[发明专利]一种双竖炉联产直接还原铁的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及化学化工技术领域，具体涉及一种双竖炉联产直接还原铁的方法及系统。

背景技术

直接还原铁（DRI）又称海绵铁，是铁矿石在低于熔化温度下直接还原得到的含铁产品。海绵铁是一种废钢的代用品，是电炉炼纯净钢、优质钢不可缺少的杂质稀释剂，是转炉炼钢优质的冷却剂，是发展钢铁冶金短流程不可或缺的原料。2011年，全世界直接还原铁的年产量达7330万吨，创历史新高。我国将直接还原工艺列为钢铁工业发展的主要方向之一。

生产直接还原铁的原料，主要是赤铁矿、磁铁矿等铁含量高的矿石，以提取铁元素为主要目的；此外，部分矿种铁含量低，以回收其他元素为主，如红土镍矿以回收镍为主要目的，根据需要回收部分铁，产品为直接还原镍铁。

生产直接还原铁的工艺称为直接还原法，属于非高炉炼铁工艺，分为气基法和煤基法两大类。目前，世界范围内，76%的直接还原铁是通过气基法生产，以MIDREX法和HYL法为主，所占的比例分别约为79%和20%。

目前，气基法生产的直接还原铁主要采用MIDREX法和HYL法的单竖炉系统生产的。MIDREX法以天然气为原料，用炉顶气中的CO₂作为转化剂进行重整制还原气。炉顶气经洗涤、压缩后，部分作为转化剂，剩余部分作为燃料。冷却气经洗涤、压缩后，返回竖炉的冷却段循环利用。HYL法与MIDREX法的主要不同点在于还原气的重整工艺和竖炉压力。HYL用蒸汽作为转化剂，竖炉压力0.5～0.7MPa，高于Midrex竖炉压力0.1～0.2MPa。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种系统简化、能源利用率高的直接还原铁方法和系统，特别是提供一种双竖炉联产直接还原铁的方法及系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种双竖炉联产直接还原铁的方法，包括：

步骤1、将含铁量高于50%的球团矿或块矿原料放入第一竖炉中，并通入含有CO和H₂的气体1还原矿石原料，生成直接还原铁和炉顶气；

步骤2、将生成的炉顶气经过降温除尘、除水和加热炉加热后，生成气体2；

步骤3、将含铁量为20%-45%的球团矿或块矿原料放入第二竖炉中，并通入气体2还原矿石原料，生成直接还原铁和气体3。

还包括步骤4：将冷却气通入第一竖炉冷却直接还原铁，排出的气体经除尘降温，进入第二竖炉冷却直接还原铁，排出的气体经除尘降温、压缩至0.5-0.9Mpa后，再进入第一竖炉循环冷却使用。

所述步骤1中，气体1中CO和H₂的体积含量大于85%，压力为0.4-0.8MPa。

所述步骤3中，气体2中CO和H₂的体积含量为60-75%，压力为0.2-0.6MPa。

所述气体3分成两部分，一部分用于所述步骤2中加热炉的燃料，另一部分用于制备气体1的燃料或转化剂。

其中所述步骤2中加热炉产生的烟气用于预热除尘降温后的炉顶气。

利用上述双竖炉联产直接还原铁的方法所用的系统，包括第一竖炉1、洗涤塔2、加热炉3、第二竖炉4、洗涤塔5，其中所述第一竖炉1炉顶气出口依次与洗涤塔2、加热炉3、第二竖炉4、洗涤塔5连接，所述洗涤塔5与所述加热炉3连接。

还可包括洗涤塔6、洗涤塔7、压缩机8，其中所述第一竖炉1的冷却气出口依次与洗涤塔6、第二竖炉4的冷却气入口、洗涤塔7、压缩机8连接，所述压缩机8与第一竖炉1的冷却气入口连接。

应用本发明的有益效果：

（1）能源梯级利用，能源利用效率提高：第一竖炉的压力高、第二竖炉的压力低，第一竖炉的炉顶气和冷却气无需压缩升压即可直接通入第二竖炉；第二竖炉的原料中铁和其他回收元素含量低，对还原气中CO和H₂含量要求低，第一竖炉的炉顶气洗涤除水后，CO和H₂含量仍能满足第二竖炉的要求，因此，第二竖炉无需额外的制气系统制备还原气。

（2）可同时处理多种矿种。比如在第一竖炉中处理普通铁精矿、钒钛磁铁精矿等含铁量较高的矿石，而在第二竖炉中处理红土镍矿、难选矿等含铁量较低的矿石。

（3）炉顶气系统简化：两个竖炉联产，第一竖炉的炉顶气洗涤、加热后，直接送入第二竖炉作为还原气使用，无需压缩、脱除CO₂。

（4）冷却系统简化：两个竖炉联产，各自的冷却系统可串联、简化，第一竖炉的冷却气只需洗涤除尘、无需压缩升压，即可作为冷却气通入第二竖炉的冷却段。

附图说明