[发明专利]一种电弧炉熔融炼铁的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔融炼铁的方法和装置，具体说涉及一种带有蓄热器的电弧炉熔融炼铁的方法和装置。

背景技术

熔融还原炼铁是钢铁生产的重要组成部分，其主要特点是用非焦煤作为一次性能源和还原剂，将铁的氧化物在熔融状态下还原，具有以煤代焦、流程短、对环境污染小，建设投资少，生产成本低等优点，是被业内广泛看好的领域，各国的钢铁企业竞相进行研究开发。现有的熔融还原炼铁的方法主要有COREX法(CN1010323B)、DIOS法(CN1035136A)、HISELT法(CN1037542A)。其中COREX法已经工业化生产，其他两种方法仍处于试验阶段。但是所有的熔融还原炼铁工艺，由于能耗高、生产成本高等方面的原因，难与高炉工艺竞争。

授权公告号为CN2697565Y的中国专利公开一种“电弧炉炼钢连续加料废钢预热装置”，其电弧炉有炉体和电极构成，其连续加料废钢预热设备由预热通道、水冷给料槽等组成，电弧炉内的高温烟气与预热通道内的原料直接进行热交换，可以提高进料的预热温度，节省能源。但此方法只利用烟气中的显热，对炼钢过程中产生的CO的化学能无法利用。

本申请人在专利号为200810079321.X发明专利申请中披露了一种三步法金属还原的方法，该方法将金属氧化物与一定量的碳、粘结剂、CaO和水制成成型物，置入还原装置，第一步是成型物在隔绝空气，隔绝氧气的状态下进行预还原；第二步是收集第一步还原过程中产生的析出气体，并对析出气体进行冷却、净化处理和加压。第三步是终还原炉利用析出气体作为还原剂或热载体，使预还原炉出来的物料进一步还原，并且使用析出气体与被换热过的空气或富氧气体混合燃烧，也可使析出气体与纯氧混合燃烧在终还原炉内对还原炉产品进行终还原反应并熔化，除渣，最终产生铁水或直接还原钢水。本申请人在申请号为200810079661.2的另一项发明专利申请中提供了一种熔融还原炼铁的方法和装置，以天然矿块矿或人造块矿为原料，以还原过程产生的煤气作为还原剂和热载体，原料经过预还原炉反应后，进入终还原炉进行终还原反应。预还原炉上部出来的析出气体经过气体处理装置处理和高温换热装置加热后进入终还原炉。熔融还原炼铁的装置包括有预还原炉、气体处理装置和至少一台终还原炉。充分利用余热，节省能源；使用两台终还原炉交替运行，生产效率高，可连续大规模生产；生产过程节省的煤气为其它用煤气过程提供原料。本发明是在上述两项发明专利申请基础上的改进。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，利用还原过程中析出气体燃烧产生的热量加热原料成型物，使能量得到充分利用，本发明提供一种电弧炉熔融炼铁的方法和装置。

本发明提供的电弧炉熔融还原炼铁的方法为，将原料成型物置于电弧炉中，加热还原成金属铁，成型物还原金属化率达到40～95％后，对还原炉产品继续进行加热并熔化，并进行渣铁分离，产生铁水或直接还原钢。利用还原过程产生的析出气体燃烧放出的热量加热蓄热器中的蓄热体，再由烟气或析出气体作热载体将热量从蓄热器带入电弧炉的炉体内加热成型物，使其还原。

所述成型物为：①Fe₂O₃、Fe₃O₄等铁的氧化物与煤粉、焦粉等含碳物质混合后制成或压成球团，或做成其它形状的成型物，球状或其它形状的成型物内部含碳量可以相同，也可以不同；②包衣成型物，即将上述球体或其它形状成型物加含碳物质包衣；③成型物也可以是不含铁的氧化物或少含铁的氧化物的其他物质，如含碳物质、石灰或石灰石等。所述析出气体为铁的氧化物还原过程中产生的气体，其中含有大量的CO、H₂。

加入熔炼炉中的成型物种类、几何尺寸等可以不同。根据工艺需要，可以在熔炼炉中有部分区域含碳量高的成型物多，部分区域含碳量低的成型物多，即可纵向分层也可横向分层，使成型物中的铁的氧化物能在过程中均匀地还原，并尽可能避免成型物中的缝隙被变形后的成型物占满，使烟气和析出气体在其缝隙中流动，整个系统在隔绝空气和隔绝氧气下进行。

本发明所提供的电弧炉熔融炼铁的装置，包括炉体、炉盖、电极、加料装置和出料装置。所述装置还包括至少一对加热炉和至少一对蓄热器；所述加热炉与电弧炉的炉体连接，所述蓄热器的一端与加热炉连接，另一端分别与气体排放系统连接和鼓风机和/或气体处理装置连接。