制备熔融生铁或半成品钢的方法和实施该方法的设备技术

一种用细粒含铁物料（１５），尤其是用还原的海绵铁在熔化气化炉（１）的熔化气化区内制备熔融生铁（２３）或半成品钢的方法，在该熔化气化炉中装入含碳物料和含氧气体，在由固体含碳载体形成的床（２６）上生成还原气体的同时，含铁的物料（１５）在穿过该床（２６）时被熔化，此过程任选在预先的彻底还原后进行，其特征在于：在床（２６）的上方形成的缓冲区（Ⅲ）内，通过直接供氧情况下含碳物料（１６’、１６”）的燃烧和／或气化，形成高温燃烧和／或气化区（２７），细粒含铁物料（１５）直接加入该区内，其中通过含碳物料（１６’、１６”）反应时释放出的热量至少实现含铁物料表面的初熔和含铁物料的烧结。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用细粒含铁物料，尤其是用海绵铁在熔化气化炉(Einschmelzvergaser)的熔化气化区制备熔融生铁或半成品钢的方法，在该熔化气化炉中输入含碳的物料和含氧的气体，在生成还原气体的同时，含铁的物料在由固体碳载体构成的床上被熔化，必要时在前置的彻底还原后进行该过程，本专利技术还涉及一种实施该方法的设备。EP-B-0010627中记载了一种用颗粒状含铁物料，尤其是用预还原的海绵铁制备生铁水或半成品钢以及在熔化气化炉中生成还原气体的方法，在该熔化气化炉中通过加入煤和吹入含氧气体形成焦炭粒流化床。其中含氧的气体或纯氧是在熔化气化炉的下段吹入的。细粒状的含铁物料，尤其是预还原的海绵铁，和煤块通过熔化气化炉炉帽上的装料口由上面加入，下落的颗粒在流化床上被减速并且含铁的颗粒在下落穿透焦炭流化床时被还原并熔化。熔化的由炉渣覆盖的金属沉积在熔化气化炉的炉底部。金属和炉渣经各自的流出口排出。但因细粒状的海绵铁由于熔化气化炉中的气流很强立刻会从炉内排出，所以这种方法不适用于对细粒状的海绵铁的处理。而且由于在熔化气化炉上段的温度过低，不足以保证在进料位置熔化海绵铁，故该温度也对细粒状的海绵铁的排出起着促进作用。在US-A-508225 1中记载了利用天然气生成的还原气体采用流化床方法对含铁矿粒直接还原。其中富铁的矿粉在一串接设置的流化床反应器的系统中，在高压条件下被还原。对采用此法制成的海绵铁粉接着进行热制团或冷制团。采用单独的熔炼设备对海绵铁粉进行继续处理。在EP-A-0217331中记载了采用流化床方法直接对矿粉进行预还原并把经预还原处理的矿粉加入到熔化气化炉中并利用等离子燃烧器通过加入含碳的还原剂进行最终还原和熔化。在熔化气化炉中形成流化床并在流化床上形成焦炭流化床。经预还原的矿粉或海绵铁粉加入到设在熔化气化炉下段的等离子燃烧器中。但其缺点在于，由于直接在熔炼下段区域，即在熔炼收集区加入经预还原处理的矿粉，因而不再能确保彻底还原并且也绝不会达到对生铁继续处理所需的化学成份。此外，由于在熔化气化炉的下段由煤形成的流化床或固定床，所以不能送入大量的预还原的矿粉，这是因为从等离子燃烧器的高温区不能充分地排出熔化产品之故。所以一旦送入超量的预还原矿粉，将立刻导致等离子燃烧器的温度和机械方面的失灵。在EP-B-0111176中记载了用块状铁矿石制备海绵铁粒和生铁水，其中铁矿石在一直接还原的成套设备被直接还原并且把从直接还原成套设备排出的海绵铁粒分成粗、细级分。细级分被送入熔化气化炉内，其中由加入的煤和加入的含氧气体产生熔化海绵铁必要的热量以及生成加入直接还原成套设备的还原气体。细级分经下行管被加入到熔化气化炉内，该下行管由熔炼炉炉顶一直伸展到煤流化床附近。在下行管端部设有一块对细级分减速的档板，从而使细级分从下降管的出口速度非常小。在熔化气化炉进料位置的温度是很低的，因而加入的细级分不会立刻被熔化。此点和低的下降管出口速度造成很大一部分加入的细级分连同在熔化气化炉内生成的还原气体由炉内排出。所以根据此方法不能送入含有大量细粒的物料或大量的仅含有细粒的物料。在采用EP-A-0576414的方法时，块状的含铁的投料在还原竖炉内被直接还原，确切地说，是利用在熔化气化区内形成的还原气体。接着将用此法获得的海绵铁加入到熔化气化区。为了在采用此种公知的方法还能利用诸如在冶炼厂产生的氧化铁粉尘等粉矿和/或矿粉，将粉矿和/或矿粉连同固体碳载体加入到一个在熔化气化区内工作的粉尘燃烧器并经过亚化学计量燃烧反应进行转换。采用此方法可以实现在冶炼厂内产生的粉矿和/或矿粉等直至总矿物投料的20至30％的有效处理，并因而实现对块矿和粉矿的综合加工。本专利技术旨在避免这些缺点和困难并且其目的在于，提出本说明书引言部分中所述方式的方法及实施本方法的设备，其中不需要制团即可对细粒含铁物料进行处理并且同时一方面可以可靠地避免加入的细粒，即含铁的物料，这些物料任选处于预还原状况或彻底还原状况，被在熔化气化炉内生成的还原气体带出，并且另一方面保证了可能需要的彻底还原。本专利技术的目的尤其在于，提出一种在采用熔化气化炉的情况下把达100％由细粒含铁物料构成的投料加工成生铁和/或半成品钢的方法。依照本专利技术，该目的是采取如下方案得以实现的，通过含碳物料在直接输入氧的情况下的燃烧和/或气化，在床的上方形成的缓冲区内形成高温燃烧和/或气化区，细粒含铁物料直接被加入到该区内，其中通过含碳物料反应中释放出的热量至少实现含铁物料表面的初期熔化和烧结。这样形成的烧结物具有较大的流体直径(hydraulischenDurchmesser)和/或较高的密度并因而沉降速度高。由此和由于其改善的形状因素，即由于很大程度形成球形因而Cw值较为有利，所以可以避免含铁物料被熔化气化炉输出的还原气体带走。在EP-A-0174291中记载了粉状含硫化物非铁金属矿，尤其是有色金属矿通过一熔化燃烧器加入到熔化气化炉中。由于含硫化物矿与氧气在燃烧器中例如根据下式进行放热反应，可以生成熔化矿粉所需要的热量，因而也可以加工大量的含硫化物非铁金属矿。在采用这种已知的方法时，用于形成碳流化床的煤单独被装入熔化气化区内。但在采用此方法时，由于缺少促使氧化矿粉熔化的热量，因而不能应用于大量的氧化矿粉，结果会导致矿粉被在熔化气化区内生成的并由熔化气化炉中排出的还原气体带出。为了实现对输入的固体物料的尽可能均匀和充分的混合和处理，依照本专利技术宜在熔化气化炉的中心和上端形成高温燃烧和/或气化区并且物料装料口指向下方，其中宜通过在高温燃烧和/或气化区中含铁物料的涡流实现对烧结的加速和加强以及另外宜同样在涡流的情况下将氧气输入高温燃烧和/或气化区内。依照一优选的实施方案，将与固体细粒含碳物料混合的含铁物料加入到高温燃烧和/或气化区，尤其在热装料时仅考虑用细粒焦碳。另外，如果利用诸如氮气或工艺固有的气体等推进气体提高含铁物料进入高温燃烧和/或气化区的入口速度，则是有益的。根据一优选实施方式，在熔化气化区内生成的还原气体送到预热区和/或直接还原区，以便对含铁物料进行预处理，其中经预热和/或还原的含铁物料在热状态下被加入到高温燃烧和/或气化区。另外，宜对预热或直接还原区附加加入焦粉。另一优选的实施方案的特征在于，将煤粉和/或其它具有挥发成份的含碳物料与含氧气体一起在还原气体输出管道附近范围内加入到熔化气化炉内，煤粉和/或其它具有挥发成份的含碳物料反应成焦粉并且焦粉随还原气体一起从熔化气化炉中被排出，经分离，加入到高温燃烧和/或气化区内。作为其它的含碳物料，例如可以是塑料碎粒和细粒石油焦。在此宜将热焦粉与热含铁物料混合在一起，加入到高温燃烧和/或气化区内。在将煤粉和/或其它具有挥发成份的含碳物料加入到高温燃烧和/或气化区时，直至高温燃烧区的装料是与含铁物料分开进行的，尤其是含铁物料预先已经预热的情况下，这是因为煤与热海绵铁接触将会造成煤的干馏和煤焦油的生成。这将导致输送管道壁上的粘结并随之产生严重的操作工艺问题。为了形成由固体含碳载体形成的床，宜附加将块煤加入到熔化气化区内。一种优选的方案的特征是，在预热和/或直接还原区将含铁物料分选成细粒和粗粒部分，粗粒部分的粒度优选为0.5至8mm，并且仅细粒部分加入到高温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：W·L·克普林格，F·瓦尔纳，J·绅克，
申请(专利权)人：奥地利钢铁联合企业阿尔帕工业设备制造公司，浦项钢铁有限公司，工业科技研究所基金会，
类型：发明
国别省市：