專利名稱：用于制造鐵水的設(shè)備和使用該設(shè)備制造鐵水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造鐵水的設(shè)備以及一種使用該設(shè)備制造鐵水的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及一種用于制造鐵水的設(shè)備以及一種用于使用該設(shè)備制造鐵水的方法，以還原具有較大范圍的顆粒尺寸的粉鐵礦。
背景技術(shù)：
鋼鐵工業(yè)是核心工業(yè)，其提供在建筑業(yè)以及汽車、輪船、家用器具和我們所使用的許多其他產(chǎn)品的制造業(yè)中所需要的基礎(chǔ)材料。它也是伴隨人類發(fā)展的具有最長歷史的工業(yè)之一。鑄鐵廠在鋼鐵工業(yè)中起著重要的作用，在鑄鐵廠中，在通過使用作為原材料的鐵礦石和煤生產(chǎn)鐵水(其為呈熔化狀態(tài)的生鐵)之后，從鐵水生產(chǎn)出鋼，然后提供給消費者。
當(dāng)前，世界4失產(chǎn)量的大約60%通過使用從十四世紀發(fā)展的鼓風(fēng)爐法來實現(xiàn)。在鼓風(fēng)爐法中，通過使用煙煤生產(chǎn)的焦炭和已經(jīng)歷經(jīng)燒結(jié)處理的鐵礦石被裝入鼓風(fēng)爐中，氧氣被供給到鼓風(fēng)爐以將鐵礦石還原成鐵，從而制造出鐵水。
鼓風(fēng)爐法在用于制造鐵水的工廠中最為普及；考慮到反應(yīng)特性，鼓風(fēng)爐法要求原材料具有至少預(yù)定水平的強度并具有能夠確保在爐中具有滲透性的粒度。為此原因，需要通過處理特定原煤而獲得的焦炭作為碳源以用作燃料和還原劑。另外，需要已經(jīng)經(jīng)受連續(xù)聚集處理
(agglomerating process)的燒結(jié)礦作為鐵源。
因此，現(xiàn)代的鼓風(fēng)爐法要求原材料初步處理設(shè)備，例如焦炭制造設(shè)備和燒結(jié)設(shè)備。也就是說，除了鼓風(fēng)爐有必要裝備輔助設(shè)施，并且還有必要具有用于防止以及最小化由輔助設(shè)施產(chǎn)生的污染的設(shè)備。因此，在輔助設(shè)施和設(shè)備上的龐大投資導(dǎo)致制造成本增大。
為了解決鼓風(fēng)爐法的這些問題，許多國家正在對用于制造鐵水的熔煉還原法進行大量研究。在還原熔煉法中，通過直接使用普通的煤作為燃料和還原劑以及鐵礦石作為鐵源而在熔爐-氣化器中制造出鐵水。由于在熔爐-氣化器中形成煤的煤填充床，所以包含鐵和添加劑的 材料在煤填充床中被熔化和形成爐渣，從而作為鐵水和爐渣被排放。 氧氣通過安裝在外壁中的多個鼓風(fēng)口被注入到熔爐-氣化器中，從而燃 燒在熔爐-氣化器中的煤填充床。氧氣被轉(zhuǎn)換成熱還原氣體并且被傳送 到還原反應(yīng)器。然后，熱還原氣體對鐵礦石和添加劑進行還原和增塑， 并且被排放到外部。填充床還原反應(yīng)器或流化床還原反應(yīng)器用作還原反應(yīng)器。在填充 床還原反應(yīng)器中，礦石與通過形成在礦石層之間的腔而上升的還原氣 體接觸，然后礦石層在向下移動的同時被還原。因此，在填充床還原 反應(yīng)器中，為使還原氣體在礦石層中均勻流動，需要在礦石中實現(xiàn)通 風(fēng)。為此，在填充床還原反應(yīng)器中，鐵礦石被限制具有在資源范圍內(nèi) 的預(yù)定尺寸。然而，由于鐵礦石在填充床還原反應(yīng)器中被還原成分化 的，所以增大了爐中的顆粒率。結(jié)果，通風(fēng)變差，從而不均勻地形成 在礦石層中的還原氣流。因此，不能提供還原氣體，從而導(dǎo)致處理過 程停止。同時，在流化床還原反應(yīng)器中，使用高速還原氣體將粉鐵礦還原 成流化的。粉鐵礦應(yīng)該以預(yù)定水平的還原率被還原，以便最小化在熔 爐-氣化器中的燃料率。為此，低氧氣化度的還原氣體被供給到流化床 還原反應(yīng)器。為了在流化床還原反應(yīng)器中形成均勻的流化床層，在流化床還原 反應(yīng)器中的還原氣體的速度應(yīng)被控制，因此難于對運行進行管理。存 在的問題在于，粉鐵礦因高速的還原氣體擴散到外部。同時，流化床 層在流化床還原反應(yīng)器中因低速的還原氣體而塌陷。進一步，如果塌 陷的流化床層長時間保留，則由于粉鐵礦被熔化成彼此結(jié)合，因此就 不可能運行。因此，如果具有較寬范圍尺寸的鐵礦石在流化床還原反 應(yīng)器中被還原，則更加難于運行，因為難于在流化床還原反應(yīng)器中形 成均勻的流化層。也就是說，如果具有較寬范圍尺寸的鐵礦石被流化 而還原，則嚴重的負載施加到流化床還原反應(yīng)器，從而使運行更為復(fù) 雜且變得困難。韓國專利申請公布No. 2001-0065011公開了一種同時使用上述的填充床還原反應(yīng)器和流化床還原反應(yīng)器來制造鐵水的設(shè)備。在這種用于制造鐵水的設(shè)備中，基于熔爐-氣化器，填充床還原反應(yīng)器與流化床還原反應(yīng)器根據(jù)鐵礦石的尺寸簡單組合。在此，首先，基于鐵礦石的尺寸，鐵礦石被分成粉鐵礦和粗鐵礦。在粉鐵礦在流化床還原反應(yīng)器中被還原后，它們以粉材料的狀態(tài)被供給到熔爐-氣化器，而并不經(jīng)歷壓制過程。在粗鐵礦在填充床還原反應(yīng)器中被還原后，它們被供給到熔爐-氣化器。因此，仍然伴隨有使用上述填充床還原反應(yīng)器和流化床還原反應(yīng)器的問題。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
為了解決上述問題，提供一種用于制造鐵水的設(shè)備，以能夠還原和熔化在較寬范圍尺寸內(nèi)的鐵礦石以及然后制造鐵水。
另外，提供了 一種使用上述用于制造鐵水的設(shè)備來制造鐵水的方法。
技術(shù)方案
一種根據(jù)本發(fā)明實施方案的用于制造鐵水的方法包括i )通過將第 一鐵礦石裝入流化床還原反應(yīng)器中來對所述第 一鐵礦石進行還原；ii )通過壓制經(jīng)還原的第一鐵礦石來制造壓制鐵；iii )通過將第二鐵礦石和所述壓制鐵裝入填充床還原反應(yīng)器中而對所述第二鐵礦石以及所述壓制鐵進行還原，所述第二鐵礦石的尺寸大于所述第一鐵礦石的尺寸；iv)將經(jīng)還原的壓制鐵和所述第二鐵礦石裝入與所述填充床還原反應(yīng)器相連的熔爐-氣化器中；v)制備塊狀含碳材料作為熱源，用于熔化經(jīng)還原的壓制鐵和所述第二鐵礦石；vi)將所述塊狀含碳材料裝入所述熔爐-氣化器中，然后形成煤填充床；以及vii)將氧氣通過安裝在所述熔爐-氣化器中的鼓風(fēng)口注入，然后從所述壓制鐵和所述第二鐵礦石制造鐵水。
在還原第二鐵礦石以及壓制鐵的過程中，壓制鐵的強度可以大于第二鐵礦石的強度。所述壓制鐵的強度可以大于或等于200kg/cm2。所
述第二鐵礦石的孔穴率可以大于所述壓制鐵的孔穴率。在還原第二鐵礦石以及壓制鐵的過程中，所述壓制鐵的還原分化率可以小于所述第
二纟失礦石的還原分化率。所述壓制4失的尺寸可以在8mm到40mm的范圍內(nèi)。所述第二鐵礦石的尺寸可以大于或等于5mm。
制造所述壓制鐵可以進一步包括在壓制所述第 一鐵礦石之后破碎所述壓制鐵?？梢赃M一步包括，將產(chǎn)生自所述煤填充床的還原氣體供給到選自流化床還原反應(yīng)器和填充床還原反應(yīng)器中的至少一個?？梢赃M一步包括在將還原氣體供給到還原反應(yīng)器之前對所述還原氣體進行冷卻?？梢赃M一步包括將返回氣體添加到所述還原氣體，該返回氣體通過從所述流化床還原反應(yīng)器和填充床還原反應(yīng)器排放的廢氣中去除二氧氣化碳而產(chǎn)生。產(chǎn)生自所述煤填充床的還原氣體可以被供給到所述流化床還原反應(yīng)器和所述填充床還原反應(yīng)器。
所述返回氣體可以包括第一返回氣體，其供給到所述流化床還原反應(yīng)器；和第二返回氣體，其供給到所述填充床還原反應(yīng)器。所述第一返回氣體的量可以大于所述第二返回氣體的量。供給到所述流化
器的還原氣體的溫度。供給到所述流化床還原反應(yīng)器的還原氣體的溫度可以高于或等于700° C并且低于750° C。供給到所述填充床還原反應(yīng)器的還原氣體的溫度可以在750° C到800。 C的范圍內(nèi)。
一種根據(jù)本發(fā)明另一實施方案的用于制造鐵水的方法，包括將輔
助燃料通過所述鼓風(fēng)口注入到所述煤填充床中。所述輔助燃料可以被注入到所述煤填充床中以與氧氣隔開。所述輔助燃料可以為粉煤，其被預(yù)先干燥以具有其量小于或等于1. 0重量％的濕氣。所述輔助燃料可以為粉煤，并且所述粉煤的尺寸小于或等于3. Omm。所述輔助燃料可以為含烴的氣體。
一種根據(jù)本發(fā)明另一實施方案的用于制造鐵水的方法，包括將球
團礦或燒結(jié)礦裝入所述填充床還原反應(yīng)器中，并對它們進行還原。在還原所述第一鐵礦石的過程中，所述第一鐵礦石的還原率可以大于或等于45%。在所述填充床還原反應(yīng)器中對壓制鐵以及所述第二鐵礦石進行還原所需的時間可以長于在所述流化床還原反應(yīng)器中對所述第一鐵礦石進行還原所需的時間。所述第二鐵礦石的量可以小于或等于所述第一和第二鐵礦石的總和的40%。在還原壓制鐵和第二鐵礦石的過程中，所述壓制鐵和所述第二鐵礦石的還原率可以大于或等于70%。
一種根據(jù)本發(fā)明一實施方案的用于制造鐵水的設(shè)備，包括i)流化床還原反應(yīng)器，其對第一鐵礦石進行還原；ii)用于制造壓制鐵的裝置，其連接到所述流化床還原反應(yīng)器，并且壓制經(jīng)還原的第一鐵礦石并制造壓制鐵；iii )填充床還原反應(yīng)器，其連接到所述用于制造壓制鐵的裝置，壓制鐵和尺寸大于所述第 一鐵礦石的尺寸的第二鐵礦石被裝入所述填充床還原反應(yīng)器中，并被一起還原；iv)熔爐-氣化器，其連接到所述填充床還原反應(yīng)器，所述第二鐵礦石、所述壓制鐵和塊狀含碳材料被裝入所述熔爐-氣化器中，并且所述熔爐-氣化器通過將氧氣經(jīng)安裝在所述熔爐-氣化器的側(cè)部處的鼓風(fēng)口注入來制造鐵水。
所述壓制鐵的強度可以大于所述第二鐵礦石的強度。所述壓制鐵的強度可以大于或等于200kg/cm2。所述第二鐵礦石的孔穴率可以大于所述壓制鐵的孔穴率。在還原第二鐵礦石以及所述壓制鐵的過程中，所述壓制鐵的還原分化率可以小于所述第二鐵礦石的還原分化率。所述壓制鐵的尺寸在8mm到40mm的范圍內(nèi)。所述第二4^礦石的尺寸可以大于或等于5mm。
一種根據(jù)本發(fā)明一實施方案的用于制造鐵水的設(shè)備，可進一步包括第一還原氣體供給管，其將所述熔爐-氣化器與所述流化床還原反應(yīng)器相連；和第二還原氣體供給管，其將所述熔爐-氣化器與所述填充床還原反應(yīng)器相連。 一種根據(jù)一實施方案的用于制造鐵水的設(shè)備，可進一步包括用于去除二氧氣化碳的裝置，其將返回氣體供給到所述還原氣體，該返回氣體通過從自所述流化床還原反應(yīng)器和所述填充床還原反應(yīng)器排放的廢氣中去除二氧氣化碳而產(chǎn)生。 一種根據(jù)一實施方案的用于制造鐵水的設(shè)備可進一步包括廢氣冷卻器，其冷卻從選自所述流化床還原反應(yīng)器和所述填充床還原反應(yīng)器中的至少一個排放的廢
一種根據(jù)本發(fā)明一實施方案的用于制造鐵水的設(shè)備可進一步包括第 一和第二返回氣體供給管，所述第 一和第二返回氣體供給管連接到
所述用于去除二氧氣化碳的裝置；并且所述第一返回氣體供給管連接到所述流化床還原反應(yīng)器；并且所述第二返回氣體供給管連接到所述填充床還原反應(yīng)器。通過所述第一返回氣體供給管供給的返回氣體的量大于通過所述第二返回氣體供給管供給的返回氣體的量。供給到所 反應(yīng)器的還原氣體的溫度。
所述鼓風(fēng)口可包括氧氣注入管線，通過該氧氣注入管線將氧氣 注入；和輔助燃料注入管線，其與所述氧氣注入管線分隔開并且將輔 助燃料注入到所述熔爐-氣化器中。所述氧氣和所述輔助燃料可彼此匯 合，然后在所述熔爐-氣化器的通道中燃燒；并且所述氧氣與所述鼓風(fēng) 口間隔開。所述輔助燃料注入管線可被安裝為穿透所述鼓風(fēng)口的前端。 所述輔助燃料可為含烴的氣體或粉狀含碳材料。
一種根據(jù)本發(fā)明一實施方案的用于制造鐵水的設(shè)備可進一步包括 一氣體，其在所述熔爐-氣化器中的還原氣體被供給到所述流化床還原 反應(yīng)器和所述填充床還原反應(yīng)器之前冷卻所述還原氣體。在所述流化 床還原反應(yīng)器中的第一鐵礦石的還原率可大于或等于45%。所述流化 床還原反應(yīng)器可包括彼此以多級方式相互連接的多個流化床還原反應(yīng) 器。
有益效果
在 一種根據(jù)本發(fā)明的用于制造鐵水的方法中，可以防止在流化床 還原反應(yīng)器中出現(xiàn)擴散損耗和粘附現(xiàn)象。因此，可以增大鐵水的產(chǎn)量 并可以減小殘渣損耗。
第二鐵礦石和壓制鐵被裝入填充床還原反應(yīng)器中并一起被還原。 因此，即使第二鐵礦石被還原氣體分化，由于壓制鐵也可以確保合適 的通風(fēng)。
另外，隨著輔助燃料注入，還原氣體的量增大，從而可以增大在 熔爐-氣化器中第二鐵礦石和壓制鐵的停留時間。因此，第二鐵礦石和 壓制鐵可以被完全還原，然后被容易地熔化。
另外，由于通過從廢氣去除二氧氣化碳而產(chǎn)生的返回氣體重新用 作還原氣體，所以還原氣體的量可以被有效增大，并且還原氣體的溫 度可以得到合適控制。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施方案的用于制造鐵水的設(shè)備的示意性視圖。
圖2是在圖1的填充床還原反應(yīng)器中的鐵礦石層的示意性放大視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施方案的用于制造鐵水的設(shè)備 的示意性視圖。
圖4示意性圖示了圖3的放大的IV部分。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第三示意性實施方案的用于制造鐵水的設(shè)備 的示意性視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的第四示意性實施方案的用于制造鐵水的設(shè)備 的示意性視圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的第五示意性實施方案的用于制造鐵水的設(shè)備 的示意性視圖。
具體實施例方式
下文將參照圖1-7闡釋本發(fā)明的示例性實施方案。所述示例性實 施方案僅僅意在描述本發(fā)明，而本發(fā)明并不限于此。
圖1示意性圖示根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施方案的一種用于制 造鐵水的設(shè)備IOO。圖1中圖示的用于制造鐵水的設(shè)備100僅僅意在 描述本發(fā)明，而本發(fā)明并不限于此。因此，用戶制造鐵水的設(shè)備100 的結(jié)構(gòu)可以改造成其他形式。
在圖1中，鐵礦石所經(jīng)過的礦石管為方便起見標記為粗實線，氣 體所經(jīng)過的氣體管標記為細實線。另外，煤所經(jīng)過的煤管標記為虛線。
在圖1中，盡管還原氣體被圖示為從熔爐-氣化器40供給到流化
床還原反應(yīng)器20和填充床還原反應(yīng)器10，但這僅僅意在圖示本發(fā)明，
而本發(fā)明并不限于此。
在圖1中圖示的用于制造鐵水的設(shè)備100中，可以通過使用粉鐵
礦來制造鐵水。塊狀含碳材料用于制造鐵水。大尺寸的煤或煤餅用作 塊狀含碳材料。還原鐵礦石被裝入熔爐-氣化器40中，同時塊狀含碳 材料被裝入熔爐-氣化器40中，從而可以制造鐵水。
用于制造鐵水的設(shè)備包括填充床還原反應(yīng)器10、流化床還原反 應(yīng)器20、用于制造壓制鐵的裝置30以及熔爐-氣化器40。除此之外，如果必要可以進一步包含其他裝備。
可以使用兩種可以用在用于制造鐵水的設(shè)備100中的鐵礦石。兩
種鐵礦石被分類并被稱為第一和第二鐵礦石。第二鐵礦石的尺寸大于
第一鐵礦石的尺寸。第一鐵礦石在經(jīng)過流化床還原反應(yīng)器20的同時被 流化。如果鐵礦石的尺寸較大并且在流化床還原反應(yīng)器中的還原氣體 的流速，則第一鐵礦石在流化床還原反應(yīng)器中得不到良好流化。因此， 第一鐵礦石會下落在流化床還原反應(yīng)器20的底部，從而變得聚集。第 一鐵礦石應(yīng)該具有能夠不被擴散并保留在流化床還原反應(yīng)器20中的 尺寸。在第一鐵礦石在流化床還原反應(yīng)器20中被還原之后，它們在用 于制造壓制鐵的裝置30中被壓制。接著，第一鐵礦石被裝入填充床還 原反應(yīng)器IO，然后被進一步還原。
同時，第二鐵礦石與壓制鐵(第一鐵礦石的已還原材料)一起被 裝入填充床還原反應(yīng)器10中，所述壓制鐵在用于制造壓制鐵的裝置 30中被壓制得到。在填充床還原反應(yīng)器10中所還原的第二鐵礦石和 壓制鐵被裝入熔爐-氣化器40，然后被熔化。基于通氣變差并不超出 運行限制的范圍條件來確定被裝入填充床還原反應(yīng)器10中的第二鐵 礦石的尺寸。例如，第二鐵礦石的尺寸可以大于或等于5mm。如果第 二鐵礦石的尺寸小于5mm,則當(dāng)?shù)诙F礦石被裝入該腔中時，用于傳 送從填充床還原反應(yīng)器10的下部上升的還原氣體的腔過小。因此，還 原氣體的流動受到阻擋，然后運行不穩(wěn)定。除了第二鐵礦石之外，球 團礦或燒結(jié)礦可被裝入填充床還原反應(yīng)器10中。因此，使用用于制造 鐵水的設(shè)備100的操作可更為穩(wěn)定。
下文中闡釋包含在用于制造鐵水的設(shè)備100中的每個裝置。下文 中闡釋的裝置的結(jié)構(gòu)僅僅意在描述本發(fā)明，而本發(fā)明并不限于此。
多個流化床還原反應(yīng)器20以多級方式彼此連接。在圖1中，圖示 了帶有四個階段的流化床還原反應(yīng)器20,這僅僅意在描述本發(fā)明，而 本發(fā)明并不限于此。因此，流化床還原反應(yīng)器20的數(shù)目可改變。裝入 流化床還原反應(yīng)器20中的第一鐵礦石在經(jīng)過流化床還原反應(yīng)器20的 同時被還原。如果必要，添加劑可與第一鐵礦石一起裝入流化床還原 反應(yīng)器20中。產(chǎn)生于熔爐-氣化器40中的還原氣體接連經(jīng)過多級流化 床還原反應(yīng)器20，然后被排出到外面。裝入流化床還原反應(yīng)器20的第一鐵礦石被預(yù)熱、預(yù)還原、最后被還原，然后供給到用于制造壓制
鐵的裝置30。在第一鐵礦石在流化床還原反應(yīng)器20中被還原之后， 它們在填充床還原反應(yīng)器10中被再次還原。因此，在流化床還原反應(yīng) 器20中的還原率不需要很高。
同時，在流化床還原反應(yīng)器20中的第一鐵礦石的還原率可被最小 化得足以在用于制造壓制鐵的裝置30中壓緊第一鐵礦石。例如，如果 在流化床還原反應(yīng)器20中第一鐵礦石的還原率小于45%，就難于在用 于制造壓制鐵的裝置30中壓緊第一鐵礦石。這是因為，能夠在擠壓期 間用作粘合劑的純鐵的量太少。結(jié)果，第一鐵礦石得不到良好壓緊， 于是易于破裂。因此，在流化床還原反應(yīng)器20中的第一鐵礦石的還原 率可以大于或等于45%。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以容易地理解流化床 還原反應(yīng)器20的具體結(jié)構(gòu)，因而省略其詳細描述。
經(jīng)過流化床還原反應(yīng)器20的第一鐵礦石在用于制造壓制鐵的設(shè) 備20中被壓緊。用于制造壓制鐵的裝置30連接到流化床還原反應(yīng)器 20。用于制造壓制鐵的裝置30包括裝料斗302、 一對輥子304、以及 破碎機306。如果必要，可進一步包括其他裝置。
用于制造壓制鐵的裝置30通過使用一對輥子204擠壓被還原的第 一鐵礦石，然后制造長的連接的壓制鐵。壓制鐵被破碎機206破碎， 然后傳送到熱壓平衡裝置101。壓制鐵可被制造為，具有大于或等于 200kg/cn^的抗壓強度，以便在填充床還原反應(yīng)器10中被分化。本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員可容易地理解用于制造壓制鐵的裝置30的詳細結(jié)構(gòu)， 因而省略其詳細描述。
在用于制造壓制鐵的裝置30中制造的壓制鐵通過熱壓平衡裝置 101被裝入填充床還原反應(yīng)器10。第二鐵礦石也被裝入填充床還原反 應(yīng)器IO。第二鐵礦石和壓制鐵可同時被裝入填充床還原反應(yīng)器10,或
者交替裝入其中。
被裝入填充床還原反應(yīng)器10中的第二鐵礦石和壓制鐵在充裕的 時間內(nèi)被一起還原。在填充床還原反應(yīng)器10內(nèi)將壓制鐵與第二鐵礦石 一起還原所需的時間可以長于在流化床還原反應(yīng)器20內(nèi)還原第一鐵 礦石所需的時間。因此，壓制鐵和第二鐵礦石以大于或等于70%的還 原率被還原，從而可以最小化熔爐-氣化器40的燃料率。壓制鐵和第二鐵礦石在填充床還原反應(yīng)器10中被還原，第二鐵礦 石的量小于或等于第一和第二鐵礦石的總和的40%。同樣地，控制第 一和第二鐵礦石的量以優(yōu)化用于制造鐵水的過程。如果未還原的第二 鐵礦石的量超過40%，則由于在填充床還原反應(yīng)器中的還原分化，通 風(fēng)會變差。另外，會降低在填充床還原反應(yīng)器中的還原率。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以容易地理解填充床還原反應(yīng)器10的詳 細結(jié)構(gòu)，因而省略其詳細描述。參照圖2將詳細描述填充床還原反應(yīng) 器10的還原才幾理。
在填充床還原反應(yīng)器10中被還原的第二鐵礦石和壓制鐵被裝入 熔爐-氣化器40中。同時，塊狀含碳材料被裝入熔爐-氣化器40中， 該塊狀含碳材料包含揮發(fā)物質(zhì)作為用于熔化第二鐵礦石和壓制鐵的加 熱源。煤餅或塊狀煤可用作塊狀含碳材料。煤餅或塊狀煤被裝入熔爐-氣化器40中，然后形成煤填充床。
L50分別供給到流化床還原反應(yīng)器20和填充床還原反應(yīng)器10。因此， 通過使用在流化床還原反應(yīng)器20和填充床還原反應(yīng)器10中的還原氣 體可還原^^礦石。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以容易地理解熔爐-氣化器40的詳細結(jié) 構(gòu)，因而省略其詳細描述。
圖2圖示被裝入填充床還原反應(yīng)器10的壓制鐵800和第二鐵礦石 900的放大一見圖。圖2中圖示的壓制4失800和第二4失礦石900的混合 狀態(tài)僅僅意在描述本發(fā)明，而本發(fā)明并不限于此。
多個壓制鐵800和多個鐵礦石900被裝入填充床還原反應(yīng)器10。 由于壓制鐵800通過圖1所示的用于制造壓制鐵的設(shè)備來手工制造， 所以它們具有類似尺寸。由于壓制鐵800被制造出以被破碎，所以它 們可具有不規(guī)則形狀。相反，由于第二鐵礦石900為采集自產(chǎn)地的鐵 礦石，所以其尺寸并非均一而是各種各樣的。
如圖2所示，由于壓制鐵800足夠大，所以易于確保在填充床還 原反應(yīng)器IO中的通風(fēng)。壓制鐵800的尺寸可為球團礦或燒結(jié)礦的尺寸。 也就是說，尺寸可處于8mm-40mm的范圍內(nèi)。同時，由于壓制鐵800 不被分化，所以尺寸可最小化到3mm。如上文所述，第二鐵礦石900的尺寸可大于或等于5mm。
壓制鐵800的強度高于第二鐵礦石900的強度。由于第二鐵礦石 900采集自產(chǎn)地并且被直接使用，所以其抗壓強度低。相反地，壓制 鐵800被成形為通過用于制造壓制鐵的裝置以200MPa的壓力擠壓。因 此，壓制鐵800具有大于或等于200kg/cn^的強度。由于壓制鐵800 具有如此強度，所以它在填充床還原反應(yīng)器10中得不到良好分化。
供給到填充床還原反應(yīng)器10的還原氣體對壓制鐵8 00和第二鐵礦 石900進行還原。在這種情況下，第二鐵礦石900被還原氣體還原并 且被分化。相反地，由于第一鐵礦石一即壓制鐵800的原料一已經(jīng)經(jīng) 歷了預(yù)還原過程，所以壓制鐵在被還原氣體還原的同時得不到良好分 化。即，在將第二鐵礦石900與壓制鐵800進行還原的步驟中，壓制 鐵800的還原分化率小于第二鐵礦石900的還原分化率。因此，即使 第二鐵礦石900在填充床還原反應(yīng)器10中分化，也由于壓制鐵800而 穩(wěn)定地確保填充床還原反應(yīng)器10的通風(fēng)。這是可能的，因為與第二鐵 礦石900 —起裝入的壓制鐵800具有低還原分化率。結(jié)果，由于填充 床還原反應(yīng)器10中的腔可以得到保持，所以可以穩(wěn)定保持通風(fēng)。
如圖2的放大圓圏所示，第二鐵礦石900在其表面上具有多個孔 穴9001。因此，第二鐵礦石900被良好還原。相反地，由于壓制鐵800 通過擠壓部分被還原的第一鐵礦石而制造，所以在其表面上形成的孔 穴的數(shù)量相對少。也就是說，第二鐵礦石900的孔穴率大于壓制鐵800 的孔穴率。因此，第二鐵礦石900比壓制鐵800更易還原。然而，由 于壓制鐵以某一水平被還原，所以在壓制鐵800和第二鐵礦石800的 最終還原率之間的差別非常小。
圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的用于制造鐵水的設(shè)備 200。在圖3中圖示的用于制造鐵水的設(shè)備200的結(jié)構(gòu)僅僅意在描述本 發(fā)明，而本發(fā)明并不限于此。另外，由于用于制造鐵水的設(shè)備200的 結(jié)構(gòu)類似于根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的用于制造鐵水的設(shè)備200的結(jié) 構(gòu)，所以相同的元件對應(yīng)相同的附圖標記，并省略對其的詳細描述。
如圖3所示，在根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案中，輔助燃料可與氧 氣一起通過鼓風(fēng)口 402注入到熔爐-氣化器40中。液態(tài)天然氣(LNG) 可為烴氣體的實例。裝入熔爐-氣化器40中的塊狀含碳材料包括揮發(fā)性物質(zhì)、固定碳 和灰粉。塊狀含碳材料在向下行進通過煤填充床的同時被熱分解。包
的氣體。僅有從中去除揮發(fā)性物質(zhì)的固定碳以及灰粉下沉到煤填充床 的下部。
同時，鼓風(fēng)口 402安裝在熔爐-氣化器40的側(cè)平面處以及煤填充 床的下部中。氧氣通過鼓風(fēng)口 40注入到熔爐-氣化器40中。通過鼓風(fēng) 口注入的氧氣按照化學(xué)方程式1燃燒下沉到煤填充床的下部的上述固 定碳，然后產(chǎn)生熱還原氣體。
C + 1/202 ■> C0
熱的一氧氣化碳上升經(jīng)過煤填充床，同時將熱傳遞到塊狀含碳材 料以及在煤填充床中的壓制鐵。因此，第二鐵礦石和壓制鐵溫度上升 而被熔化。在溫度上升過程中，包含在第二鐵礦石和壓制鐵中的未還 原的氧氣化^鐵(FeO)按照化學(xué)方程式2的以下間接反應(yīng)從固態(tài)凈皮部分 還原。
Fe0 + CO ^ Fe + C02
另外，在上述熔化過程期間，在壓制鐵和第二鐵礦石中的未還原 的氧氣化鐵利用少量的固定碳按照如下化學(xué)方程式3的直接還原反應(yīng) 被最終還原。
Fe0 + C ^ Fe + C02
在此，直接還原反應(yīng)是放熱反應(yīng)，直接還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。因 此，在煤填充床中相對于直接還原，增加間接還原是有利的，以便減 少在熔爐-氣化器40中消耗的塊狀含碳材料的量。也就是說，可以降 低燃料率。為了增加間接還原，應(yīng)該增大第二鐵礦石和壓制鐵的下落 時間(停留時間)。進一步，由于第二鐵礦石和壓制鐵可以在處于正 被部分還原的狀態(tài)下裝入熔爐-氣化器40中，所以應(yīng)該增大在煤填充 床中的停留時間，以便同時并進一步還原和熔化。另外，應(yīng)該增大在 鼓風(fēng)口 402中燃燒并通過煤填充床上升的熱氣體的量。在本發(fā)明的第二實施方案中，輔助燃料通過鼓風(fēng)口 402注入，從 而增大熱氣體的量。 一部分塊狀含碳材料可被替換成包含揮發(fā)性物質(zhì) 的輔助燃料。輔助燃料與朝向通道注入的氧氣燃燒(所述通道被形成 的與鼓風(fēng)口 402間隔開)，從而被轉(zhuǎn)換成熱一氧氣化碳和氫氣。熱一 氧氣化碳和氫氣上升通過煤填充床，同時按照如下化學(xué)方程式4的間 接還原反應(yīng)對經(jīng)煤填充床下落的第二鐵礦石和壓制鐵中的未還原部分 進行還原。
2Fe0 + CO + H2 + 2Fe + C02 + H20
因此，包含在輔助燃料中的大多數(shù)碳組分和氫組分被氣化。通過 注入輔助燃料而在鼓風(fēng)口產(chǎn)生的氣體的量相對于僅燃燒塊狀含碳材料 中的固定碳而產(chǎn)生的氣體的量明顯增大。另外，當(dāng)注入輔助燃料時， 從熔爐-氣化器40的上部裝入的塊狀含碳材料在鼓風(fēng)口中燃燒，從而 降低自由沉降速度。因此，增加了使塊狀含碳材料、經(jīng)還原的第二鐵 礦石、和壓制鐵以預(yù)定容積經(jīng)過煤填充床而下落到鼓風(fēng)口所花的時間， 即，增加了停留時間。
如上所述，如果注入輔助燃料，則增大了在鼓風(fēng)口中燃燒并在煤 填充床中上升的空氣的量。另外，由于經(jīng)還原的第二鐵礦石和壓制鐵 在煤填充床中的停留時間，就增大了間接還原率。結(jié)果，可以降低在 熔爐-氣化器40中消耗的燃料的量。
圖4示意性圖示了作為圖3的放大部分IV的鼓風(fēng)口 402的內(nèi)在結(jié) 構(gòu)。如圖4所示，鼓風(fēng)口 402包括氧氣注入管線4021和輔助燃料注入 管線4023。氧氣注入管線4021形成于鼓風(fēng)口 402的中央處，輔助燃 料注入管線4023與氧氣注入管線4021間隔開，從而將輔助燃料注入 到熔爐-氣化器中。輔助燃料的量可通過操作安裝在輔助燃料注入管線 4023處的閥4025來控制。輔助燃料注入管線4023被安裝為穿透鼓風(fēng) 口 402的前端。
粉狀含碳材料或含烴的氣體可用作輔助燃料。當(dāng)粉狀含碳材料用 作輔助燃料時，粉狀含碳材料通過空氣經(jīng)輔助燃料注入管線4023傳 遞。粉狀含碳材料被預(yù)先干燥而具有小于或等于1. 0%的濕氣，以便防 止粉狀含碳材料粘附到輔助燃料注入管線4023的內(nèi)側(cè)并然后阻塞輔助燃料注入管線4023。另外，粉狀含碳材料的尺寸被控制為小于或等 于3. Omm，以便不阻塞輔助燃料注入管線4023。
氧氣注入管線4021和輔助燃料注入管線4023可以彼此間隔開。 當(dāng)輔助燃料和氧氣被混合然后僅通過氧氣注入管線4021注入時，輔助 燃料通過形成于鼓風(fēng)口 402前端處的熱區(qū)域的輻射熱在氧氣注入管線 4021中燃燒。因此，氧氣注入管線4021被熔化而受損。為了防止這 種現(xiàn)象發(fā)生，如圖4所示，氧氣和輔助燃料被分開注入。在這種情況 下，粉狀含碳材料和氧氣彼此分隔開，從而在形成于鼓風(fēng)口 402前端 的通道處彼此匯合。粉狀含碳材料和氧氣在通道中燃燒。
圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的第三實施方案的用于制造鐵水的設(shè)備 300。圖5所示的用于制造鐵水的設(shè)備300的結(jié)構(gòu)僅僅意在描述本發(fā)明， 而本發(fā)明并不限于此。另外，由于用于制造鐵水的設(shè)備300的結(jié)構(gòu)類 似于根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的結(jié)構(gòu)，因此相同的元件對應(yīng)相同的 附圖標記，并且省略對其的詳細描述。
通過燃燒供給到熔爐-氣化器40的塊狀含碳材料和輔助燃料來產(chǎn) 生還原氣體。因此，可以通過注入輔助燃料來降低裝入熔爐-氣化器 40中的塊狀含碳材料的量。同樣地，隨著塊狀含碳材料的量降低，熔 爐-氣化器40中產(chǎn)生的還原氣體的量降低。該還原氣體的量小于為了 在流化床還原反應(yīng)器20和填充床還原反應(yīng)器10中還原鐵礦石所需要 的量。因此，在本發(fā)明的第三實施方案中，從流化床還原反應(yīng)器20和 填充床還原反應(yīng)器IO排出的一部分廢氣被回收而被產(chǎn)生，然后被重新 供給，從而合適地保持還原氣體的量。
如圖5所示，從流化床還原反應(yīng)器20和填充床還原反應(yīng)器10排 放的廢氣在經(jīng)過廢氣52的同時被冷卻，然后被回收以供給到用于去除 二氧氣化碳的裝置50。部分冷卻的廢氣可被排放到外部。用于去除二 氧氣化碳的裝置50將通過從廢氣去除二氧氣化碳而產(chǎn)生的返回氣體 供給到流化床還原反應(yīng)器20和填充床還原反應(yīng)器10。通過使用用于 去除二氧氣化碳的裝置50來去除二氧氣化碳，從而增大返回氣體的還 原能力。由于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以容易地理解用于去除二氧氣化 碳的裝置50的詳細結(jié)構(gòu)，因此省略其詳細描述。
返回氣體與產(chǎn)生自熔爐-氣化器40的還原氣體混合。同樣地，還原氣體被改造以被循環(huán)，從而不管產(chǎn)生自熔爐-氣化器40的還原氣體 的量，確保用于流化床還原反應(yīng)器20和填充床還原反應(yīng)器10的還原 氣體的量。因此，在流化床還原反應(yīng)器20和填充床還原反應(yīng)器10中 可以合適地發(fā)生還原反應(yīng)。
更具體地，第一返回氣體供給管L54將用于去除二氧氣化碳的裝 置50與流化床還原反應(yīng)器20相連，從而將第一返回氣體供給到流化 床還原反應(yīng)器20。同時，第二返回氣體供給管L56將用于去除二氧氣 化碳的裝置50與填充床還原反應(yīng)器10相連，從而將笫二返回氣體供 給到填充床還原反應(yīng)器10。
如上文所述，由于返回氣體被分為第一和第二返回氣體，所以供 給到流化床還原反應(yīng)器20的還原氣體的溫度和供給到填充床還原反 應(yīng)器10的還原氣體的溫度可被控制為彼此不同。也就是說，第一返回 氣體的量被控制得多于第二返回氣體的量。由于返回氣體的溫度較低， 所以當(dāng)返回氣體與還原氣體混合時，還原氣體的溫度被降低。因此， 供給到流化床還原反應(yīng)器20的還原氣體的溫度可被控制為低于供給 到填充床還原反應(yīng)器10的還原氣體的溫度。
由于相對較小量的第 一還原氣體與供給到填充床還原反應(yīng)器10 的還原氣體混合，所以還原氣體的溫度可以維持為高。因此，在填充 床還原反應(yīng)器10中的第二鐵礦石和壓制鐵的還原速度可最大限度地 增大。另一方面，由于相對大量的第二返回氣體被混合在供給到流化 床還原反應(yīng)器20的還原氣體中，所以還原氣體的溫度可相對地維持為 低。因此，可以防止粉鐵礦在流化床還原反應(yīng)器20中的熱粘附現(xiàn)象。
通過使用上述返回氣體，供給到填充床還原反應(yīng)器10的還原氣體 的溫度可被控制在750° C到800。 C的范圍內(nèi)。因此，第二鐵礦石和 壓制鐵可以被合適地還原。另外，供給到流化床還原反應(yīng)器20的還原 氣體的溫度可被控制為高于或等于700° C并且低于750° C。因此就 防止了第一鐵礦石粘附到流化床還原反應(yīng)器20的內(nèi)側(cè)。
圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明的第四實施方案的用于制造鐵水的設(shè)備 400。圖6中圖示的用于制造鐵水的設(shè)備400的結(jié)構(gòu)僅僅意在描述本發(fā) 明，而本發(fā)明并不限于此。另外，由于用于制造鐵水的設(shè)備400的結(jié) 構(gòu)類似于根據(jù)本發(fā)明的第三實施方案的結(jié)構(gòu)，所以相同的元件對應(yīng)相同的附圖標記，而省略對其的具體描述。
用于制造鐵水的設(shè)備400進一步包括氣體冷卻器406。氣體冷卻 器406將產(chǎn)生自熔爐-氣化器40的還原氣體的一部分分流，并對其進 行冷卻。氣體冷卻器406將被冷卻的還原氣體與供給到流化床還原反 應(yīng)器20和填充床還原反應(yīng)器10的還原氣體混合，從而降低供給它們 的還原氣體的溫度。還原氣體的溫度得到控制，從而使流化床還原反 應(yīng)器20或填充床還原反應(yīng)器10的還原率得到控制，并且防止鐵礦石 由于熱化而被粘附。另外，輔助燃料經(jīng)過用于制造鐵水的設(shè)備400中 的鼓風(fēng)口 402而^皮注入，并且還原氣體可4皮回收而通過用于去除二氧 氣化碳的裝置50被重新使用，從而可以優(yōu)化效率。
在廢氣經(jīng)過廢氣52的同時被冷卻之后，它被排放或供給到用于去 除二氧氣化碳的裝置50。由于含在廢氣中的灰塵可以在經(jīng)過廢氣52 的同時去除，所以可以提前防止由灰塵導(dǎo)致的阻塞現(xiàn)象。
在熔爐-氣化器40中安裝除塵器404。除塵器404收集從熔爐-氣 化器40擴散的灰塵，并將它們返回到熔爐-氣化器40。也就是說，通 過氣體管L40排放的灰塵在除塵器404中被過濾，并且返回到熔爐-氣化器40。與灰塵分離的還原氣體通過還原氣體供給管L42供給到流 化床還原反應(yīng)器20和填充床還原反應(yīng)器10。
由于氣體管L42被分支，所以一部分還原氣體通過氣體管L44供 給到氣體冷卻器406。例如，氣體洗滌器可用作氣體冷卻器406。在還 原氣體在氣體冷卻器406中得到冷卻之后，它被傳輸?shù)綒怏w管L40或 還原氣體供給管L50。因此，可以通過將供給自上文所述的用于去除 二氧氣化碳的裝置50的返回氣體或供給自氣體冷卻器406的冷卻氣體 與產(chǎn)生自熔爐-氣化器40的還原氣體相混合，來控制供給到流化床還 原反應(yīng)器20或填充床還原反應(yīng)器10的還原氣體的溫度。如上文所述， 在第三實施方案中，供給到填充床還原反應(yīng)器10的還原氣體的溫度可 被控制在750° C到800。 C的范圍內(nèi)。因此，第二鐵礦石和壓制4失可 以被合適地還原。另外，供給到流化床還原反應(yīng)器20的還原氣體的溫 度可被控制為高于或等于700。 C且低于750° C。因此，可以防止第 一鐵礦石粘附到流化床還原反應(yīng)器2 0的內(nèi)側(cè)。
圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明的第五實施方案的用于制造鐵水的設(shè)備結(jié)構(gòu)僅僅意在描述本發(fā)明，而本發(fā)明并不 限于此。另外，由于用于制造鐵水的設(shè)備500的結(jié)構(gòu)類似于根據(jù)本發(fā)
明的第一實施方案的結(jié)構(gòu)，所以相同的元件對應(yīng)相同的附圖標記，而 省略對其的詳細描述。
如圖7所示，可以通過僅僅使用一個流化床還原反應(yīng)器24來還原 第一鐵礦石。如上文所述，第一鐵礦石在流化床還原反應(yīng)器24中被還 原之后，它們在填充床還原反應(yīng)器10中被再次還原。裝入熔爐-氣化 器40中的經(jīng)還原的鐵的還原率應(yīng)該高于或等于特定水平，以便將熔爐 -氣化器40的燃料率最小化。在本發(fā)明中，由于使用流化床還原反應(yīng) 器24和填充床還原反應(yīng)器10兩者對第一鐵礦石還原兩次，所以施加 于流化床還原反應(yīng)器24的還原負載可明顯降低。因此，即使只使用一 個流化床還原反應(yīng)器24 ，第 一鐵礦石也可以被還原到所期望的還原率。 如果使用用于制造鐵水的設(shè)備500，則其結(jié)構(gòu)變得簡化，從而存在成 本大幅降低的優(yōu)勢。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照其示例性實施方案得到具體圖示和描述，但 是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離由所附權(quán)利要求書所限定 的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在其中對形式和細節(jié)進行各種 改變。
權(quán)利要求
1. 一種用于制造鐵水的方法，包括通過將第一鐵礦石裝入流化床還原反應(yīng)器中來還原所述第一鐵礦石；通過壓制經(jīng)還原的第一鐵礦石來制造壓制鐵；通過將第二鐵礦石和所述壓制鐵裝入填充床還原反應(yīng)器中而對所述第二鐵礦石以及所述壓制鐵進行還原，所述第二鐵礦石的尺寸大于所述第一鐵礦石的尺寸；將經(jīng)還原的壓制鐵和所述第二鐵礦石裝入與所述填充床還原反應(yīng)器相連的熔爐-氣化器中；制備塊狀含碳材料作為熱源，用于熔化經(jīng)還原的壓制鐵和所述第二鐵礦石；將所述塊狀含碳材料裝入所述熔爐-氣化器中，然后形成煤填充床；以及將氧氣通過安裝在所述熔爐-氣化器中的鼓風(fēng)口注入，然后從所述壓制鐵和所述第二鐵礦石制造鐵水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在還原第二鐵礦石以及壓 制鐵的過程中，所述壓制鐵的強度大于所述第二鐵礦石的強度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述壓制鐵的強度大于或 等于200kg/cm2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第二鐵礦石的孔穴率 大于所述壓制鐵的孔穴率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在還原第二鐵礦石以及壓 制鐵的過程中，所述壓制鐵的還原分化率小于所述第二鐵礦石的還原 分化率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述壓制鐵的尺寸在8mm 到40mm的范圍內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二鐵礦石的尺寸大 于或等于5mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，制造所述壓制鐵進一步包 括在壓制所述第 一 鐵礦石之后破碎所述壓制鐵。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括，將產(chǎn)生自所述煤填 充床的還原氣體供給到選自流化床還原反應(yīng)器和填充床還原反應(yīng)器中 的至少一個。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進一步包括在將還原氣體供給 到還原反應(yīng)器之前對所述還原氣體進行冷卻。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進一步包括將廢氣添加到所述 還原氣體，該廢氣通過從所述流化床還原反應(yīng)器和所述填充床還原反 應(yīng)器排放的廢氣中去除二氧氣化碳而產(chǎn)生。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，產(chǎn)生自所述煤填充床的 還原氣體被供給到所述流化床還原反應(yīng)器和所述填充床還原反應(yīng)器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述返回氣體包括 第一返回氣體，其供給到所述流化床還原反應(yīng)器；和 第二返回氣體，其供給到所述填充床還原反應(yīng)器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述第一返回氣體的量 大于所述第二返回氣體的量。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，供給到所述流化床還原 反應(yīng)器的還原氣體的溫度低于供給到所述填充床還原反應(yīng)器的還原氣 體的溫度。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，供給到所述流化床還原 反應(yīng)器的還原氣體的溫度高于或等于700° C并且低于750。 C。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，供給到所述填充床還原 反應(yīng)器的還原氣體的溫度在750° C到800。 C的范圍內(nèi)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括，將輔助燃料通過 所述鼓風(fēng)口注入到所述煤填充床中。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述輔助燃料被注入到 所述煤填充床中以與氧氣隔開。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述輔助燃料為粉煤， 其被預(yù)先干燥以具有其量小于或等于1. 0重量％的濕度。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述輔助燃料為粉煤， 并且所述粉煤的尺寸小于或等于3. Omm。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述輔助燃料為含烴的氣體。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括，將球團礦或燒結(jié) 礦裝入所述填充床還原反應(yīng)器中，并對它們進行還原。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在還原所述第一鐵礦石 的過程中，所述第一鐵礦石的還原率大于或等于45%。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述填充床還原反應(yīng) 器中對壓制鐵以及所述第二鐵礦石進行還原所需的時間長于在所述流 化床還原反應(yīng)器中對所述第 一鐵礦石進行還原所需的時間。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二鐵礦石的量小 于或等于所述第一和第二鐵礦石的總和的40%。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在還原所述壓制鐵和所 述第二鐵礦石的過程中，所述壓制鐵和所述第二鐵礦石的還原率大于 或等于70%。
28. —種用于制造鐵水的設(shè)備，包括 流化床還原反應(yīng)器，其對第一鐵礦石進行還原； 用于制造壓制鐵的裝置，其連接到所述流化床還原反應(yīng)器，并且壓制經(jīng)還原的第 一鐵礦石并制造壓制鐵；填充床還原反應(yīng)器，其連接到所述用于制造壓制鐵的裝置，所述 壓制鐵和尺寸大于所述第 一鐵礦石的尺寸的第二鐵礦石被裝入所述填 充床還原反應(yīng)器中，并被一起還原；熔爐-氣化器，其連接到所述填充床還原反應(yīng)器，所述第二鐵礦石、 所述壓制鐵和塊狀含碳材料被裝入所述熔爐-氣化器中，并且所述熔爐 -氣化器通過將氧氣經(jīng)安裝在所述熔爐-氣化器的側(cè)部處的鼓風(fēng)口注入 來制造鐵水。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中，所述壓制鐵的強度大于 所述第二鐵礦石的強度。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中，所述壓制鐵的強度大于 或等于200kg/cm2。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中，所述第二鐵礦石的孔穴 率大于所述壓制鐵的孔穴率。
32. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中，在還原第二鐵礦石以及所述壓制鐵的過程中，所述壓制鐵的還原分化率小于所述第二鐵礦石 的還原分化率。
33. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中，所述壓制鐵的尺寸在 8mm到40mm的范圍內(nèi)。
34. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中，所述第二鐵礦石的尺寸 大于或等于5mm。
35. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，進一步包括 第一還原氣體供給管，其將所述熔爐-氣化器與所述流化床還原反應(yīng)器相連；和第二還原氣體供給管，其將所述熔爐-氣化器與所述填充床還原反 應(yīng)器相連。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的設(shè)備，進一步包括用于去除二氧氣化 碳的裝置，其將返回氣體給到所述還原氣體，該返回氣體通過從排放 自所述流化床還原反應(yīng)器和所述填充床還原反應(yīng)器排放的廢氣去除二 氧氣化碳而產(chǎn)生。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，進一步包括廢氣，其冷卻從選 自所述流化床還原反應(yīng)器和所述填充床還原反應(yīng)器中的至少一個排放 的廢氣。
38. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，進一步包括第一和第二返回氣 體供給管，其連接到用于去除二氧氣化碳的裝置；并且其中所述第一 返回氣體供給管連接到所述流化床還原反應(yīng)器；并且其中所述第二返回氣體供給管連接到所述填充床還原反應(yīng)器。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中通過所述第一返回氣體供 給管供給的返回氣體的量大于通過所述第二返回氣體供給管供給的返 回氣體的量。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中供給到所述流化床還原反 應(yīng)器的還原氣體的溫度低于供給到所述填充床還原反應(yīng)器的還原氣體 的溫度。
41. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中所述鼓風(fēng)口包括 氧氣注入管線，通過該氧氣注入管線將氧氣注入；和 輔助燃料注入管線，其與所述氧氣注入管線分隔開并且將輔助燃料注入到所述熔爐-氣化器中。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其中所述氧氣和所述輔助燃料 彼此匯合，然后在所述熔爐-氣化器的通道中被燃燒；并且其中所述氧 氣與所述鼓風(fēng)口間隔開。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其中所述輔助燃料注入管線被安裝為穿透所述鼓風(fēng)口的前端。
44. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其中所述輔助燃料為含烴的氣體或粉狀含碳材料。
45. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的設(shè)備，進一步包括氣體冷卻器，在所述熔爐-氣化器中的還原氣體供給到所述流化床還原反應(yīng)器和所述填 充床還原反應(yīng)器之前，所述氣體冷卻器冷卻所述還原氣體。
46. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中在所述流化床還原反應(yīng)器中的第一鐵礦石的還原率大于或等于45%。
47. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中所述流化床還原反應(yīng)器包 括以多級方式相互連接的多個流化床還原反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造鐵水的設(shè)備和一種使用該設(shè)備制造鐵水的方法。根據(jù)本發(fā)明的用于制造鐵水的方法包括通過將第一鐵礦石裝入流化床還原反應(yīng)器中來還原所述第一鐵礦石；通過壓制經(jīng)還原的第一鐵礦石來制造壓制鐵；通過將第二鐵礦石和所述壓制鐵裝入填充床還原反應(yīng)器中而對所述第二鐵礦石以及所述壓制鐵進行還原，所述第二鐵礦石的尺寸大于所述第一鐵礦石的尺寸；將經(jīng)還原的壓制鐵和所述第二鐵礦石裝入與所述填充床還原反應(yīng)器相連的熔爐-氣化器中；制備塊狀含碳材料作為熱源，用于熔化經(jīng)還原的壓制鐵和所述第二鐵礦石；將所述塊狀含碳材料裝入所述熔爐-氣化器中，然后形成煤填充床；以及將氧氣通過安裝在所述熔爐-氣化器中的鼓風(fēng)口注入，然后從所述壓制鐵和所述第二鐵礦石制造鐵水。
文檔編號C21B13/00GK101522920SQ200780036930
公開日2009年9月2日 申請日期2007年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者李后根, 申明均, 裴辰燦, 許南釋, 金倖久, 金學(xué)童 申請人:Posco公司