專利名稱：一種粉鐵礦預還原工藝以及多級流化床的制作方法
技術領域：
本發明涉及煉鐵領域中的熔融還原煉鐵工藝，特別涉及一種粉鐵礦預 還原工藝以及多級流化床。
背景技術：
高爐煉鐵工藝是當前煉鐵的主體工藝，但高爐煉鐵工藝總體流程長、 污染嚴重和對煉焦煤的依賴是工藝本身無法突破的瓶頸，熔融還原煉鐵工 藝有望克服高爐煉鐵工藝的限制，在資源日益緊缺、環保壓力日益增加的 情況下，熔融還原煉鐵工藝日益突顯出其重要性。在眾多開發的熔融還原 煉鐵工藝中，鐵礦預還原與終還原爐搭配的"二步法"熔融還原工藝路線 逐漸成為主體，多級流化床還原粉鐵礦工藝因其獨有的工藝特性而成為是 眾多的"二步法"熔融還原煉鐵工藝的主要預還原工藝之一。
中國專利公開號CN1142248A、 CN1090331A分別兩個公開了多級流 化床還原粉鐵礦工藝。
這兩個專利用多級流化床預還原粉鐵礦工藝，粉鐵礦從料倉添加到流 化床中，礦石原料在自身重力作用下在多級流化床中逐步還原并添加到終 還原爐中，流化床反應過程中的流化介質和還原氣體為終還原爐出口煤 氣，經過每級流化床的氣體分布板通入到流化床中流化并還原粉鐵礦原 料。
類似這種粉鐵礦多級流化床還原工藝，終還原爐出口煤氣直接通入到 流化床中，終還原爐出口煤氣溫度超過IOO(TC，但粉鐵礦原料在溫度超過 95(TC條件下極易熔融而結塊或燒結，造成流化床堵塞。對于流化床氣體 分布板，在分布板上粘附熔融原料是造成堵塞的主要因素，而且對于流化 床工藝本身，系統內部的壓力損失有很大部分是由氣體通過分布板環節造 成。對于粉鐵礦流化床還原工藝，氣體分布板磨損、堵塞也是造成工藝中 斷的主要原因之一。
發明內容
本發明的目的是開發一種粉鐵礦預還原工藝及多級流化床，克服當前 多級流化床預還原粉鐵礦工藝與終還原工藝搭配過程中煤氣溫度過高造 成的原料熔融粘結問題，以及減少多級流化床還原粉鐵礦工藝裝置中氣體 分布板壓力損失，提高多級流化床預還原粉鐵礦工藝效率，從而提高整個 "二步法"熔融還原工藝效率。
為達到上述目的，本發明的技術方案是，
一種用于粉鐵礦預還原工藝，采用由至少2級流化床順序串聯而成的 多級流化床，最大粒度不超過8mm的粉鐵礦原料從料倉加入到第一級流 化床中，作為流化介質和反應介質的高溫煤氣從最后一級流化床底部通 入；粉鐵礦原料受自重作用順流而下，,高溫煤氣則與粉鐵礦原料逆流而上， 粉鐵礦在多級流化床中逐步得到還原；粉鐵礦經多級流化床還原或依自重 直接添加到終還原爐中，或由噴槍噴入到終還原爐中，或經過熱壓塊后加 入到終還原爐中；其中，進入流化床的煤氣溫度750 950°C;各級流化床 為至少二個錐度的錐型流化床，可省去流化床氣體分布板。
進一步，通入流化床的高溫煤氣由多級流化床出口煤氣經除塵、洗滌
和脫除C02工序的低溫煤氣與終還原爐出口的高溫煤氣混合而成。
多級流化床出口煤氣經除塵、洗滌和脫除C02工序并回對到終還原爐 出口煤氣中進行循環利用。
多級流化床由2~4級流化床組成。
作為各級流化床的錐型流化床至少有2個錐度，每個錐度10 40° 。 各級流化床不帶氣體分布板。
多級流化床每級流化床配有熱旋風分離器回收鐵礦石細粉，回收的鐵 礦石細粉或返回到同一級流化床，或添加到下一級流化床中。 多級流化床內溫度保持在650~950°C。 多級流化床內壓力保持在0.1 1.0Mpa。 -多級流化床出口煤氣氣速〈0.5m/s。 多級流化床入口煤氣氣速范圍是1.0~10.0m/s。
經多級流化床還原的粒度〉3mm粉鐵礦的粗顆粒在自重作用下添加下 一級流化床或到終還原爐中，粒度〈mm粉鐵礦細顆粒通過下料管添加下一級流化床或到終還原爐中。
經多級流化床還原的粉鐵礦金屬化率〉60%。
另外，本發明用于粉鐵礦預還原工藝的多級流化床，其為錐型結構，
至少有兩個錐度。所述的流化床的錐度為10 40° 。各級流化床可不設氣
體分布板裝置。
本發明粉鐵礦多級流態化預還原工藝中，粒度〈8mm的粉鐵礦從料倉 添加到流化床的下部，還原煤氣從流化床底部通入，粉鐵礦經2 4級流化 床還原添加到終還原爐中。 一級流化床出口煤氣經熱旋風除塵、洗滌和脫 除C02工序與終還原爐出口煤氣混合作為流化床還原煤氣和流化介質，流 化床由多錐度設計，混合煤氣可不經氣體分布板直接進入到流化床中。本 發明的粉鐵礦多級流態化預還原裝置和工藝，通過循環利用流化床出口煤 氣，在降低最后一級流化床入口煤氣的溫度、提高工序能耗的同時，克服 了流化床內粉鐵礦熔融造成的粘結，通過流化床多錐度設計，省去了流化 床氣體分布板，減少了煤氣的阻力損失，提高了流化床效率，從而提高了 多級流化床預還原與終還原搭配的"二步法"熔融還原煉鐵工藝效率。
本發明的有益效果
本發明由于多級流化床出口煤氣經旋風除塵、洗滌凈化以及脫除C O 2 等工序得到溫度較低、有效氣體含量較高的還原氣體并與終還原爐出口的 高溫煤氣混合，降低了流化床入口煤氣溫度，有效防止了流化床內粉鐵礦 原料由于反應氣體溫度過高造成的熔融粘結，同時提高了系統能量的循環 利用。
另外，通過在同一級流化床進行兩級或多級錐型設計，省去了流化床 氣體分布板，大大減少了流化床還原工藝過程中氣體壓力損失、減少了由 于氣體分布板出現的磨損堵塞等造成的工藝中斷，提高了多級流化床還原 粉鐵礦工藝的效率。通過本發明的實施，可大大提高多級流化床預還原粉 鐵礦工藝效率，從而提高多級流化床預還原與終還原搭配的"二步法"熔 融還原煉鐵工藝效率。
圖1是本發明第一實施例的流程示意圖；圖2是本發明第二實施例的流程示意圖； 圖3是本發明第三實施例的流程示意圖4是本發明流化床的結構示意圖。
具體實施例方式
實施例1
參見圖3，粉鐵礦1和熔劑2原料混合進入料倉3中，粉鐵礦1從料 倉3原料(粒度〈8mm)經下料管4添加到一級流化床5的下部，還原煤 氣從一級流化床入口 23進入一級流化床5， 一級流化床入口煤氣為二級流 化床經熱旋風11的出口煤氣； 一級流化床入口煤氣還原度 H2%+CO%>50%， 一級流化床入口煤氣速度為1.0 10.0m/s， 一級流化床入 口煤氣溫度為500 卯(TC;
粉鐵礦1在一級流化床5中反應后經下料管14添加到二級流化床6 中，大顆粒原料則可在煤氣管道逆流到二級流化床6中， 一級流化床5反 應后的煤氣，經熱旋風10排出一級流化床5，經煤氣洗滌裝置18和煤氣 脫除C02裝置19，得到循環煤氣21;與終還原爐出口煤氣20混合得到混 合煤氣22，混合煤氣22的溫度為850 950°C ，煤氣還原度H2%+CO%>85%;
二級流化床6的入口煤氣經二級流化床煤氣入口 23進入，入口煤氣 為三級流化床7的出口煤氣經熱旋風12所得的還原煤氣；
粉鐵礦在二級流化床6中還原后經下料管15添加到三級流化床7中， 三級流化床7的入口煤氣經三級流化床煤氣入口 25進入，入口煤氣為四 級流化床8的出口煤氣經熱旋風13所得的還原煤氣；
粉鐵礦在三級流化床7中還原后經下料管16添加到四級流化床8中， 四級流化床8的入口煤氣經四級流化床煤氣入口 26進入，入口煤氣為終 還原爐出口煤氣20與循環煤氣21混合得到的混合煤氣22;粉鐵礦經多級 流化床還原后金屬化率>60%; -
粉鐵礦在四級流化床8中還原后經下料管17添加到終還原爐9中， 最終還原生成鐵水，終還原爐出口產出的煤氣為終還原爐出口煤氣20;
各級流化床入口煤氣直接通入到流化床中，不經流化床氣體分布板， 顆粒較小的粉鐵礦通過下料管添加到下一級流化床中或最終進入終還原爐中，顆粒較大的粉鐵礦可由煤氣管道逆流下降到下一級流化床或最終進 入終還原爐中。
一級流化床出口煤氣經旋風除塵、洗滌凈化以及脫除C02 等工序與終還原爐出口煤氣混合得到混合煤氣，系統能量得到循環利用。 參見圖4，本發明用于粉鐵礦預還原工藝的多級流化床為錐型結構，
以多級流化床5為例，其內壁51、 52、 53有3個錐度，錐度為10 40° 。 實施例2
參見圖4，粉鐵礦1和熔劑2原料混合進入料倉3中，原料(粒度〈8mm) 經下料管4添加到一級流化床5的下部，還原煤氣從一級流化床入口 23 進入一級流化床5， 一級流化床入口煤氣為二級流化床經熱旋風11的出口 煤氣， 一級流化床入口煤氣還原度112%+(:0%>50%， 一級流化床入口煤氣 速度為1.0 10.0m/s， 一級流化床入口煤氣溫度為500 900°C。粉鐵礦原料 在一級流化床5中反應后經下料管14添加到二級流化床6中，大顆粒原 料則可在煤氣管道逆流到二級流化床6中， 一級流化床5反應后的煤氣， 經熱旋風10排出一級流化床5，經煤氣洗滌裝置18和煤氣脫除C02裝置 19，得到循環煤氣21，與終還原爐出口煤氣20混合得到混合煤氣22，混 合煤氣22的溫度為850 950°C，煤氣還原度H2%+CO%>85%。 二級流化 床6的入口煤氣經二級流化床煤氣入口 23進入，入口煤氣為三級流化床7 的出口煤氣經熱旋風12所得的還原煤氣。粉鐵礦在二級流化床6中還原 后經下料管15添加到三級流化床7中，三級流化床7的入口煤氣經三級 流化床煤氣入口 25進入，入口煤氣為四級流化床8的出口煤氣經熱旋風 13所得的還原煤氣。粉鐵礦在三級流化床7中還原后經下料管16添加到 四級流化床8中，四級流化床8的入口煤氣經四級流化床煤氣入口 26進 入，入口煤氣為終還原爐出口煤氣20與循環煤氣21的混合煤氣22。粉鐵 礦在四級流化床8中還原金屬化率>60%，經下料管17添加到熱壓塊27 中壓塊添加到終還原爐9中，最終還原生成鐵水，終還原爐出口產出的煤 氣為終還原爐出口煤氣20。
各級流化床入口煤氣直接通入到流化床中，可不經流化床氣體分布 板，顆粒較小的粉鐵礦通過下料管添加到下一級流化床中或最終進入終還 原爐中，顆粒較大的粉鐵礦可由煤氣管道逆流下降到下一級流化床或最終
8進入終還原爐中。 一級流化床出口煤氣經旋風除塵、洗滌凈化以及脫除 C02等工序與終還原爐出口煤氣混合得到混合煤氣，系統能量得到循環利 用。
實施例2與實施例1的差別是，經多級流化床還原的直接還原鐵經熱 壓塊添加到終還原爐中。
實施例3
參見圖5，粉鐵礦1和熔劑2原料混合進入料倉3中，原料(粒度〈8mm) 經下料管4添加到一級流化床5的下部，還原煤氣從一級流化床入口 23 進入一級流化床5， 一級流化床入口煤氣為二級流化床經熱旋風11的出口 煤氣， 一級流化床入口煤氣還原度H2。/。+CO。/。〉50。/。， 一級流化床入口煤氣 速度為1.0~10.0m/s， 一級流化床入口煤氣溫度為500 900°C。粉鐵礦原料 在一級流化床5中反應后經下料管14添加到二級流化床6中，大顆粒原 料則可在煤氣管道逆流到二級流化床6中， 一級流化床5反應后的煤氣， 經熱旋風10排出一級流化床5，經煤氣洗滌裝置18和煤氣脫除C02裝置 19，得到循環煤氣21，與終還原爐出口煤氣20混合得到混合煤氣22，混 合煤氣22的溫度為850 950°C，煤氣還原度H2%+CO%〉85%。 二級流化 床6的入口煤氣經二級流化床煤氣入口 23進入，入口煤氣為三級流化床7 的出口煤氣經熱旋風12所得的還原煤氣。粉鐵礦在二級流化床6中還原 后經下料管15添加到三級流化床7中，三級流化床7的入口煤氣經三級 流化床煤氣入口 25進入，入口煤氣為四級流化床8的出口煤氣經熱旋風 13所得的還原煤氣。粉鐵礦在三級流化床7中還原后經下料管16添加到 四級流化床8中，四級流化床8的入口煤氣經四級流化床煤氣入口 26進 入，入口煤氣為終還原爐出口煤氣20與循環煤氣21的混合煤氣22。粉鐵 礦在四級流化床8中還原金屬化率>60%，經下料管17添加到終還原爐9 中，最終還原生成鐵水，終還原爐出口產出的煤氣為終還原爐出口煤氣20。
各級流化床入口煤氣直接通入到流化床中，可不經流化床氣體分布 板，各級流化床內設置內部構件以改善流化床內煤氣流分布，顆粒較小的 粉鐵礦通過下料管添加到下一級流化床中或最終進入終還原爐中，顆粒較 大的粉鐵礦可由煤氣管道逆流下降到下一級流化床或最終進入終還原爐
9中。 一級流化床出口煤氣經旋風除塵、洗滌凈化以及脫除C02等工序與終 還原爐出口煤氣混合得到混合煤氣，系統能量得到循環利用。
實施例3與實施例1的差別是，多級流化床的入口可設置內部構件進 一步改善流化床內的煤氣分布。
綜上所述，本發明通過對多級流化床出口煤氣旋風除塵、洗滌凈化以 及脫除C02等工序得到溫度較低、有效氣體含量較高的還原氣體并與終還 原爐出口的高溫煤氣混合以降低流化床入口煤氣溫度，防止流化床內粉鐵 礦原料由于反應氣體溫度過高造成的熔融粘結，同時有效循環利用系統能 量。另外，通過對同一級流化床進行兩級或多級錐度設計，省去流化床氣 體分布板，減少流化床還原工藝過程中氣體壓力損失、減少由于氣體分布 板出現的磨損堵塞等造成的工藝中斷，提高多級流化床還原粉鐵礦工藝的 效率，也提高多級流化床預還原與終還原搭配的"二步法"熔融還原煉鐵 工藝效率。
權利要求
1. 一種用于粉鐵礦預還原工藝，采用由至少2級流化床順序串聯而成的多級流化床，最大粒度不超過8mm的粉鐵礦原料從料倉加入到第一級流化床中，作為流化介質和反應介質的高溫煤氣從最后一級流化床底部通入；粉鐵礦原料受自重作用順流而下，高溫煤氣則與粉鐵礦原料逆流而上，粉鐵礦在多級流化床中逐步得到還原；粉鐵礦經多級流化床還原或依自重直接添加到終還原爐中，或由噴槍噴入到終還原爐中，或經過熱壓塊后加入到終還原爐中；其中，進入流化床的煤氣溫度750～950℃；各級流化床為至少有二個錐度、而且不帶氣體分布板的錐型流化床。
2. 如權利要求1所述的用于粉鐵礦預還原工藝，其特征是，通入流化床 的高溫煤氣由多級流化床出口煤氣經除塵、洗滌和脫除032工序的低 溫煤氣與終還原爐出口的高溫煤氣混合而成。
3. 如權利要求1所述的用于粉鐵礦預還原工藝，其特征是，多級流化床出口煤氣經除塵、洗滌和脫除C02工序并回對到終還原爐出口煤氣中進行循環利用。
4. 如權利要求1所述的用于粉鐵礦預還原工藝，其特征是，多級流化床 由2 4級流化床組成。
5. 如權利要求1所述的用于粉鐵礦預還原工藝，其特征是，作為各級流 化床的錐型流化床的每個錐度10~40° 。
6. 如權利要求1所述的用于粉鐵礦預還原工藝，其特征是，多級流化床 每級流化床配有熱旋風分離器回收鐵礦石細粉，回收的鐵礦石細粉或 返回到同一級流化床，或添加到下一級流化床中。
7. 如權利要求1所述的用于粉鐵礦預還原工藝，其特征是，多級流化床 內溫度保持在650 950°C。
8. 如權利要求1所述的用于粉鐵礦預還原工藝，其特征是，多級流化床 內壓力保持在.0.1 1.0Mpa。
9. 如權利要求1所述的用于粉鐵礦預還原工藝，其特征是，多級流化床 出口煤氣氣速0.5m/s。
10. 如權利要求1所述的用于粉鐵礦預還原工藝，其特征是，多級流化床入口煤氣氣速范圍是1.0~10.0m/s。
11. 如權利要求1所述的用于粉鐵礦預還原工藝，其特征是，經多級流化 床還原的粒度〉3mm粉鐵礦的粗顆粒在自重作用下添加下一級流化床 或到終還原爐中，粒度〈lmm粉鐵礦細顆粒通過下料管添加下一級流 化床或到終還原爐中。
12. 如權利要求1所述的用于粉鐵礦預還原工藝，其特征是，經多級流化 床還原的粉鐵礦金屬化率>60%。
13. —種用于權利要求1所述的粉鐵礦預還原工藝的多級流化床，其特征 是，所述的流化床有至少二個錐度、而且不帶氣體分布板的錐型流化
14. 如權利要求13所述的用于粉鐵礦預還原工藝的多級流化床，其特征 是，所述的流化床的內壁錐度10 40° 。
全文摘要
一種用于粉鐵礦預還原工藝，采用由至少2級流化床順序串聯而成的多級流化床，粉鐵礦原料從料倉加入到第一級流化床中，作為流化介質和反應介質的高溫煤氣從最后一級流化床底部通入；粉鐵礦原料受自重作用順流而下，高溫煤氣與粉鐵礦原料逆流而上，粉鐵礦在多級流化床中逐步還原；粉鐵礦經多級流化床還原或依自重直接添加到終還原爐中，或由噴槍噴入到終還原爐中；流化床為至少有二個錐度、而且不帶氣體分布板的錐型流化床。本發明克服當前多級流化床預還原工藝中煤氣溫度過高造成的原料熔融粘結問題，減少多級流化床中氣體分布板壓力損失，提高流化床預還原粉鐵礦工藝效率，從而提高整個“二步法”熔融還原工藝效率。
文檔編號C21B13/14GK101519707SQ20081003396
公開日2009年9月2日 申請日期2008年2月28日 優先權日2008年2月28日
發明者周渝生, 張友平, 李維國, 李肇毅, 范建峰 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司