【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于低碳冶金生产的，具体涉及一种还原熔分一体化的超低碳炼铁方法。
技术介绍
1、钢铁行业是能源的消耗大户，其中高炉炼铁系统能耗和排放占据钢铁全流程总能耗和总排放的70％以上。因此，炼铁流程必须要推行高效的超低碳冶炼技术。氢冶金是一项以氢能源代替传统化石能源进行还原的技术，对促进钢铁行业绿色可持续发展至关重要，是推动钢铁工业碳排放达到峰值和深度减排的主要手段。目前，氢冶金技术和工艺的主要应用方向为高炉富氢冶炼工艺和非高炉氢基还原工艺。高炉富氢冶炼技术以传统高炉为基础，通过喷吹氢气部分取代焦炭和煤粉，显著减少碳排放，焦炭在高炉中不仅提供了必要的还原剂，还起到了支撑炉料结构、维持炉内气流分布和提供热量的作用。但是高炉富氢工艺的显著缺点是仍需依赖焦炭和煤粉作为主要还原剂，这是由于炉内碳、氢竞争还原反应(即水煤气反应)导致氢气利用率低，且风口仍然存在大量的碳-氧燃烧反应，最终导致工艺的减碳能力有限。非高炉氢基竖炉还原工艺以氢气作为还原剂，其反应过程几乎不产生二氧化碳。然而，该工艺的显著缺点有三：①还原产物为固态金属化球团，进行后续处理时需要降温，此过程中存在大量热量损失；②当金属化球团冷却至室温后，其内部蕴含的高化学势能使其成为潜在的自燃源，为降低自燃风险，工业上常采取在球团表面喷涂水泥或油漆等防火材料的措施，以形成保护层抑制自燃反应的发生；③同时金属化球团几乎不含碳，根据fe-c相图，升温熔化的熔点温度高，需要额外的加热及渗碳处理。
2、专利cn118531178a公开了一种电热竖炉低碳炼铁工艺，铁矿从进料口进入炉
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，该方法能大幅度降低焦炭和煤粉的使用量，最大程度实现超低碳消耗和排放，且在此基础上无需额外渗碳处理，解决了普通高炉富氢工艺减碳效果有限的缺陷。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，包括以下步骤：
4、步骤1：将铁矿石和焦炭从进料口加入炼铁炉内并在其内堆积，在炉缸和炉腹处预铺焦炭床作为死料柱区；
5、步骤2：从风口向炼铁炉内输送氢气，并对炉内的还原区、软熔带和死料柱区实行梯度加热；
6、步骤3：氢气进入炉内后与铁矿石在还原区发生反应，铁氧化物被还原为金属铁；还原后的金属化炉料下行至软熔带，在软熔带被熔化并滴落至死料柱区，在死料柱区，熔化的渣铁穿过焦炭床发生渗碳反应，之后滴落至炉缸处实现渣铁分离，最终从渣铁出口排出；
7、步骤4：炉内产生的气体和水蒸气从炉顶煤气出口排出，经除水、除尘和脱除co2后循环通过风口再次输入炉内。
8、进一步地，步骤1中，从进料口加入炼铁炉内的铁矿石与焦炭的质量比为12-32:1，焦炭使用量为50-150kg/t。
9、进一步地，铁矿石与焦炭采用分层布料或混合布料的方式从进料口处加入到炼铁炉内。
10、进一步地，炼铁炉风口包括炉身风口、炉腰上部风口、炉腰下部风口和炉缸风口，其中每类风口数量为4-48。
11、进一步地，将炉缸风口分为工作风口和备用风口，当炉缸工作风口通畅时，从炼铁炉所有风口向炉内输送氢气。
12、进一步地，当工作风口堵塞时，启用备用风口作为工作风口并向内喷吹氢气，且对堵塞风口进行钻孔疏通，疏通后作为备用风口，或者对堵塞风口间断性喷吹富氧热风以进行化学燃烧疏通，疏通后作为备用风口。
13、进一步地，喷吹氢气时，炉身风口喷吹氢气的温度为150-600℃，炉腰上、下部风口喷吹的氢气温度为600-1200℃，炉缸风口喷吹的氢气温度为30-1500℃。
14、进一步地，步骤2中进行梯度式加热时，自上而下逐步提高加热功率，使间接还原区温度为200-1200℃，软熔带温度为1200℃-1550℃，死料柱区的温度为1550℃-2000℃。
15、进一步地，步骤3中渣铁穿过焦炭床发生渗碳反应后，铁水中的铁的质量分数为94-96％，碳的质量分数为3-6％。
16、进一步地，步骤4中炉内排出的气体经处理后从四类风口中的一类或多类风口喷吹至炉内。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
18、(1)本专利技术通过预设焦炭床和超大的矿焦比布料实现吨铁超低碳消耗，本专利技术仅在开炉时预设一定的焦炭床高度，后续冶炼过程焦炭床的消耗仅取决于渗碳反应，而渗碳反应的碳含量仅在3-6％，需碳量较低，从而大幅度降低了碳用量，这与高炉炼铁有本质区别；
19、(2)本专利技术在实际冶炼过程中以风口喷吹的氢气作为主要还原剂，具体地，以全氢喷吹配合外部电加热实现超高间接还原度，破除了富氢高炉的氢气利用极限，焦炭仅需满足渗碳的基本需求，这在高炉炼铁也是无法实现的，最大程度实现超低碳排放，解决了普通高炉富氢工艺减碳效果有限的缺陷。
20、(3)本专利技术利用炉体梯度式加热技术使铁矿石还原后软熔滴落，实现高效的还原熔分一体化超低碳炼铁，相较于非高炉氢基竖炉所生产的金属化球团，本工艺直接产出合格铁水，铁水经过焦炭床发生渗碳反应，避免了先冷却再加热熔化金属化球团的重复处理，并且相较于传统的非高炉氢基竖炉还原工艺，省去了额外的渗碳环节；
21、(4)本专利技术设计多类风口，并以物理方法兼顾间断性的化学燃烧的方法疏通炉缸风口，且炉缸风口几乎不发生燃烧耗碳，而传统高炉风口则存在持续不断地碳氧剧烈燃烧，因此大大降低了碳消耗和排放，可以实现全氢冶炼和超低碳排放，这在高炉也是无法实现的；另外，本专利技术所涉及的还原熔分一体化炼铁反应器可以重新设计，也可以在现有高炉的基础上进行适当改造，改造后的高炉可称之为“电高炉”，相对于新建非高炉工艺装备，“电高炉”可以大大降低投资成本。
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1.一种还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，其特征在于，步骤1中，从进料口加入炼铁炉内的铁矿石与焦炭的质量比为12-32:1，焦炭使用量为50-150kg/t。
3.根据权利要求1或2所述的还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，其特征在于，铁矿石与焦炭采用分层布料或混合布料的方式从进料口处加入到炼铁炉内。
4.根据权利要求1所述的还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，其特征在于，炼铁炉风口包括炉身风口、炉腰上部风口、炉腰下部风口和炉缸风口，其中每类风口数量为4-48。
5.根据权利要求4所述的还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，其特征在于，将炉缸风口分为工作风口和备用风口，当炉缸工作风口通畅时，从炼铁炉所有风口向炉内输送氢气。
6.根据权利要求5所述的还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，其特征在于，当工作风口堵塞时，启用备用风口作为工作风口并向内喷吹氢气，且对堵塞风口进行钻孔疏通，疏通后作为备用风口，或者对堵塞风口间断性喷吹富氧热风以进行化学燃烧疏通，疏通后作为
7.根据权利要求5或6所述的还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，其特征在于，喷吹氢气时，炉身风口喷吹氢气的温度为150-600℃，炉腰上、下部风口喷吹的氢气温度为600-1200℃，炉缸风口喷吹的氢气温度为30-1500℃。
8.根据权利要求1所述的还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，其特征在于，步骤2中进行梯度式加热时，自上而下逐步提高加热功率，使间接还原区温度为200-1200℃，软熔带温度为1200℃-1550℃，死料柱区的温度为1550℃-2000℃。
9.根据权利要求1所述的还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，其特征在于，步骤3中渣铁穿过焦炭床发生渗碳反应后，铁水中的铁的质量分数为94-96％，碳的质量分数为3-6％。
10.根据权利要求4所述的还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，其特征在于，步骤4中炉内排出的气体经处理后从四类风口中的一类或多类中喷吹至炉内。
...【技术特征摘要】
1.一种还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，其特征在于，步骤1中，从进料口加入炼铁炉内的铁矿石与焦炭的质量比为12-32:1，焦炭使用量为50-150kg/t。
3.根据权利要求1或2所述的还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，其特征在于，铁矿石与焦炭采用分层布料或混合布料的方式从进料口处加入到炼铁炉内。
4.根据权利要求1所述的还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，其特征在于，炼铁炉风口包括炉身风口、炉腰上部风口、炉腰下部风口和炉缸风口，其中每类风口数量为4-48。
5.根据权利要求4所述的还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，其特征在于，将炉缸风口分为工作风口和备用风口，当炉缸工作风口通畅时，从炼铁炉所有风口向炉内输送氢气。
6.根据权利要求5所述的还原熔分一体化的超低碳炼铁方法，其特征在于，当工作风口堵塞时，启用备用风口作为工作风口并向内喷吹氢气，且对堵塞风口进行钻孔疏通...
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