專利名稱：煉鐵不用焦炭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金鋼鐵企業(yè)的高爐冶煉技術(shù)領(lǐng)域。
對(duì)發(fā)明和背景技術(shù)的理解就申請(qǐng)人所知，國(guó)內(nèi)所有的鋼鐵企業(yè)的高爐冶煉生鐵，一直是用焦炭作燃料，但亦有加噴重油、煤粉的。因焦炭呈塊狀形，強(qiáng)度較好，能承受高爐內(nèi)的壓力，有良好的透氣性能，是煉鐵不可缺少燃料。但其耐燃性能差，缺乏后勁，火力不足，所以要加噴重油或煤粉、煤氣助燃，提高溫度，加速爐料熔解，增加產(chǎn)量。用焦炭作燃料冶煉生鐵，是有史以來(lái)未變的常規(guī)，似乎成了國(guó)內(nèi)外都難以突破的匡模，在當(dāng)今科技發(fā)達(dá)的美、日、英、法、德等國(guó)的高爐，仍然是用焦炭作燃料冶煉生鐵。至今亦未見國(guó)內(nèi)外出版物上公開發(fā)表過(guò)，有哪一個(gè)國(guó)家煉鐵不用焦炭的先列？我國(guó)專利法施行至今，仍未見《中國(guó)專利報(bào)》及更名后的《中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào)》、《發(fā)明與革新》等，登載過(guò)類似專利申請(qǐng)的案例。本發(fā)明就是要改革傳統(tǒng)方式，改變高爐燃料的生產(chǎn)方法，采用強(qiáng)度相當(dāng)或高于焦炭強(qiáng)度的煤球彈替代焦炭冶煉生鐵。從節(jié)能、降耗、增效益、加強(qiáng)大自然生態(tài)環(huán)境保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)看，早晚都得走這條路，早走比晚走好。
本發(fā)明的目的主要是為了節(jié)約煤炭資源、避免無(wú)效功燃燒的巨大浪費(fèi)、降低企業(yè)生產(chǎn)成本、增加經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益、根治煉焦這個(gè)頭號(hào)污染源頭，保護(hù)人類生態(tài)環(huán)境。在科技進(jìn)步日新月異的新世紀(jì)，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，節(jié)約能源，是耗煤大戶的鋼鐵企業(yè)，降低成、增加效益的首要環(huán)節(jié)。焦?fàn)t是吃洗煤的大“老虎”，高爐是吃焦炭的大“老虎”。又是兩個(gè)大污染源，生命的無(wú)形殺手，大有文章可做，尤其是自己無(wú)煤礦基地的鋼鐵企業(yè)，更應(yīng)從兩大“老虎”咀里多掏出點(diǎn)煤。焦化廠是鋼鐵企業(yè)和所在地區(qū)的頭號(hào)污染源，危害人民健康的黑老大，工人進(jìn)廠容易出廠難，焦?fàn)t越大、越多，所造成的污染就越嚴(yán)重，污染的立體范圍(陸空海)也就更大，本發(fā)明的主要目的之一，就是要取消焦化廠，焦?fàn)t不再煉焦改作它用，徹底鏟除這個(gè)罪惡的污染源頭。
本發(fā)明的技術(shù)方案是打破常規(guī)及老匡舊模，改變高爐燃料的生產(chǎn)方式，將熱加工燃燒法，改為冷加工機(jī)壓法，采用一種高速度的能壓出高強(qiáng)度煤球彈的球壓機(jī)，將洗煤壓制呈園形狀或異形狀的煤球彈或球團(tuán)煤，經(jīng)干燥后代替焦炭冶煉生鐵。具體實(shí)施方案是撤消焦化廠，減掉90％以上的人員，改制為燃料工段，劃歸煉鐵廠領(lǐng)導(dǎo)。焦?fàn)t不再煉焦，改作干燥窯或儲(chǔ)料倉(cāng)。洗煤加入適量的粘合劑等輔料攪拌均勻，利用皮帶運(yùn)輸機(jī)輸進(jìn)球壓機(jī)，壓制呈煤球彈或球團(tuán)煤，夏、秋兩季溫度高，輸入料倉(cāng)或料場(chǎng)再進(jìn)高爐；冬、春兩季溫度低，輸入干燥窯干燥后進(jìn)高爐或儲(chǔ)料倉(cāng)存放。除焦?fàn)t需改進(jìn)利用外，其余場(chǎng)地、設(shè)備、不用大改大勁，一般都可利用。設(shè)計(jì)制造兩部高速度、能壓出高強(qiáng)度煤球彈的球壓機(jī)，約需投資200萬(wàn)元，兩部球壓機(jī)可輪流使用，其產(chǎn)球量可滿足一座高爐生產(chǎn)。凡有機(jī)修制造能力的鋼鐵企業(yè)，都能自行設(shè)計(jì)制造，也可委外加工。球壓工藝比燃燒工藝簡(jiǎn)單損事，高焦?fàn)t的工程技術(shù)人員，都能理解實(shí)施這一技術(shù)方案，達(dá)到本發(fā)明的目的。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比所具有的有益的效果1、主要性能、技術(shù)特點(diǎn)和使用效果比焦炭好。
(1)燃燒性能好沒有燒損的洗煤球彈，其耐燃性能好、火力猛、溫度高、燃燒時(shí)間長(zhǎng)、有后勁，特別是其高高的旺盛火苗，經(jīng)熱風(fēng)一炊，火炎直往上沖，能提高爐溫，加速爐料的預(yù)熱和熔化，提高產(chǎn)量，亦不用再加噴重油、煤粉、煤氣。煉焦炭相似燒杠炭，或者說(shuō)煉焦就是燒焦炭。如燒杠炭，裝滿一窯青杠木就燒，待無(wú)效功燃燒到無(wú)明火時(shí)(燒過(guò)了)，必須及時(shí)閉窯，即封死爐頂和爐門，否則全部化成木灰。煉焦炭同樣如此，焦?fàn)t裝滿洗煤后，經(jīng)過(guò)約18小時(shí)的無(wú)效功燃燒，待燒到熔解呈固體時(shí)，必須及時(shí)推焦出爐，用鐵架車?yán)嚼鋮s場(chǎng)，采用高壓淋朋水強(qiáng)冷卻，否則也會(huì)全部化為炭灰。這兩種材料不同，但方法相同，都是用火燒，一把火就將其原有的熱效功能及數(shù)量燒掉一半左右。1.4噸干洗煤煉1噸焦，0.4噸煤被燒掉了，煤中的原汁原味無(wú)存一是被燒掉一部份；二是變成揮發(fā)物飄到天空，如煤煙、煤灰、煤氣；三是變成煤焦油流出爐外，并揮發(fā)出氣體飄向天空。煤經(jīng)過(guò)干溜后原氣大傷，所剩下來(lái)的固體，就成為半煤半渣的焦炭。因此，焦炭煉鐵呈現(xiàn)火力不足，缺乏后勁，就采用噴重油的措施，但其成本太高，又改噴煤粉或煤氣，這似乎又是一種浪費(fèi)？有些企業(yè)還在老路上往前走，花大錢搞技改，小則幾仟萬(wàn)，多則上億萬(wàn)元，改造高、焦?fàn)t噴煤粉、煤氣，這似乎叫花大錢買大浪費(fèi)。因煉焦的大量煤氣用不完，就制造特大儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存，罐子裝不了就放出罐外燃燒，大過(guò)奧運(yùn)會(huì)的圣火長(zhǎng)明。這叫前者浪費(fèi)后者補(bǔ)浪費(fèi)，浪費(fèi)再浪費(fèi)，行成了大量浪費(fèi)能源和污染環(huán)境的惡性循環(huán)；(2)受壓強(qiáng)度好洗煤球彈是采用壓制工藝生產(chǎn)，由機(jī)械強(qiáng)壓呈型，其強(qiáng)度可調(diào)節(jié)，能達(dá)到或高于焦炭的強(qiáng)度。如金屬粉沫可以壓制成機(jī)械零部件，鐵彈子，洗煤粉沫同樣可壓制成煤球彈子、球團(tuán)煤。何況焦炭是在無(wú)壓力的情況下，經(jīng)高溫干溜而成，推出爐外摔成大小不等的塊狀，用水強(qiáng)冷卻又一次分解，25M/M以上為焦炭，其余為焦丁、焦沫。因焦炭的塊度大小不等，大的強(qiáng)度好，小的強(qiáng)度差，在爐內(nèi)承受壓力不均勻；洗煤球彈是一樣大，不會(huì)有類似情況；(3)透氣性能好煤球彈在爐內(nèi)的透氣性能比焦炭更好，因焦炭是呈異形的大小不等的塊狀，小的25M/M，大的100M/M以上，小塊的自然會(huì)掉在大塊之間的空位里而影響透氣性；煤球彈的特點(diǎn)在于形狀一樣、大小一樣、強(qiáng)度一樣、承受壓力均勻，不存在小塊堵塞大塊之間的空隙而影響透氣性。煤球彈可選擇最佳尺寸，根據(jù)實(shí)用情況還可調(diào)節(jié)；而焦炭的塊度絕不可能做到一樣大，也無(wú)法調(diào)節(jié)；(4)有利于高爐的順行因焦炭的塊度大小不等，小的20余毫米，大的100毫米以上，其中還夾雜著一些碎粒，入爐后很容易與主、輔料的小塊細(xì)沫混合在一起，經(jīng)高溫熔化就會(huì)逐步粘附在爐壁上，造成懸料，或結(jié)成大球團(tuán)狀、大塊狀等導(dǎo)致坐料或堵塞損壞風(fēng)口，嚴(yán)重影響爐料順行。一座高爐年懸料、坐料在80次以上，堵塞損壞風(fēng)口在40次以上，處理這些故障都得浪費(fèi)很多時(shí)間，嚴(yán)重影響鐵產(chǎn)量。煤球彈壓出之后就是一樣大，又是園狀形，不易產(chǎn)生上述故障，有利于高爐順行增加產(chǎn)量。
2、可以節(jié)約大量的煤炭資源。(1)煤、焦、鐵比實(shí)耗情況焦煤比1∶1.4噸，噸焦耗干洗煤＝1×1.4＝1.400t。
鐵焦比1∶0.685噸，噸鐵耗焦炭＝1×0.685＝0.685t。
鐵煤比1∶1.4噸，噸鐵耗干洗煤＝1×0.685×1.4＝0.959t。
(2)預(yù)測(cè)節(jié)能情況以上述實(shí)耗情況、洗煤燒損數(shù)量、煤中熱效能量的損耗為依據(jù)進(jìn)行測(cè)算因洗煤要在焦?fàn)t里燃燒約18小時(shí)，損煤量＝1.400-1＝0.400t；損耗率＝1.4-1×100＝40％；噸焦損煤＝1.4-1＝0.400t。煤中的熱效功能燒損很大，所剩下來(lái)的有效熱能量約為60～70％。實(shí)為雙損耗，既損數(shù)量又損質(zhì)量(熱效能量)，造成煤炭資源的極大浪費(fèi)。以噸干洗煤熱效功能為100％，噸焦炭為70％計(jì)算原噸鐵耗焦炭折合干洗煤＝1×0.685t×1.4t＝0.959t。
現(xiàn)噸鐵耗干洗煤＝1×0.685t×70％＝0.4795t。
原噸鐵耗干洗煤現(xiàn)可煉鐵＝0.959t÷0.4795t＝2t.
噸鐵節(jié)約干洗煤＝0.959t-0.4795t＝0.4795t節(jié)煤率％＝0.4795t÷0.959t×100＝50％據(jù)國(guó)際鋼鐵協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2000年全世界鋼產(chǎn)量達(dá)到8.43億噸，比1999年增加7％。產(chǎn)鋼最多的前三名分別是中國(guó)1.26億噸，日本1.06億噸，美國(guó)1.01億噸。我國(guó)年產(chǎn)鋼1.26億噸，所需鐵、焦、煤為所需生鐵＝1.26億噸鋼×1.08噸鐵＝1.3608億噸生鐵。
所需焦炭＝1.3608億噸鐵×0.685噸焦＝9321.48萬(wàn)噸焦炭。
所需洗煤＝9321.48萬(wàn)噸焦炭×1.4噸洗煤＝1.30500720億噸洗煤。
全國(guó)冶金鋼鐵企業(yè)，一年可節(jié)約干洗煤總量為6525.0360萬(wàn)噸。
節(jié)煤總量＝1.30500720億噸煤-1.3608億噸鐵×0.4795噸煤＝6525.0360萬(wàn)噸洗煤。
這6525萬(wàn)多噸干洗煤，折合成原煤近億噸，相當(dāng)于五個(gè)年產(chǎn)兩仟萬(wàn)噸的大煤礦一年的總產(chǎn)量。改用洗煤球彈煉鐵，一年就能節(jié)約原煤近億噸；繼續(xù)用焦炭煉鐵，一年就浪費(fèi)近億噸原煤。這兩種結(jié)果，就在于改與不改之間。
3、改用洗煤球彈后，可降耗降成本，增加顯著的經(jīng)濟(jì)效益。噸鐵降耗增效益＝[(0.685T焦×415元/T價(jià))-(0.4795T煤×288元/T價(jià))]-20元(球彈加工費(fèi))＝126.18元；增效率％＝126.18元÷284.28元×100＝44.38％。全國(guó)一年直接經(jīng)濟(jì)效益＝1.3608億噸鐵X126.18元/噸鐵效益＝171.705744億元。間接經(jīng)濟(jì)效益，所節(jié)約的洗煤，可使現(xiàn)有鐵產(chǎn)量翻一番，不再增加燃料。
4、社會(huì)效益顯著。撤消了焦化廠，焦?fàn)t不再煉焦，鋼鐵系統(tǒng)的這些頭號(hào)污染原頭就被鏟除了，千千萬(wàn)萬(wàn)人將不再受這些“黑老大”的危害。說(shuō)焦?fàn)t是頭號(hào)污染源頭并不過(guò)份，如一座焦?fàn)t的形狀相似客運(yùn)列車的一節(jié)車箱，但比車箱要長(zhǎng)、寬、高得多。爐體橫隔成若干間爐室裝洗煤干溜呈固體，每間爐室兩邊都有門，以便推焦出爐；爐頂有幾排縱橫天窗，以便裝料和檢查燃燒情況。一座焦?fàn)t就像一條發(fā)怒的火龍，周身冒著有毒的火炎、煤煙、煤氣、煤灰等飄向天空；爐底流趟著黑色的、毒性強(qiáng)烈的、易于揮發(fā)呈氣體飄向天空的煤焦油；還有一根大煙囪將爐內(nèi)的可吸之物抽到天空，就像眾多黑龍?jiān)诳罩酗w舞著。焦?fàn)t越大、越多，立體污染范圍就越大、越嚴(yán)重，周圍幾十里都受污染之苦，附近十里之內(nèi)是污染重災(zāi)區(qū)。本區(qū)農(nóng)民養(yǎng)的魚在本區(qū)就難賣脫，因有一股煤焦油味無(wú)人買，只好賣向外區(qū)，魚販子又從區(qū)外買魚來(lái)賣。筆者住在離焦化廠(三座焦?fàn)t)幾里之外的山上，因濃列的煤氣、煤焦油味常感呼吸困難，有時(shí)深夜被嗆醒難以入眠。高爐與焦?fàn)t不同，除爐頂和煙囪冒煙之外，爐身不冒煙、火、灰、更無(wú)焦油流出，其污染程度及范圍比焦?fàn)t小得我多。為保護(hù)大自然生態(tài)環(huán)境，采用洗煤球彈代替焦炭冶煉生鐵，就可一勞永逸根治污染，再不用花大錢搞環(huán)改，每年繳納可觀的環(huán)保費(fèi)了。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最好方式焦炭是煤經(jīng)過(guò)干溜后所剩下來(lái)的固體，原煤也是呈塊狀和碎沫狀的固體，但其強(qiáng)度較差雜質(zhì)較多，不能直接進(jìn)入高爐，所以要將原煤進(jìn)行洗選加工，除掉煤中雜質(zhì)，變成洗煤(精煤)，再由焦化廠煉成焦炭。洗選任務(wù)已由煤礦完成，煉焦任務(wù)則由焦化廠來(lái)完成。本發(fā)明就是要改變這種生產(chǎn)方式，改熱加工為冷加工，改燃燒法為機(jī)壓法，后者比前者的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)施。實(shí)現(xiàn)的最好方式(1)做幾次小試驗(yàn)，比較一下洗煤球彈與焦炭的燃燒性能如何？方法用兩個(gè)同樣大的小煤爐，將兩種粒度、強(qiáng)度、干濕度、重量相同之物，各裝一個(gè)爐子，同時(shí)點(diǎn)火燃燒，用儀表檢測(cè)，看誰(shuí)的火力猛、火苗高、發(fā)熱量大、燃燒時(shí)間長(zhǎng)、后勁足、效果好？一試則明；(2)先用一座高爐作試驗(yàn)，然后再逐步全面推廣應(yīng)用。有些企業(yè)正在或準(zhǔn)備采用球團(tuán)礦代替燒結(jié)礦，可利用加工生產(chǎn)球團(tuán)礦的設(shè)備生產(chǎn)一部份洗煤球彈，烘干或待其自然干后輸入高爐試用；(3)先設(shè)計(jì)制造兩部高速度、能壓出強(qiáng)度相當(dāng)或高于焦炭強(qiáng)度的球壓機(jī)，生產(chǎn)煤球彈，以滿足一座高爐試用。根據(jù)使用情況，修改完善球壓機(jī)的性能，再批量生產(chǎn)；(4)統(tǒng)一規(guī)劃充分利用原有設(shè)備、場(chǎng)地，盡量減少投資。有些原有設(shè)備、場(chǎng)地可現(xiàn)成使用，如皮帶輸送機(jī)、行走吊車、抓煤機(jī)、料倉(cāng)、料場(chǎng)等。焦?fàn)t封閉兩則的門和頂上的天窗，就可做成遂道干燥窯或料倉(cāng)使用，污水池可做養(yǎng)魚池，多余的空地可做花園，其余的根據(jù)實(shí)際情況修改利用。參照以上方式實(shí)施就可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，達(dá)到節(jié)約能源、增加效益、保護(hù)環(huán)境之目的。
權(quán)利要求
煉鐵不用焦炭，其特征是(1)形狀不相同洗煤或原煤球彈呈圓形，或呈橢圓形，或呈異形團(tuán)狀，通稱煤球彈或球團(tuán)煤。不論選用那種形狀和尺寸大小，都可控制調(diào)節(jié)；(2)生產(chǎn)方式不相同煤球彈是采用冷加工機(jī)壓法生產(chǎn)，不燃燒，不損煤，不傷煤汁原氣，不用水，不污染環(huán)境；(3)采用的主要設(shè)備不相同生產(chǎn)煤球彈的主要設(shè)備是球壓機(jī)，機(jī)型不限，以能壓出所需強(qiáng)度的煤球彈為準(zhǔn)；(4)工藝流程不相同生產(chǎn)煤球彈的工藝流程簡(jiǎn)便，將配備好的洗煤輸入球壓機(jī)，開動(dòng)機(jī)器就能壓出煤球彈，冬天需干燥處理，夏天可自然干，其強(qiáng)度和所含水份達(dá)到要求就可進(jìn)高爐或化鐵爐。原煤球彈壓出后就可用于燒鍋爐，比前者更簡(jiǎn)便。
全文摘要
本發(fā)明煉鐵不用焦炭,屬于高爐冶煉技術(shù)領(lǐng)域。煉鐵不用焦炭,是指采用一種強(qiáng)度相當(dāng)或高于焦炭強(qiáng)度的洗煤球彈,代替焦炭冶煉生鐵。需要解決的技術(shù)問(wèn)題是:應(yīng)改變高爐燃料的生產(chǎn)方式,改熱加工燃燒法為冷加工機(jī)壓法,焦化廠不再煉焦炭,改作煤球彈加工場(chǎng),增加球壓機(jī)和攪拌機(jī)就能實(shí)現(xiàn)。所采用的球壓機(jī)應(yīng)是高速度的、能壓出高強(qiáng)度煤球彈的球壓機(jī),將洗煤壓制呈圓形狀或異狀形的煤球彈或球團(tuán)煤,經(jīng)過(guò)干燥后用于高爐冶煉生鐵。
文檔編號(hào)C10F7/00GK1375559SQ0110839
公開日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2001年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月16日
發(fā)明者盧云光 申請(qǐng)人:盧云光