CN1075201A

CN1075201A - 粉铁矿石循环流化床式预还原炉

Info

Publication number: CN1075201A
Application number: CN92113333A
Authority: CN
Inventors: 金容河; 李日玉; 朴文德
Original assignee: Korea Research Association Of New Iron Steel Technology
Current assignee: Korea Research Association Of New Iron Steel Technology
Priority date: 1991-11-07
Filing date: 1992-11-06
Publication date: 1993-08-11
Anticipated expiration: 2007-11-06
Also published as: KR930010197A; KR940001137B1; JPH06220513A; CN1056652C; JPH0699734B2

Abstract

一种粉铁矿石循环流化床式预还原炉，其中包括第一、二预还原炉和第一、二旋风分离器，第一预还原炉通过形成有气体供应口的第二循环管连接到第二预还原炉，第二预还原炉通过形成有气体供应口和第三循环管连接到第一旋风分离器，中/微粒铁矿石由于第一、二预还原炉汇合起来的还原气体而形成高速流化床并在此进行循环，通过第一循环管使第一分离器和第一预还原炉相互连接，漏斗和第二旋风分离器连接在第一循环管上。

Description

本发明涉及一种用于对粒度分布很广的粉铁矿进行预还原的循环流化床式预还原炉，更具体地说，本发明涉及一种为了以熔融还原法来生产生铁而使得在熔融还原铁矿石的循环流化床式炉中的具有很宽粒度分布的铁矿石流动稳定化并可使铁矿的还原作业最优化的铁矿石预还原炉。

通常，在通过还原铁矿石来生产铁水的方法中，以往所采用的方法一般是采用电炉来熔化经过高炉或竖炉（Shaft furnace）还原的铁矿石的方法等。

在以高炉工艺来生产铁水的方法中，通常要以大量的焦炭作为热源和还原剂，而且铁矿石要以能够提高透气性和还原性的烧结矿的形式装入高炉中。因此，现在的高炉法必须具备用于干馏强粘结性煤的炼焦炉设备以及制造烧结矿的设备。因此，高炉法是一种需要大量设备费用和耗能多的工艺，而且，由于能作为焦炭制造原料的强粘结性煤在世界上的储量不多，储藏的地域也不平均，同时由于世界对钢铁的需求量日益增大，因此，供求上的问题是尖锐的。另一方面，使用竖炉来还原铁矿石的方法需要有一个球团化（Pellet）铁矿石的前处理阶段，另外，使用天然气作为还原剂和热源的方法只适用于天然气供应容易的地区，而商业化运输可能存在缺点等，因此，不使用焦炭而使用普通煤来从粉状铁矿石生产铁水的熔融还原法正在作为一种新的制铁法而引人注目。

在这样的熔融还原法中，正在采用的方式是把在普通预还原炉中经过预还原的铁矿石装入一个铁矿石熔融还原炉中以将其还原为铁水。在铁矿石熔融还原之前，铁矿石在上述的预还原炉中是以固体的状态被还原，因此必须使装入的铁矿石与熔融还原炉中产生的高温还原性气体接触以将其还原。

按照铁矿石与还原性气体的接触状态，所说的预还原工艺分为移动床式或流化床式还原工艺，该流化床式还原工艺是将粒径在5mm以下的粉粒状铁矿石装入预还原炉中，通过其下部的气体分布板送入还原气体，借此使铁矿石一边流动，一边被还原，这是已知的用于使粉铁矿石预还原的最适当的方法。

图1是在日本实开平1-114653号中示出的以往的流化床式预还原炉，在圆筒形的预还原炉（104）中，连接有铁矿石的投入口（101）、高温还原气体导入管（103）、已经过预还原的铁矿石的排出口（102）、（111）、（112）以及废气排出口（107）。将粉粒状的铁矿石装入预还原炉（104）中，通过气体分布板（105）以最小的流化速度以上的速度供入还原气体，借此使分布板上的铁矿石形成流化床并因此将其搅拌混合，按照这种状态使铁矿石与还原气体接触、反应而被还原。这时，与还原气体一起飞扬的中/微粒铁矿石在旋风分离器（113）、（114）中与废气分离，然后通过循环管（115）、（116）而从上述的排出口（111）、（112）排出，或者循环到预还原炉（104）的下部。另一方面，如上述那样，在还原炉（104）中，那些没有一起飞扬的而是呈气泡或者端流流动状态的大粒铁矿石通过预还原炉（104）的排出口（102）排出。

然而，在图1所示那样现有技术的预还原炉中，通过循环管（115）和（116）的中/微粒铁矿石集中于同一个下部循环管（108）中，因此容易使下部循环管（108）堵塞而使循环发生困难，而且，即使在正常循环的情况下，循环到预还原炉下部的铁矿石在一般的循环流化床的特性上会给预还原炉的下部造成过大的负荷，因此导致流化情况不稳定并使还原率降低，而且，由于中/微粒铁矿石与大粒铁矿石在同一个预还原炉中还原，因此，铁矿石的还原率随着其粒径的不同而不均匀，这就是现有预还原炉的缺点。

本发明的目的是要提供一种循环流化式铁矿石预还原炉，这种预还原炉能克服上述的各种问题，能使铁矿石的流化稳定并能使还原率提高并且均匀。

为达到本发明的上述目的所采取的技术措施是使用一套循环流化床式预还原炉，包括：第一预还原炉，第二预还原炉，第一旋风分离器，第二旋风分离器，第一预还原炉使大粒铁矿石在形成湍流流化床的情况下被还原，在该第1预还原炉上，以一根形成气体供应口的第2循环管作为媒介连接到第2预还原炉的下部并通过该导管向第2预还原炉供应中/微粒铁矿石，在该第2预还原炉上，以一根形成气体供应口的第3循环管作为媒介连接到第1旋风分离器上，中/微粒铁矿石由于第1预还原炉和第2预还原炉汇合起来的还原气体，而形成了高速的流化床并在此进行循环，该第1旋风分离器与第1预还原炉之间有一根第1循环管作为媒介相互连接，并且供应铁矿石的漏斗和第二旋风分离器连接在第1循环管上。

以下根据附图来详细地说明本发明。

图2是本发明的预还原炉（1）。

预还原炉（1）包括用于还原大粒铁矿石的第1预还原炉（10）和用于还原中/微粒铁矿石的第2预还原炉（20）。该第1预还原炉（10）的构成如下，在其下端形成一个还原气的供应口（11），在其内部安装有气体分布板（12），在其一侧的下部，以第1循环管（31）作为媒介与所说的第2旋风分离器（30）的下端部相连接，而且，在其另一侧的下部，形成第1排出口（13），在其上部的一侧连接有第2循环管（14），通过它连接到第2预还原炉（20）下部的一侧。第2预还原炉（20）是一个用于还原中/微粒铁矿石的还原炉，在其下端形成一个还原气的供应口（21），在其内部安装有气体分布板（22），在其一侧的下部，形成第2排出口（23），另一方面，在其上部的一侧与第1旋风分离器（40）的上部一侧相连接。

第1旋风分离器（40）的下端与第3循环管（41）的一端相连接，再通过它连接到第2预还原炉（20）侧部的中间部位，第1旋风分离器（40）的上端通过一根导管与第2旋风分离器（30）上部的一侧相连接，第2旋风分离器（30）的上端形成一个排出口（32），通过它将废气排放到大气中。另一方面，用于供应铁矿石的漏斗（50）连接到第1循环管（31）的一侧并且第一循环管（31）将第2旋风分离器（30）和第1预还原炉（10）相连接，由于在第2循环管（14）和第3循环管（41）上各自分别形成多个气体供应口（P），因此可以消除铁矿石在转移过程中发生堵塞的现象，另外，在第3循环管（41）的中间部位形成第3排出口（42）。

未说明的符号S是用于供应还原气体的供应支管。

按上述那样构成的本发明的预还原炉（1），由漏斗（50）将粉铁矿石供入第2旋风分离器（30）下部的第1循环管（31）内，这种粉铁矿石通过第1循环管（31）供入第1预还原炉（10）中，这时，应调节供应入第1预还原炉（10）中还原气的流速，以使得大粒铁矿石在第1预还原炉（10）中以形成气泡或形成湍流流化床的形式被还原。然后，这一部分铁矿石通过第1排出口（13）排出。由于第1预还原炉（10）内还原气的流速而飞扬起来的中/微粒铁矿石通过第2循环管（14）供应入第2预还原炉（20）的下部，在第2预还原炉（20）内的中/微粒铁矿石由于具有末端速度以上的第1预还原炉（10）和第2预还原炉（20）汇合的还原气的流速而以高速流化床的状态通过第1旋风分离器（40）和第3循环管（41）再循环回第2预还原炉（20）的中部，矿石在此循环的过程中被还原，但是，像上述那样被还原的中粒铁矿石通过第2排出口（23）排出，而被还原的微粒铁矿石就从第3排出口（42）排出。在此处，为了防止第2循环管（14）和第3循环管（41）中的中/微粒铁矿石堵塞管子，由穿过多个气体供应口（P）的供应支管（S）吹入微量的还原气体，因此防止了循环管（14、41）的堵塞。

以下通过实施例来更详细地解释本发明。

实施例

在表示本发明实施例的图2的预还原炉系统中;大粒铁矿石的第1预还原炉（10）和中/微粒铁矿石的第2预还原炉（20）皆是圆筒形的炉体，铁矿石供应口连接到第2旋风分离器（30）的第1循环管（31）上，已被预还原的大粒铁矿石的第1排出口（13）设置在第1预还原炉（10）的下部，已被预还原的中/微粒铁矿石的排出口（23、42）分别设置在第2预还原炉（20）的下部和第3循环管（41）的中间。

向具有如以上那样结构的预还原炉中装入粒度分布广的粉粒状铁矿石，从炉体下部的还原气供应口（11）通过气体分布板（12）供入约为900℃的还原气体，大粒铁矿石在第1预还原炉（10）中以形成气泡/湍流流化床的状态被还原，而中/微粒铁矿石在第2预还原炉（20）中以形成高速流化床的状态被还原，它们各自分别通过排出口（13、23、42）排出。

以下是与本实施例有关的实验结果。

1）原料铁矿石：MT·F·

组成：T·Fe 62.36% SiO₂5.65%

Al₂O₃2.91% S 0.007% P 0.065

粒度分布：0.065-0.25mm＝30% 0.25-1.0mm＝40% 1.0-5.0mm＝30%

装入量：2kg

2）还原气体：LPG部分燃烧的排出气+贮藏容器内的CO气

组成：CO 48% CO₂11% H₂21% H₂O 9% N₂11%

温度：约900℃

第1预还原炉内空塔气体流速：6.4m/s

第2预还原炉内空塔气体流速：10.7m/s

3）第1预还原炉：内径62.3mm 高度1，500mm

第2预还原炉：内径62.3mm 高度3，750mm

按照以上条件进行实验所获的结果，在轴向上铁矿石的浓度分布率如下：在第1预还原炉（10）的情况下，炉下部为25～32%，炉中部为12～16%，炉上部为10～13%;在第2预还原炉（20）的情况下，炉下部为11～13%，炉中部为5～8%，炉上部为4～6%，而对于已往的单一循环管的预还原炉来说，炉下部为40～50%，炉上部为1～3%，与这一情况相比，本发明的预还原炉能保持均匀的分布和稳定的循环流动。在60分钟操作后的平均还原率如下：第1排出口（13）为63%，第2排出口（23）为55%，第3排出口（42）为62%。这时，通过第1旋风分离器（40）进行循环的铁矿石的粒径为0.065～1.0mm，在第1预还原炉（10）内主要是1mm以上的铁矿石。

另外，实验还证实，通过调节还原气的供入流速，就可调节通过各个排出口（13、23、42）排出的铁矿石的粒径，通过控制铁矿石在炉内的停留时间，就可改变铁矿石的还原率。

如上所述，如果按照本发明，即可获得如下效果：能使得在预还原炉内的轴向上的铁矿石浓度分布保持比较均匀，并使流动情况稳定，同时能使得通过2段式预还原炉内的铁矿石按粒径的大小来分级，因此可获得还原率比较均匀的铁，而且，即使进行长时间的操作，也能防止微粒铁矿石堵塞循环管道的现状。

对附图的简单说明。

图1是现有技术的流化床式预还原炉的剖面图。

图2是表示本发明的粉铁矿石的循环流化床式预还原炉的结构图。

对主要部件的说明

10：第1预还原炉 11：第2排出口

14：第2循环管 20：第2预还原炉

23：第2排出口 30：第2旋风分离器

31：第1循环管 40：第1旋风分离器

41：第3循环管 42：第3排出口

50：漏斗

Claims

1、粉铁矿石循环流化床式预还原炉，其特征在于，该预还原炉包括：第一预还原炉(10)，第二预还原炉(20)，第一旋风分离器(40)，第二旋风分离器(30)，第一预还原炉(10)使大粒铁矿石在形成湍流流化床的情况下被还原，在该第1预还原炉(10)上，以一根形成气体供应口(P)的第2循环管(14)作为媒介连接到第2预还原炉(20)的下部并通过该导管向第2预还原炉(20)供应中/微粒铁矿石，在该第2预还原炉(20)上，以一根形成气体供应口(P)的第3循环管(41)作为媒介连接到第1旋风分离器(40)上，中/微粒铁矿石由于第1预还原炉(10)和第2预还原炉(20)的汇合起来的还原气而形成高速流化床并在此进行循环，该第1旋风分离器(40)与第1预还原预炉(10)之间有一根第1循环管(31)作为媒介相互连接，供应铁矿石的漏斗(50)和第二旋风分离器(30)连接在第1循环管上。