[实用新型]用于熔化氧化铁含碳球团的新型冲天炉系统

说明书

技术领域

本实用新型属于铸造、铸铁熔炼技术领域，其具体涉及一种用于熔化含碳球团的新型冲天炉。

背景技术

在我国国内铁矿石多为低品位的贫矿，且小铁矿数量大，需要先加工成铁矿精粉并经烧结成球团之后才能供高炉炼铁使用。而目前的高炉及烧结设备体积庞大、占地面积大、造价高、能耗高；特别是高炉在生产铸造生铁或球铁生铁时，生产率会降低，能耗和生产成本进一步提高。长久以来，我国铸造行业消耗的大量铁液，是靠购买和使用高炉铸造生铁锭再经冲天炉或电炉进行二次熔化获得；为此，高炉铁液通常需要先经过铸锭后，再运到铸造车间(工厂)经冲天炉或电炉重新熔化才能用于铸铁件的生产，不仅增加能耗和成本，还会使铁液在冲天炉二次熔化过程中增硫和因合金元素烧损而降低硅、锰含量；即使采用目前较先进的短流程化铁工艺--直接将高炉铁液经过长距离运输到铸造车间(工厂)再经电炉升温、调整成分后用于铸铁件的生产，也会因铁液运输过程中温度损失较多而使低温铁液大量生成氧化渣造成合金元素硅、锰损耗加大，以及升温精炼能耗加大。上述几个过程均能耗高、污染大，目前国内高炉生铁生产的能耗水平约为770kg标准煤/吨铁液，铸铁二次熔炼的能耗约为110～200kg标准煤/吨铁液，二者合计使得高温铸造铁液生产的综合能耗超过800～900kg标准煤/吨铁液，使现有国内铸造行业成为能耗高、污染高、成本高的行业。目前国内外先进的熔融化铁技术，虽然能够将利用非焦煤直接将天然矿、球团矿、烧结矿转化成海绵铁再熔炼成铁液，但是设备复杂、投资高。

本项目专利权人自上世纪九十年代以来，对氧化铁含煤免烧球团进行了试验研究，随后申请了《冲天炉用含铁氧化物球团及其制取工艺》发明专利(ZL 94144629.6)，并先后在国内多个铸造企业该技术进行了工业化生产实验，在不改动企业原有冲天炉设备和产品特性的情况下，共生产了一万多吨合格铸铁件产品，铸件材质包括了灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁等。但同时也发现：在使用目前的普通冲天炉(例如大型热风水冷冲天炉)直接熔化氧化铁含煤球团生产铸造铁液时，尽管也能够降低铸造铁液的生产成本，但是，却也存在含碳球团在炉内发生“直接还原”过程中所产生的大量煤气不能充分得到有效利用，以及出铁的铁液含硫量偏高等不足，亟待加以改进。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于采用一种新型冲天炉能够将氧化铁含煤球团直接化铁，其不仅能够充分利用境内低品位的小铁矿资源以及回收利用大型钢铁企业的氧化铁废料，还免去了球团烧结、高炉炼铁、铸锭以及铸造车间二次熔化生铁锭等工序，还可完全回收含煤球团还原时产生的煤气并加以综合利用，使得铸造铁液生产的综合能耗大大降低，并减少了合金元素的烧损，从而明显降低了铸造成本，还减少了温室气体CO₂的排放，减轻了环境压力，有利于建立节能型、环境友好型的新型铸造工业，实现我国铸造业的可持续发展。

本实用新型的技术方案为：用于直接熔化氧化铁含碳球团的新型冲天炉系统，该冲天炉的炉身下半部设为热风水冷炉壁冲大炉的典型结构，上半部采用煤气发生炉的密闭结构；其炉身下半部分包括有配设的热风箱、设在无炉衬炉壳外部的炉壁喷淋水管、设在热风箱下部的水冷风口、设在炉身底部的渣铁分离装置、以及与热风箱配套设置的外部热风系统和鼓热风装置，在铁液出口外配设有一具有脱硫和保温作用的回转式脱硫前炉；炉身上半部由下向上依次包括炉气出口、料位计、设在上部炉身内的加料钟罩、顶部为加料口，在炉气出口外依次连接配设有重力除尘装置、二级除尘及脱硫装置、煤气储存装置煤气柜，煤气柜与鼓风装置间连接有回收利用煤气的管道。本实用新型由于冲天炉的顶部结构采用煤气发生炉的密闭结构，炉顶的炉气(主要含有大量煤气，其来源为含煤球团发生“直接还原”反应过程的产物为煤气)为正压，因此鼓风压力略有提高。其通过专用管道系统进行热交换降温和净化处理后输送到煤气储存装置，能作为厂内部分炉窑和烘烤装置的能源。炉前附设一脱硫装置，对铁液脱硫处理后的铁液温度仍高于1450～1520℃，可直接用于灰铸铁件和可锻铸铁件的浇注，以及球墨铸铁的球化处理等。