CN107849622A - 利用熔炉废气还原氧化铁球团的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用熔炉废气还原氧化铁球团的方法，具有旁路管道(3)，其将具有还原气体的熔炉(2)废气直接引导至反应器(5)中，并且使用初级除尘系统的负压力(7)将气流引导回除尘系统的主管道。废气直接加热氧化铁球团并且保持反应器中的还原气体，以及使反应继续进行并且防止再氧化。

Description

利用熔炉废气还原氧化铁球团的方法

技术领域

本发明属于冶金工程和机械工程领域，涉及炼铁和炼钢工艺。

背景技术

钢铁行业中主要使用以下炼钢工艺：

1、氧气顶吹转炉(BOF)：用于从高炉中获取液态金属，即，含有约4％碳的铁水。BOF通过吹入氧气和液态金属中的碳发生反应，以产生热量来保持反应继续进行，从而将液态金属转化为钢水。

2、电弧炉(EAF)：用于通过来自电极电弧的热量作为主要能源来熔化固体铁和钢。在炼钢工艺的各个阶段期间，注入氧气和碳用于精炼和增加能量。

这两种工艺以及其他工艺都会产生大量的热量和灰尘，因此需要使用除尘系统。在大多数情况下，除尘系统包括：初级抽吸部，用于直接从熔炉内获取废气；和次级抽吸部，用于获取在建筑物内循环的灰尘和烟气，并且用于防止灰尘从建筑物逸出并排放到大气中。

US.3,443,931教导了一种使含有碳质材料的氧化铁的压坯金属化的方法。压坯成形，干燥并且预硬化到1600-1800°F(℃)的温度。然后将球团暴露在辐射热源中迅速加热，该辐射热源形成了温度介于2300-2600°F(℃)之间的环境达足够长的时间，使得在压坯内形成液相。形成液相之后，压坯会有收缩倾向，然后通过暴露于寒冷环境立即对其进行冷却。

Kaneko等人的U.S.4,701,214教导了一种由细碎氧化铁生产铁的方法，包括以下步骤：将氧化铁或铁粉与细碎的煤和粘合剂混合，形成混合物；对混合物进行压实、造粒或者压块，使混合物成团以形成团聚体或者球团；将球团引入转底炉中，预还原球团中的铁；将预还原的球团作为金属炉料成分引入熔炼还原容器；通过容器底部将粒状碳质燃料和氧气引入熔炼还原容器，以便和容器内的熔体或者熔池反应，将铁还原成元素铁并且形成含有CO和H2的废气；将废气作为工艺气体引入转底炉中以预还原其中的球团；并且从熔炼还原容器中抽出热金属。

最好是在至少1000℃的温度下，将预还原的压坯从转底炉排出到熔炼还原容器中，以形成熔铁产品。

W01997026375A1揭示了一种用于预热自还原球团直接用于炼铁或炼钢的装置，其中，预热室包含球团并且使用排出废气进行外部加热，然后通过使用内部预热燃烧器直接二次加热。将预热室气体排放到外部加热室中，在外部加热室中，对现存CO燃烧后以产生CO2，来自燃烧后的能量用来对预热室外部加热。

发明特征和目标

各种类型的炼钢熔炉(即，电弧炉、氧气顶吹转炉等)使用氧气注入或者吹入，以便和包含在原料中的碳或者注入的碳发生反应。该反应有助于产生热量用于熔化和降低碳含量，从而将铁转化为钢。该反应结果为来自熔炉的CO和H2含量较高的高温废气。

本发明旨在利用来自各种类型的炼钢熔炉的废气的热量和还原气体加热球团，并且通过球团中含有的碳在球团中引起氧化铁还原。反应产物为热直接还原铁(DRI)，其将作为炼钢工艺的原料直接加入到熔炉中。这是为了防止再氧化，并且通过将DRI中含有的热量置于熔炉中，节省了能源。

球团由含有碳质材料的氧化铁构成。氧化铁可以是铁矿石、铁鳞、灰尘或者作为来自其它工艺的产物或者废物产生的其他形式的氧化铁。

发明内容

图1显示了利用熔炉废气还原氧化铁球团的方法的过程。

本发明利用来自熔炉(2)的废气还原混有氧化铁和碳质材料的球团，该熔炉可以是电弧炉或者氧气顶吹转炉或者具有还原废气的其他类型的熔炉。

反应器(5)位于熔炉上方，并非直接位于顶部，而是偏向一旁，因此在将输入材料装入熔炉中时不会妨碍操作。

一部分废气被引导至反应器(5)内部，进入旁路管道(3)并流出反应器(5)以重新汇入初级管道。旁路管道(3)允许利用所有熔炉(2)中通常需要的现有初级吸力(7)，将一部分初级废气流引导至反应器(5)中，而无需专用的风扇或设备来产生专门用于反应器的吸力(7)或者负压力。

当来自熔炉的废气进入反应器(5)时，废气加热反应器(5)并且使其保持在还原气体中。反应在高温下进行，并且将氧化铁球团还原成直接还原铁(DRI)。反应器(5)中的还原性气体可预防DRI中铁的再氧化。反应器(5)内部具有作为废气的补充而运行的燃烧器(6)，用于保持反应器(5)内的温度和还原气体。经由排出机构将球团从存储器(1)排入反应器(5)中，以及将直接还原铁排入熔炉中。为了有足够的时间使DRI熔化成液体并且使脱碳达到所需的钢水碳含量，按照熔炉(2)的工艺的正确顺序进行时间设置。

重要的是，要最大限度地减少外部空气到反应器(5)的渗透。大部分熔炉(2)需要转动以适应炼钢过工艺的几个步骤(即，输入物料装料、除渣或出料)，而初级除尘系统处于固定位置。这使初级管道和外壳的废气出口之间不可避免地存在间隔或者间隙。旁路管道(3)的入口制成为初级管道的内部管道，因此经由熔炉与初级管道之间的间隙进入的外部空气趋向于沿着初级除尘管路的抽吸部(7)流动。内部管道受到外部管道的负压力保护，主要接收来自熔炉的废气。在反应器(5)的入口和出口管道处还具有风门(4)，以控制流量并且在需要时隔离反应器(5)。

附图说明

图1显示了利用熔炉废气还原氧化铁球团的方法的过程。

最佳实施例

如前文“发明内容”部分中所述。

Claims (6)

1.一种利用熔炉废气还原氧化铁球团的方法，具有旁路管道(3)，其将熔炉(2)废气直接引导至反应器(5)中，并且还将气流引导回以汇入初级除尘系统的主管道，所述初级除尘系统的负压力(7)导致来自熔炉(2)的废气流穿过反应器(5)；所述氧化铁球团由所述反应器(5)中的废气和还原气体直接加热，进行还原并防止再次氧化。

2.根据权利要求1所述的利用熔炉废气还原氧化铁球团的方法，其中，所述旁路管道(3)在熔炉侧的入口由双管道构成，内部管道通向所述反应器(5)，并且外部管道具有抽吸(7)压力以获取大气空气并且最大限度地减少内部管道的渗透。

3.根据权利要求1或2所述的利用熔炉废气还原氧化铁球团的方法，其中，所述旁路管道(3)具有风挡(4)以控制所述反应器(5)的入口和出口气流。

4.根据权利要求1至3中所述任一利用熔炉废气还原氧化铁球团的方法，其中，所述反应器(5)配备有燃烧器(6)以控制温度和还原气体。

5.根据权利要求1至4中所述任一利用熔炉废气还原氧化铁球团的方法，其中，所述反应器(5)以偏移到一旁一定程度的方式安装在所述熔炉(2)上方，因此所述反应器(5)不会阻止所述熔炉的运行，但仍然可以通过重力将DRI排入所述熔炉内。

6.根据权利要求1至5中所述任一利用熔炉废气还原氧化铁球团的方法，其中，所述反应器(5)具有排出机构以在反应后立即将反应产物(DRI)排出到熔炉(2)内，以便将所述DRI中含有的能量带回至所述熔炉并且防止再氧化。