流入流化床反应器。

COREX设备包括还原反应器和熔炉。还原反应器中装入包括块矿和粉矿的铁矿石、球团矿等主原料和石灰石、白云石等辅助原料并进行还原。在熔炉中熔炼被还原的铁矿石，从而制造出铁水。通过所述熔炉的风口喷入氧气，在燃烧过程中产生一氧化碳和氢气，以此作为主成分的还原气体送入还原反应器内。

在所述熔炉中，还原铁和辅助原料被燃料煤燃烧而产生高温熔化成铁水和炉渣。所述炉渣在熔炉内流动性降低时，会阻碍铁水通过熔炉的出铁口排出。

决定炉渣流动性的重要因素(cricical factor)是二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)，如果这些的组成比不佳，炉渣流动性就会降低。

而且，当炉热控制不佳而造成铁水温度降至1450℃以下时，相对于炉渣熔点的炉渣温度就会降低，从而降低流动性。

为此，以往通过调整矿石、煤炭及辅助原料的装入量使二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)的组成比优化，或者通过控制铁水温度来调整炉渣的熔点，以防炉渣流动性降低。

然而，将二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)按组成比以准确的装入量供应是非常困难的，而且铁水温度也难以准确控制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种提高熔炉内的炉渣流动性，从而改善熔炉出铁不良的铁水制造方法及铁水制造设备。

此外，本发明提供一种使炉渣流动性更容易提高的铁水制造方法及铁水制造设备。

本发明实施例的铁水制造方法可以是通过使炉渣的熔点降低来提高炉渣流动性的方法。

所述铁水制造方法可包括以下步骤：通过熔炉的风口向熔炉内装入降低炉渣熔点的粉体。

所述粉体可在通过熔炉的风口喷入粉煤时与粉煤一起装入。

所述装入粉体的步骤，可包括：从存有粉体的粉体储仓输送粉体；将所输送的粉体装入存有粉煤的粉煤储仓；混合粉煤和粉体；将混合有粉体的粉煤通过熔炉的风口喷入。

所述粉体的装入量可设定为熔炉炉渣生成量的0.5～1重量％。

本发明实施例的铁水制造设备，可包括粉体装入单元，用于通过所述熔炉的风口装入降低炉渣熔点的粉体。

所述铁水制造设备，可进一步包括：粉煤喷入管线，连接于熔炉的风口；以及粉煤储仓，与所述粉煤喷入管线连接，用于供应粉煤，并且所述粉体装入单元连接于所述粉煤储仓，将粉体供应到粉煤储仓内部。

所述粉体装入单元，可包括：粉体储仓，用于储存粉体；输送管线，连接于粉体储仓下部和粉煤储仓之间，用于输送粉体；以及气体供应单元，连接于输送管线上并供应用于输送粉体的输送气体。

所述粉体可包括碱性物质。

所述粉体可以是轻质苏打灰(Na₂CO₃)。

如上所述，根据本发明的实施例，通过装入轻质苏打灰使炉渣的熔点降低，从而可提高炉渣的流动性。由此，可以解决炉渣的流动性降低而导致的熔炉出铁不良的问题，而且出铁操作更为顺利。

此外，将轻质苏打灰与粉煤一起装入熔炉，因此容易操作，而且可以更简单地提高炉渣的流动性。

附图说明

图1是本发明实施例的铁水制造设备的示意图。

图2是示意性地显示本发明实施例的铁水制造工艺的顺序图。

附图标记

100： 熔炉               102： 风口

104： 出铁口             200： 粉煤喷入装置

202： 破碎机             204： 滤袋

206： 粉煤储仓           208： 喷入管线

300： 粉体装入单元       302： 粉体储仓

304： 输送管线           306： 气体供应单元

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施例，以使所属领域的技术人员容易实施。所属领域的技术人员理应理解，下述实施例在不脱离本发明的概念及范围的基础上可变形为多种形式。在附图中尽量采用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。

这里所使用的术语只是出于描述具体实施例的目的，而不意在限制本发明。除非上下文中另外清楚地指出，否则这里所使用的单数形式也意在包括复数形式。还应该理解的是，术语“包括”和“包含”不是具体指某些特性、领域、整数、步骤、动作、要素及/或成分，而排除其他特性、领域、整数、步骤、动作、要素、成分及/或组的存在或附加。

下面使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)的含义与所属领域的技术人员通常理解的意思相同。还应该理解的是，除非这里明确定义，否则术语(诸如那些在通用辞典里定义的术语)应该被解释为具有与相关技术文献和本说明书中公开的内容一致的意思，而不应该以理想化和/或过于正式的含义来解释它们的意思。

图1是本发明实施例的铁水制造设备的示意图。

如图1所示，铁水制造设备利用含铁物质及煤炭来制造铁水。铁水制造设备包括熔炉100，在所述熔炉100中熔炼还原铁而制造铁水，所述还原铁是通过将粉矿还原成还原铁粉的至少一个流化床型还原反应器来还原的还原铁，或者是通过对粉矿、粒度为8mm以上的粗铁矿、球团矿(pellet)等含铁物质进行还原的填充床型还原反应器来还原的还原铁。

还原铁装入熔炉100，并通过由块煤形成的煤填充床的燃烧被熔炼成铁水。向所述熔炉100连续供应作为燃料的块煤和将还原铁压制而成的压制铁，并通过形成于外壁上的风口102喷入氧气使煤炭燃烧。在熔炉100内部煤炭燃烧气体上升并转换为高温还原气体。从熔炉100排出的还原气体通过连接于气体排出口的排出管输送到旋风除尘器，并经过旋风除尘器后供应到还原反应器。

而且，所述铁水制造设备还包括粉煤喷入装置(PCI)200，用于通过熔炉100的风口102喷入粉煤。使用粉煤是为了基于燃烧深度内温度控制的熔炉操作稳定化以及节约燃料。

所述粉煤喷入装置200将氧气作为辅助燃料与粉煤一起供应到熔炉100的风口102。所述粉煤喷入装置200，包括：破碎机202，用于将煤炭破碎成粉体状；滤袋204，用于对由破碎机202破碎而成的粉煤进行粒度筛选；粉煤储仓206，用于储存经过滤袋204的粉煤；粉煤喷入管线208，用于将储存于粉煤储仓206中粉煤供应到熔炉100的风口102。

由此，被破碎机202破碎的粉煤经过滤袋204储存到粉煤储仓206后，通过粉煤喷入管线208供应到熔炉100的风口102。通过风口102与氧气一起喷入熔炉100的粉煤作为辅助燃料，使还原铁熔化。

所述铁水制造设备还包括粉体装入单元300，所述粉体装入单元300用于通过熔炉100的风口102向熔炉100内装入用于降低炉渣熔点的粉体。在本发明的实施例中，所述粉体可包括轻质苏打灰(Na₂CO₃)。所述轻质苏打灰装入熔炉100中会增加炉渣成分中的Na₂O成分，致使炉渣的熔点降低。由此，炉渣的熔点的降低，就会增加炉渣的流动性。

通常，炉渣的流动性根据粘度、碱度及熔融温度会不同。炉渣的熔点降低流动性就会变得良好，在熔炉100中容易进行反应，而且因比重轻于铁水而浮在铁水之上，容易进行分离。

所述粉体装入单元300连接于所述粉煤储仓206，将粉体供应到粉煤储仓206的内部，并与粉煤一起装入熔炉100。

为此，所述粉体装入单元300，包括：粉体储仓302，用于储存粉体；输送管线304，连接于粉体储仓302的下部和粉煤储仓206之间，用于输送粉体；气体供应单元306，连接于输送管线304上并供应用于输送粉体的输送气体。

所述粉体储仓302是内存粉体的容器，其下端形成有排出粉体的出口。所述粉体储仓302的出口与输送管线304连接。所述粉体装入单元300利用气体来输送粉体。所述输送管线304的一侧前端与气体供应单元306连接，以接收粉体输送用气体，而另一侧前端与所述粉煤储仓206连接。由此，粉体储仓302的粉体通过出口排出到输送管线304，并通过沿输送管线304流动的气体被输送，从而装入粉煤储仓206中。

所述气体供应单元306将惰性气体供应到输送管线304，以输送粉体。在本发明的实施例中，通过所述气体供应单元306供应的气体可以是氮气(N₂)。

在这里，粉体表示颗粒大小细小的粉末形状。在本发明的实施例中，所述粉体与粉煤混合后装入熔炉内，因此可具有与粉煤相对应的大小和密度。对粉煤进行管理使得70μm的比例占约90重量％以上，所述粉体的管理也与粉煤一样。如果所述粉体的粒度大于粉煤的粒度，在熔炉中的反应性就会降低，如果所述粉体的粒度过小，输送性就会降低。

供应到所述粉煤储仓206内部的粉体与粉煤混合后，通过熔炉100的风口102装入熔炉100内部。粉体与粉煤的混合可在粉煤储仓206内进行。如上所述，所述粉体与粉煤其粒度比例类似，因而在粉煤储仓内容易进行混合。也就是，粉煤和粉体分别通过不同的装入口装入粉煤储仓内，并在粉煤储仓的沉降(settling)过程中自然而然地被混合。

如上所述，装入熔炉100的粉体降低炉渣的熔点，从而起到提高炉渣流动性的作用。因此，在通过熔炉100的出铁口104进行出铁操作时，可以避免炉渣导致的出铁不良。

下面，参照图2描述本发明实施例的铁水制造工艺。

首先，在通过熔炉100来进行的铁水制造工艺中，经还原反应器被还原的还原铁和燃料煤装入熔炉100内。氧气和粉煤通过熔炉100的风口102喷入，通过煤炭燃烧而产生的燃烧热来熔炼还原铁。熔炉100中产生的铁水和炉渣因比重差而分离，铁水形成在熔炉100下部并通过出铁口104排出。

在此过程中，本发明实施例的铁水制造方法使炉渣的熔点降低，进而提高炉渣的流动性，从而可以顺利地排出铁水。

如图2所示，本制造方法包括以下步骤：在通过熔炉的风口喷入氧气和粉煤的过程中，将用于降低炉渣熔点的粉体装入熔炉内。

在本发明的实施例中，所述粉体与粉煤一样，通过熔炉的风口装入熔炉内。

为此，所述装入粉体的步骤，包括：从存有粉体的粉体储仓输送粉体(S100)；将所输送的粉体装入存有粉煤的粉煤储仓(S120)；混合粉煤和粉体(S140)；将混合有粉体的粉煤通过熔炉的风口喷入(S160)。

通过上述过程，容置于粉体储仓内的粉体供应到粉煤储仓并被混合，将粉煤向熔炉内部喷入时，粉体与粉煤一起装入熔炉内部。

所述粉体可以是碱性物质。作为碱性物质可使用不包含氯(Cl)等有害物质的碱性物质。

在本发明的实施例中，所述粉体由轻质苏打灰(Na₂CO₃)组成。

装入熔炉内的轻质苏打灰按照以下反应式1生成Na₂O。

Na₂CO₃->Na₂O+CO₂-----------反应式1

如果Na等碱性物质混入炉渣中，炉渣的熔点就会降低。喷入熔炉内的Na₂CO₃被热分解成Na₂O和CO₂。即，碱性物质Na₂O破坏炉渣的SiO₂链，从而起到使炉渣易于熔解的作用。

由此，在熔炉内炉渣成分中Na₂O成分增加，进而炉渣的熔点降低。随着炉渣的熔点降低，炉渣的流动性会增加。

因此，铁水和炉渣的分离顺利进行，从而最大限度地减少排出铁水时炉渣导致的出铁不良。

在本发明的实施例中，可将作为所述粉体的轻质苏打灰的装入量设定为熔炉炉渣预计生成量的0.5～1重量％范围内。实验结果表明，以所述范围内的装入量装入轻质苏打灰时，炉渣的熔点降低30～40摄氏度左右。由此，可以解决熔炉出铁操作时出铁口被堵塞的问题。轻质苏打灰的装入量若超出所述范围，相对于装入量效果会降低，而且炉内循环碱量增加，可能会引起排管等装置出现故障。

如上所述，通过向熔炉内装入轻质苏打灰提高炉渣的流动性，出铁操作就会更顺利。

以上，说明了本发明的优选实施例，但本发明并不局限于此，在权利要求书、说明书及附图的范围内能够以各种不同的方式实施，这些不同方式也应属于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种铁水制造方法，其通过铁水制造设备来制造铁水，该铁水制造设备包括将含铁物质还原成还原铁的还原反应器和对还原铁进行熔炼而制造铁水的熔炉，该铁水制造方法包括以下步骤：

通过熔炉的风口向熔炉内装入降低炉渣熔点的粉体。

2.根据权利要求1所述的铁水制造方法，其中，

所述粉体是通过熔炉的风口喷入粉煤时与粉煤一起装入的。

3.根据权利要求2所述的铁水制造方法，其中，

所述装入粉体的步骤，包括：从存有粉体的粉体储仓输送粉体；将所输送的粉体装入存有粉煤的粉煤储仓；混合粉煤和粉体；将混合有粉体的粉煤通过熔炉的风口喷入。

4.根据权利要求2所述的铁水制造方法，其中，

所述粉体是碱性物质。

5.根据权利要求1至4所述的铁水制造方法，其中，

所述粉体是轻质苏打灰(Na₂CO₃)。

6.根据权利要求5所述的铁水制造方法，其中，

所述粉体的装入量为熔炉炉渣生成量的0.5～1重量％。

7.一种铁水制造设备，包括将含铁物质还原成还原铁的还原反应器和对还原铁进行熔炼而制造铁水的熔炉，还包括：

粉体装入单元，用于通过所述熔炉的风口装入降低炉渣熔点的粉体。

8.根据权利要求7所述的铁水制造设备，进一步包括：

粉煤喷入管线，连接于熔炉的风口；以及粉煤储仓，与所述粉煤喷入管线连接，用于供应粉煤，

其中，所述粉体装入单元连接于所述粉煤储仓，将粉体供应到粉煤储仓内部。

9.根据权利要求8所述的铁水制造设备，其中，

所述粉体装入单元，包括：粉体储仓，用于储存粉体；输送管线，连接于粉体储仓下部和粉煤储仓之间，用于输送粉体；以及气体供应单元，连接于输送管线上并供应用于输送粉体的输送气体。

10.根据权利要求9所述的铁水制造设备，其中，

所述粉体是轻质苏打灰(Na₂CO₃)。