CN110484672B - 一种气基竖炉生产直接还原铁的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气基竖炉生产直接还原铁的方法，属于铁矿直接还原技术领域，本发明将含铁原料、碎焦炭由顶部送入竖炉中，下部通入煤制气等还原气体进行还原，竖炉下部排出的产品经筛分后得到直接还原铁。气基竖炉还原铁矿时，由于CO还原放热，采用高炉煤气、煤制气等作为CO占比高的还原气进行还原，易造成炉料热结，影响生产顺行。本发明采用气基竖炉生产直接还原铁的方法，利用高炉筛下碎焦与CO2的布多尔反应吸收热量，可有效降低竖炉内温度，减少炉料热结产生，同时有效利用还原放热能量，提高了整体能量利用率，生成的CO提高了炉内还原势，促进了铁矿还原，解决了煤制气直接还原技术的不足，有利于促进气基竖炉直接还原铁矿技术的应用。

Description

一种气基竖炉生产直接还原铁的方法
技术领域
本发明属于铁矿直接还原技术领域，具体涉及一种气基竖炉生产直接还原铁的方法。
背景技术
高炉炼铁是目前我国主要使用的炼铁工艺。传统的高炉法炼铁投资大、能耗高、流程长、污染较严重且需要价格昂贵的焦煤，随着环保要求的不断提高，传统的高炉炼铁发展受到了很大的限制。直接还原技术是以气体、液体燃料或非焦煤为能源，在含铁原料软化温度以下进行还原得到金属铁的方法。和高炉法相比较，直接还原技术在节能、环保等方面具有明显优势。直接还原铁成分稳定，有害元素含量低，可以用来作为冶炼优质钢、特殊钢的纯净原料。直接还原工艺流程短、不用焦炭、取消了炼焦、烧结等工序、污染少，是一种优质、低耗、低污染的炼铁新工艺，是全世界钢铁冶金的前沿技术之一。
气基竖炉直接还原工艺是运用于工业生产中且研究最早、应用最普遍、也最成熟的工艺，具有生产规模大、成本低、操作方便灵活、环境影响小等优点，呈现快速发展的势头。这一技术和电炉炼钢结合被认为是目前最节能、最环保的钢铁生产流程。此技术的应用受天然气产量及价格的影响，目前已开发出可使用煤制气代替天然气的技术，扩大了竖炉的使用范围。我国天然气缺乏，价格较高，而适合于煤气化的褐煤和低变质烟煤资源储量较大，占全国煤炭资源总量的50％以上，能够满足煤制气产业发展的原料需求。采用煤制气代替天然气作为气基竖炉直接还原技术的还原气体是个合理的选择。
气基竖炉直接还原技术中还原气体主要由H2和CO组成，热力学分析表明，H2和CO还原铁矿石的反应具有不同的热效应。用H2还原时为吸热反应，CO还原则为放热反应。采用煤制气等CO含量高的还原气体进行竖炉直接还原时，由于CO还原的放热效应，易造成竖炉内温度过高，炉料热结，影响竖炉顺行，这个问题限制了煤制气在气基竖炉技术中的应用，也一定程度上限制了气基竖炉直接还原技术在我国的发展应用。
发明内容
针对现有技术中气基竖炉还原铁矿的还原温度较高，采用高炉煤气、煤制气等作为CO占比高的还原气进行还原，易造成炉料热结，影响生产顺行的问题，本发明的目的在于提供一种气基竖炉生产直接还原铁的方法，避免煤制气等含CO比例高的还原气体在竖炉还原铁矿时出现的炉料热结现象，可扩大气基竖炉直接还原技术还原气体的选择范围，有利于气基竖炉直接还原技术在我国的发展和应用。
为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种气基竖炉生产直接还原铁的方法，将含铁原料、焦炭按设定比例从顶部装入气基竖炉内，通入还原气体进行还原，竖炉下部排出的产品经筛分后，得到直接还原铁产品。
优选的，所述竖炉还原温度为850～1050℃，还原时间60～180min。
优选的，所述含铁原料种类包括但不限于普通铁矿、钒钛磁铁矿。
优选的，所述含铁原料为铁矿球团、铁矿块矿的一种或多种。
优选的，球团粒度8～20mm，块矿粒度8～35mm。
优选的，所述气基竖炉预还原通入的还原气体为高炉煤气、焦炉煤气和煤制气中的一种或多种。
优选的，所述焦炭采用粒度为5～25mm的碎焦炭。
优选的，所述含铁原料、焦炭的质量比为(75～90)：(10～25)。
本发明的优点在于：
本发明提出的气基竖炉生产直接还原铁的方法，针对采用煤制气等CO占比高的还原气体进行气基竖炉还原时，由于CO的还原放热效应，会造成炉内温度升高，炉料易热结，影响炉料顺行的问题。本发明利用碎焦炭与CO2的布多尔反应(C+CO2＝2CO)吸收部分热量，可降低竖炉内温度升高的趋势，减少竖炉热结的出现，同时反应生成CO可提高竖炉内部还原势促进还原；所使用的碎焦为高炉焦炭筛下产品，不需要额外生产，降低了生产成本，不产生任何副产物；本发明可采用煤制气等含CO高的还原气体，有助于扩大气基竖炉直接还原技术的使用范围，降低整体能耗，提高了能量利用率。
本发明采用气基竖炉生产直接还原铁的方法，可有效降低竖炉内温度，减少炉料热结产生，同时利用焦炭与CO2的吸热反应生成CO气体，提高了整体能量利用率，提高了炉内还原势，有利于促进铁矿还原，解决了煤制气直接还原技术的不足，有利于促进气基竖炉直接还原技术在我国的应用。
附图说明
图1为本发明实施例1的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于以下实施例。
实施例1
一种气基竖炉生产直接还原铁的方法，包括以下步骤：
(1)将粒度为8～20mm的铁矿氧化球团和碎焦炭按85:15从顶部装入气基竖炉内；
(2)通入煤制气进行还原，竖炉还原温度850℃，还原时间180min，氧化球团在竖炉内下行过程中与CO发生还原反应放出热量，碎焦在竖炉内与CO2发生反应生成CO并吸收热量；
(3)最后直接还原铁从竖炉底部排出，得到金属化率为93.6％的直接还原铁。
实施例2
一种气基竖炉生产直接还原铁的方法，包括以下步骤：
(1)将粒度为8～35mm的铁矿块矿和碎焦炭按80:20从顶部装入气基竖炉内；
(2)通入煤制气进行还原，竖炉还原温度900℃，还原时间120min，铁矿在竖炉内下行过程中被CO还原放出热量，碎焦在竖炉内与CO2发生反应生成CO并吸收热量；
(3)最后还原产品从竖炉底部排出，得到金属化率为92.5％的直接还原铁。
实施例3
一种气基竖炉生产直接还原铁的方法，包括以下步骤：
(1)将粒度为8～20mm的钒钛磁铁矿球团和碎焦炭按75:25从顶部装入气基竖炉内；
(2)通入高炉煤气进行还原，竖炉还原温度1000℃，还原时间120min，氧化球团在竖炉内下行过程中与CO发生还原反应放出热量，碎焦在竖炉内与CO2发生反应生成CO并吸收热量；
(3)最后还原产品从竖炉底部排出，得到金属化率90.2％的钒钛磁铁矿直接还原球团。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种气基竖炉生产直接还原铁的方法，其特征在于，将含铁原料和焦炭按设定比例从顶部装入气基竖炉内，通入还原气体进行还原，竖炉下部排出的产品经筛分后，得到直接还原铁；
所述焦炭采用粒度为5～25mm的碎焦炭；
所述含铁原料、碎焦炭的质量比为(75～90)：(10～25)；
所述含铁原料为钒钛磁铁矿，包括但不限于铁矿球团、铁矿块矿，铁矿球团的粒度8～20mm，铁矿块矿的粒度8～35mm；
所述竖炉还原温度范围为1000～1050℃，还原时间60～180min。
2.根据权利要求1所述的气基竖炉生产直接还原铁的方法，其特征在于，所述的还原气体为高炉煤气、焦炉煤气、煤制气中的一种或多种。
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