专利名称：高炉粒状生铁的脱碳处理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于生铁的加工处理领域。主要适用于高炉生产的粒铁的脱碳。
对于粒化的高炉生铁进行脱碳，生产低碳粒铁，是一种生产优质废钢代用品的有效途径。
在《1988年炼铁学术年会论文集》310～314页所述的《粒化生铁固相脱碳的研究》一文，提供了一种生产低碳粒铁的方法。该方法采用的是回转窑方法，其主要工艺特点是将经粒化的高炉生铁置于回转窑中，用高炉炉顶煤气进行碳的气化反应，生产出碳含量为1％以下的粒铁。该方法的主要的缺点是回转窑反应器的填充率和热效率都很低，粒铁在窑内的停留时间较长，消耗的能源高，而且设备造价高。因此，该方法的生产率低，产品的单位投资额和生产成本都高，同时还未能解决产品的氧化问题。
本发明的目的在于提供一种投资少、成本低、生产率高的、高炉粒状生铁脱碳处理方法及装置。
根据上述目的，本发明高炉粒状生铁脱碳处理在竖炉中进行将高炉生产的粒状生铁从竖炉炉顶装入竖炉中，同时，将高炉炉顶煤作为脱碳剂和能源引入竖炉下部的竖炉燃烧室，并利用助燃空气，通过燃烧器，将引入竖炉燃烧室的煤气中的CO完全燃烧成CO2，然后输入竖炉的下部。煤气由下部向炉顶运行；粒铁在竖炉中，由上而下运行，与煤气逆流换热，被加热到一定温度后，粒铁中的碳与CO2发生气化反应，使粒铁中的碳逐步被氧化，最终碳含量被降至1％以下，符合要求的低碳粒铁。
下面结合附图和实施例将本发明作详细说明。
附
图1为高炉粒状生铁脱碳处理装置的结构示意图。
图中，1为高炉，2为喷制粒铁器，3为粒铁仓，4为粒铁，5为上料车，6为料仓，7为竖炉，8为引风机，9为高炉炉顶煤气输送管道，10为竖炉燃烧室，11为助燃空气输入管道，12为燃烧器，13为排料机，14为产品料仓，15为引风机，16为除尘器，17为调节阀，18为竖炉炉顶煤气输送管道。
竖炉7紧靠高炉2，以便缩短粒铁的运送，加速工艺流程；燃烧室10靠近竖炉7的底部，高炉炉顶煤气输送管道直接与燃烧室10相连。竖炉7的上部内径略小于下部内径，其锥度为5～8°。确保粒铁在竖炉7内运行顺利。
本发明高炉粒状生铁脱碳处理方法的工艺过程如下将由高炉铁水喷制的粒铁4，用上料车5运至加料仓6中，然后再输入竖炉7中；与此同量，通过引风机8将高炉炉顶煤气经其输送管道9，输入燃烧室10中，同时，助燃空气经其输入管道11引入燃烧室10，通过燃烧器12，将煤气中的CO完燃烧成CO2，然后进入竖炉，与粒铁中的碳进行反应。在竖炉7中，煤气由下向上运行，粒铁由上向下运行，即粒铁与煤气逆流换热，下降过程中粒铁逐渐被加热，当被上升的煤气加热至850℃时，粒铁中的碳将开始与气相中的CO2发生气化反应，并随着温度的提高，反应速度加快，当温度升至1000～1100℃时，粒铁在此温度范围内，停留3～4小时。之后，脱碳率可达80％以上，碳含量可降至1％以下，成为合格的低碳粒铁制品。该低碳粒铁通过排料机13排到料仓14中，并从出口处排出。
粒铁与煤气反应过程中生成的CO将与气相中的残余氧发生燃烧反应，又转化成CO2。
上述过程发生的化学反应如下……(1)……(2)反应式(1)吸热反应，而反应式(2)放热反应，总的反应热效应近乎为零。因此，脱碳过程需要燃烧的煤气量，主要取决于加热粒铁至反应温度和补偿热损失所需要的热量。
为保证有较高的脱碳速度，并防止温度过高引起粘结，反应温度确定在1000～1100℃。竖炉内的反应置度可通过调节阀17控制兑入的竖炉炉顶煤气的量进行调节。
为保证竖炉内具有良好的透气性，粒铁的粒度范围控制在4～12mm；为避免脱碳过程由于过多的铁被氧化，产生的氧化铁皮使体积增大，造成下行排料困难，应将气相中的氧含量控制在2％以下，这样既可使脱碳反应产物中CO充分燃烧，又不使过多的铁被氧化。同时，由于竖炉上端内径略小于下端内径，具有5～8°的锥角，能确保粒铁在竖炉能顺利运行。另外，为了防止成品粒铁氧化可将竖炉炉顶煤气通过引风机15引入产品料仓冷却粒铁，然后再由排料处进入竖炉。
本发明与现有技术相比，具有以下优点(1)由于用竖炉作为脱碳反应器，气固两相逆流换热，具有更高的热效率。
(2)竖炉的充填率为100％，利用系数大，在同样反应条件下，具有更高的生产率。
(3)利用竖炉炉顶煤气冷却产品，并使之冷却至200℃以下，有效地避免了产品的氧化现象。
实施例根据本发明所述的高炉粒状生铁的脱碳处理方法，采用一套可以模拟竖炉的立式管状电阻炉作为处理装置，该装置可连续排料。
对三批粒状生铁进行了脱碳处理。三次试验的粒状生铁的化学成分如表1所示。
事先按照高炉炉顶煤气燃烧后的成分配制脱碳气体，该气体的成分(重量％)为CO230％，N270％，并兑入少量氧气；在试验开始前，先将粒状生铁充满整个管状电阻炉，然后点火加热，当温度达到预定的1000～1100℃温度范围时，开始排料，并根据排料速度确定粒铁在炉内的停留时间，即反应时间。然后一批批开始加新料。三次试验的粒状生铁的粒度、反应温度和时间以及气体用量如表2所示。试验结果所得的竖炉粒铁的化学成分如表3所示。
表1实施例粒状生铁的化学成分(重量％) 表2实施例粒状生铁加工处理参数 表3实施例试验结果竖炉粒铁的化学成分(重量％)
权利要求
1.一种高炉粒状生铁的脱碳处理方法，以高炉炉顶煤气作为脱碳剂和能源，在一反应器中进行，其特征在于(1)高炉粒状生铁脱碳处理在竖炉中进行；(2)脱碳处理的温度为1000～1100℃；(3)脱碳处理时间为3～4小时；(4)高炉炉顶煤气和助燃空气在燃烧室(10)通过燃烧器(12)燃烧后引入竖炉(7)中；(5)通过燃烧室(10)进入竖炉的气相，其含氧量控制在2％以下。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于高炉粒状生铁的粒度为4～12mm。
3.根据权得要求1所述的方法，其特征在于竖炉内的反应温度可通过调节阀(17)，控制兑入竖炉炉顶煤气的量进行调节。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于可将竖炉炉顶煤气通过引风机(15)引入产品料仓(14)，冷却粒铁，防止氧化。
5.一种高炉粒状生铁的脱碳处理装置，其特征于(1)该处理装置为竖炉(7)；(2)靠近竖炉(7)的底部侧面有一个竖炉燃烧室(10)和燃烧器(12)；(3)竖炉的锥度为5～8°；
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于该竖炉(7)靠近高炉(1)。
全文摘要
本发明属于生铁的加工处理领域。主要涉及高炉粒状生铁的脱碳处理。其主要特征是以竖炉为反应器，以高炉炉顶煤气为脱碳剂和能源。粒状生铁由炉顶加入竖炉，高炉炉顶煤气和助燃空气经燃烧室燃烧后进入竖炉，与粒铁逆流换热。在竖炉内的处理温度为1000～1100℃，处理时间为3～4小时。经处理后的竖炉生铁的含碳量在1％以下，硫、磷含量低，可作为废钢代用品。
文档编号C21C7/068GK1129741SQ9411555
公开日1996年8月28日 申请日期1994年9月2日 优先权日1994年9月2日
发明者齐渊洪, 周渝生, 蔡爱平, 韦俊贤 申请人:冶金工业部钢铁研究总院