CN105683399B - 铁水制备装置及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的铁水制备装置，包括：多个还原炉，用于接收含铁混合物并制备还原铁；供给容器，与还原炉连接，用于接收还原铁；还原铁压缩装置，与供给容器连接，通过压缩还原铁来制备压缩铁；熔融气化炉，用于接收压缩铁并制备铁水，供给容器包括燃烧部，所述燃烧部用于去除还原铁中的碳。

Description

铁水制备装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铁水制备装置及其制备方法，尤其，涉及一种利用通过多级还原炉还原的还原铁来制备铁水的装置及其制备方法。
背景技术
最近开发的直接炼铁(FINEX)工艺为通过流化炉将粉铁矿石制成较小成型铁形状，将烟煤粉同样制成较小型煤后放入熔化炉中而提炼铁水的方式。
直接炼铁工艺将普通煤(粉煤)和粉体铁矿石(粉矿石)在最初开采的状态下只对粒度进行分离，之后使之经过流化还原炉后直接使用。因此，不经过烧结过程和焦炭的制备过程，所以其设备投资成本与以往的高炉相比较低，并且不会产生环境污染物质即氧化硫和氧化氮，因此环境污染较少。
此外，将在全世界的铁矿石的储量中占大部分比重的粉矿作为材料来使用，因此原料的供求较为自由，并且制备成本与以往的高炉工艺相比低廉。
在这种直接炼铁工艺中，直接还原铁(direct reduced iron，DRI)以粉矿状态供给到流化还原炉，而直接还原铁中包含碳颗粒。
在直接还原铁中包含的碳颗粒会导致如下的问题，即：降低用于输送原料的螺杆(screw)的输送效率，并且降低生产效率而难以进行连续制备。
发明内容
因此，本发明提供一种铁水制备装置及其制备方法，该铁水制备装置及其制备方法能够最大限度地减小因碳颗粒引起的螺杆输送效率的降低，并且能够提高连续生产的生产效率。
本发明的铁水制备装置，包括：多个还原炉，用于接收含铁混合物并制备还原铁；供给容器，与还原炉连接，用于接收所述还原铁；还原铁压缩装置，与供给容器连接，通过压缩所述还原铁来制备压缩铁；熔融气化炉，用于接收所述压缩铁并制备铁水，供给容器包括燃烧部，所述燃烧部用于生成火焰。
所述供给容器可包括用于接收所述还原铁的流入口和用于排出气体的排气口，燃烧部可位于所述流入口的下方。
所述供给容器可包括用于接收所述还原铁的流入口和用于排出气体的排气口，燃烧部可包括位于所述流入口的下方的第一燃烧部和与所述排气口相邻设置的第二燃烧部。
所述第二燃烧部可位于所述供给容器的上方。
铁水制备装置可进一步包括：螺杆，用于使从所述供给容器向所述还原铁压缩装置传输的还原铁旋转移动。
本发明的另一实施例的铁水制备方法，包括步骤：向还原炉供给含铁混合物，并制备还原铁；去除还原铁的碳；向还原铁压缩装置供给去除所述碳的还原铁；通过压缩还原铁来制备压缩铁；及通过熔化压缩铁来制备铁水。
去除所述碳的步骤和供给所述还原铁的步骤可在与所述还原炉连接的供给容器中同时进行。
去除所述碳的步骤可在1000℃～1300℃的温度下进行。
所述还原铁可以以向所述供给容器供给的速度在所述供给容器内旋转降落并被供给到所述还原铁压缩装置。
若根据本发明制备铁水，则能防止因碳等杂质导致的螺杆输送效率的下降。
因此，通过连续地向熔炉注入压缩铁来制备铁水，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明的一实施例的铁水制备装置的结构示意图。
图2为本发明的一实施例的供给容器的剖视示意图。
图3为用于说明根据本发明的一实施例来制备铁水制备方法的顺序图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施例进行详细说明，以便在本发明所属技术领域的技术人员能够容易实施。正如本发明所属技术领域的技术人员能够容易理解，将在后面描述的实施例在不脱离本发明的概念和范围的基础上可变形为多种形式。在附图中尽量将相同或相似的部分用相同的附图标记表示。
在下面使用的专业术语只是用来提及特定实施例而提供的，并不是用来限定本发明。在此使用的单数形式在句子没有表示明确相反含义的情况下也包括复数形式。说明书中使用的“包含”的含义用于细化特定的特性、领域、整数、步骤、动作、要素及/或成分，而不是排除其他特定的特性、领域、整数、步骤、动作、要素、成分及/或组的存在或附加。
在下面使用的技术术语及科学术语包括在内的所有用语具有本发明所属技术领域的技术人员一般理解的含义相同的含义。在词典中所定义的用语被补充解释为与相关技术文献和当前公开的内容相符的含义，在没有定义的情况下，不被解释为理想的或者非常正式的含义。
图1为本发明的一实施例的铁水制备装置的结构示意图，图2为本发明的一实施例的供给容器的剖视示意图。
如图1所示，本实施例的铁水制备装置100包括熔融气化炉120、多个流化还原炉(下称还原炉)110及还原铁压缩装置400。在此，可省略压缩还原铁储存槽。此外，铁水制备装置100可根据需要包括其他装置。
干燥机60用于对向还原炉110供给的矿石进行干燥，矿石可为用于制备铁水的粉矿和粉副原料即例如铁矿石或者煤炭等在山上开采的含铁混合物。此时，铁矿石可使用粉铁矿石，可根据需要混合石灰石、白云石等副原料来使用。
还原炉110接收通过干燥机干燥的含铁混合物，并对含铁混合物进行多级还原后，将还原的含铁混合物向供给容器200排出。关于还原炉110，多个还原炉可通过连接管道串联连接，通过多个还原炉对含铁混合物进行多级还原。
例如，如图1所示，当连接三个还原炉110时，还原炉可包括：对用于制备铁水的含铁混合物进行一次还原的第一还原炉；对一次还原后的含铁混合物进行二次还原的第二还原炉；及对二次还原后的含铁混合物进行最终还原为直接还原铁的最终还原炉。
各还原炉可通过连接管道来连接。
在图1中示出三个还原炉110，并且以进行多级还原为例进行了说明，但并不局限于此，可使用一个以上的流化还原炉。此外，虽然在图1中示出流化还原炉，但这只是用于例示本发明，并不是用于限定本发明，也可使用其他种类的还原炉。
供给容器200用于储存经过还原炉还原的还原铁。供给容器200包括倾斜面，还原铁可利用倾斜面向外排出。此时，还原铁可通过位于下侧的多个排出口(未图示)向多个方向(未图示)排出。
具体说明如下，如图2所示，供给容器200包括：从还原炉110接收还原铁的流入口27；和用于排出气体的排气口29。此外，供给容器可包括位于流入口下方的第一燃烧部31和与排气口29相邻设置的第二燃烧部33。
第一燃烧部31和第二燃烧部33用于去除还原铁中的碳，其形式可为喷射1000℃～1300℃的高温火焰的燃烧器。
还原铁通过流入口27以规定的秒速流入供给容器200，因此在流入时，通过旋转力在供给容器的内部旋转的同时向下移动，并被供给到还原铁压缩装置。
此时，通过第一燃烧部31及第二燃烧部33，还原铁中的碳等杂质燃烧并被去除。
即，第一燃烧部31向通过流入口流入的还原铁喷射高温火焰，因此旋转的还原铁在供给容器内经过高温火焰的同时去除杂质并向下方移动。
可考虑通过第一燃烧部31燃烧的量，调节还原铁的供给流量。
此外，第二燃烧部33与排出气体的排气口29相邻设置，并且用于在供给容器的上部燃烧还原铁。
第一燃烧部的火力有可能没有比第二燃烧部的火力稳定，但燃烧率比第二燃烧部高。
因此，第一燃烧部31及第二燃烧部33可根据需要设置其中的某一个。
另外，向供给容器200供给的还原铁可通过螺杆向还原铁压缩装置400供给。
在本发明的实施例中，在供给容器中去除还原铁中的杂质，尤其去除在螺杆上附着而降低螺杆输送效率的碳，因此能够防止因碳等杂质导致的螺杆输送效率的下降。
还原铁压缩装置400与供给容器200的排出口连接，包括：料斗150，包括用于向辊输送还原铁的螺杆；及一对辊170，通过对从料斗150供给的还原铁进行压缩，从而使之块状化。还原铁压缩装置可进一步包括：破碎机，用于将通过辊压缩的压缩铁按规定的大小破碎；及储存槽，接收破碎的压缩铁并临时储存后，向熔融气化炉供给。
在熔融气化炉120中，接收对压缩铁或者细粉煤进行成型而成的型煤并形成煤炭填充层。压缩铁将煤炭填充层作为热源使用而熔化，从而制备铁水。
另外，通过向熔融气化炉供给的氧气和煤炭填充层的燃烧反应而产生的高温还原气体通过气体供给管与最终还原炉的后端连接。此外，向最终还原炉供给的高温还原气体依次向与最终还原炉连接的还原炉供给，并作为还原剂及流化气体来使用。此时，为了防止在从熔融气化炉中排出的还原气体中包含的微粉的飞散，可设置有旋风器。通过旋风器捕集的微粉再向熔融气化炉流入。
对于熔融气化炉的结构，本发明所属技术领域的技术人员应能容易理解，因此省略详细的说明。
图3为用于说明根据本发明的实施例来制备铁水制备方法的顺序图。图3所示铁水制备方法使用图1及图2所示铁水制备装置来制备铁水。
如图3所示，本发明的铁水制备方法包括：将含铁混合物装入还原炉的步骤S100、制备还原铁的步骤S102、向供给容器供给还原铁的步骤S104、去除碳的步骤S106、制备压缩铁的步骤S108及将压缩铁向熔融气化炉注入并制备铁水的步骤S110。
即，向还原炉供给通过干燥机干燥的含铁混合物(S100)。混合物可为用于制备铁水的粉矿和粉副原料即例如铁矿石或者煤炭等在山上开采的含铁混合物。此时，铁矿石可使用粉铁矿石，可根据需要混合石灰石及白云石等副原料来使用。
之后，通过多个还原炉，将向还原炉供给的混合物多级还原为还原铁(S102)。之后，向供给容器供给还原铁(S104)，还原铁在被供给到供给容器的同时通过第一燃烧部及第二燃烧部去除包含在还原铁中的碳等杂质(S106)。
此时，第一燃烧部及第二燃烧部以1000℃～1300℃的高温喷射火焰，从而去除还原铁中的碳。
此外，去除杂质的还原铁以通过流入口供给的速度在供给容器内旋转的同时向下移动，并被供给到还原铁压缩装置后制备成压缩铁(S108)。
之后，向熔融气化炉120供给压缩铁，并将煤炭填充层作为热源进行熔化，从而能够制备铁水(S110)。
以上说明了本发明的优选实施例，但本发明并不局限于上述实施例，在权利要求书和说明书以及说明书附图所公开的范围内可用多种形式变形实施，当然这也应当属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种铁水制备装置，包括：
多个流化还原炉，用于接收含铁混合物并制备还原铁；
供给容器，与所述还原炉连接，用于接收所述还原铁；
还原铁压缩装置，与所述供给容器连接，通过压缩所述还原铁来制备压缩铁；及
熔融气化炉，用于接收所述压缩铁并制备铁水，
所述供给容器包括燃烧部，所述燃烧部用于去除所述还原铁中的碳颗粒。
2.根据权利要求1所述的铁水制备装置，其中，
所述供给容器包括用于接收所述还原铁的流入口和用于排出气体的排气口，
所述燃烧部位于所述流入口的下方。
3.根据权利要求1所述的铁水制备装置，其中，
所述供给容器包括用于接收所述还原铁的流入口和用于排出气体的排气口，
所述燃烧部包括位于所述流入口的下方的第一燃烧部和与所述排气口相邻设置的第二燃烧部。
4.根据权利要求3所述的铁水制备装置，其中，
所述第二燃烧部位于所述供给容器的上方。
5.根据权利要求4所述的铁水制备装置，其中，进一步包括：
螺杆，用于使从所述供给容器向所述还原铁压缩装置传输的还原铁旋转移动。
6.一种通过利用权利要求1-5中任一项所述的铁水制备装置来制备铁水的方法，包括步骤：
向流化还原炉供给含铁混合物，并制备还原铁；
去除所述还原铁的碳颗粒；
向还原铁压缩装置供给去除所述碳颗粒的还原铁；
通过压缩所述还原铁来制备压缩铁；及
通过熔化所述压缩铁来制备铁水。
7.根据权利要求6所述的制备铁水的方法，其中，
去除所述碳的步骤和供给所述还原铁的步骤在与所述还原炉连接的供给容器中同时进行。
8.根据权利要求7所述的制备铁水的方法，其中，
去除所述碳的步骤在1000℃～1300℃的温度下进行。
9.根据权利要求7所述的制备铁水的方法，其中，
所述还原铁以向所述供给容器供给的速度在所述供给容器内旋转降落并被供给到所述还原铁压缩装置。
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