一种高纯铁水的制备系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高纯铁水的制备系统，属于高纯铁水制备技术领域，解决了现有高纯铁水制备时，冶炼流程长且耗能高的技术问题。该制备系统包括真空感应单元、氩气喷吹单元、氢气喷吹单元、配料单元和配料喷吹单元；真空感应单元内从上至下依次设有熔渣层、渣

【技术实现步骤摘要】
一种高纯铁水的制备系统


[0001]本技术涉及高纯铁水冶炼
，尤其涉及一种高纯铁水的制备系统。

技术介绍

[0002]钢铁行业作为国民经济的基础行业，肩负着国家基础材料生产的重任。我国90％的粗钢通过“铁矿石—烧结(或球团矿)—高炉炼铁—炼钢”长流程进行生产，能耗高、污染严重，2020年我国CO2排放量超过120 亿吨，钢铁行业CO2排放量占到全国的15％，达到18亿吨，炼铁过程 CO2排放占整个钢铁生产流程的73.1％，超过13亿吨。因此，钢铁行业特别是炼铁领域绿色化转型势在必行。
[0003]非高炉炼铁可以避免焦炭的使用，省去了炼焦环节，特别是以气基竖炉直接还原为基础的氢冶金大幅降低了有害气体的排放量，目前得到迅猛发展。但是，气基竖炉还原必须以优质的氧化球团或块矿为原料，在我国优质块矿缺乏、进口块矿价格过高的情况下，只能通过选矿、造球、氧化焙烧等一系列工序制备氧化球团，工艺流程较长且能耗较高。另外，还原气必须加热至较高温度提供竖炉还原所需的热量，还原气加热过程的安全问题，如富氢气体加热过程的析碳问题，纯氢加热过程的氢腐蚀问题一直无法解决。因此，尽管气基竖炉直接还原工艺对比传统炼铁
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炼钢流程具有一定的优越性，但远没有达到最优化。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本技术旨在提供一种高纯铁水的制备系统，用以解决现有高纯铁水冶炼时，冶炼流程长且耗能高的技术问题。
[0005]本技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006]本技术提供了一种高纯铁水的制备系统，该系统包括真空感应单元、氩气喷吹单元、氢气喷吹单元、配料单元和配料喷吹单元；
[0007]真空感应单元内从上至下依次设有相互连通的第一容纳层、第二容纳层和第三容纳层；第一容纳层内为熔渣层；第二容纳层内为渣
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铁混合层，第三容纳层内为铁水层；
[0008]氩气喷吹单元和氢气喷吹单元均与第三容纳层连通；配料单元通过配料喷吹单元与第二容纳层连通；配料喷吹单元用于将来自配料单元的料喷吹入第二容纳层中；
[0009]所述氩气喷吹单元包括氩气源，氩气源通过第一支路与真空感应单元的第三容纳层连接，所述氩气源上设有氩气开关阀和氩气流量调节阀，氩气源提供的氩气经过第一支路进入到第三容纳层内。
[0010]在一种可能的设计中，所述真空感应单元包括真空感应炉，真空感应炉底部设有氩气喷吹口，第一支路与氩气喷吹口连接，在氩气喷吹口处沿竖直方向设有中空圆筒形喷嘴，中空圆筒形喷嘴能够旋转。
[0011]在一种可能的设计中，中空圆筒形喷嘴的顶面上设有搅拌部件，搅拌部件包括第一凵字型叶片和第二凵字型叶片，第一凵字型叶片和第二凵字型叶片安装方向相反且两者相互嵌合；
[0012]搅拌部件倾斜设置在中空圆筒形喷嘴上。
[0013]在一种可能的设计中，中空圆筒形喷嘴的顶面上设有搅拌部件，搅拌部件包括第一弓字型叶片和第二弓字型叶片，第一弓字型叶片和第二弓字型叶片相互平行设置。
[0014]在一种可能的设计中，渣
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铁混合层包括金属铁预还原区和氢气还原区；金属铁预还原区设于氢气还原区的上方。
[0015]在一种可能的设计中，真空感应炉以电为热源，并以内加热的方式为炉内物料提供热量。
[0016]在一种可能的设计中，第三容纳层底部设有出铁口，出铁口用于排出高纯铁水。
[0017]在一种可能的设计中，系统还包括还原烟气处理单元；还原烟气处理单元的一端与真空感应单元的顶部连通，另一端与氢气喷吹单元连通；还原烟气处理单元用于处理真空感应炉产生的还原烟气。
[0018]在一种可能的设计中，还原烟气处理单元包括依次连接的余热回收设备、脱硫设备、喷淋脱水和干燥设备，还原烟气经余热利用、脱硫、喷淋脱水及干燥后，与补充的氢气一起进入氢气喷吹单元中。
[0019]在一种可能的设计中，在真空感应炉内还设有第四容纳层，第四容纳层设于第一容纳层的上方，第四容纳层用于容纳产生的还原烟气。
[0020]与现有技术相比，本技术至少可实现如下有益效果之一：
[0021](1)本技术的高纯铁水制备系统包括真空感应炉，真空感应炉内由上至下依次为第一容纳层、第二容纳层和第三容纳层，其中，第一容纳层内为熔渣层，第二容纳层中为渣
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铁混合层，第三容纳层中为铁水层，铁精矿粉经配料配吹单元喷入渣
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铁混合层(刚开始是喷入到铁水熔池中)后，利用铁水对铁精矿粉进行熔融预还原，将常规的气
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固两相反应转变为均相熔融反应，提高了还原速率；以铁水层作为感应介质为熔池提供热量，消除了传统熔融还原气相空间传热效率低的弊端。
[0022](2)本技术提供的制备系统采用感应炉内加热的方式提供热量，能量利用率高，避免了气相空间燃烧烟气温度过高带来的炉顶冲刷和气相空间传热效率低的问题。
[0023]本技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0024]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0025]图1为本技术提供的高纯铁水的制备流程示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图来具体描述本技术的优选实施例，其中，附图构成本技术的一部分，并与本技术的实施例一起用于阐释本技术的原理，并非用于限定本技术的范围。
[0027]一方面，本技术提供了一种高纯铁水的制备系统，为电
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氢冶金极短流程冶炼高纯铁水系统，如图1所示，包括真空感应单元、氩气喷吹单元、氢气喷吹单元、配料单元和配料喷吹单元；真空感应单元内从上至下依次设有相互连通的第一容纳层、第二容纳层和第三容纳层；第一容纳层内为熔渣层；第二容纳层内为渣
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铁混合层，第三容纳层内为铁水层；氩气喷吹单元和氢气喷吹单元均与铁水层连通；配料单元通过配料喷吹单元与渣
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铁混合层连通；铁精矿粉与石灰熔剂通过配料单元配料后经配料喷吹单元进入真空感应单元的渣
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铁混合层中；氩气喷吹单元包括氩气源，氩气源通过第一支路与真空感应单元的第三容纳层连接，所述氩气源上设有氩气开关阀和氩气流量调节阀，氩气源提供的氩气经过第一支路进入到第三容纳层内。
[0028]具体地，如图1所示，该制备包括真空感应单元、氩气喷吹单元、氢气喷吹单元、配料单元和配料喷吹单元；其中，真空感应单元内从上至下依次设有第一容纳层、第二容纳层和第二容纳层；第一容纳层内为熔渣层，第二容纳层内为渣
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铁混合层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯铁水的制备系统，其特征在于，包括真空感应单元、氩气喷吹单元、氢气喷吹单元、配料单元和配料喷吹单元；所述真空感应单元内从上至下依次设有相互连通的第一容纳层、第二容纳层和第三容纳层；所述第一容纳层内为熔渣层；所述第二容纳层内为渣
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铁混合层，所述第三容纳层内为铁水层；所述氩气喷吹单元和所述氢气喷吹单元均与第三容纳层连通；所述配料单元通过配料喷吹单元与第二容纳层连通；所述配料喷吹单元用于将来自配料单元的料喷吹入所述第二容纳层中；所述氩气喷吹单元包括氩气源，氩气源通过第一支路与真空感应单元的第三容纳层连接，所述氩气源上设有氩气开关阀和氩气流量调节阀，氩气源提供的氩气经过第一支路进入到第三容纳层内。2.根据权利要求1所述的高纯铁水的制备系统，其特征在于，所述真空感应单元包括真空感应炉，所述真空感应炉底部设有氩气喷吹口，所述第一支路与所述氩气喷吹口连接，在所述氩气喷吹口处沿竖直方向设有中空圆筒形喷嘴。3.根据权利要求2所述的高纯铁水的制备系统，其特征在于，所述中空圆筒形喷嘴的顶面上设有搅拌部件，所述搅拌部件包括第一凵字型叶片和第二凵字型叶片，所述第一凵字型叶片和第二凵字型叶片安装方向相反且两者相互嵌合；搅拌部件倾斜设置在所述中空圆筒形喷嘴上。4.根据权利要求2所述的高纯铁水的制备系统，其特征在于，所述中空圆筒形喷嘴的顶面上设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊，沈朋飞，周和敏，王锋，何鹏，徐洪军，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：新型
国别省市：