[发明专利]一种纯氧两段式预热还原炼铁工艺

权利要求书

1.一种纯氧二段式预热还原炼铁工艺，首先预处理原料，将铁矿石和熔剂用破碎机破碎至粒度≤6mm，或将铁粉矿、除尘灰或含铁尘泥混合物加水和粘接剂经压球、烘干之后由破碎机破碎至≤6mm，干燥；同时煤也经烘干、破碎成煤粉；其特征在于，所述的工艺为与纯氧二段式预热还原炼铁炉配套使用；所述工艺具体包括如下步骤：

第一步：烘干后的矿粉经高温斗提链式运输机输送至矿仓，矿粉经螺旋给料机通过若干支旋风式矿粉喷枪喷入炼铁炉炉本体的预热段上段；

同时接通与炉本体连接的供氧站的氧气管道，其中一路氧气连接若干支三次燃烧氧喷枪进入预热段的中段，一路氧气连接若干支二次燃烧氧喷枪进入预热段的下段，另有一路氧气连接若干支氧枪进入还原段；

烘干破碎的煤粉同步经安装在还原段的若干支煤枪喷入炉缸段的金属熔池表面；

所述的矿粉与煤粉均以烟气为动力介质喷入炉本体；矿粉喷入炼铁炉炉本体预热段的速度控制在20～40m/s；煤粉喷入金属熔池表面的速度为20～45m/s；氧气喷入的速度控制在22～60m/s；

第二步：矿粉在炉本体预热段被二次燃烧氧喷枪、三次燃烧氧喷枪喷入的氧气及来自还原段的高温炉气燃烧放热及高温炉气本身的物理热加热至1000～1400℃，矿粉被熔化和部分热解/还原后向下流到还原段；矿粉在还原段上部被迅速还原成氧化亚铁，然后滴落到金属熔池中；所述的矿粉在预热段被熔化和部分热解/还原后向下流到还原段，矿粉预还原度在15％～20％；

第三步：喷入炉缸段金属熔池表面的煤粉中挥发物进入炉气中，剩余的炭粒溶解到金属熔池中，并与矿粉中还原的氧化亚铁发生还原反应生成CO与铁水；CO与炉气和煤挥发物上升并带动高温液态金属和渣形成“涌泉”；CO、煤挥发物与还原段上部由氧枪通入的O₂进行燃烧反应，产生的热量传递给“涌泉”现象带起的液态金属和渣滴，通过液滴回落将热量传递给金属熔池，对金属熔池进行强烈搅拌并保证还原反应的进行；

第四步：还原反应炼出的铁水由炉本体下部设的出铁口流进铁水罐，产生的炉渣由出渣口排出；还原段的炉气温度在1400～1580℃，炉气上升到预热段时预热矿粉，并将可燃物完全燃烧；还原反应产生的烟气经炉本体上部的排烟段排出，温度在500～600℃，经重力除尘器除尘再用于预热干燥矿粉和煤粉，之后烟气温度降至100～150℃，经旋风除尘和布袋除尘，一部分净化的烟气经加压机加压作为喷吹煤粉或矿粉的动力介质，另一部分烟气直接排放；

所述的配套使用的纯氧二段式预热还原炼铁炉的炉本体上设有排烟段、预热段、还原段和炉缸段；预热段炉壁的上、中、下段依次安装有若干支旋风式矿粉喷枪、三次燃烧氧喷枪和二次燃烧氧喷枪，均以与炉内切向圆相切的角度布置；在还原段上段安装有氧枪，下段安装有煤枪，氧枪和煤枪喷口指向下部炉缸段的金属熔池；在炉缸段内侧设有陶瓷杯用作为金属熔池，炉缸段侧面设有出铁口和出渣口；

所述的旋风式矿粉喷枪、三次燃烧氧喷枪和二次燃烧氧喷枪均以与切向圆相切的角度进入预热段，喷入的矿粉与氧气在预热段内形成旋转的流体，旋转的流体加强炉气、氧气和矿粉的混合，使可燃物全部燃烬，且保证矿粉在预热段贴炉壁旋转下落至还原段的过程中进行强化预热；

所述的预热段布设的旋风式矿粉喷枪共有1～8支，布设的三次燃烧氧喷枪有1～4支，布设的二次燃烧氧喷枪有1～4支；安装在还原段的煤枪有2～9支，氧枪有1～12支。

2.根据权利要求1所述的纯氧二段式预热还原炼铁工艺，其特征在于：第一步骤中所述的矿粉喷入预热段，炉气从还原段上升至预热段下段与矿粉换热后温度下降，从二次燃烧氧喷枪加入的用于二次燃烧的氧气与炉气发生燃烧提高炉温，维持预热段下段矿粉预热的热量；在预热段中段炉气与由三次燃烧氧喷枪补充的氧气发生燃烧，用于保证炉气中的可燃物质全部燃烬，提高燃料的利用率及减少CO₂排放。