一種qdf熔融煉鐵工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種熔融煉鐵工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，鋼鐵行業(yè)占統(tǒng)治的煉鐵技術(shù)為高爐煉鐵工藝，但是傳統(tǒng)的高爐煉鐵流程較長，尤其是高爐冶煉必須使用焦炭，隨著全球焦煤的短缺以及煉焦過程產(chǎn)生的環(huán)境污染，以上這些都是高爐煉鐵工藝無法回避的問題。因此，開發(fā)一種流程短、投資低、不使用焦炭、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)量大、環(huán)保好的非高爐熔融還原工藝是歷史潮流的選擇。
[0003]國內(nèi)外非高爐熔融還原技術(shù)工藝開發(fā)的較多，其中已經(jīng)工業(yè)化或半工業(yè)化的技術(shù)有COREX(奧鋼聯(lián)開發(fā)的非焦煉鐵技術(shù))、FINEX(直接用粉礦和非煉焦煤粉冶煉鐵水的技術(shù))、Hismelt (力拓集團(tuán)開發(fā)的以鐵礦粉和非焦煤粉冶煉不同質(zhì)量的鐵礦粉的技術(shù))、Romelt (以非焦煤為還原劑和燃料，以礦石和鐵氧化物為原料冶煉鐵水的技術(shù))等。這些工藝可分為兩大類，以Romelt為代表的一步法和以COREX為代表的二步法，其它工藝均受此啟發(fā)。非高爐熔融還原煉鐵技術(shù)發(fā)展至今，仍未出現(xiàn)一種完全可以取代高爐的技術(shù)，有各種方面的技術(shù)原因。其中COREX及FINEX工藝存在工藝復(fù)雜、流程長、配套設(shè)施多、原料要求高、預(yù)還原爐控制難度大、設(shè)備作業(yè)率低、氣化爐煤氣的化學(xué)能和物理熱利用不充分、煤耗和氧耗過高等問題，造成了能耗大、成本高、投資非常高等問題；Romelt技術(shù)存在氧耗和煤耗高、設(shè)備壽命短、未工業(yè)化應(yīng)用等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供了一種QDF(Q，Quiescent，靜態(tài)的；D，Direct，直接；F，F(xiàn)urnace，爐)恪融煉鐵工藝，該工藝具有流程短、原料適應(yīng)性強(qiáng)、非焦炭冶煉、還原過程易控制、工序間能量利用充分、能耗低、產(chǎn)量高、環(huán)保好、明顯減少C02排放量、投資低、成本低、設(shè)備作業(yè)率高、操作維護(hù)方便等顯著優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種QDF熔融煉鐵工藝，包括以下工藝步驟:
[0006]STl:將含鐵的原料、粘結(jié)劑混勾后制粒，或者直接選用含鐵的粒狀塊料；
[0007]ST2:將STl得到的粒狀原料與還原劑粉料混勻，裝入各還原室，在還原室中物料處于分散、均勻分布的狀態(tài)，裝料完畢后密封，在整個(gè)還原過程中，還原室和被還原物料均保持靜止?fàn)顟B(tài)；
[0008]ST3:點(diǎn)燃燃燒室內(nèi)持續(xù)供應(yīng)的燃料和助燃?xì)怏w，產(chǎn)生的熱量均勻加熱還原室內(nèi)的物料，使粒狀原料和還原劑在還原室內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)；所述還原室為窄長的一段式反應(yīng)器，整個(gè)爐膛溫度均勻一致，還原性氣氛均勻一致；
[0009]ST4:待還原室物料反應(yīng)完畢后，得到熱態(tài)直接還原鐵，通過熱送方式將熱態(tài)直接還原鐵運(yùn)至裝料設(shè)備，熱裝進(jìn)入熔融爐；
[0010]ST5:熔融爐內(nèi)完成熔融冶煉，得到鐵水。[0011 ] 上述方案中，在所述步驟ST5中，煤粉、熱風(fēng)和\或氧氣通過熔融爐下部設(shè)置的若干風(fēng)口及噴煤口，噴入熔融爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，提供足夠的熱量給熔融爐。
[0012]上述方案中，所述熔融爐產(chǎn)生的爐頂煤氣，可用于ST3中燃燒室的燃料、熱風(fēng)爐或發(fā)電。
[0013]上述方案中，還原室和燃燒室都設(shè)置有多個(gè)，還原室和燃燒室間隔排列，或者一個(gè)還原室與分設(shè)在其兩側(cè)的兩個(gè)燃燒室成組排列。
[0014]上述方案中，所述還原室與燃燒室為模塊化組合。
[0015]上述方案中，還原室和燃燒室的水平方向截面均為梯形或矩形，垂直方向截面為矩形。
[0016]上述方案中，所述燃燒室內(nèi)排出的高溫?zé)煔?，通過高溫?zé)峤粨Q器來預(yù)熱燃料和助燃?xì)怏w，高溫?zé)峤粨Q器為蓄熱爐或耐高溫金屬換熱器。
[0017]實(shí)施本發(fā)明的QDF熔融還原煉鐵工藝，具有以下有益效果:
[0018]I)直接還原過程中還原室和被還原物料均為靜止?fàn)顟B(tài)，可達(dá)到的效果有:
[0019]a、由于物料在反應(yīng)過程中處于靜止?fàn)顟B(tài)，避免了發(fā)生破損，因此對粒狀原料的強(qiáng)度要求降低，提高了制粒工序生產(chǎn)效率，減少粘結(jié)劑的使用量，從而降低制粒工序的能耗和成本；
[0020]b、由于物料在反應(yīng)過程中處于靜止?fàn)顟B(tài)，還原時(shí)間可以延長，提高還原產(chǎn)品的金屬化率，或縮短還原時(shí)間以提高生產(chǎn)效率。
[0021]2)還原室為一段式反應(yīng)器，無預(yù)熱區(qū)及冷卻區(qū)，可達(dá)到的效果有:
[0022]a、可實(shí)現(xiàn)還原過程溫度場均勻、還原室空間密閉、還原性氣氛均勻一致，工況穩(wěn)定，提尚還原廣品的整體質(zhì)量；
[0023]b、可實(shí)現(xiàn)還原溫度可調(diào)、可控，提高還原產(chǎn)品金屬化率，可使產(chǎn)品金屬化率達(dá)90%以上。
[0024]3)粒狀原料和還原劑粉料在還原室中處于分散、均勻分布的狀態(tài)，可達(dá)到的效果有:
[0025]a、還原劑和粒狀原料充分接觸，提高還原效率；
[0026]b、粒狀原料處于疏松狀態(tài)的還原劑粉料中，能充分消除還原過程中粒狀原料的膨脹作用，整體物料對還原室大墻無應(yīng)力作用，延長還原室大墻壽命。
[0027]4)可使用無煙煤、煙煤、褐煤等的非焦炭原料作還原劑，整個(gè)工藝流程為非焦炭冶煉，降低成本，改善環(huán)保。
[0028]5)熱態(tài)直接還原鐵通過熱送、熱裝進(jìn)入熔融爐，減少了熱量損失，降低熔融爐能耗，能源利用充分。
[0029]6)熔融爐主要是實(shí)現(xiàn)熱態(tài)直接還原鐵的融化，由于直接還原鐵的金屬化率高，呈熱態(tài)，采用熱風(fēng)和煤粉燃燒提供熱量即可滿足熔煉要求，無需大量使用氧氣或高熱值燃料，提高熔煉效率，降低生產(chǎn)成本。
[0030]7)由于流程工序短，相比于高爐煉鐵工藝，省去了燒結(jié)及焦化工序，C02排放量明顯降低。
[0031]8)與傳統(tǒng)的高爐流程相比，該流程主體設(shè)施僅還原裝置和熔融爐，其它相關(guān)配套設(shè)施較少，該工藝投資將大大降低。
[0032]9)與傳統(tǒng)的高爐流程相比，工序大大簡化，工序間銜接緊密，工序間能源介質(zhì)循環(huán)利用程度高，大大減少了有害氣體及固體排放，環(huán)保效果極佳。
【附圖說明】
[0033]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0034]圖1為本發(fā)明QDF熔融煉鐵工藝流程圖；
[0035]圖2a為本發(fā)明QDF熔融煉鐵工藝所采用的還原裝置實(shí)施方式一的俯視圖；
[0036]圖2b為本發(fā)明QDF熔融煉鐵工藝所采用的還原裝置實(shí)施方式二的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0038]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0039]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種QDF熔融煉鐵工藝，其主要生產(chǎn)步驟包括:
[0040]I)將含鐵原料、粘結(jié)劑等配料充分混均后制粒，粒度大小約1mm?40mm，經(jīng)干燥工序處理，直接運(yùn)至料倉；所述含鐵原料為鐵礦粉、鎳礦粉、含鐵粉料、釩鈦粉料等的至少一種。在本步驟中，也可以將還原劑和含鐵原料一起制粒，可縮短還原時(shí)間，提高還原效率。本步驟中也可直接選用粒度大小約1mm?40mm含鐵的粒狀塊料，省去制粒的過程。
[0041]2)將還原劑粉料和上述粒狀原料等配料，充分混均后由布料器從還原室2頂部或側(cè)部進(jìn)料，除還原室2料面上方留有少量空間供還原氣匯集外，其余空間由被還原物料填充，物料呈分散、均勻分布狀態(tài)，還原室2中物料的填充率約90%，裝料完畢后，還原室2各進(jìn)料口完成自動封閉；還原劑為無煙煤、煙煤、褐煤、焦炭、木炭等的至少一種。
[0042]3)燃燒室I位于還原室2兩側(cè)，還原過程所需熱量完全由燃燒室I提供。燃燒室I內(nèi)設(shè)置若干個(gè)燒嘴，實(shí)現(xiàn)不同燃料和助燃?xì)怏w的燃燒，點(diǎn)燃燃料和助燃?xì)怏w會產(chǎn)生1000?1450°C的高溫?zé)煔?，正常生產(chǎn)時(shí)為連續(xù)不間斷燃燒，高溫?zé)煔鉄崃空w均勻加熱還原室2內(nèi)被還原物料；燃料為高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、煤制煤氣、天然氣等的至少一種。
[0043]4)粒狀原料與還原劑粉料在還原室2內(nèi)進(jìn)行充分的還原反應(yīng)；根據(jù)不同的含鐵原料，還原室2內(nèi)的溫度可調(diào)、可控，還原反應(yīng)時(shí)間可調(diào)、可控。
[0044]5)燃燒室I排出的煙氣溫度較高，約700?1200°C，排出后的高溫?zé)煔馔ㄟ^熱交換器進(jìn)行熱量回收，預(yù)熱進(jìn)入燃燒室I的燃料和助燃?xì)怏w，燃料可預(yù)熱至500?1000°C，助燃?xì)怏w可預(yù)熱至500?1000°C，熱交換結(jié)束后的煙氣溫度降低至200?300°C，還可用于干燥原料等，煙氣除塵后通過煙囪外排。
[0045]6)各個(gè)還原