本发明专利技术涉及一种铁矿石熔融还原低碳炼铁和炼钢工艺及装置，熔融还原炉内形成厚渣层的铁渣熔池后，四层复合喷吹、四区熔融还原低碳炼铁和三级吹氧连续炼钢技术实现了用铁矿石熔融还原低碳炼铁和连续炼钢。本发明专利技术的生产率高，热效率高，炉子寿命长，流程短，易于生产的连续化和自动控制，节省设备和基建投资，节约土地，节能减排。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铁的生产工艺，尤其涉及一种用铁矿石熔融还原低碳炼铁的生产工艺 方法和装置及炼钢工艺，属钢铁冶金
技术介绍
为解决日益匮乏的焦煤资源问题和环保问题，冶金领域的科学家们在不断探讨 各种不用焦碳的炼铁或炼钢方法，如Itmk3 “第三代炼铁法”日本神户制钢与美国米德 兰(Midrex)公司联合开发球团烧结设备直接还原新工艺(Fastmet)，以天然气为还原剂 的MIDREX、HYL法以及煤为还原剂的回转窑法、竖炉法等。熔融还原主要是用非焦煤生 产铁水_转炉炼钢流程工艺方法，主要有AUSIRON、HI SMELT, DIOS、ROMELT, CCF、AISI、 CLEANMELT、COREX, FINEX等，大多数熔融还原工艺还处于研发阶段，COREX炼铁工艺建 成了 6-7条生产线，在浦项、南非、印度等一些厂已经运行了十年以上，尤其是南非的 C0REX-2000，浦项的FINEXC0REX，中国宝钢引进的C0REX-3000。HISMELT工艺已经开发成 熟，在澳大利亚昆纳纳建设了一座80万吨的工厂，目前正在试运行，SRV融熔还原炉矿粉需 用强力喷枪才能喷入熔池、存在投资大、传热效率低等问题。中国专利申请02116882. 2公开了一种煤-铁矿微波还原-电炉直接炼钢方法及 设备，这种方法生产效率低，难以规模化生产；中国专利申请86105494公开了褐煤预还原 矿石直接炼钢轧材，是将矿石先制成海棉铁，再由电炉炼钢，再轧成钢材，能源利用效率和 生产效率低；中国专利申请200610040303. 1公开了用感应炉直接炼钢的方法，能耗高、生 产效率低；中国专利申请200610040696. 6公开了用铁矿粉与无烟煤粉的混合料块利用转 炉直接炼钢方法和中国专利申请200610040838. 9公开了用氧化铁皮与无烟煤粉的混合料 利用电炉直接炼钢方法以及中国专利申请87101210公开了一种铁矿石直接炼钢的方法是 指由铁精矿、非焦煤和溶剂做成的未经任何还原的冷固结球团，加到现代工业炼钢炉中炼 钢的方法，这些方法的铁矿石还原效率低，能耗高，生产效率低；中国专利申请92113519. X公开了用矿石直接炼钢的方法及设备，是先将矿石用还原气体还原成海棉铁，然后将高 温海绵铁在与外界大气隔离的情况下送入熔化室内熔化，再加入造渣剂去除有害元素的方 法，能耗高，生产效率低，未见到产业化的报道。中国专利申请96104008. 4公开了一种公开了一种生产生铁水的方法和装置，把 煤直接供入冶金容器的渣中，渣上方有一氧枪燃烧煤气，冶金容器顶部有一熔融旋流器，铁 矿粉和氧气喷入熔融旋流器旋转的同时燃烧来子冶金容器的煤气，产生的1600°C高温把铁 矿粉熔化沿着熔融旋流器的壁流入冶金容器被还原，熔融旋流器在铁矿粉的强喷力下其耐 火材料的寿命很短是该设备的最大缺陷，至今未见应用报导。中国专利申请86106417高炉连续炼钢与制钢生产的连续化，提出改进高炉用纯 氧和加压气化煤气作燃料和还原剂直接炼成钢的方法，未见到产业化的报道。中国专利申 请87104957. 0槽式炉连续炼钢工艺及设备，设前炉、槽式炉和后炉的一种连续炼钢工艺， 所用原料仍然是高炉铁水，效率低，成本高。中国专利200810238696. 6公开一种含铁物料连续炼钢工艺方法及装置，把煤粉和氧气喷入到熔渣的中下部的钢渣界面上，把转底炉预 还原70-97% (金属化率)900°C 1000°C的预还原金属化球团在渣中熔融和还原的工艺方 法和装置，该工艺方法采用的是把转底炉高温预还原球团加入熔炼炉实现连续炼钢，但是 转底炉热损失高达20%，生产规模小，影响了全系统的热效率，存在只能用于预还原球团。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种铁矿石熔融还原低碳炼铁装置以 及炼钢装置。本专利技术的另一目的是提供一种铁矿石熔融还原低碳炼铁的生产工艺及炼钢工艺 方法。本专利技术提出的铁矿石熔融还原低碳炼铁的工艺方法和装置，直接生产出C含量 2. 2 2. 5%、磷含量< 0. 015%、硫含量< 0. 050%、硅含量< 0. 05%、锰含量< 0. 05%的 合格低碳铁水。低碳铁水经本专利技术提出的炼钢工艺和装置生产出C含量0. 006 0. 020%, 磷含量< 0. 010%、硫含量< 0. 010%、硅含量< 0. 02%、锰含量< 0. 05%的合格钢水供LF 或RH等精炼炉。本专利技术提出一种全新铁矿石熔融还原低碳炼铁工艺方法，即四层复合喷吹、四区 熔融还原技术。熔融还原炉内首先形成厚渣和铁水熔池，对熔融还原炉实施四层复合喷吹， 一层铁水熔融还原炉底吹氧透气砖喷吹区称为熔池区(D区)，D区炉底吹入的氧气与含有 饱和碳的铁水中的碳(C 4. 2-4. 5% )反应，产生的热量输送到上部铁渣界面以上的终还原 E区，为FeO还原反应提供热量，反应生产的CO搅动铁水熔池使铁水成分和温度均勻，并生 产出C含量2. 2 2. 5%的低碳铁水，低碳铁水通过“乙型”出铁口连续流入炼钢炉，始终保 持熔融还原炉铁水稳定在一定的高度范围；二层高压碳氧枪喷吹区称为终还原区(E区)， 高压碳氧枪向渣铁界面同时喷入氧气和兰炭(或兰碳粉)，控制碳氧比使15-35%的兰炭 燃烧成C0，产生的热量用于FeO还原反应和把富余兰炭加热成1400°C以上高温碳颗粒，在 熔池渣铁界面以上0-0. 5m区域形成含有过饱和碳的铁水及有大量高温碳颗粒熔渣的终还 原E区；三层碳氧枪喷吹区称为初还原区(F区)，碳氧枪向离渣铁界面以上0. 4-1. 2m处 同时喷吹兰炭和氧气，控制碳氧比使85-90%的兰炭被燃烧生成CO和少量C02，E区的高温 碳颗粒还原FeO产生的CO和剩余高温碳颗粒向上运动，直到碳氧枪喷吹区渣铁界面以上 0. 4m-l. 2m区域即为初还原F区，F区产生的大量热量通过高温熔渣(1550-1600°C )不断 向终还原E区输送，为FeO还原反应提供热量；四层氧枪喷吹区称为快速熔融区(G区)， 氧枪向离渣铁界面以上1. 0-1. 8m熔渣处喷入氧气，离渣铁界面以上1. 0-3. 5m区域即为快 速熔融G区，在G区氧气把熔渣中的CO和剩余高温碳颗粒90-98 %燃烧生产CO2,产生的 高热量全部被高温熔渣(1450-160(TC)高效吸收，不断加入的铁矿石块或球团(预热到 1000-1200°C )被快速熔融成液态铁氧化物，比重为4-4. 5%的液态铁氧化物在熔渣中携带 大量热量进入初还原F区被还原，同时G区熔渣也把大量的热量交换到初还原F区熔渣中， 为液态铁氧化物的还原提供热量。即自上而下形成快速熔融区、初还原区、终还原区和熔池 区四个区。经预热到1000-1200°c比重为1. 6-2. 0的铁矿石块(10_50mm)或氧化球团，利用 高温串罐加料设备加入到熔融还原炉快速熔融G区，在比重为1.2-2.0的熔渣中并被快速熔化成液态铁氧化物(1400-145(TC )，比重为4-4. 5的液态铁氧化物在G区被快速升温 (1550-1600°C )进入初还原F区被逐步还原，进入E区被终还原和渗碳，生产出含有饱和碳 的铁水(C含量4. 2-4.5%)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铁矿石熔融还原低碳炼铁和炼钢装置，包括熔融还原炉（５）、高温料加入系统、出渣口（９）、四层复合喷吹系统和三级吹氧炼钢系统组成；熔融还原炉（５）上部两侧炉壁与高温料加入系统相连，顶部与煤气出口（４）相连，熔融还原炉侧壁安装有出渣口（９）、放铁口（１５）、四层复合喷吹系统，熔融还原炉（５）下部出铁口与三级吹氧炼钢系统相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董亚飞，
申请(专利权)人：董亚飞，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]
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