[发明专利]建造还原铁矿的流化床还原炉中穹隆结构部分的耐火组合物

说明书

本申请为以下申请的分案申请：申请号为2004800240584、提交日为 2004年8月20日、发明名称为建造还原铁矿的流化床还原炉中穹隆结构 部分的耐火组合物。

技术领域

本发明涉及一种耐火材料，其用于建造还原铁矿粉的流化床还原炉中 的穹隆结构部分，更具体地，本发明涉及一种耐火组合物，其具有高强度、 优良耐磨性、耐受还原性气体的优良耐化学品性、优良的耐热冲击性和优 良可加工性，用于建造FINEX法中采用的流化床还原炉中的穹隆结构部 分。

背景技术

在现代钢制造业中，采用对首先制成的熔融铁进行脱碳处理来制造钢 的间接方法。熔融铁是采用高炉法制造的，其中采用焦炭作为燃料。

图1是采用高炉法制造铁的方法的示意图，其中当采用由火焰煤制得 的焦炭作为燃料时，铁矿石经过预处理工艺，对铁矿石进行粉碎、精选、 将铁矿粉压制成块、烧结而成硬球状，该硬球是具有可装入高炉中的预定 尺寸的团块。将该硬球和焦炭装入高炉中，进行焙烧以获得熔融铁。

尽管高炉法是目前大规模制造铁的最好炼铁方法，但高炉法由于工艺 复杂以及要求额外的单独大规模设备用于烧结和制造焦炭而具有成本高 的特点，而且也导致了从烧结铁矿和焦炭制造工艺中释放出硫的氧化物 SO_x，氮化物NO_x，二氧化碳CO₂等环境污染物的问题。

韩国炼钢公司POSCO开发了一种设备，其中高炉法这一制造方法被 转变为直接通过流化反应还原天然状态的铁矿粉而无需对铁矿石和焦炭 进行预处理，其专利的韩国专利申请号为10-1995-41931，韩国专利登记 号为10-236160，该方法被称为FINEX法，该设备已建成并于近期投入了 测试操作。

图2是将本发明应用其中的炼铁方法FINEX法的示意图，而图3则是 图2中流化床还原炉的放大图。FINEX法是用于经济地制造熔融铁的一种 新型的铁生产方法，其中铁矿粉通过流化床还原炉1的多个分段逐步被还 原，并与粒径为8-50mm的煤块一起装入到熔炉3中以形成熔融铁，其中 粒径为约8mm的铁矿粉经过流化床还原炉1的多个分段而转变为被还原 的铁矿，形成了颗粒(HCI；Hot Compact Iron)，然后被装入熔炉中。

带有封闭穹隆结构部分4的流化床还原炉在流化床还原炉内部设有柱 (cloumn，未示出)上支撑的分配板(distribution plate)2。分配板是用 于向流化床还原炉内均匀分配高压、高温的还原性气体以流化和还原铁矿 粉的装置，分配板具有多个通孔用于穿透气体。

流化床还原炉的穹隆结构部分4可通过将耐火材料附着在穹隆结构框 架上而形成，由于耐火材料不能直接被引入流化床还原炉内部，耐火材料 需要通过流化床还原炉的喷射器进行喷射。需要喷射器的耐火构造足以稳 定，即使在高压、高温的还原性气体氛围中，在快速升降温度时也能耐受。

因此，由喷射器喷射出并用来建造流化床还原炉1中穹隆结构4的耐 火材料是一种具有耐化学品性、尤其具有抗CO气体的耐腐蚀性、耐热冲 击性和高机械强度的材料。

由于FINEX法的设备是世界上的首台设备，相关技术中还没有用于建 造穹隆结构部分4的材料。然而，在试验型设备中使用了高氧化铝含量的 可铸材料，但该耐火材料在工作期间由于对CO气体的耐受性差以及耐热 冲击性低而导致收缩方面的问题，并产生许多裂纹而脱离。

因此，由于反应炉不是用于小型实验的设备，而是用于每年生产一百 万吨的大规模商业化生产的设备，因此要求穹隆结构部分4的材料在工作 温度600-1000℃附近时不与还原性气体和铁矿中的各种成分发生化学反 应，在高温、高速的铁矿粉流化条件下具有优良的耐磨性，具有良好的耐 热冲击性足以耐受以间歇操作方式进行重操作之后的快速升温和降温。

此外，流化床还原炉1的穹隆部分4不能以耐热状态完全在炉1外部 的某一处形成，再根据设计的结构安装到炉1上，而是通过将耐热材料粘 附到穹隆结构4的穹隆框架上形成。因此，需要耐热材料的可加工性能确 保该材料的非固定形式能被喷射器喷射出，并且对于穹隆结构这样的大型 构造，即使在建造之后的固化和干燥过程中结构不会发生变形，或在建造 期间结构不会发生爆裂。