[发明专利]一种近零排放的氢冶金工艺

说明书

本发明涉及一种近零排放的氢冶金工艺，属于冶金技术领域，解决了现有技术中钢铁冶炼排放大量废气废固、污染环境等问题。本发明氢冶金工艺包括以下步骤：S1、铁矿经过氢气还原后从氢气还原炉(1)的炉底排出直接还原铁，氢气还原炉(1)炉体中部和下部分别通入氢气；S2、直接还原铁排出后运送至高温冶炼炉(16)；S3、高温冶炼炉(16)将直接还原铁熔化，并通过造渣生产出纯净钢水，并排出炼钢渣；S4、排出的炼钢渣进入钢渣改质炉内进行改质，在改质炉内实现钢渣脱磷，得到含磷副产品和新钢渣；S5、新钢渣在高温下直接循环至高温冶炼炉内炼钢用。本发明SO₂几乎无排放，粉尘排放量比传统工艺降低90％以上，是一种环保的绿色冶炼工艺。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种近零排放的氢冶金工艺。

背景技术

近年来，钢铁行业的环保问题越来越成为制约行业发展的关键问题之一，特别是SO₂、NO_x和固废的排放，现有的治理方式主要集中在末端烟气的脱硫脱硝、固废的部分利用(其中炼钢渣主要以堆存为主)，不能从根本上解决钢铁企业的环保问题。

现有的钢铁冶炼流程主要包括以铁矿为原料的“高炉-转炉”的长流程和以废钢为原料的电炉流程，其中高炉炼铁单元就包括焦化、烧结、球团、高炉炼铁等工序，转炉炼钢单元包括铁水脱硫、转炉脱磷等工序，工序复杂；同时，传统流程以碳质能源为燃料，而碳质能源带来大量的CO₂、SO₂及NO_x的污染气体排放和大量渣、尘等固废排放。

发明内容

鉴于以上分析，本发明旨在一种近零排放的氢冶金工艺，SO₂几乎无排放，粉尘排放量比传统工艺降低90％以上，无废渣排放，用以解决现有技术中钢铁冶炼排放大量废气废固、污染环境等问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种近零排放的氢冶金工艺，包括如下步骤：

S1、从氢气还原炉的炉顶通过上料系统将铁矿原料送入炉内，经过氢气还原后从氢气还原炉的炉底排出直接还原铁，氢气还原炉炉体中部和下部分别通入氢气；

S2、直接还原铁从氢气还原炉排出后通过密封输送装置运送至高温冶炼炉；

S3、高温冶炼炉将直接还原铁熔化，并通过造渣生产出纯净钢水，并排出炼钢渣；

S4、排出的炼钢渣进入钢渣改质炉内进行改质，在改质炉内实现钢渣脱磷，得到含磷副产品和新钢渣；

S5、新钢渣在高温下直接循环至高温冶炼炉内炼钢用。

在一种可能的设计中，S1中，氢气由气体供应与循环系统提供；

气体供应与循环系统包括水制氢系统、第二氢气压缩机、调节阀组、第三氢气压缩机、加热器和预热器；

水制氢系统生产的氢气一部分通过第三氢气压缩机加压后进入预热器先预热至300～700℃，然后再进入加热器加热至800～1100℃，然后从炉体中部进入氢气还原炉；

水制氢系统生产的另一部分氢气通过第二氢气压缩机和调节阀组后，从炉体下部进入氢气还原炉，氢气温度为-50℃～50℃。

在一种可能的设计中，通过第三氢气压缩机的氢气的压力为0.2-1Mpa，进入氢气还原炉中的氢气压力为0.1-0.9Mpa；通过第二氢气压缩机的氢气的压力为0.2-1Mpa，通过调节阀组后氢气的压力为0.1-0.9Mpa。

在一种可能的设计中，S1中，气体供应与循环系统还包括煤气净化器、第一脱水器和第一氢气压缩机；