一种炼铁装置以及使用该炼铁装置的炼铁工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金设备技术领域，特别涉及一种非高炉炼铁装置，以及使用该炼铁装置的炼铁工艺。
【背景技术】
[0002]目前高炉仍然是冶金行业炼铁的主力军，其优点在于高炉的炉龄长、产能大、能耗低、操作简易。但由于高炉流程长、基建费用高、设备复杂、环境污染严重。焦炭资源不可再生，在市场能源紧张、竞争日益激烈的情况下，人们的目光逐渐转向开发新的非高炉炼铁工艺和炼铁设备。
[0003]无焦低污染是非高炉炼铁新工艺的目标。非高炉炼铁工艺，可分为“直接还原法”和“恪融还原法”两大类。熔融还原法作为非高炉炼铁的主导研究方向，除C0REX炉实现规模生产外，其他的非高炉炼铁工艺都还没有获得规模生产的技术水平。
【发明内容】
[0004]本发明提出了一种非高炉炼铁装置和炼铁工艺。炼铁装置由上至下包括下料区、固体炉料区、混合区(混合区是指:固体炉料和熔渣的混合区)，以及沉淀分离区。在混合区侧壁设置有一次风喷枪，在固体炉料区侧壁设置有二次风喷枪，在沉淀分离区侧壁设置有出渣口和出铁口。
[0005]本发明中的炼铁装置在冶炼过程中进行一次风喷吹和二次风喷吹，所用的一次风喷枪和二次风喷枪可以为一个或两个以上，可以根据实际需要进行选择适当的数量，喷枪用于向炉内喷吹富氧气体或空气。为了实现上述炉气和热量的流通，下料区、固体炉料区、混合区、沉淀分离区之间部分或全部连通，使得反应产生的高温炉气能够通过，热量传递更充分。
[0006]本发明中炼铁装置的形状可以根据炉料数量、大小和性质进行选择，优选该固体炉料区的截面由上至下逐渐变大，便于炉料的输送及热量的传输。
[0007]本发明中二次风喷枪对固体炉料区进行喷吹，使固体炉料区的一氧化碳气体的燃烧率2 95%。
[0008]本发明中一次风喷枪对混合区进行喷吹，使炉料发生翻滚。
[0009]本发明中，所述炼铁装置是对现有的熔分炉、竖炉、转体炉、熔炼炉或管炉改造而成。
[0010]本发明还提供了一种炼铁方法，经过预先处理的炉料块从下料区进入炼铁装置，在固体炉料区完成加热，并达到软熔阶段，燃烧反应所产生的高温炉气在通过固体炉料区的过程中，逐步消耗炼铁装置内的热量，降低其温度。待固体炉料进入混合区后，被炙热的熔渣包裹，不断软化熔化。熔化后大量的碳因固体状态的分解而释放，漂到熔渣表面，熔融的铁和渣进入沉淀分离区进行分离，再分别从出铁口和出渣口排出。
[0011 ] 一次风喷吹进入混合区后，部分生成还原气体一氧化碳，与剩余的铁的氧化物反应。大量的氧气与碳结合，发生剧烈燃烧生成二氧化碳，释放大量的热量。混合区发生的反应是复杂并交替进行的，一次喷吹的强度由风量、富氧比例决定，一次喷吹的压力与喷枪入口深入熔体表面的高度相关。二次风喷吹是控制固体炉料区的炉气气氛，让大量的一氧化碳气体燃烧，控制炉气中一氧化碳气体的燃烧率达到70%?95%，优选只保留少量(一氧化碳的浓度大约为1%?5%)—氧化碳气体，以提高碳的热值。
[0012]优选地，经过预先处理的炉料块以800?1200°C高温进入炼铁装置，在固体炉料区完成加热至1300-1500°C后，达到软熔阶段。
[0013]优选地，固体炉料熔化后，在一次风的喷吹作用下，混合区析出的碳在固体和熔渣交界面层产生剧烈燃烧，炉温不低于1500°C，最好是1500?1800°C之间。
[0014]优选地，在沉淀分离区温度被控制在1300_1450°C。
[0015]本发明所述的炼铁装置没有用焦炭作料柱，一次风喷吹也不是在固体炉料处，因此不同于高炉;本发明所述的炼铁装置有一个固体炉料区，不同于熔融还原的熔池熔炼炉，因为熔池熔炼炉是没有料柱的。
[0016]本发明对炉内各区域及喷枪进行合理的设置，完成对铁的冶炼，设备简单，工艺易操作，由于充分利用反应热而大大减少了外界的能量消耗，具有节能减排的技术效果。
【附图说明】
[0017]图1为本发明炼铁装置的结构示意图
图中，1.沉淀分离区，2.—次风喷枪，3.混合区，4.二次风喷枪，5.固体炉料区，6.炼铁装置，7.出铁口，8.出渣口，9.下料区。
【具体实施方式】
[0018]正常工作状态下，炼铁装置分为1沉淀分离区，3混合区，5固体炉料区。被加热的炉料块或球团从下料区9进入炼铁装置6，再从固体炉料区5的表层向固体炉料区5的底层下行，不断吸收由混合区上升的高温炉气的热量，直到被升温至熔点。燃烧反应所产生的高温炉气在通过固体炉料区5的过程中，逐步消耗炼铁装置6内的热量，降低其温度。待固体炉料进入混合区3后，被炙热的熔渣包裹，不断软化熔化。熔化后大量的碳因固体状态的分解而释放，漂到熔渣表面，熔融的铁和渣进入沉淀分离区。
[0019]—次风喷吹进入混合区3后，部分生成还原气体一氧化碳，与剩余的铁的氧化物反应，大量的氧气与碳结合，发生剧烈燃烧生成二氧化碳，释放大量的热量。二次风喷吹是控制固体炉料区5的炉气气氛，让大量的一氧化碳气体燃烧，只保留少量(一氧化碳的浓度大约为1%?5%)—氧化碳气体，以提高碳的热值。
[0020]熔化的铁水和熔渣进入沉淀分离区进行分离，再分别从出铁口7和出渣口 8排出。
[0021]以上实施例的说明只是用于帮助理解本方案的方法及其核心思想。应当指出，在不脱离本方案原理的前提下，还可以对本方案进行若干改进，这些改进也同样落入本方案权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种炼铁装置，由上至下依次包括下料区、固体炉料区、混合区和沉淀分离区，其特征在于:在混合区侧壁设置有一次风喷枪，在固体炉料区侧壁设置有二次风喷枪，在沉淀分离区侧壁设置有出渣口和出铁口。2.根据权利要求1所述的炼铁装置，其特征在于:所述一次风喷枪和二次风喷枪喷吹富氧气体或空气。3.根据权利要求1所述的炼铁装置，其特征在于:所述一次风喷枪和二次风喷枪为一个或两个以上。4.根据权利要求1所述的炼铁装置，其特征在于:下料区、固体炉料区、混合区、沉淀分离区之间部分或全部连通。5.根据权利要求1所述的炼铁装置，其特征在于:固体炉料区的横截面由上至下逐渐变大。6.—种使用权利要求1-5任一项所述的炼铁装置的炼铁工艺，其包括以下步骤: (1)炉料块以800?1200°C从下料区进入炼铁装置，在固体炉料区完成加热至1300-1500°C，并达到软熔阶段； (2)待固体炉料进入混合区后，在一次风的喷吹作用下，混合区析出的碳在固体和熔渣交界面层产生剧烈燃烧，炉温不低于1500°C; (3 )在沉淀分离区温度被控制在1300-1450°C; (4)熔化的铁水和熔渣进入沉淀分离区进行分离，再分别从出铁口和出渣口排出。7.根据权利要求6所述的炼铁工艺，其特征在于:还包括固体炉料区的二次风喷吹，控制炉气中一氧化碳气体的燃烧率达到70%?95%。8.根据权利要求7所述的炼铁工艺，其特征在于:熔化、还原和氧化过程在混合区完成，温度在1500?1800°C之间。
【专利摘要】本发明属于冶金设备技术领域，具体涉及一种炼铁装置以及使用该炼铁装置的炼铁工艺。该炼铁装置由上至下依次包括下料区、固体炉料区、混合区（即固体炉料和熔渣混合区），以及沉淀分离区。在混合区侧壁设置有一次风喷枪，在固体炉料区侧壁设置有二次风喷枪，在沉淀分离区侧壁设置有出渣口和出铁口。熔炼是在混合区进行的，一次风喷吹进入混合区加剧炉料块的燃烧和熔化，产生一氧化碳气体还原铁的氧化物；富余的空气上升到熔渣表面与熔体表面的碳发生剧烈燃烧，释放大量的热量，保证冶炼温度。对固体炉料区进行二次风喷吹，使固体炉料区的炉气的一氧化碳气体的燃烧率≥95%，以提高碳的热值。
【IPC分类】C21B11/00
【公开号】CN105420436
【申请号】CN201510748511
【发明人】郝坤超, 何笃政, 刘学新, 钟宣, 陈小国, 彭增安, 孔德辉, 丁应忠, 何笃试
【申请人】衡南扬钢冶金技术有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月7日