专利名称：：一种预还原粉铁矿工艺及其装置的制作方法一种预还原粉铁矿工艺及其装置发明领域本发明涉及炼铁领域中熔融还原炼铁工艺，特别涉及一种结合斜坡炉预热粉铁矿和多级流化床预还原粉铁矿生产直接还原铁供熔融气化炉作为原料生产铁水的方法。
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：二歩法熔融还原冶炼铁水工艺逐步成为熔融还原炼铁工艺的主流，多级流化床和竖炉是反应效率较高的预还原反应器。竖炉反应器需要块矿或者球团作为原料，增加了原料成本；流化床是处理粉铁矿的常用工艺，为了保证较高的粉铁矿还原度和提高煤气利用率，多级流化床通过增加流化床级数分步还原粉铁矿，但是同时为了防止流化床中的高温粘结，流化床入口煤气温度一般要求^50。C，经过两级流化床还原反应后到达第三级流化床中的煤气温度大约在500-700。C范围，温度低条件下降低了流化床的反应效率，在现在生产实践中往往避免温度低的粉铁矿直接加入到流化床中，使得煤气温度将迅速下降，冷粉铁矿的温度升高缓慢，需要对冷粉铁矿进行预热后再加入到流化床中。
发明内容本发明的目的在于提供一种预还原粉铁矿工艺及其装置，结合斜坡炉加热效率高、吹损少和适应粒度宽等优点进行预热粉铁矿，迅速将常温粉铁矿加热到〉70(TC高温，再加入了多级流化床中，保证了多级流化床的反应温度；利用多级流化床反应效率高的特点进行粉铁矿还原，粉铁矿的还原度可以快速达到80-90%，满足了熔融气化炉的原料要求。本发明综合了斜坡炉反应器和多级流化床反应器的优点，使得粉铁矿预还原工艺更加快速高效。为达到上述目的，本发明的技术方案是，一种预还原粉铁矿工艺，采用斜坡炉预热粉铁矿、多级流化床还原粉铁矿的组合方式，包括如下歩骤a)粉铁矿从料斗中加入到斜坡炉中，往斜坡炉中鼓入氧气或富氧空气，与多级流化床反应器出口煤气在斜坡炉燃烧室发生燃烧反应并产生大量的热，加热从料仓加入到斜坡炉中篦板上的粉铁矿到70(TC以上温度；b)预热到70(TC以上的高温粉铁矿顺次加入到多级流化床反应器中，在逆向而上的还原煤气中粉铁矿流态化并发生还原反应；c)粉铁矿在多级流化床反应器中发生还原反应后得到的还原度达80-卯％的直接还原铁加入到熔融气化炉中冶炼铁水。又，熔融气化炉中产生的煤气经过净化或者富氢后通入到多级流化床中，作为流化床流化的载气和还原反应介质。另，用斜坡炉作为预热粉铁矿反应器，两级流化床作为粉铁矿还原反应器，两级流化床反应器联接于斜坡炉反应器之后。所述的粉铁矿颗粒直径〈6mm。所述的斜坡炉鼓入的氧纯度>95%。所述的斜坡炉所用篦板为多孔装置。所述的斜坡炉篦板的倾角范围是10°-30°。所述的斜坡炉篦板上料层的厚度范围为80-250mm。利用斜坡炉出口煤气净化后与熔融气化炉出口煤气混合，调节熔融气化炉出口煤气温度。所述的流化床内保持0.3-1.0MPa的压力。所述的流化床温度保持在700-850°C。所述的流化床内气体流速保持在0.2-6.0m/s气速范围。每级流化床内设有热旋风分离器，回收各级流化床内产生的细粉。具体来说，本发明的熔融还原预还原粉铁矿工艺中，往斜坡炉燃烧室鼓入纯度>95%的02，与多级流化床出口煤气混和发生燃烧反应产生大量热，将加入的粉铁矿迅速加热到70(TC以上温度。斜坡炉的篦板为多孔装置可以使高温气体顺利通过，篦板保持10°-30°的倾角，可以保证粉铁矿顺着篦板流动，篦板料层厚度保持为80-250mm，使得粉铁矿充分加热。粉铁矿经过斜坡炉加热，到斜坡炉出口粉铁矿温度可到70(TC以上，而通常的多级流化床内煤气经过两级流化床反应到达第三级以后流化床内温度下降到60(TC以下，经过斜坡炉快速预热的粉铁矿加入到多级流化床中，由于预热后粉铁矿温度较高，粉铁矿在流化床中与还原性煤气的反应速率较高，可以快速将粉铁矿还原到80-90%的还原度，达到熔融气化炉所需的原料还原度要求。熔融气化炉产生的煤气经过净化或者富氢处理通入到多级流化床中作为流化介质和还原剂，在700'C-85(TC的温度条件下，迅速还原粉铁矿。流化床出口煤气则通入到斜坡炉燃烧室，在斜坡炉燃烧室发生燃烧产生大量热迅速加热粉铁矿到70(TC以上高温。本发明的有益效果现有斜坡炉多用于化工燃煤加热和煤气化工艺，但是应用于预还原粉铁矿工艺中本发明是第一次。通过将斜坡炉加热粉铁矿工艺和多级流化床还原粉铁矿工艺结合，综合了斜坡炉加热粉铁矿速率高优点和多级流化床还原粉铁矿速率高优点，提高了粉铁矿预还原效率，从而总体提高了熔融还原炼铁工艺的效率。图1是本发明第一实施例的工艺流程示意图；图2是本发明第二实施例的工艺流程示意图。具体实施方式实施例1参见图1，粉铁矿(粒径〈6mm)装在粉矿料仓1中，连续加入到斜坡炉2中并均匀分布在篦板3上，保持篦板面料厚度80-200mm。往斜坡炉燃烧室4中鼓入纯度〉95%的氧气5，与多级流化床出口煤气6混和并发生燃烧反应产生大量热迅速加热平铺在斜坡炉篦板3上的粉铁矿到75(TC高温，斜坡炉出口煤气10经过净化与熔融气化炉出口煤气混合，可以起到调整熔融气化炉出口煤气温度的作用。充分预热的粉铁矿顺次加入到两级流化床7、8中进行分级还原，所述的流化床内保持0.3MPa的压力；温度保持在75(TC;流化床内气体流速保持在0.3-lm/s;经多级流化床还原得到还原度为80-90%的直接还原铁添加到熔融气化炉11终还原冶炼成铁水，每级流化床中装有热旋风分离器9，可以及时回收流化床内粉铁矿粉尘。多级流化床的流化介质和还原介质是还原性煤气18，煤气18是熔融气化炉11出口煤气12经过旋风洗涤除尘系统16和变压吸附17脱除C02得到，熔融气化炉中由填充的煤与鼓入的氧气14发生气化反应，产生大量的煤气12回收其中的粉尘13返回熔融气化炉中，多级流化床产出的直接还原铁在熔融气化炉中发生终还原反应生成铁水15。实施例2参见图1，粉铁矿(粒径〈6mm)装在粉矿料仓1中，连续加入到斜坡炉2中并均匀分布在篦板3上，保持篦板面料厚度80-250mm。往斜坡炉燃烧室4中鼓入纯度>95%的氧气5，与多级流化床出口煤气6混和并发生燃烧反应产生大量热迅速加热平铺在斜坡炉篦板3上的粉铁矿到70(TC高温，斜坡炉出口煤气10经过净化与熔融气化炉出口煤气混合，可以起到调整熔融气化炉出口煤气温度的作用。充分预热的粉铁矿顺次加入到两级流化床7、8中进行分级还原，所述的流化床内保持0.8MPa的压力；温度保持在70(TC;流化床内气体流速保持在1.5-3.0m/s;经多级流化床还原得到还原度为80-卯％的直接还原铁添加到熔融气化炉11终还原冶炼成铁水，每级流化床中装有热旋风分离器9，可以及时回收流化床内粉铁矿粉尘。多级流化床的流化介质和还原介质是还原性煤气18，煤气18是熔融气化炉11出口煤气12经过旋风洗涤除尘系统16和变压吸附17脱除C02得到，熔融气化炉中由填充的煤与鼓入的氧气14发生气化反应，产生大量的煤气12回收其中的粉尘13返回熔融气化炉中，多级流化床产出的直接还原铁在熔融气化炉中发生终还原反应生成铁水15。实施例3参见图2，粉铁矿(粒径〈6mm)装在粉矿料仓1中，连续加入到斜坡炉2中并均匀分布在篦板3上，保持篦板面料厚度80-250mm。往斜坡炉燃烧室4中鼓入纯度>99%的氧气5，与多级流化床出口煤气6混和，并发生燃烧反应产生大量热，迅速加热平铺在斜坡炉篦板3上的粉铁矿到80(TC高温，斜坡炉出口煤气10经过净化与熔融气化炉出口煤气混合，可以起到调整熔融气化炉出口煤气温度的作用。充分预热的粉铁矿顺次加入到两级流化床7、8中进行分级还原，所述的流化床内保持l.OMPa的压力；温度保持在840。C;流化床内气体流速保持在6.0m/s;经多级流化床还原得到还原度为80-90%的直接还原铁添加到熔融气化炉11终还原冶炼铁水，每级流化床中装有热旋风分离器9，可以及时回收流化床内细粉铁矿。多级流化床的流化介质和还原介质是还原性煤气18，煤气18是熔融气化炉11出口煤气12经过旋风洗涤除尘系统16、水煤气变换17和变压吸附18脱除C02得到，熔融气化炉中由填充的煤与鼓入的氧气14发生气化反应产生大量的煤气12回收其中的粉尘13返回熔融气化炉中，多级流化床产出的直接还原铁在熔融气化炉中发生终还原反应生成铁水15。本实施例与实施例1的区别是熔融气化炉出口煤气12中的CO经过水煤气变换为H217后变压吸附脱除C02后再通入到多级流化床中作为载气和还原介质。结合实施例1的工艺流程说明实施案例，表1是工艺使用煤的工艺条件，表25是工艺添加熔剂料成分，表6为流化床入口煤气参数，表7为熔融气化炉产出铁水参数。表1用煤工艺条件<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2添加石灰石的组分<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表3添加白云石的组分<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表4添加硅石的组分<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表5熔融气化终还原炉出口的煤气成分<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>权利要求1.一种预还原粉铁矿工艺，采用斜坡炉预热粉铁矿、多级流化床还原粉铁矿的组合方式，其包括如下步骤a)粉铁矿从料斗中加入到斜坡炉中，往斜坡炉中鼓入氧气或富氧空气，与多级流化床反应器出口煤气在斜坡炉燃烧室发生燃烧反应并产生大量的热，加热从料仓加入到斜坡炉中篦板上的粉铁矿到700℃以上温度；b)预热到700℃以上的高温粉铁矿顺次加入到多级流化床反应器中，在逆向而上的还原煤气中粉铁矿流态化并发生还原反应；c)粉铁矿在多级流化床反应器中发生还原反应后得到的还原度达80-90％的直接还原铁加入到熔融气化炉中冶炼铁水。2.如权利要求1中所述的预还原粉铁矿工艺，其特征是，熔融气化炉中产生的煤气经过净化或者富氢后通入到多级流化床中，作为流化床流化的载气和还原反应介质。3.如权利要求1中所述的预还原粉铁矿工艺，其特征是，用斜坡炉作为预热粉铁矿反应器，两级流化床作为粉铁矿还原反应器，两级流化床反应器联接于斜坡炉反应器之后。4.如权利要求1中所述的预还原粉铁矿工艺，其特征是，所述的粉铁矿颗粒直径〈6mm。5.如权利要求1所述的预还原粉铁矿工艺，其特征是，所述的斜坡炉鼓入氧的纯度>95%。6.如权利要求1所述的预还原粉铁矿工艺，其特征是，所述的斜坡炉所用篦板为多孔装置。7.如权利要求1或6所述的预还原粉铁矿工艺，其特征是，所述的斜坡炉篦板的倾角范围是10°-30°。8.如权利要求1或6所述的预还原粉铁矿工艺，其特征是，所述的斜坡炉篦板上料层的厚度范围为80-250mm。9.如权利要求1所述的预还原粉铁矿工艺，其特征是，利用斜坡炉出口煤气净化后与熔融气化炉出口煤气混合，调节熔融气化炉出口煤气温度。10.如权利要求1所述的预还原粉铁矿工艺，其特征是，所述的流化床内保持0.3-1.0MPa的压力。11.如权利要求1或IO所述的预还原粉铁矿工艺，其特征是，所述的流化床温度保持在700°C-850°C。12.如权利要求1或IO所述的预还原粉铁矿工艺，其特征是，所述的流化床内气体流速保持在0.2-6.0m/s气速范围。13.如权利要求1所述的预还原粉铁矿工艺，其特征是，每级流化床内设有热旋风分离器，回收各级流化床内产生的细粉。14.一种用于权利要求1所述的预还原粉铁矿工艺的粉铁矿预还原装置，其特征是，包括顺次设置料仓、斜坡炉、多级流化床；多级流化床反应器联接于斜坡炉反应器之后，流化床后接发生终还原反应生成铁水的熔融气化炉；斜坡炉内所用篦板为多孔装置。15.如权利要求14所述的粉铁矿预还原装置，其特征是，还包括旋风洗涤除尘系统和变压吸附装置，分别连接于熔融气化炉及流化床。16.如权利要求14所述的粉铁矿预还原装置，其特征是，每级流化床内设有回收各级流化床内产生细粉的热旋风分离器。全文摘要一种预还原粉铁矿工艺，包括如下步骤a)粉铁矿从料斗中加入到斜坡炉中，往斜坡炉中鼓入氧气，与多级流化床反应器出口煤气在斜坡炉燃烧室发生燃烧反应并产生大量的热，加热斜坡炉中的粉铁矿到700℃以上温度；b)预热后高温粉铁矿加入到多级流化床反应器中，在逆向而上的还原煤气中粉铁矿流态化并发生还原反应；c)粉铁矿在多级流化床反应器中发生还原反应后得到的还原度达80-90％的直接还原铁加入到熔融气化炉中冶炼铁水。本发明利用斜坡炉加热效率高、吹损少和适应粒度宽等优点进行预热粉铁矿，利用多级流化床反应效率高的特点进行粉铁矿还原，综合了斜坡炉反应器和多级流化床反应器的优点，可以快速高效的预还原粉铁矿。文档编号F27B19/00GK101333575SQ20071004256公开日2008年12月31日申请日期2007年6月25日优先权日2007年6月25日发明者周渝生,李维国,范建峰申请人:宝山钢铁股份有限公司