[发明专利]利用粗煤气显热直接还原含碳铁磁性金属球团矿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤炭气化粗煤气余热回收利用方法，具体是一种利用煤炭气化粗煤气显热直接加热还原含碳铁磁性金属球团矿的方法，本发明的含碳铁磁性金属球团矿包括含碳铁球团矿、含碳镍球团矿和含碳钴球团矿。

背景技术

201010124542.1专利申请公开了一种“利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法”，是将煤炭气化炉产出的高温粗煤气经一段除尘后送入直接还原竖炉中，以直接还原竖炉中的铁矿煤球团、氧化铁球团矿、铁矿石、以及包裹煤的铁球团矿作为除尘颗粒做第二段除尘，在除尘的过程中利用高温还原气生产出直接还原铁，并利用还原铁过程吸收热量，降低粗煤气温度，粗煤气从直接还原竖炉顶部排出竖炉，再经第三段常规除尘、净化除硫、除二氧化碳等杂质气体后作为煤化工的还原气或燃气轮机发电及工业燃气使用。

发明内容

本发明的目的是进一步扩大201010124542.1专利申请的发明范围，提供一种利用粗煤气显热直接还原含碳铁磁性金属球团矿的方法。

实现本发明目的的具体方法是：

a.选择煤灰熔点高于直接还原铁磁性金属还原温度至少50℃的煤炭为原料，在煤气化炉中生产粗煤气；

b.控制从煤气化炉中产出的粗煤气经高温第一段除尘后，由设在还原竖炉中部的围管输送到装填有含碳铁磁性金属球团矿的直接还原竖炉内，进入还原竖炉的粗煤气温度控制在800～1200℃；

c.进入直接还原竖炉的粗煤气从由含碳铁磁性金属球团矿还原成的直接还原铁磁性金属和未还原的含碳铁磁性金属球团矿组成的移动颗粒床层中穿过，实施第二段除尘，在除尘的同时加热含碳铁磁性金属球团矿，生产出直接还原铁磁性金属；

d.粗煤气将显热传递给含碳铁磁性金属球团矿，将其还原成铁磁性金属后，降温到150～300℃，作为还原竖炉炉顶气排出还原竖炉；

e.排出的炉顶气再经第三段电袋复合除尘，脱除H₂S、SCO、CO₂等杂质气体和微量煤焦油后，成为常温还原气；

f.常温还原气从竖炉下段出料口的上部送入直接还原竖炉中，吸收还原铁磁性金属的热量，将还原的铁磁性金属冷却到300℃以下，从还原竖炉中部围管下部反吹出部分粉尘，并携带粉尘排出竖炉，携带热量的还原气经废热锅炉回收热量后净化循环使用；

g.冷却的还原铁磁性金属经底部N₂气封出料口或锁斗出料，经密闭筛分出煤灰和还原铁磁性金属后出炉。

其中，本发明所述的含碳铁磁性金属球团矿包括含碳铁球团矿、含碳镍球团矿和含碳钴球团矿。进一步地，所述的含碳铁球团矿可以是含碳的铁磁性多金属矿，如钒钛磁铁矿、含锰铁矿、含铬铁矿等，也可以是含碳氧化铁球团矿。

本发明所述含碳铁磁性金属球团矿中使用的碳质还原剂可以是煤粉、焦粉、半焦粉、石墨粉以及含碳有机粘结剂，所述的含碳有机粘结剂包括以焦油、原油、沥青以及煤炼油后的油渣、腐植酸、废塑料等为原料制成的含碳有机粘结剂。

本发明利用粗煤气显热直接还原含碳铁磁性金属球团矿能够得以实现的原因是：在含碳铁磁性金属球团矿中配有碳质还原剂，使得除尘后的粗煤气将显热传递给含碳铁磁性金属球团矿后，其中的碳作为还原剂夺去氧化铁磁性金属矿中的氧生成直接还原铁磁性金属。粗煤气与含碳铁磁性金属球团矿在竖炉上部干馏段产生的干馏煤气、还原尾气和未参与还原反应的粗煤气一同作为炉顶气从竖炉炉顶排出竖炉。如果含碳铁磁性金属球团矿内配的碳质还原剂与还原铁磁性金属矿所需的还原剂用量相等，则粗煤气中参与还原反应的H₂和CO的热量与含碳铁磁性金属球团矿中未参与还原反应的煤热解气CH₄、H₂、CO等的热量大体上相等。即由于球团中加配了碳质还原剂，使得粗煤气中化学成分所含的热量与直接还原铁磁性金属矿后炉顶气中化学成分所含的热量大体相等。生产直接还原铁磁性金属只是利用了煤炭气化粗煤气中的显热。同理，若含碳铁磁性金属球团矿的配碳量达不到还原铁磁性金属所需碳量，则要粗煤气中的还原剂来补充；若含碳铁磁性金属球团矿的配碳量超过还原铁磁性金属所需碳量，则利用粗煤气中的氧化气体分解其中的碳，增加炉顶气中的还原气，或有一部分碳残留在直接还原铁中。