[其他]一种炼海绵铁的新工艺及炉型

说明书

本发明属于用直接还原法炼海绵铁技术领域。

近年来，用直接还原法生产海绵铁的技术以其可以用价格便宜，储量丰富的非焦煤代替昂贵的焦炭、石油、或天然气;可以直接使用粉矿、造球或块矿且可省去高炉炼铁法三个生产流程中的两个流程（烧结和炼焦）等优越性，而在商业上获得了成功。目前，在国内外用直接还原法生产海绵铁的工艺方法主要有：竖炉运动床、回转窑直接还原法、流化床工艺及反应器固定床工艺等，这些方法各有千秋，如竖炉运动床，由于这种工艺及炉型属真正的逆流操作，在设计上可以使废气中未利用的还原剂重新循环，所以它可以取得最大的能量利用效率，但因该工艺主要包括两个不同的工段-还原性气体的发生和矿石还原，故在竖炉运动床之外，还必须设置气体转化炉，还原气体是在转化炉中利用天然气及燃料转化而成，并且是截热，故必须将气体保持在750°～900℃的高温下送进炉内，这对于大多数缺乏天然气原料的地区来说，显然是不适用的，又如用回转窑直接还原法，可以将矿石、煤、回收焦、石灰石或白云石（脱硫剂）一起从加料端加入到回转窑中，在整个窑身的适当位置有控制地鼓入空气，燃烧还原时产生的挥发分和一氧化碳，可把炉料加热到还原温度，是一种使矿石和固体还原剂在较高的温度下能够有效接触的简单方式，因而是一种颇有吸引力的方法，目前我国也大都采用这种工艺。但是，因为其传热速度和反应剂的接触效率不如其他工艺且固体燃料需粉碎后再喷到炉内燃烧;其容量与产量比系数较低;与电炉配合炼钢困难;出来的产品需筛分和磁选等，致使生产单位直接还原铁的能耗较高，能量利用率低。故而使回转窑法炼海绵铁也受到限制。流化床工艺仅仅是对某些细粒铁矿是最好的办法，但还原铁的大部分湿热在实践中无法予以回收。而反应器固定床工艺，是由若干个反应器相互串联，反应气体依次连续流过整个系统，因此也需要设置还原气体发生器及天然气加水转化装置，工艺过程较为复杂。

根据上述工艺存在的不足，本发明在已经投入工业生产的用直接还原法炼海绵铁工艺的基础上，提出了一种新的工艺方法及炉型，目的在于减少钢铁生产工序，降低能源消耗，提高海绵铁产量。现将本发明基本构思简述如下：（参看图1）

将矿石和煤分别从炉顶装入，炉内装有用金属制作的螺旋焊接体，矿石和煤各自在自己的螺旋容室凭自重向下作螺旋运行，螺旋钢板上钻有若干小孔，如同筛子一样，以便气体通过，炉内空气是从炉子下部的风口处吹入炉内，并与风口处的煤燃烧，产生热能及高温还原性气体，矿石在下行的过程中，经过予热，还原，最后在风口以上的自己的螺旋容室出口处凭自重流出炉外。煤在下行时，也经过予热，并不断改变气体成分，保持炉内有比较浓的还原性气体，最后在自己的螺旋容室出口处进入到炉下部，在风口处与空气接触燃烧，产生热能和还原性气体，高温还原性气体穿过螺旋钢板上小孔，与矿石、煤接触，并作直线一直向上运行，使整个炉内有关气体还原、热交换，炉料与煤气相对运动的基本原理与高炉相同，由于炉料是均匀的一层矿石一层煤，因而煤气分布更均匀，顺利条件较好，气体还原，热量交换进行的更充分。煤被燃烧后，变成煤渣，并通过炉最下的炉底叶轮排渣。该炉顺利生产的关键在于控制炉内温度，在炉下螺旋焊接体端面，温度要控制在900℃左右，以防止矿石互相粘结，造成炉料不顺利故障。如果炼出的海绵铁不与电炉热装钢，为防止炼出的海绵铁在炉外再氧化，需要进行立刻冷却，其方法有两种：一种是采用让海绵铁先流到铁桶内，加上盖，外部喷水冷却，另一种是在海绵铁出口处再设计用钢板焊接的冷却室，采用冷炉顶煤气循环冷却，无论是铁桶冷却还是冷却室冷却，它们容积的大小均取决于每次的排量。正常生产时，对于原料的选择同高炉和其他竖炉一样，一般要求矿石的品位高，煤的灰分低。最理想的是采用粘矿粉造球直接进入炉内，同时对煤和矿石都要求含磷、硫越低越好，为下道炼钢工序提供方便。在操作时，根据热电偶显示的温度，可通过对风量，排渣的控制来调节炉内的正常温度和保持充分的还原性气体，使产品有正常的预热，还原及固定的排出时间，从而获得产量高能耗低，炉子又顺行的生产过程。

根据上述工艺方法的构思，现将本发明配合上述工艺所设计的新炉型（以下称为S炉）技术特征叙述如下：（参看图2）