專利名稱:生產(chǎn)海綿鐵顆粒和熔態(tài)生鐵的工藝及設(shè)備的制作方法
本發(fā)明涉及一項(xiàng)用塊狀鐵礦石生產(chǎn)海綿鐵顆粒和熔態(tài)生鐵的工藝，其特點(diǎn)是鐵礦石在直接還原裝置中通過還原氣體還原成海綿鐵，從直接還原裝置中卸出的海綿鐵顆粒分離成細(xì)顆粒和粗顆粒兩部分，細(xì)顆粒被加到熔化氣化器中，通過送入的煤和噴入的含氧氣體以及一部分還原氣體一起燃燒，產(chǎn)生熔煉海綿鐵細(xì)顆粒所需要的熱量。至少，另外一部分還原氣體被送入直接還原裝置。
本發(fā)明還涉及一種用于完成此工藝的設(shè)備。
前面提到的那種類型的工藝可從DE-OS3242232得知。該工藝是根據(jù)以下的事實(shí)提出的在全部以海綿鐵送入氣化器中的情況下，在冶煉海綿鐵期間，所產(chǎn)生的還原氣體比為生產(chǎn)同樣數(shù)量的海綿鐵而還原鐵礦石所需要的還原氣體還多。特別是在采用高揮發(fā)分煤的情況下更是如此。因此，為了利用過剩的還原氣體，必須將煉鐵設(shè)備與需要還原氣體作為能源的其它裝置配合使用。但是，這會(huì)帶來技術(shù)上的困難，并且通常在經(jīng)濟(jì)上是不合算的。采用該工藝的另一個(gè)理由是在許多鋼廠都有熔化海綿鐵的生產(chǎn)能力。
分離出的海綿鐵粗顆粒部分系采用已知的方法進(jìn)一步加工，即它既可以在熱態(tài)下加到一個(gè)進(jìn)一步熔化的爐子中(如電弧爐)，也可以進(jìn)行熱壓團(tuán)塊，鈍化或冷卻，這樣它就可以用作熔化爐的爐料。
在這已知的工藝中，將一個(gè)粗顆粒分離器安裝在直接還原裝置和熔化氣化器之間的連通管中。粗顆粒分離器的細(xì)顆粒出口與熔化氣化器連通;其粗顆粒出口與一個(gè)單獨(dú)的熔化裝置連通，或與熱壓團(tuán)、熱壓塊、鈍化、冷卻裝置連通。這個(gè)粗顆粒分離器呈傾斜溜槽形，至少帶有一個(gè)向下的分支連通管接頭，在運(yùn)送塊狀物料期間，細(xì)顆粒貯存到其底部，并且能通過連通管接頭運(yùn)去作配料原料，與此同時(shí)，粗顆粒在其上通過。在另外一套裝置中，粗顆粒分離器上裝有一個(gè)熱負(fù)荷篩或裝有篦條。
在已知的工藝中，所采用的粗顆粒分離器有一些缺點(diǎn)。它不能適應(yīng)各種不同的操作條件，例如，當(dāng)細(xì)顆粒部分和粗顆粒部分之間的數(shù)量比發(fā)生變化時(shí)，或者海綿鐵的平均粒度發(fā)生變化時(shí)。此外，在粗顆粒分離器呈傾斜溜槽形的情況下，粗、細(xì)顆粒不可能完全分離開來。海綿鐵顆粒還有粘結(jié)的危險(xiǎn)，而且，當(dāng)用篩子來分離所說的顆粒時(shí)，篩子的篩眼寬度可能改變，因此，有粘結(jié)傾向的熱海綿鐵會(huì)粘在篩網(wǎng)上。
因此，本發(fā)明要發(fā)展上述類型的工藝的問題是要能夠?qū)Υ?、?xì)顆粒進(jìn)行非常準(zhǔn)確的分離，并且要能夠用一種簡(jiǎn)單而又非常準(zhǔn)確的方法調(diào)節(jié)細(xì)、粗顆粒的數(shù)量比。
按照本發(fā)明，這一問題已在下述幾方面得到解決從直接還原裝置中卸出的海綿鐵顆粒被送入空氣分類器分離成粗顆粒和細(xì)顆粒兩部分，冷卻氣體以預(yù)定的速度與海綿鐵顆粒對(duì)流地流過該空氣分類器;一部分冷卻氣流用旋風(fēng)除塵器進(jìn)行粗除塵，經(jīng)洗滌、冷卻和壓縮后重新用作冷卻氣體;另一部分冷卻氣體與熔化氣化器中產(chǎn)生的還原氣體混合;還原氣體和冷卻氣體以及其中所含細(xì)粉塵的混合物送入一旋風(fēng)除塵器除塵，與細(xì)顆粒分離的氣體混合物送到直接還原裝置中使用;在旋風(fēng)除塵器中分離出來的細(xì)顆粒被噴入熔化氣化器中使用;從空氣分類器中出來的粗顆粒經(jīng)緩沖器裝卸出。
空氣分類器中的氣流速度最好是選擇得使細(xì)顆粒部分中海綿鐵顆粒粒度不超過5mm。分離出的顆粒的粒度也應(yīng)隨時(shí)卸出的海綿鐵要求的含硫量而變。
由于相同重量的細(xì)海綿鐵顆粒的表面積比粗顆粒的大，所以在還原氣體中，細(xì)顆粒粘附的硫量要比粗顆粒的多。
空氣分類器中的氣流速度或卸出顆粒的粒度，借助于安裝在空氣分類器旁通管中的調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)冷卻氣體數(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。還原氣體的溫度單獨(dú)調(diào)節(jié)，也就是說，通過分流出一部分在緩沖裝置和空氣分類器中預(yù)熱的冷卻氣體以及將冷卻氣體與從熔化氣化器中出來的還原氣體混合進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種從還原氣體系統(tǒng)中分流出的氣體的數(shù)量在有CO2洗滌器的裝置上，可用制備的爐氣代替，在沒有CO2洗滌器的裝置上可用還原氣體代替。冷卻氣體在進(jìn)入空氣分類器以前，先被用來冷卻分離出的海綿鐵粗顆粒。如果粗顆粒要以熱態(tài)卸出，例如要熱壓團(tuán)塊，則將冷卻氣體從收集在緩沖裝置中的粗顆粒上面噴入是有利的，并且最好是把這種冷卻氣體預(yù)熱一下。冷卻氣體中的細(xì)顆粒和還原粉塵用旋風(fēng)除塵器分離出來，然后用粉塵燒嘴將其隨含CO2的爐氣一起噴入熔化氣化器中。
在本發(fā)明的工藝的情況下，熔化氣化器不能全部采用直接還原裝置生產(chǎn)的這種海綿鐵顆粒作爐料，而只能用其一部分作爐料，所以在熔化這部分海綿鐵時(shí)，在氣化器中還會(huì)有熱量過剩。因而，有可能用含CO2的爐氣來代替直接還原裝置上用的部分氧氣，并且部分煤也能和該煤氣發(fā)生吸熱的氣化反應(yīng)。
在用于完成此工藝的設(shè)備中，直接還原裝置安裝在熔化氣化器上面，并且在其下端裝有一個(gè)熱海綿鐵卸料裝置。該卸料裝置與一個(gè)空氣分類器連通，有一個(gè)與旋風(fēng)除塵器連通、用于排出細(xì)顆粒的上排出口和一個(gè)與冷卻或緩沖器裝置連通、用于排出粗顆粒的下排出口。
圖示出一個(gè)用塊狀鐵礦石生產(chǎn)海綿鐵顆粒和熔態(tài)生鐵的裝置。在此，結(jié)合圖中所示的具體裝置，對(duì)本發(fā)明加以敘述。
該裝置有一個(gè)熔化氣化器，安裝在一個(gè)直接還原豎爐(2)上面。塊狀鐵礦石沿箭頭(19)所指示的方向從上方加入豎爐(2)，并且以松散的冷床堆垛段形式下落到該豎爐中，礦石通過由氣體進(jìn)口(20)噴入的、溫度約為750-900℃的熱還原氣體作用還原成海綿鐵。消耗的還原氣體經(jīng)過頂部的氣體出口(21)以煤氣形式從豎爐(2)內(nèi)排出。
通過還原塊狀鐵礦石生產(chǎn)的熱海綿鐵，在約為750～850℃的溫度下，從豎爐(2)的底部卸出，經(jīng)管道(22)送進(jìn)空氣分類器(7)中分離成細(xì)顆粒和粗顆粒兩部分。管道(22)的下端呈彎曲狀或有其它減速設(shè)施，因此，海綿鐵以一最小速度通過并且以很好的方式分布在空氣分類器中(7)?？諝夥诸惼髋c海綿鐵粗顆粒用的冷卻裝置或緩沖器裝置連通。冷卻氣體既可以借助于該冷卻裝置或緩沖器裝置下部氣體進(jìn)口(23)，也可借助于其上部氣體進(jìn)口(24)噴入。閥門(25)和(26)可用于選擇氣體進(jìn)口(23)或氣體進(jìn)口(24)。噴入冷卻裝置或緩沖器裝置的冷卻氣體向上流入空氣分類器(7)中。該氣流與用管道(22)送入的海綿鐵顆粒反向相遇?？諝夥诸惼?7)中的冷卻氣體流速用節(jié)流調(diào)節(jié)裝置(14)進(jìn)行調(diào)節(jié)。其速度可毫不困難地在很大范圍內(nèi)變化。測(cè)定分離出的海綿鐵顆粒中細(xì)顆粒部分與粗顆粒部分的數(shù)量比是很重要的。
從氣體出口(14)排出的氣體將由管道(22)送入的部分焦粉和海綿鐵顆粒帶入空氣分類器(7)，特別是細(xì)顆粒部分。細(xì)顆粒部分的最大粒度取決于冷卻氣體流速。如上所述，將這種冷卻氣體的流速調(diào)節(jié)到所要求的值并不困難。
從空氣分類器(7)中出來的一部分冷卻氣體經(jīng)管道(18)分流出來后，經(jīng)旋風(fēng)除塵器(6)粗除塵、洗滌器(12)洗滌和冷卻、鼓風(fēng)機(jī)壓縮后，再用作冷卻氣體;而留下的那部分冷卻氣體則用來與從熔化氣化器(1)中排出的還原氣體混合，以將還原裝置(2)的溫度調(diào)節(jié)到所需要的數(shù)值。從通過旋風(fēng)除塵器(5)的氣流中也能獲得與這部分同樣數(shù)量的氣體。為了此，在氣體出口(27)后面安裝了一個(gè)支管(28)，經(jīng)此管可送走從旋風(fēng)除塵器(5)出來的一部分還原氣體。這部分氣體經(jīng)洗滌、壓縮后噴入裝置(4)中作冷卻氣體。各自的數(shù)量調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)裝置(16)和(17)進(jìn)行的。
在使用旋風(fēng)除塵器(3)、鼓風(fēng)機(jī)(8)和CO2洗滌器(10)制備爐氣的情況下，從冷卻氣體系統(tǒng)經(jīng)管道(18)分流出來的冷卻氣體的數(shù)量可借助于調(diào)節(jié)裝置(30)，通過制備的爐氣進(jìn)行調(diào)節(jié)。
還原氣體和冷卻氣體的混合物送往旋風(fēng)除塵器(5)中，粗顆粒在其中與氣體分離。
這些固體顆粒是構(gòu)成由熔化氣化器產(chǎn)生的氣體帶走的海綿鐵細(xì)顆粒和焦炭顆粒的主要組分。從旋風(fēng)除塵器(5)和(6)中卸出的物料，經(jīng)一個(gè)或更多個(gè)粉塵燒嘴噴入熔化氣化器(1)中，最好是在流態(tài)化床上方使用壓縮的爐氣噴入，因?yàn)樗瑫r(shí)可用作固體料的輸送氣體。同時(shí)也用粉塵燒嘴把氧氣和粉塵噴入熔化氣化器中。
與固體分離后的還原氣體從旋風(fēng)除塵器(5)的氣體出口(27)出來后，被加入到豎爐(2)中使用。
為了在熔化氣化器(1)中形成和保持一個(gè)煤流態(tài)化床所需要的煤量直接經(jīng)管道(29)加入。人們都知道的熔化氣化器按操作狀態(tài)可分成三個(gè)部分，即有熔態(tài)生鐵和渣的下部、有煤流態(tài)化床的中間部分以及起脫氧區(qū)作用的上部。由于海綿鐵細(xì)顆粒不從氣化器(1)的上部加入，而是經(jīng)與煤流態(tài)化床在同一水平面的測(cè)面入口(17)加入，因此，有可能大大地減少被熔化氣化器中產(chǎn)生的氣體再次帶走的細(xì)顆粒的數(shù)量。熔化氣化器(1)的下部沒有開設(shè)熔態(tài)生鐵和渣的出口。在熔化氣化器中由氣化煤和含氧氣體產(chǎn)生的氣體的主要成分是CO，并且還可能有H2，所以它非常適合于作還原氣體。
與海綿鐵細(xì)顆粒中分離出來的粗顆粒從空氣分類器(7)中卸出后，沿與冷卻氣體逆流的方向加入冷卻裝置或緩沖器裝置(4)中。在緩沖器裝置(4)中，海綿鐵的粗顆粒被收集起來，粗顆粒海綿鐵最好大于5毫米，并且可以任意地進(jìn)行冷卻。這些粗顆粒海綿鐵可以熱態(tài)或冷態(tài)經(jīng)排料口卸出。如果粗顆粒在卸料以前要進(jìn)行冷卻，則將冷卻氣體經(jīng)下部入口(23)噴入緩沖器裝置(4)中，它流過粗顆粒而得到同樣的冷卻效果。但是，如果粗顆粒要以熱態(tài)卸出，則冷卻氣體經(jīng)頂部氣體入口(24)噴入。由于入口(24)處于裝置(4)所收集的海綿鐵顆粒上方，所以其溫度幾乎不受冷卻氣體的影響。在這種情況下，對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱也是有可能的。
權(quán)利要求
1、用塊狀鐵礦石生產(chǎn)海綿鐵顆粒和熔態(tài)生鐵工藝，它是在直接還原裝置中使用還原氣體將鐵礦石還原成海綿鐵，并把從還原裝置中卸出的海綿鐵顆粒分離成細(xì)顆粒和粗顆粒，然后將細(xì)顆粒加到一個(gè)熔化氣化器中，通過送入的煤和噴入的含氧氣體以及回收的一部分還原氣體燃燒，產(chǎn)生熔煉海綿鐵細(xì)顆粒所需要的熱量，還原氣體的另外一部分用于直接還原裝置中，其特點(diǎn)是把從直接還原裝置(2)中卸出的海綿鐵顆粒送進(jìn)一個(gè)空氣分類器中，在空氣分類器中通過海綿鐵顆粒與通入的速度可調(diào)冷卻氣體對(duì)流而分離成粗、細(xì)顆粒兩部分。
2、根據(jù)權(quán)利要求
1的工藝，其特點(diǎn)是冷卻氣體的一部分用旋風(fēng)除塵器(6)進(jìn)行粗除塵，然后進(jìn)行洗滌、冷卻和壓縮后，再用作冷卻氣體;冷卻氣體的另一部分和熔化氣化器(1)中產(chǎn)生的還原氣體混合;用同樣的方法將還原氣體和冷卻氣體的混合物以及氣體中夾帶的細(xì)顆粒送到旋風(fēng)除塵器(5)除塵，與細(xì)顆粒分離后的混合氣體再送到直接還原裝置(2)中使用;在旋風(fēng)除塵器(5和6)中分離出的細(xì)顆粒再噴入熔化氣化器(1)中。
3、根據(jù)權(quán)利要求
1或2的工藝，其特點(diǎn)是使用了一個(gè)緩沖器裝置(4)將粗顆粒從空氣分類器(7)中卸出。
4、根據(jù)權(quán)利要求
3的工藝，其特點(diǎn)是海綿鐵粗顆粒在從空氣分類器(7)中卸出后，在緩沖器裝置(4)中進(jìn)行冷卻。
5、根據(jù)權(quán)利要求
3的工藝，其特點(diǎn)是海綿鐵粗顆粒從空氣分類器(7)中卸出后，進(jìn)入緩沖器裝置(4)，并在熱態(tài)下由此卸下，隨后進(jìn)行熱壓團(tuán)塊或熱壓塊。
6、根據(jù)權(quán)利要求
1至5之一的工藝，其特點(diǎn)是空氣分類器(7)中氣流速度是按照細(xì)顆粒部分所含海綿鐵顆粒的粒度不超過約5mm的原則進(jìn)行選擇的。
7、根據(jù)權(quán)利要求
1至6之一的工藝，其特點(diǎn)是海綿鐵粗顆粒在進(jìn)入空氣分類器(7)以前，用冷卻氣體進(jìn)行冷卻。
8、根據(jù)權(quán)利要求
1至7之一的工藝，其特點(diǎn)是一部分冷卻氣體在離開空氣分類器(7)后，用旋風(fēng)除塵器(6)進(jìn)行除塵，用洗滌器(11)進(jìn)行洗滌和冷卻，用鼓風(fēng)機(jī)(9)壓縮，再用作冷卻海綿鐵粗顆粒的冷卻氣體。
9、根據(jù)權(quán)利要求
1至8之一的工藝，其特點(diǎn)是從空氣分類器(7)中出來的冷卻氣體或者至少是所說氣體中的一部分與從熔化氣化器(1)中出來的還原氣體混合以達(dá)到調(diào)整溫度的目的。
10、根據(jù)權(quán)利要求
1至9之一的工藝，其特點(diǎn)是從冷卻氣體系統(tǒng)中分出來的冷卻氣體可用在CO2洗滌器(10)中配制的爐氣代替。
11、根據(jù)權(quán)利要求
1至10之一的工藝，其特點(diǎn)是一部分還原氣體用洗滌器(11)進(jìn)行洗滌和冷卻，用鼓風(fēng)機(jī)(9)壓縮后用作冷卻氣體。
12、根據(jù)權(quán)利要求
1至9之一的工藝，其特點(diǎn)是空氣分類器(7)為了能把海綿鐵顆粒分離成細(xì)顆粒和粗顆粒兩部分而需要的氣流速度通過送到緩沖器裝置(4)的冷卻氣體量加以調(diào)節(jié)。
13、根據(jù)權(quán)利要求
1至12之一的工藝，其特點(diǎn)是空氣分類器(7)為了能把海綿鐵顆粒分離成細(xì)顆粒和粗顆粒兩部分而需要的氣流速度借助于調(diào)整裝置(14)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
14、根據(jù)權(quán)利要求
1至13之一的工藝，其特點(diǎn)是從旋風(fēng)除塵器(5和6)中分離出的還原氣體灰塵和海綿鐵細(xì)顆粒借助于爐氣或冷卻氣體經(jīng)過一個(gè)或更多個(gè)的灰塵燒嘴(13)噴入熔化氣化器(1)中。
15、根據(jù)權(quán)利要求
1至6之一的工藝，其特點(diǎn)是從直接還原裝置(2)中出來的廢氣，在洗滌器(3)中洗滌和冷卻后，至少有一部分進(jìn)行加壓，并噴入熔化氣化器(1)中。
16、根據(jù)權(quán)利要求
1至6之一的工藝，其特點(diǎn)是最好在堆積的海綿鐵粗顆粒上方把預(yù)熱的冷卻氣體噴入緩沖器裝置(4)。
17、實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求
1至6之一的工藝的裝置，其特點(diǎn)是直接還原裝置安裝在熔化氣化器上面，其下端有一個(gè)與空氣分類器(7)聯(lián)結(jié)、用于卸熱海綿鐵的卸料裝置，還有一個(gè)與旋風(fēng)除塵器(5和6)聯(lián)通的、用于排出細(xì)顆粒的上出口，和一個(gè)與冷卻或緩沖器裝置(4)聯(lián)通、用于排出粗顆粒的下出口。
專利摘要
一種用塊狀鐵礦石直接生產(chǎn)海綿鐵顆粒和熔態(tài)生鐵的工藝，其中，鐵礦石在直接還原裝置(2)中被還原成海綿鐵顆粒，經(jīng)空氣分類器(7)，冷卻氣體將海綿鐵顆粒分離成細(xì)顆粒和粗顆粒，細(xì)顆粒加入熔化氣化器(1)。
文檔編號(hào)C21B13/14GK86100484SQ86100484
公開日1986年9月24日 申請(qǐng)日期1986年2月6日
發(fā)明者博丹·武萊蒂克 申請(qǐng)人:科夫工程有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan