[发明专利]生产海绵铁或生铁的方法和设备

说明书

本发明所涉及的是生产海绵铁或生铁的方法及其用于该方法的设备，所说的生产方法是，在还原竖炉中用热的还原气体将铁矿石还原为海绵铁，将750-900℃之间的温度范围内的还原气体送入与环形风管平面（bustleplane）相齐的竖炉区和环形风管平面下面的炉区。

美国专利申请第4，224，057号叙述了一种从铁矿石生产海绵铁并使海绵铁增碳的方法。该方法将还原气体加热至850至950℃并将其通入竖炉中部，随后该热还原气体流过竖炉上部还原区并将大部份铁矿石还原为海绵铁。此外，再将部分冷却的含碳还原气体通入竖炉下部的冷却区使海绵铁冷却并增碳。

此方法和设备是已知的，从德国专利3034539中可以找到。在此方法中，热还原气体是在还原竖炉之下的熔化气体发生器中生产的，冷却后将还原气体经主气体入口管和经与熔化气体发生器相连接的竖炉的出口管送入所述竖炉。经此出口管送入还原气体是还原竖炉的下部分和熔化气体发生器通过输送海绵铁到气体发生器的下导管直接相连而不用阀或断开装置的必然结果。因此，就要尽一切努力通过相应地调节流阻使通过出口管输送的还原气体量比通过主入口管输送的气体量尽可能地少。将两种气流冷却到一种程度，使它们在进入还原竖炉时的温度为760至850℃。在已知方法和用于此法的设备中，没有采取特殊的措施来增加所生产的生铁或海绵铁的碳含量，但是，对于碳含量高的生铁人们常常是有兴趣的，而其先决条件是先将还原的铁矿石，即将海绵铁，进行相应的渗碳。因此本发明的任务是提供一种上述类型的方法及设备，借其可以制得富碳的海绵铁。

根据本发明的工艺方法，由于增加了海绵铁或生铁的碳含量所以解决了此问题，把环风管平面下面的还原气体的温度调整到低于与环风管平面相齐的地方送入的还原气体的温度值，较好的是，把送入环风管下面的还原气体的温度调到约为650至750℃的范围内。根据对本工艺的进一步研究，应使还原的铁矿石在环风管平面和位于环风管平面下面的还原气体入口管的平面之间的区域中的停留时间尽可能地长。此外在环风管平面下面供应的还原气体的量与同环风管平面相齐的地方供应的还原气体的量之间最好具有最大的比率。

应用实施本发明的工艺方法的设备，由于在环风管平面下面和环风管平面下面的还原气体入口的平面之间的区域中的横断面要比环风管平面上面的横断面大所以解决了此问题。优选的情况是，在环风管平面下面的、供应还原气体的管路应具有最小的阻力以及环风管平面和位于环风管平面下面的还原气体入口管的平面之间的距离要尽可能短。海绵铁的内表面增碳或附着碳是通过下述反应来进行的：

2CO……C+CO₂（气体-碳和渗碳体

2CO+Fe……Fe₃C+CO₂的形成）

但是，在海绵铁的外表面增加或附着含碳粉尘是没有什么好处的，因为此粉尘，例如可在后面的熔化气体发生器中又被除去。升温有助于渗碳体的形成，但是其程度是有限的;在低温下通过空气-碳反应有助于C的分解。

铁矿石的还原大约在850℃的温度时发生。在这样的温度下，只能将少量的碳从还原气体中分离出来，特别是如果它的CO₂含量高于3%时。因此根据本发明的过程，是一种二段控制的过程，其中首先将铁矿石在约850℃下还原，然后再将所产生的海绵铁在较低的温度，即优选的650-750℃的温度范围内进行渗碳。

下面用实施方案和附图对本发明进行更详细的途述，但是这些实施方案是不能限制本发明的，其中：

图1是用铁矿石和熔化气体发生器产生铁的设备。

图2是用铁矿石和煤-气体装置生产海绵铁的设备。

图1所示是用还原炉1和熔化氧体发生器2直接从块状铁矿石生产熔融生铁的装置图。铁矿石经入口管3送入竖炉1的上部，与此同时竖炉产生的炉顶气则经竖炉上部的出口管4排走。所供应的铁矿石的还原作用实质上是在环风管平面5上面的部分进行，在与环风管平面5相齐的地方经环绕还原竖炉1四周的入口管6送入已知组成的、优选温度为850℃的还原气体。