还原室和加热室多层密闭间隔和熔融气化联合金属冶炼法制造技术

为解决高炉面临的焦煤和优质铁矿石短缺以及各种非高炉炼铁法存在的种种问题，本发明专利技术提供了一种全新的金属氧化物冶炼办法－还原室和加热室多层密闭间隔和熔融气化联合金属冶炼法，该法主要用于铁的冶炼，该法不需要要焦炭和烧结球团等污染工序，可以冶炼粉矿和精矿，可以使用廉价的煤和其它燃料，可以使用有害元素含量高的廉价铁矿石，生产成本明显低于目前的高炉和非高炉炼铁法。该法对金属氧化物的冶炼分为两步进行，第一步是直接还原，第二步是熔融气化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种主要应用铁和其它金属氧化物还原的新技术，应用于金属冶炼领域，尤 其是铁的冶炼。
技术介绍
目前，由铁矿石为原料冶炼金属铁主要有高炉冶炼和非高炉冶炼两类方法-1、 高炉炼铁法高炉是一种气固液逆流还原反应装置，可以直接生成熔融液态铁，由于是气固液逆流需 要对原料的透气性要求比较严格，需要炼焦和烧结作为其原料造块和改善冶金性能，还需要 炉渣有良好的流动性。高炉炼铁法是目前应用最广泛、单体规模最大、劳动生产效率最高、 成本最低、技术最成熟的炼铁方法，但是它也遇到了下列无法解决的问题焦炉和烧结工序 对环境污染比较严重导致运用高炉生产的企业社会环保压力不断增大，焦煤资源不足导致焦 炭价格不断攀升，优质铁矿石资源逐渐紧张导致不利于炉渣流动性的高氧化铝含量的矿石使 用量被迫增加，并导致各种经济技术指标下降。2、 非高炉炼铁法针对高炉存在的问题，出现了多种非高炉炼铁法，这些方法均不需要炼焦和烧结，对煤 和铁矿石原料的要求也没有高炉严格，这些还原法可以分为气基和煤基两类。气基法都属于 直接还原，由于主要使用天然气为还原剂，故只有在海湾国家和委内瑞拉等天然气价格极为 低廉的又缺乏煤炭资源的国家应用才有经济效益。煤基法又可以分为直接还原和熔融还原两 类，直接还原法的产品只能是海绵铁，需要使用电炉才能生产铁水，由于电熔炼成本较高影 响了直接还原法的成本，故直接还原一般只有直接出售海绵铁替代废钢时才有较好的效益， 无法替代高炉炼铁法。煤基直接还原的技术没有气基直接还原法成熟，常见的几种方法都有 比较难解决的技术难题，比如竖窑的结瘤问题、流化床法的流态化控制的问题、回转窑法的 结圈问题、敞焰含碳球团还原法的难脱硫和脉石选别难的问题，以及隧道窑的产能低能耗偏大 间歇作业的问题。 一般煤基熔融还原法存在两个问题，个是炉渣氧化亚铁含量高造成铁损大且炉衬寿命太短；二是煤单耗太大，只能通过提高煤气二次燃烧率的方法降低煤耗。多种 耗费巨资进行工业化试验的熔融还原法成功生产出铁水，因不能很好地解决上述两个问题造 成成本偏高无法投入工业运用，现己投入工业生产的煤基熔融还原法只有三种1) CROEX法CROEX法由德米克斯公司和奥钢联联合开发，该法以球团和部分块矿为含铁原料，焦炭和 焦煤的使用量也低于高炉。该法的特点是第一步使用来自熔融气化炉煤气直接还原球团和块 矿，实质就是德米克斯气基还原法除去脱除二氧化碳部分，第二步再将还原生成的团块状海 绵铁和块煤一起落入熔融气化炉，在熔融气化炉底部吹入纯氧，通过类似高炉的气固液逆流 换热和部分还原产生铁水，并把炉渣中的氧化亚铁降低到一般高炉渣的水平，同时直接还原 的使用减少了熔融气化炉对热量的需求，纯氧使用又提高了热效率，又产生了适用于直接还 原的高C()浓度的煤气，所以该法即保证了炉衬寿命，又无需进行二次燃烧就可产生铁水炉渣， 故获得了工业应用的成功。CROEX投入工业应用已经二十多年了 ，但目前世界只有4座CR()EX 炉在生产，该法得不到广泛应用的原因主要有1、纯氧的大量使用增加了电耗；2、 CR0EX 炉的煤耗仍然高于高炉40% 50%，但其煤气热值也要高于高炉煤气很多，只有充分利用其 煤气才能较好的消化其煤耗成本高的问题；3、设备太高、投资太大、单体炉产量规模低于高炉；4、专利和技术费用太高；5、不能使用粉矿和烧结矿，只能用成本较高的块矿和球团；6、对煤的品质要求比较严格，还得使用部分焦煤。针对CROEX不能使用低成本粉矿的问题，印度京德尔公司采用了向熔融气化炉内喷吹部分粉矿的方法，在一定程度上降低了成本,但粉矿率只有10%左右。2) FINEX法FINEX法是由韩国浦项公司在CROEX法的基础上，借鉴了FINMET气基流化床粉矿还原法'研究发展出来的一种炼铁法。韩国浦项公司所处的地理位置决定粉矿是成本最低的铁矿石' 仴该公司的CROEX炉只能使用球团和块矿使原料成本偏高，故韩国浦项公司开发FINEX法是以 使用粉矿为目的的。FINEX法的第一步是使用熔融气化炉产生的煤气通过流化床还原粉矿，再 将还原成的海绵铁使用压块机热压成块，通过带保护气的输送带送入熔融还原炉，第二步熔 融气化炉内的反应过程和CROEX完全一样。FINEX法虽然原料成本低于CROEX法，但CROEX法的 其它缺点仍然没有解决，投资还要高于CROEX法20W左右，技术成熟度比CROEX法低。3) Hismelt法Hismelt法由力拓集团、三菱、纽柯、首钢共同投资开发，目前在澳大利亚已有一座炉子 投入生产运行。该法的特点是将粉矿和破碎后的煤、造渣熔剂先流态化，然后用Hismelt煤气 部分预还原粉矿，再将粉矿、煤和造渣熔剂通过水冷喷枪和高压氮气喷入Hismelt炉的铁水中， 使用"铁浴还原"的方法还原粉矿，粉矿还原产生的一氧化碳和煤中的挥发分挥发产生的气 体喷涌上升形成"喷泉"现象，这些气体再和Hismelt炉上部喷入的高温富氧空气燃烧反应形 成极高的温度，并将热量传导给铁水和炉渣熔液，最后通过虹吸的方式流出铁水和炉渣。 Hismelt法利用高速"铁浴还原"的方法成功避开了氧化亚铁的生成和进入炉渣，保护了炉衬， 但利用炉铁水熔液上部煤气二次燃烧产生热量，并通过气液界面传导热量的难度较大，虽然 利用了 "喷泉"现象增大了接触面积和熔液内部的热传导速率，还需要从上鼓入了高达1200 r以上富氧热风，使燃烧温度高达2000多'C，才能勉强满足熔液还原和熔化热量的需要，导 致炉上部必须使用强制水冷溅渣护炉。Hismelt法还存在投资偏大，铁水无硅含碳量低不适合 炼钢使用，炉衬寿命太短，单体设备规模偏小，煤气热值太低难以利用等诸多问题。
技术实现思路
为解决高炉面临的焦煤和优质铁矿石短缺以及各种非高炉炼铁法存在的种种问题，本发 明提供了一种全新的金属氧化物冶炼办法一还原室和加热室多层密闭间隔和熔融气化联合金 属冶炼法，该法主要用于铁的冶炼，该法不需要要焦炭和烧结球团等污染工序，可以冶炼粉 矿和精矿，可以使用廉价的煤和其它燃料，可以使用有害元素含量高的廉价铁矿石，生产成 本明显低于目前的高炉和非高炉炼铁法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是将金属氧化物的冶炼分为两步进行，第-步是直接还原，第二步是熔融气化，下面以铁氧化物冶炼为例叙述一下本专利技术的一般技术方案。一般技术方案丄)直接还原部分用导热耐火材料密闭分隔还原室和加热室，还原室和加热室多层间隔 排列，加热室内通入预热过的燃料(一般为来自还原室和熔融气化阶段产生的煤气)和空气， 燃烧并排出废气，废气用于预热燃料和助燃空气，加热室产生的热量传导给在还原室，还原 室内装入一定比例煤等还原剂和铁矿石等金属氧化物的混合物，被加热到100(TC上下，铁等 金属氧化物逐渐被还原，产生煤气，控制温度不能使还原室内的原料熔化，直至金属化率达 到生产目标后，卸出还原室内的海绵铁产品，再装入煤等还原剂和铁矿石等金属氧化物的混 合物，继续下一个周期的生产，多个还原室依次装料，依次出料，加热室一直保持高温为还 原室提供热量。加料和出料均便于采用机械化装置，加料可采用类似焦炉用的装煤机，出料 可采用类似推焦机的装置推出，也可以采用还原室下部闸门开启自卸的方式。2)熔融气化部分设置一内部附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属还原冶炼的方法，名称为“还原室和加热室多层密闭间隔和熔融气化联合金属冶炼法”，用于生产金属熔液和煤气，其特征在于：首先将煤等还原剂和铁矿石等金属氧化物按一定配比混合后加入直接还原装置的还原室，来自熔融气化炉和还原室的煤气和助燃空气在加热室燃烧，热量通过传导进入还原室，还原室内金属氧化物在高温作用下被煤等还原剂还原成海绵铁，再将海绵铁加入熔融气化炉在铁水中熔化，同时加入煤等含碳物质和吹入氧气，碳溶解于铁水，氧气和铁水中溶解的碳发生部分氧化反应产生热量维持铁水温度，并产生煤气供直接还原使用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹明，
申请(专利权)人：邹明，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]