CN87101937A - 制造铁的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在长形的反应炉内制造铁的方法，此反应炉的熔池底部装有喷口，顶部装有喷吹装置、碳质燃料、铁矿石和/或经过预还原的矿石送入反应炉内的熔体中，从熔体放出的反应气体在反应炉内同含氧的气体一阶段或多阶段地进行再燃烧；反应炉的废气出口避开碳质燃料的反应区域，而设置在产生爆发和飞溅的区域之外；连接废气出口的废气导管内的废气温度保持在该废气流中所夹带的铁的液滴的凝固温度以上，然后废气在一个毗连的冷却室内冷却至低于1000℃。

Description

本发明是关于一种在长形的反应炉内制造铁的方法，此反应炉的熔池底部装有喷口，顶部装有喷吹装置，碳质燃料、铁矿石和/或经过预还原的矿石被加入到反应炉内的熔体中，从熔体放出的反应气体（主要是CO和H2）同含氧的气体一阶段或多阶段地进行再燃烧。
在德国“（专利）公开说明书”3133575号中叙述了一种相似种类的方法。碳质和/或烃质燃料在一个铁熔池反应炉内气化，不仅产生气体，而且也从含铁（至少部分地是以氧化物形式存在）的物质生产出液态的铁。在该方法中，煤在铁熔池中燃烧时所放出的能量，可以通过气体反应产物在铁熔池反应炉的气室内同直接喷吹到熔池表面上的含氧介质的自由喷射气流进行再燃烧，以及将所生成的热传递回熔体而得到进一步增加。
在这种已知方法的应用过程中已经清楚看出，在铁熔体内气体的急剧产生会使液态铁从反应炉射出。按照上述文件的方法用一个普通类型的60吨底吹炼钢转炉进行操作，从而从煤和矿石制得了液态的铁。在实施该方法时，反应组分煤和矿石以及氧气总量的一部分通过转炉底部带保护套的喷口送入铁熔池中。在转炉的气室内，从铁熔池放出的反应气体同从熔池表面上方的喷口吹入的氧气进行再燃烧，可以得到约30%的再燃烧率。为从铁矿石生产1吨液态铁，需往熔体中加入约1吨煤。此方法基本上是按上述文件中所述那样地进行的，但有相当多的铁损失掉了，有一些是由于飞溅物直接溅出转炉外面，另一些是被废气流带走的，因此，总的工艺过程是不经济的。
本发明要解决的问题就是提供一种从碳质燃料和铁矿石制造铁，而又能避免发生铁损失的方法。
按照本发明，此问题的解决办法是使反应炉的废气出口避开碳质燃料的反应区域，而设置在产生爆发和飞溅的区域之外;使连接废气出口的热气体导管内的废气温度保持在该废气流中所夹带的铁的液滴的凝固温度以上，然后再在一个毗连的冷却室内将废气温度冷却到低于1000℃。
按照本发明，解决所提出的问题的第一步是用一个长形的反应炉，例如一个鼓形的转炉，它的废气出口避开碳质燃料的反应区域，设置在产生爆发和飞溅的区域之外，因此在这个反应区域上方就没有能使金属飞溅物直接溅出炉外的大直径出口。
然而，足以令人惊奇的是，经验表明，即使在这样一个反应炉内，废气仍能带走大量铁的微细液滴，液滴尺寸约大至0.1毫米，其数量为约100至200公斤/吨喷入煤，可辨认的液滴一般为直径0.01至0.1毫米。这些被废气流夹带走的液滴沉积在废气导管内，经过较短的操作时间后就会造成导管的阻塞。例如有一个10吨转炉，在操作1至10小时，煤的通入量为3至30吨以后，就已查出在其废气导管内有相当多的沉积物，甚至还发生阻塞。
按照本发明，可以避免废气导管中产生的这种沉积物，方法是使连接废气出口的热气体导管内的废气温度保持在废气流中所夹带的铁液滴的凝固温度以上。此废气导管的热区一直通入到一个大的冷却室中，在这个冷却室中废气被冷却至低于1000℃。
按照本发明，这个气体冷却室基本上可以随人任选设计。但是，它最好是近似圆筒形的，圆筒的直径应比热气体导管的直径大许多倍。气体冷却室可以是带水冷夹套的，也可以是内衬耐火材料的。组合应用这两种可能的办法已证明是有用的。气体冷却室最好有这样长，使自由流入的废气流能在它在该气体冷却室内的停留时间内被冷却至低于1000℃。
本发明的另一个特别有效益的实施方案是在废气离开废气通道时或紧接其后，用冷的气体、液体和/或粉末状物质同废气混合，使废气流的温度降低至低于上述的最高温度值1000℃。粉末状的物质还有另一个优点，即废气中所夹带的铁的液滴可以沉积在这些粉末状物质上。可以使用的粉末状物质是：例如，磨细的矿石、石灰、石灰石、生镁砂、煤、焦炭，可单一使用，或配成任何所需的混合物使用。
按照本发明，上述粉末状物质同废气本身之间还能发生附加的反应。例如，石灰石可以被脱酸，矿石被部分还原，煤被焦化。为了产生这些反应，也可能需要在一定的时间内加热这些固体-气体混合物，并将它们保持于反应温度。因此，使用尽可能细碎的物质可能是有利的。例如，已经证明，对于铁矿石来说，为了能在小于1秒的总停留时间内将其颗粒还原至维氏体（Wüstite）阶段，颗粒尺寸小于0.1毫米是很有利的。
本发明的一个有效益的实施方案是将反应炉和气体冷却室之间的废气连接通道设计成直的热气体导管。直的通道对防止生成沉积物有较好的效果。经验证明，热的废气流转变方向时，会导致金属液滴主要地沉积在转向点处，特别是在反应炉内达到大约30-50%的高再燃烧率时以及含铁的液滴以部分氧化的形式存在的情况下更是如此。这些氧化的颗粒会导致它同废气导管内所衬的耐火材料发生反应，而生成粘附得相当牢固的沉积物。废气导管的这种热的部分最好保持尽可能短，例如只要象一个必需的用法兰连接的转动式通道那样长即可。在本发明方法中，如果用预热的空气作为含氧的气体也可获得经济上的益处。如果用这样一种方法将1000至1200℃的预热空气（即热风）吹入至熔池表面上，能使反应气体被吸入反应炉的气室内，进行再燃烧，并将所放出的能量大部分都传递给熔体，则从煤氧化成CO2和H2O所得的能量的大约40-50%在这个过程中可以得到利用。例如，在这个前提下，用700公斤煤就足以生产出1吨液态的铁。与此同时产生的气体的数量就足以将固体-气体混合物（在同冷的细粒矿石相混合的情况下）的平均温度调节到约为1050℃。为了达到无故障操作，即在废气导管内无沉积物生成。另一个目标应是将废气温度进一步降低至约900℃。按照本发明，这一目标可用下述方法实现：将煤的总量的一部分加入矿石中，或使一部分废气循环冷却，用来将固体-气体混合物的温度进一步降低到约800至900℃，这是矿石还原的最佳温度。
下面参照示意图和非限制性的实施例对本发明进行更详细的叙述。
图1表示一个反应炉及与它相连的气体冷却室的纵向剖面图。
鼓形反应炉1带有新炉衬2，其净容积为150米3，容有50至120吨铁熔体3，此铁熔体的含碳量为约2.5%，温度为1550℃。由热气体导管5向喷嘴4供给温度为1200℃的热风，经过此喷嘴以2000标准米3/分的喷入率喷至熔池表面上。在热风进入风嘴4之前将焦炭、石灰和还原至维氏体的细粒矿石的混合物直接加入热风中。此混合物的温度为800℃，它经过导管6送到热风导管5。此混合物的各个组分的加料率为：部分还原的矿石1350公斤/分、焦炭400公斤/分、石灰90公斤/分。通过净直径为18毫米的炉底喷口7，将200公斤/分的气焰煤喷入金属熔池中，这样可得到足够的熔池搅拌作用。
按照上述方法，每分钟制得约1吨液态铁。温度为约1680℃的废气以最短的途径流过热气体导管8进入气体冷却室9。在此冷却室9中通过加入粉末状物料，使废气在气流触及对侧的室壁之前就被冷却到约800至900℃。
通过加料导管10向喷入口13供给细粒的矿石。细粒矿石以1600公斤/分的喷入率喷入气体冷却室9，在其中被加热和还原成FeO。由加料导管11通过与之相连的喷入口14，以向下的气流喷入约200公斤/分石灰石粉末。在热的废气流中发生脱酸反应，即加入的石灰石被分解为CaO和CO2。最后，气焰煤以520公斤/分的加料率经过供料导管12由喷入口15送入气体冷却室9中，并在热的废气流中发生焦化。
气体冷却室9在粉末状物质的进料口的区域内有内衬16，与它相邻的冷却室壁在其能受到废气流冲击的区域内是水冷的。
废气、粉尘和反应后的粉末状物质的混合物收集到热的旋风分离器18中，要加到反应炉去的焦炭、FeO和CaO的混合物，经过供料导管6从这里输送到加料的地方。净化的废气经过导管19离开热的旋风分离器18，其一部分用于产生热风。剩余的大约1900标准米3/分废气，具有840千卡/标准米3的热值，可供给外部应用。

Claims (6)

1、一种在长形的反应炉内制造铁的方法，此反应炉的熔池底部装有喷口，顶部装有喷吹装置，将碳质燃料、铁矿石和/或经过预还原的矿石送入反应炉内的熔体中，从熔体放出的反应气体同含氧的气体一阶段或多阶段地进行再燃烧，本方法的特征在于反应炉的废气出口避开碳质燃料的反应区域，设置在产生爆发和飞溅的区域之外；连接废气出口的废气导管内的废气温度保持在该废气流中所夹带的铁的液滴的凝固温度以上，然后废气在一个毗连的冷却室内被冷却至低于1000℃。
2、按照权利要求1的方法，其特征在于废气在一个气体冷却室内冷却，此冷却室通过热气体导管直接同反应炉相连接。
3、按照权利要求1和2的方法，其特征在于废气在离开热气体导管后立即在气体冷却室内同冷的气体、液体和/或粉末状物质相混合，将温度降到低于1000℃。
4、按照权利要求1至3中的一项或数项的方法，其特征在于将粉末状物质，例如细粒矿石、石灰、石灰石、生镁砂、煤、焦炭单一地或者配成任何所需的混合物喷入至废气流中以吸取废气流中所夹带的金属和/或金属氧化物的液滴。
5、按照权利要求1至4中的一项或数项的方法，其特征在于喷入的粉末状物质是那些能同废气发生化学反应的物质。
6、按照权利要求1至5中的一项或数项的方法，其特征在于颗粒尺寸为小于0.1毫米的磨细铁矿石，喷入至废气流中并被还原至维氏体阶段。
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