CN1176665A - 在熔炼还原工艺中喷射细铁矿石的方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种在熔炼还原工艺中喷射细铁矿石的方法,铁矿石的载体气体是熔炼气化炉的输出气体,而不需要单独的载体气体。其步骤包括:在预还原炉中预还原铁矿石;再在熔炼气化炉中熔炼还原;经由回收装置和熔炼燃烧喷嘴,喷射冷却净化后的细铁矿石到熔炼气化炉;部分输出气体经由文氏管冷却除尘器、第一压缩器和一流通管道供给到上行管道;在流通管道中部分压缩气体由第二压缩器再压缩,最后,借助一气动细铁矿石传输装置,利用再压缩气体将细铁矿石喷射到上行管道中。

Description

在熔炼还原工艺中喷射细铁矿石的方法
本发明涉及一种在熔炼还原工艺中，喷射细铁矿石的方法。尤其是，涉及这样一种喷射细铁矿石的方法：为降低熔炼气化炉输出的气体(还原性气体)的温度，利用部分循环冷却过的气体作为载体气体，喷射细铁矿石。
在美国专利4,978,387中，公开了一种典型的熔炼还原方法。它直接利用铁矿石和煤炭制造铁水，而不用进行预处理工艺。
在美国专利4,978,387的方法中，直接使用铁矿石和普通煤，并且省去了诸如烧结球团和炼焦等预处理工艺。因此，同其它生铁制造工艺如高炉炼铁工艺相比，简化了工艺和装置设施。如图1所示，进行上述工艺的装置包括：一台熔炼气化炉11，用于将煤炭气化，并熔炼还原铁矿石；一台预还原炉12，利用熔炼气化炉产生的还原性气体，对铁矿石进行间接还原；以及其它辅助装置。
熔炼气化炉的工作温度为1050℃，这是煤炭中焦油类组份完全分解的条件。预还原炉的温度保持在850℃，这是铁矿石进行间接还原的最佳条件。
因此，为使熔炼气化炉产生的气体温度降至850℃，在熔炼气化炉中产生的部分气体，通过文氏管冷却除尘器17冷却，并得到净化，而且在送入上行管道13之前，予以增压。与此同时，在熔炼气化炉产生的粉尘由旋风除尘器14分离，并送入粉尘回收系统1 5。然后，上述粉尘经熔炼燃烧喷嘴16，重新喷射进入熔炼气化炉，结果在炉中熔化并下沉，这样，减少了燃料和原料的损失。
然而，上面描述的方法缺点在于，只能使用筛分出的具有最佳尺寸(8-35mm)的铁矿石和煤粉。
本发明人，开发了一种减轻上述尺寸限制的方法，并提出一专利申请--韩国专利申请No.93-8750。
在该项技术中，将细铁矿石喷射到熔炼气化炉11的上行管道13或到回收系统15中。然后，细铁矿石和来自旋风除尘器14的粉尘一起，借助熔炼燃烧喷嘴16，被喷射到熔炼气化炉中，从而熔化并团聚。这样，防止了再粉尘化，并且细铁矿石可被直接使用。
然而，在该项技术中，只是提供了向熔炼气化炉中喷射细铁矿石的构思，没有提供怎样能喷射细铁矿石的说明。
本发明目的在于克服以往技术中的上述缺点。
因此，本发明的一个目的是提供一种在使用细铁矿石生产铁水的熔炼还原工艺中，喷射细铁矿石的方法。其中，利用熔炼气化炉输出的气体运载上述细铁矿石；这样不再需要单独的气体运载喷射上述细铁矿石，并且可以不引起工艺中气体组份和总量任何变化，而喷射细铁矿石。
为实现这一目标，根据本发明，在熔炼还原工艺中喷射细铁矿石方法包括下列步骤：利用在熔炼气化炉中产生的输出气体对铁矿石进行预还原；在熔炼气化炉中熔化并还原已预还原的铁矿石；熔炼气化炉输出的气体经过一上行管道和一旋风除尘器供给到预还原炉；细铁矿石(经旋风除尘器冷却和净化)，经由一回收系统和一熔炼燃烧喷嘴，被喷射到熔炼气化炉中；以及部分输出气体(通过旋风除尘器)，经由一文氏管冷却除尘器、一压缩器和一压缩气体流通管道，送到上述上行管道中，而且此方法还包括下列步骤：对经由压缩气体流通管道流通的部分上述压缩气体进行再压缩增压；并利用上述再压缩的增压气体将细铁矿石喷射到上行管道中。
通过参照有关附图，对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述目的和其它优点就会变得更加明显，附图中：
图1是表示由铁矿石生产铁水的普通熔炼还原装置的示意图；
图2是表示依照本发明的熔炼还原装置的示意图；以及
图3是图2中的熔炼还原装置的气动细铁矿石传输装置的详细图示。
图2表示了一个依照本发明的熔炼还原装置的实施例。
如图2所示，应用本发明方法的熔炼还原装置包括：一台熔炼气化炉11，用于使煤炭气化和熔炼还原矿石；一台预还原炉12，它利用熔炼气化炉输出的气体对铁矿石进行间接还原；一台旋风除尘器14，经由一上行管道13接纳来自熔炼气化炉11的输出气体，收集输出气体中的细铁矿石，并输送到回收装置15，它还将分离出的输出气体供到预还原炉12内；在熔炼气化炉11上安装着一个熔炼燃烧喷嘴16，用于将回收装置15中的细铁矿石喷射到熔炼气化炉11中；一个文氏管冷却除尘器17，用于接纳来自旋风除尘器14的部分输出气体，收集粉尘并冷却气体；一压缩器18，用于压缩来自文氏管冷却除尘器17的冷却气体，从而通过一压缩气体循环管道19将上述压缩气体供给到上行道道13；第二压缩器21，用于对部分上述压缩气体进行再压缩增压；另外，一个气动细矿石传输装置22，借助第二压缩器21的再压缩气体，将细铁矿石供给到上行管道13。
熔炼气化炉11和预还原炉12通过一还原矿石排出管道5连通起来。预还原炉12连接有一排出气体排出管道8，以及一个用于供给细矿石的铁矿石供给管道2。
预还原炉12和旋风除尘器14通过第一输出气体流通管道3a连通起来。文氏管冷却除尘器17和旋风除尘器14通过第二输出气体流通管道3b连通起来。
文氏管冷却除尘器17和压缩器18通过一个冷却气体循环管道17a连通。压缩器18与上行管道13和第二压缩器21分别通过一压缩气体流通管道19和第二压缩气体流通管道19a连通。第二压缩器21和气动细矿石传输装置22通过一个第三压缩气体流通管道21a连通。气动细矿石传输装置22和上行管道13通过一细矿石供给管道22a连通。
回收装置15和旋风除尘器14通过第一细铁矿石流通管道14a连通，并通过第二细铁矿石流通管道15a与熔炼燃烧喷嘴16连接起来。
图3是熔炼还原装置中，气动细矿石传输装置的一个详细图示。
如图3所示，该气动细铁矿石传输装置包括：一个原料存贮仓221，一个气控阀门器222，一个配料调合器223，一个原料投放供给器224和一个喷射器225。
在本发明中，气动细铁矿石传输装置由下述结构构成。亦即，由第二压缩器21再压缩的气体通过第三气体流通管道21a供给喷射器225，通过第四压缩气体流通管道227供给到气控阀门器222。
在本发明中，预还原炉12利用熔炼气化炉的输出气体对铁矿石预还原。预还原后的铁矿石由熔炼气化炉11熔炼还原。熔炼气化炉11输出的气体经由上行管道13和旋风除尘器14供给预还原炉12。由旋风除尘器14收集的矿石细粉经由回收装置15和熔炼燃烧喷嘴16喷射到熔炼气化炉11中。经过旋风除尘器14的部分气体经由文氏管冷却除尘器17、压缩器18和压缩气体流通管道19供给到上行管道13。这样，本方法可运用于熔炼还原生产铁水。
按照本发明，为喷射细铁矿石，通过压缩气体流通管道19的部分气体，由第二压缩器21再压缩增压，并且利用该再压缩气体，借助气动细铁矿石传输装置22，将细铁矿石喷射到上行管道13中。喷射到上行管道13中的细铁矿石，经由旋风除尘器14、回收装置15和熔炼燃烧喷嘴16喷射到熔炼气化炉11中。
在使用图3所示气动细铁矿石传输装置的情况下，给予冷却的还原气体增压，然后，此气体供给到气控阀门器222和安装在气动细铁矿石传输装置底部的喷射器225。通过利用冷却的还原气体作为输送介质，在工作压力为3.0～3.5kg/cm2的条件下，细铁矿石被喷射到熔炼气化炉11的上行管道13中。被如此喷射的细铁矿石随着气体上升而被提升，经受了加热和部分还原。此细铁矿石和粉尘被旋风除尘器14分离出来，然后经由回收装置15和熔炼燃烧喷嘴16，供到熔炼气化炉11中。随后，碳与通过粉尘燃烧喷嘴喷射进来的氧气反应，导致燃烧。同于上述燃烧热的释放，预还原矿石熔化并团聚，结果下沉至熔炼气化炉的底部，使之经过熔化还原，从而生产出铁水。
在上行管道中的气压最好应为3.0-3.5kg/cm2。
而且，最好压缩器18将气体压缩增压至3.7-4.2kg/cm2的压力。
并且，最好第二压缩器22将气体压缩增压至5-10kg/cm2的压力。
作为一个例子，熔炼气化炉11输出气体的组成为：60-65％的CO，25-30％的H2，3-5％的CO2和2-4％的N2。
下面描述本发明的作用和效果。
熔炼气化炉11产生的气体具有1000-1100℃的高温，它由大量煤炭中的挥化性组份焦油类物质完全分解而成。然而，预还原炉中的最佳工作温度是850℃，因而，产生出的还原气体的约20％由文氏管冷却除尘器收集使之冷却。然后冷却气体由压缩器18压缩，再重新进入熔炼气化炉11的上行管道13的下部，从而调整了气体的温度。
在本发明中，为在熔炼还原工艺中喷射细铁矿石，将部分重新流通气体(即压缩过气体)收集起来进行再压缩增压。然后，再压缩过的气体供给到气动细矿石传输装置22，结果，再压缩气体可用来运载细铁矿石到熔炼还原炉的上行管道13中。
运载细铁矿石的载体气体应当是隋性或还原性气体，这样，载体气体不会与还原气体或细矿颗粒反应，并且对工艺中的热量平衡和物料平衡无影响。从此角度而言，可使用氮气作载体气体，但当使用氮气时，需要一台单独的氮气供给设备，并且氮气与还原气体混合在一块。如果，氮气含量在还原气体中含量超过约10％，则在还原炉中的还原速度会降低。
并且，若使用隋性气体，既带来单独的获取该气体的耗费，又带来气体耗费。
如果本发明的方法用于在熔炼还原工艺中喷射细铁矿石，亦即如果部分现有的循环气体(成份为：约65％的CO，25％的H2，5％的CO2，和3％的N2)用作载体气体，不但不带来上行管道中传输气体总量的变化，而且也不引起供给到还原炉的还原气体的组份变化。因而，在已存在的条件不变的情况下，进行铁矿石还原操作成为可能。
下面基于一个实例描述本发明。
在COREX-2000冶炼装置中，制作了一台实验装置，用于试验细铁矿石操作工艺。在现有COREX C-2000塔上，没有空间安装一个气动细矿石传输装置，因而在距离COREX主塔台10m距离，安装了一台细矿石输送塔。此输送塔包括一个细矿石存贮装置和一个气动细铁矿石传输装置。气动细铁矿石传输距离包括一段45m的水平距离和一段40m的垂直距离。细铁矿石的气动传输条件要求最低气压9kg/cm2，并且这取决于传输距离。对于气动输送细铁矿石到熔炼气化炉的上行管道的载体气体，是供给压力为11kg/cm2的氮气，以便其压力衰减至10kg/cm2。
这样，细铁矿石可被喷射到上行管道中。

Claims (5)

1.一种在熔炼还原工艺中喷射细铁矿石的方法，它包括下列步骤：
利用在熔炼气化炉(11)中产生的输出气体对预还原炉(12)中的铁矿石进行预还原；
在所述熔炼气化炉(11)中，对预还原后的铁矿石进行熔炼和还原；
所述熔炼气化炉(11)的输出气体，经由上行管道(13)和旋风除尘器(14)，供给到所述预还原炉(12)中；
经由回收装置(15)和熔炼燃烧喷嘴(16)，将细铁矿石(由所述旋风除尘器(14)冷却和净化)喷射到所述熔炼气化炉(11)中；以及
部分输出气体(经过所述旋风除尘器(14)经由文氏管冷却除尘器(17)、第一压缩器(18)和压缩气体流通管道(19)，供给到所述上行管道(13)中；
本方法还包括下列步骤：
借助第二压缩器对在所述压缩气体流通管道(19)中循环的部分压缩气体，进行再压缩增压；
借助气动细铁矿石传输装置(22)，利用该再压缩气体，将细铁矿石喷射到所述上行管道(13)中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气动细铁矿石传输装置(22)包括一个原料存贮仓(221)，一个气控阀门器(222)，一个配料调合器(223)，一个原料投放供给器(224)和一个喷射器(225)，而且，所述第二压缩器(21)的再压缩气体，供给所述气控阀门器(222)和所述喷射器(225)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由所述第二压缩器(21)压缩后的气体压力为5-10kg/cm2。
4.如权利要求1或2所述方法，其特征在于，由所述熔炼气化炉(11)输出的输出气体组份为：60-65％的CO，25-30％的H2，3-5％的CO2，和2-4％的N2；
所述上行管道(13)内部气压为3.0-3.5kg/cm2；
由所述第一压缩器(18)压缩后的气体压力为3.7-4.2kg/cm2。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，由所述熔炼气化炉(11)输出的输出气体的组份为：60-65％的CO，25-30％的H2，3-5％的CO2，和2-4％的N2；
所述上行管道(13)内部气压为3.0-3.5kg/cm2；以及
由所述第一压缩器(18)压缩后的气体压力为3.7-4.2kg/cm2。
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