熔分造气生产铁水的炼铁系统及炼铁工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种熔分造气生产铁水的炼铁工艺，主要包括直接还原装置、熔分气化炉和煤气处理装置，熔分气化炉以直接还原装置生产的热态直接还原铁为原料，利用少量焦炭，全氧大喷煤，并同时喷入和经过脱碳处理后的还原气，能够适用于海砂矿等不易烧结和造块的铁矿，省去了烧结等矿石预处理程序，从而大幅度地降低焦炭使用量，仅用少量焦炭和氧气，可生产出合格的铁水，结构流程简单，投资成本低，由于直接还原装置的顶煤气脱碳回喷节约了燃料，降低燃料从而降低成品铁水成本；同时，也适用于其它粉矿、块矿、球团及其混合矿，具有较好的通用性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对钢铁企业炼铁系统及工艺，特别涉及一种熔分气化炼铁系统及工艺。
技术介绍
目前炼铁工艺技术，有现代高炉技术、直接还原技术和熔融还原技术。高炉技术和 熔融还原技术生产铁水，直接还原技术生产海绵铁。高炉炼铁是把铁矿石和焦炭、煤等燃料及熔剂装入高炉中冶炼，去掉杂质而得到 金属铁(生铁)。随着高炉炼铁技术的发展，高炉法炼铁无论从理论和技术上已达到较为完 善的程度。但高炉炼铁法存在着焦炭用量大、流程长、投资大、环境污染严重等缺点，随着铁 矿石和焦炭的涨价，高炉炼铁的成本大幅上涨；同时高炉无法冶炼粉矿，必须经烧结后才能 冶炼，因此不适用于冶炼海砂矿等烧结性不好的铁矿。直接还原法是指在铁矿石熔化温度下把铁矿石还原成海绵铁的炼铁生产过程，产 品为直接还原铁或海绵铁，技术较为成熟，生产方法气基占80%，由于受天然气资源和价格 限制，发展较为缓慢，并且用煤造气流程长，投资高。熔融还原技术是钢铁工业的几项前沿高新技术之一，是一种主要用煤和矿生产热 铁水的新工艺。由于该法有不用或少用焦炭、环境保护好、能耗低、投资省、应变能力强等特 点，因而受到世界各国的关注。据统计，迄今熔融还原法已有35种之多，其中较有竞争价值 的有13种。仅有C0REX、FINEX及Hismelt等少数几种熔融还原工艺具备有工业生产规模。同时，海砂矿是一种储量丰富、价格低廉的粉矿，粒度均勻，不需要选矿，矿石中全 铁含量在55%飞0%，TiO2含量为7. 7%左右，V2O3含量约为0. 45%，里面的钒有一定的回收价 值，海砂矿烧结性能很差，不容易粘接，不适合高炉和熔融还原法冶炼，因而现有技术中还 没有普遍开采并用海砂矿炼铁。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种熔分造气生产铁水的炼铁系统及炼铁工艺， 能够适用于海砂矿等不易烧结和压块的铁矿，可生产出合格的铁水，具有较好的通用性能， 结构流程简单，投资成本低，使用时节约燃料，降低原燃料及成品铁水成本。本专利技术的熔分造气生产铁水的炼铁系统，包括用于还原铁矿并产生还原铁的直接 还原装置、用于熔融还原铁并为直接还原装置提供煤气的熔分气化炉和用于脱除直接还 原装置还原反应后煤气中的二氧化碳并将处理后煤气送入熔分气化炉的煤气脱碳处理装 置；所述熔分气化炉下部设置煤气喷吹口及用于喷吹氧气和粉煤的氧煤喷吹口，熔分气化 炉上部设置还原铁和焦炭加入口。进一步，所述熔分气化炉为高炉结构，所述氧煤喷吹口和煤气喷吹口设置于高炉 结构的熔分气化炉炉缸部位；进一步，所述直接还原装置铁矿入口连通一铁矿预热系统，直接还原装置还原反应后 煤气依次通过铁矿预热系统、除尘装置I、洗涤装置和脱水装置进入煤气脱碳处理装置，煤 气脱碳处理装置处理后煤气通过加压机连通于熔分气化炉；进一步，所述熔分气化炉出口煤气通过除尘装置II进入直接还原装置；所述除尘装置 I的粉尘加入喷吹系统，与煤粉一起喷入熔分气化炉，除尘装置II的粉尘出口直接喷入熔 分气化炉；进一步，所述直接还原装置为使用粉矿的流动床直接还原炉或使用块矿、球团的直接 还原炉，包括按铁矿流程依次串联的预还原炉和终还原炉，所述熔分气化炉的煤气依次通 过终还原炉和预还原炉反应后进入铁矿预热系统；进一步，还包括用于将终还原炉的还原铁压块的热压块装置。 本专利技术还公开了一种利用熔分造气生产铁水的炼铁系统的炼铁工艺，包括以下步 骤a.将铁矿加热后置入直接还原装置与煤气进行还原反应并产出还原铁；b.还原铁经过预处理后与焦炭一起由顶部进入熔分气化炉，同时加入熔剂；在熔分气 化炉下部向炉内喷吹氧气并同时喷入粉煤，接还原装置反应后煤气经过脱除二氧化碳处理 后回流喷入熔分气化炉；焦炭在炉内下降的过程中被上升的煤气加热，并浮在液态渣铁面 上形成焦炭床层，铁水及炉渣通过焦炭床层后在熔分气化炉内实现渣铁分离并定期排放铁 水炉渣；上升的煤气从熔分气化炉上部排出进入直接还原装置用于还原铁矿。 进一步，所述铁矿为海砂矿，步骤a中，所述海砂矿经自然晾干进行预热后依次进 入直接还原装置，并调整还原后的还原铁温度；还原反应后的还原铁经过压块处理后与焦 炭一起由顶部进入熔分气化炉；步骤b中，熔分气化炉出口煤气的温度和炉身温度分布通 过调整喷入炉内的氧气量进行调整；脱除二氧化碳处理后的煤气除回流至直接还原装置外 还部分输出，并通过调整输出煤气量、回流煤气量和回流煤气温度来调整燃料比、燃烧温度 和调节炉身温度分布；进一步，步骤a中，直接还原装置包括预还原反应装置和终还原反应装置，分别为流动 床直接还原炉；所述海砂矿经自然晾干后与熔剂一同进行预热并进入预还原反应装置和终 还原反应装置进行还原反应，步骤b中，还原铁的预处理为热压块处理；进一步，步骤b中，由于海砂矿中含有钒和钛，冶炼过程中控制炉渣中TiO2含量小于 22% ；还包括步骤c，对铁水中钒进行回收。 本专利技术的有益效果是本专利技术的熔分造气生产铁水的炼铁系统及其炼铁工艺，熔 分造气生产铁水的炼铁系统包括直接还原装置、熔分气化炉和煤气脱碳处理装置，由直接 还原装置生产热态直接还原铁，焦炭、热态直接还原铁从熔分气化炉顶部加入，氧气、煤粉 和经过脱碳处理后的煤气从熔分气化炉吹入，形成熔分造气并煤气回流喷入熔分气化炉的 冶炼模式；能够适用于海砂矿等不易烧结和压块的铁矿，省去了烧结等矿石预处理程序，从 而大幅度地降低焦炭使用量，仅用少量焦炭和氧气，可生产出合格的铁水，结构流程简单， 投资成本低，由于煤气回流节约了燃料，降低燃料从而降低成品铁水成本；同时，也适用于 其它粉矿、块矿、球团及其混合矿，具有较好的通用性能；直接还原装置可使用现有技术中 的粉矿、块矿、球团的各种流程的直接还原炉，熔分气化炉也可另配置多个直接还原炉的装 置，使用简单方便。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。图1为本专利技术的流程示意图。具体实施方式附图为本专利技术的流程示意图，如图所示本实施例的熔分造气生产铁水的炼铁系 统，包括用于还原铁矿并产生还原铁的直接还原装置、用于熔融还原铁并为直接还原装置 提供煤气的熔分气化炉10和用于脱除直接还原装置还原反应后煤气中的二氧化碳并将处 理后煤气送入熔分气化炉的煤气脱碳处理装置5 ；所述熔分气化炉10下部设置煤气入口及用于喷吹氧气和粉煤的喷吹口，所述氧气和 粉煤喷吹口连通喷吹系统，熔分气化炉10上部设置还原铁和焦炭加入口。本实施例中，所述熔分气化炉10为高炉结构，所述喷吹口为两个，所述喷吹口和 煤气入口设置于高炉结构的熔分气化炉炉缸部位；采用高炉型结构，利于装置整体结构设 计及现有高炉系统的改造，同时，处理后的炉顶煤气从熔分气化炉炉缸部分喷入回用，喷吹 回流煤气后，高炉型熔分气化炉的炉缸生产状况与普通高炉十分接近，降低了纯氧冶炼的 理论燃烧温度，增加喷吹口口寿命，增大了炉腹煤气量，将热量较好的传递出去，解决了炉 内温度分布不均的问题。熔融的渣铁贮于炉缸；利于实现渣铁分离及调整铁水成分、定期排 放铁水及炉渣；设置双喷吹口喷吹氧气、煤粉，增加煤粉燃烧量，在冶炼海砂矿时，提高出铁 出渣次数，减少炉渣内的碳化钛的形成，更适用于海砂矿；生产时，焦炭在炉内下降的过程 中，被高温还原煤气加热，焦炭浮在液态渣铁面上，形成炽热的动态焦炭床层，炽热的焦炭 床层起着对通过床层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔分造气生产铁水的炼铁系统，其特征在于：包括用于还原铁矿并产生还原铁的直接还原装置、用于熔融还原铁并为直接还原装置提供煤气的熔分气化炉和用于脱除直接还原装置还原反应后煤气中的二氧化碳并将处理后煤气送入熔分气化炉的煤气脱碳处理装置；所述熔分气化炉下部设置用于喷吹煤气的煤气喷吹口及用于喷吹氧气和粉煤的氧煤喷吹口，熔分气化炉上部设置还原铁和焦炭加入口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋华，陈凌，彭华国，郭敏，赵瑞海，倪晓明，李佳楣，
申请(专利权)人：中冶赛迪工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]