CN113249538A - 一种基于改造高炉的闪速炼铁方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于改造高炉的闪速炼铁装置，包括高炉式闪铁炉和与高炉式闪铁炉进风口连通的用以产生还原性气体的煤气化装置，所述高炉式闪铁炉一侧设有铁矿砂干燥预还原塔，用于承担铁矿砂干燥和预还原，并同时高效捕收所述高炉式闪铁炉所产生粉尘，其与高炉式闪铁炉之间通过烟道连通，所述高炉式闪铁炉的顶部设有铁矿砂喷枪，用以投入经过干燥和预还原的粉状铁矿砂，使其与所述煤气化装置产出的还原气体进行充分反应。该方案通过铁矿砂喷枪从高炉式闪铁炉的上部投入粉状铁矿砂，使具有极大比表面积并呈飘浮状态的粉状铁矿砂与所述的还原性气体相向运动，形成极其优越的化学动力学条件，使金属铁的还原反应迅速完成。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁工业和机械铸造技术领域。
背景技术
钢铁工业是指生产生铁、钢、钢材、工业纯铁和铁合金的工业，是世界所有工业化国家的基础工业之一，铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一，铸造作为一种金属热加工工艺，在我国发展逐步成熟，铸造机械就是利用这种技术将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固和清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件。
钢铁工业和机械铸造工业通常是利用高炉进行炼铁，但传统高炉能耗高、污染严重、效率低和投资大，闪速冶金工艺是一种充分利用细磨物料巨大的活性表面，强化冶炼反应过程的熔炼方法，将精矿细粉和熔剂经干燥与空气一起喷入炽热的闪速炉膛内，造成良好的传热和传质条件，使化学反应以极高的速度进行，具有流程短、能耗低、对原料适应性强和投资低等优点，为实现清洁、低碳和低投资的非高炉炼铁，故提出一种基于改造高炉的闪速炼铁装置与方法。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于改造高炉的闪速炼铁装置与方法，解决了传统高炉能耗高、污染严重、效率低和投资大的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于改造高炉的闪速炼铁装置，包括高炉式闪铁炉和与高炉式闪铁炉进风口连通的用以产生还原性气体的煤气化装置，所述高炉式闪铁炉一侧设有铁矿砂干燥预还原塔，用于承担铁矿砂干燥和预还原，并同时高效捕收所述高炉式闪铁炉所产生粉尘，其与高炉式闪铁炉之间通过烟道连通，所述高炉式闪铁炉的顶部设有铁矿砂喷枪，用以投入经过干燥和预还原的粉状铁矿砂，使其与所述煤气化装置产出的还原气体进行充分反应。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述烟道与高炉式闪铁炉的连接处靠近高炉式闪铁炉的顶端处。
进一步，所述高炉式闪铁炉内部的下方设有熔分池，所述熔分池表面覆盖有渗碳床。
进一步，所述渗碳床由含碳物所形成。
进一步，所述高炉式闪铁炉的内部设有辅助燃料喷嘴，所述辅助燃料喷嘴设于所述渗碳床的侧壁或顶部。
进一步，所述铁矿砂喷枪输入端连接有用以输送物料的浓相气力输送装置，所述煤气化装置的底部设有用以收料的灰池。
进一步，所述铁矿砂干燥预还原塔上设有湿铁矿砂抛料机，所述铁矿砂干燥预还原塔右侧连通有用以余热回收的再燃式余热锅炉，所述再燃式余热锅炉的底部设有用以下料的刮板运输机。
一种基于改造高炉的闪速炼铁装置的炼制方法，包括以下步骤：
1)煤气化装置产出的还原性气体通过高炉式闪铁炉的风口送入炉内；
2)同时通过铁矿砂喷枪从高炉式闪铁炉的上部投入经过干燥和预还原的粉状铁矿砂，使具有极大比表面积并呈飘浮状态的粉状铁矿砂与所述的还原性气体相向运动，形成极其优越的化学动力学条件；
3)铁矿砂中的铁氧化物遂于数秒钟内被迅速还原成金属铁，随后落入所述高炉式闪铁炉下部的熔分池中完成渣与铁的分离；
4)高炉式闪铁炉产生的煤气通过烟道进入铁矿砂干燥预还原塔，同时湿铁矿砂抛料机将湿铁矿砂送入铁矿砂干燥预还原塔内；
5)煤气再经过再燃式余热锅炉处理，最后接除尘系统，同时排出蒸汽，而湿铁矿砂经处理后变成干燥预还原铁矿砂，再经过刮板运输机和浓相气力输送装置送入高炉式闪铁炉。
与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：
该基于改造高炉的闪速炼铁装置与方法，通过设置有铁矿砂喷枪，其可从高炉式闪铁炉的上部投入经过干燥和预还原的粉状铁矿砂，使具有极大比表面积并呈飘浮状态的粉状铁矿砂与所述的还原性气体相向运动，形成极其优越的化学动力学条件，从而使铁矿砂中的铁氧化物遂于数秒钟内被迅速还原成金属铁，同时高炉式闪铁炉产生的煤气会通过烟道进入铁矿砂干燥预还原塔，煤气再经过再燃式余热锅炉处理，最后接除尘系统，同时排出蒸汽，而湿铁矿砂抛料机将湿铁矿砂送入铁矿砂干燥预还原塔内，湿铁矿砂经处理后变成干燥预还原铁矿砂，再经过刮板运输机和浓相气力输送装置送入高炉式闪铁炉，实现清洁、低碳以及低投资的非高炉炼铁。
附图说明
图1为本发明一种基于改造高炉的闪速炼铁装置的结构示意图；
图2为本发明一种基于改造高炉的闪速炼铁装置的炼制方法的流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
100、煤气化装置,200、高炉式闪铁炉，300、铁矿砂干燥预还原塔，400、再燃式余热锅炉，10、灰池，20、铁矿砂喷枪，30、熔分池，40、辅助燃料喷嘴，50、烟道，60、湿铁矿砂抛料机，70、刮板运输机，80、浓相气力输送装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定发明的范围。
如图1所示，本实施例中的一种基于改造高炉的闪速炼铁装置包括高炉式闪铁炉200和与高炉式闪铁炉200进风口连通的用以产生还原性气体的煤气化装置100，高炉式闪铁炉200一侧设有铁矿砂干燥预还原塔300，用于承担铁矿砂干燥和预还原，并同时高效捕收高炉式闪铁炉200所产生粉尘，其与高炉式闪铁炉200之间通过烟道50连通，高炉式闪铁炉200的顶部设有铁矿砂喷枪20，用以投入经过干燥和预还原的粉状铁矿砂，使其与煤气化装置100产出的还原气体进行充分反应。
其中，烟道50与高炉式闪铁炉200的连接处靠近高炉式闪铁炉200的顶端处。
可以理解的是，煤炭的煤气化装置100是基于煤炭通过高压或低压的气化过程可以产出以一氧化碳和氢气为主要成分的还原性气体的商用装置。
高炉式闪铁炉200内部的下方设有熔分池30，熔分池30表面覆盖有由含碳物所形成的渗碳床，含碳物可以是焦粒，煤粒，或是蓝碳等，铁矿砂中的铁氧化物被还原成金属铁后会落入高炉式闪铁炉200下部的熔分池30中完成渣与铁的分离。
高炉式闪铁炉200的内部设有辅助燃料喷嘴40，辅助燃料喷嘴40设于渗碳床的侧壁或顶部。
铁矿砂喷枪20输入端连接有用以输送物料的浓相气力输送装置80，煤气化装置100的底部设有用以收料的灰池10，铁矿砂干燥预还原塔300上设有湿铁矿砂抛料机60，铁矿砂干燥预还原塔300右侧连通有用以余热回收的再燃式余热锅炉400，再燃式余热锅炉400的底部设有用以下料的刮板运输机70，高炉式闪铁炉200产生的煤气通过烟道50进入铁矿砂干燥预还原塔 300，同时湿铁矿砂抛料机60将湿铁矿砂送入铁矿砂干燥预还原塔300内，煤气再经过再燃式余热锅炉400处理，最后接除尘系统，同时排出蒸汽，而湿铁矿砂经处理后变成干燥预还原铁矿砂，再经过刮板运输机70和浓相气力输送装置80送入高炉式闪铁炉200。
上述基于改造高炉的闪速炼铁装置的工作过程为：煤气化装置100产出的还原性气体通过高炉式闪铁炉200的风口送入炉内，同时通过铁矿砂喷枪20从高炉式闪铁炉200的上部投入经过干燥和预还原的粉状铁矿砂，使具有极大比表面积並呈飘浮状态的粉状铁矿砂在高炉式闪铁炉200中与煤炭的煤气化装置100产出的还原气体相向运动，铁矿砂中的铁氧化物遂于数秒钟内被迅速还原成金属铁，随后落入高炉式闪铁炉200下部的熔分池30中完成渣与铁的分离，而高炉式闪铁炉200产生的煤气通过烟道50进入铁矿砂干燥预还原塔300，同时湿铁矿砂抛料机60将湿铁矿砂送入铁矿砂干燥预还原塔300内，煤气再经过再燃式余热锅炉400处理，最后接除尘系统，同时排出蒸汽，而湿铁矿砂经处理后变成干燥预还原铁矿砂，再经过刮板运输机70 和浓相气力输送装置80送入高炉式闪铁炉200。
本发明中基于改造高炉的闪速炼铁装置的炼制方法包括以下步骤：
1)煤气化装置100产出的还原性气体通过高炉式闪铁炉200的风口送入炉内；
2)同时通过铁矿砂喷枪20从高炉式闪铁炉200的上部投入经过干燥和预还原的粉状铁矿砂，使具有极大比表面积并呈飘浮状态的粉状铁矿砂与的还原性气体相向运动，形成极其优越的化学动力学条件；
3)铁矿砂中的铁氧化物遂于数秒钟内被迅速还原成金属铁，随后落入高炉式闪铁炉200下部的熔分池30中完成渣与铁的分离；
4)高炉式闪铁炉200产生的煤气通过烟道50进入铁矿砂干燥预还原塔 300，同时湿铁矿砂抛料机60将湿铁矿砂送入铁矿砂干燥预还原塔300内；
5)煤气再经过再燃式余热锅炉400处理，最后接除尘系统，同时排出蒸汽，而湿铁矿砂经处理后变成干燥预还原铁矿砂，再经过刮板运输机70 和浓相气力输送装置80送入高炉式闪铁炉200。
本发明的控制方式是通过控制器来控制的，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，本发明不再详细解释控制方式和电路连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于改造高炉的闪速炼铁装置，包括高炉式闪铁炉(200)和与高炉式闪铁炉(200)进风口连通的用以产生还原性气体的煤气化装置(100)，其特征在于：所述高炉式闪铁炉(200)一侧设有铁矿砂干燥预还原塔(300)，用于承担铁矿砂干燥和预还原，并同时高效捕收所述高炉式闪铁炉(200)所产生粉尘，其与高炉式闪铁炉(200)之间通过烟道(50)连通，所述高炉式闪铁炉(200)的顶部设有铁矿砂喷枪(20)，用以投入经过干燥和预还原的粉状铁矿砂，使其与所述煤气化装置(100)产出的还原气体进行充分反应。
2.根据权利要求1所述的一种基于改造高炉的闪速炼铁装置，其特征在于，所述烟道(50)与高炉式闪铁炉(200)的连接处靠近高炉式闪铁炉(200)的顶端处。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于改造高炉的闪速炼铁装置，其特征在于，所述高炉式闪铁炉(200)内部的下方设有熔分池(30)，所述熔分池(30)表面覆盖有渗碳床。
4.根据权利要求3所述的一种基于改造高炉的闪速炼铁装置，其特征在于，所述渗碳床由含碳物所形成。
5.根据权利要求4所述的一种基于改造高炉的闪速炼铁装置，其特征在于，所述高炉式闪铁炉(200)的内部设有辅助燃料喷嘴(40)，所述辅助燃料喷嘴(40)设于所述渗碳床的侧壁或顶部。
6.根据权利要求5所述的一种基于改造高炉的闪速炼铁装置，其特征在于，所述铁矿砂喷枪(20)输入端连接有用以输送物料的浓相气力输送装置(80)，所述煤气化装置(100)的底部设有用以收料的灰池(10)。
7.根据权利要求6所述的一种基于改造高炉的闪速炼铁装置与方法，其特征在于，所述铁矿砂干燥预还原塔(300)上设有湿铁矿砂抛料机(60)，所述铁矿砂干燥预还原塔(300)右侧连通有用以余热回收的再燃式余热锅炉(400)，所述再燃式余热锅炉(400)的底部设有用以下料的刮板运输机(70)。
8.一种基于改造高炉的闪速炼铁装置的炼制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)煤气化装置(100)产出的还原性气体通过高炉式闪铁炉(200)的风口送入炉内；
2)同时通过铁矿砂喷枪(20)从高炉式闪铁炉(200)的上部投入经过干燥和预还原的粉状铁矿砂，使具有极大比表面积并呈飘浮状态的粉状铁矿砂与所述的还原性气体相向运动，形成极其优越的化学动力学条件；
3)铁矿砂中的铁氧化物遂于数秒钟内被迅速还原成金属铁，随后落入所述高炉式闪铁炉(200)下部的熔分池(30)中完成渣与铁的分离；
4)高炉式闪铁炉(200)产生的煤气通过烟道(50)进入铁矿砂干燥预还原塔(300)，同时湿铁矿砂抛料机(60)将湿铁矿砂送入铁矿砂干燥预还原塔(300)内；
5)煤气再经过再燃式余热锅炉(400)处理，最后接除尘系统，同时排出蒸汽，而湿铁矿砂经处理后变成干燥预还原铁矿砂，再经过刮板运输机(70)和浓相气力输送装置(80)送入高炉式闪铁炉(200)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210813 |
|
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