本發(fā)明屬于化工冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高純鐵的生產(chǎn)方法和裝置。

背景技術(shù)：
還原鐵工藝根據(jù)使用還原劑的不同，可分為兩大類：使用氣體還原劑的氣基直接還原法和使用固體還原劑的煤基直接還原法。氣基直接還原法，主要分布在中東、南美等天然氣資源豐富的地區(qū)，這些地區(qū)以電爐短流程為主的鋼鐵工業(yè)也得到迅猛發(fā)展，代表工藝為Midrex豎爐法、HYL、反應罐法和流態(tài)化法。煤基直接還原法，主要分布在南非、印度、新西蘭等地，天然氣資源有限，但有優(yōu)質(zhì)的鐵礦資源和豐富的煤炭資源，代表工藝有SL-RN法和Krupp法。我國從能源儲量和合理利用考慮，還不能為冶金工業(yè)生產(chǎn)提供足夠的天然氣，即使有氣可用，成本也太高，生產(chǎn)1噸直接還原鐵，若用天然氣要400-500m3，天然氣部分的成本就占600-750元；若用煤氣，要1600m3，煤氣成本1600元。因此氣基直接還原鐵在我國無法實現(xiàn)。目前在我國使用的工藝有隧道窯工藝、回轉(zhuǎn)窯工藝和轉(zhuǎn)底爐工藝三種，均為煤基還原法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種高純鐵的生產(chǎn)方法，利用干餾煤氣為還原劑還原制備海綿鐵，再經(jīng)滲碳和精煉生產(chǎn)高純鐵，充分利用煤氣資源，降低煉鐵的成本，提高高純鐵的質(zhì)量。本發(fā)明的另一目的是提供一種實現(xiàn)上述方法的高純鐵生產(chǎn)裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是：高純鐵的生產(chǎn)方法，以鐵礦石為原料，在海綿鐵爐中用還原性氣體還原成海綿鐵，海綿鐵爐的操作壓力0.1～0.5MPa，還原溫度為800～1200℃。海綿鐵以液態(tài)或固態(tài)的形式加入到中頻爐中，以煤、焦炭或石墨為碳素材料對海綿鐵進行滲碳，中頻爐的操作壓力為常壓或微負壓，滲碳溫度為1200～2000℃。中頻爐生產(chǎn)出的鑄造生鐵熱裝進入精煉爐生產(chǎn)高純鐵。還原性氣體為凈化后干餾煤氣經(jīng)過氣體分離器深冷分離出的不凝氣，氣體分離器的操作壓力為0.5～1.0MPa，分離溫度為-160～-180℃。分離出的甲烷進入甲烷儲罐，不凝氣作為還原劑進入海綿鐵爐。不凝氣主要成分為一氧化碳和氫氣，海綿鐵爐還原后尾氣含有一氧化碳和氫氣用作燃料或化工原料。惰性氣體為氮氣、氦氣、氖氣或氬氣，或上述兩種以上氣體的混合氣體。鑄造生鐵的氧化鐵還原率達到99.5%（wt），碳含量為3～5%（wt）。干餾氣來源于煤炭、生活垃圾、污泥或生物質(zhì)燃料產(chǎn)生的的干餾尾氣。本發(fā)明高純鐵的生產(chǎn)裝置，包括鐵礦石料倉、海綿鐵爐、中頻爐、精煉爐和高純鐵料倉，鐵礦石料倉、海綿鐵爐、中頻爐、精煉爐和高純鐵料倉依次連接，中頻爐與惰性氣體供給設(shè)備連接。裝置設(shè)有氣體分離器和甲烷儲罐，氣體分離器設(shè)有深冷設(shè)備。氣體分離器入口與干餾煤氣凈化裝置連接，液體出口與甲烷儲罐連接，氣體出口與海綿鐵爐連接。海綿鐵爐的氣體出口連接到化工單元或燃料用戶。海綿鐵爐為豎爐、回轉(zhuǎn)窯或間壁回轉(zhuǎn)窯。深冷分離干餾煤氣將還原性氣體用作還原煉鐵的還原劑，甲烷高熱值氣體用作燃料，有利于煤氣資源的充分利用，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。本發(fā)明高純鐵的生產(chǎn)方法利用干餾煤氣中的不凝氣為還原劑還原制備海綿鐵，再經(jīng)滲碳和精煉生產(chǎn)高純鐵，降低了煉鐵生產(chǎn)的成本，優(yōu)化了高純鐵的質(zhì)量。高純鐵的生產(chǎn)裝置為實現(xiàn)高純鐵生產(chǎn)方法提供設(shè)備。豎爐、回轉(zhuǎn)窯或間壁回轉(zhuǎn)窯用作海綿鐵爐，提高了生產(chǎn)設(shè)備的選擇性。附圖說明圖1為本發(fā)明高純鐵的生產(chǎn)裝置的流程示意圖；其中：1—干餾煤氣凈化裝置、2—氣體分離器、3—甲烷儲罐、4—鐵礦石料倉、5海綿鐵爐、6—中頻爐、7—精煉爐、8—高純鐵料倉。具體實施方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明保護范圍不限于實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)做出任何改動也屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明高純鐵的生產(chǎn)裝置如圖1所示，包括鐵礦石料倉4、海綿鐵爐5、中頻爐6、精煉爐7、氣體分離器2和甲烷儲罐3和高純鐵料倉8，氣體分離器設(shè)有深冷設(shè)備，中頻爐與惰性氣體供給設(shè)備連接，海綿鐵爐為豎爐。鐵礦石料倉、海綿鐵爐、中頻爐、精煉爐和高純鐵料倉依次連接。氣體分離器入口與干餾煤氣凈化裝置1連接，液體出口與甲烷儲罐連接，氣體出口與海綿鐵爐連接。海綿鐵爐的氣體出口連接到化工單元9。干餾煤氣凈化裝置1凈化后的干餾氣經(jīng)氣體入口進入氣體分離器2進行深冷分離。氣體分離器的操作壓力為0.5MPa，分離溫度-170℃。深冷分離后的液化后氣體經(jīng)液體出口進入甲烷儲罐3，沒有液化的氣體主要成分是一氧化碳和氫氣，作為還原劑進入海綿鐵爐5。鐵礦石料倉4的鐵礦石輸送到海綿鐵爐，在還原性氣氛中鐵礦石還原成海綿鐵，海綿鐵爐的操作壓力0.14MPa，還原溫度為1100℃。還原后的還原尾氣含有一定量的一氧化碳和氫氣，成分與高爐煤氣相近，到化工單元9作化工原料進一步利用。海綿鐵以液態(tài)的形式加入到中頻爐6中，用焦炭為碳素材料在氮氣存在下對海綿鐵進行滲碳，中頻爐的操作壓力為常壓，滲碳溫度為1600℃。中頻爐生產(chǎn)出的鑄造生鐵熱裝進入精煉爐7生產(chǎn)高純鐵。鑄造生鐵的氧化鐵還原率達到99.5%（wt），碳含量為4.1%（wt）。干餾氣來源于煤炭、生活垃圾、污泥、生物質(zhì)燃料等有機質(zhì)的干餾尾氣，主要成分是：一氧化碳、氫氣、甲烷和部分氮氣，與焦爐煤氣成分相近。凈化后的干餾氣經(jīng)過深冷分離回收甲烷，液化后的甲烷進入甲烷儲罐，沒有液化的氣體主要成分是一氧化碳和氫氣，作為還原劑進入海綿鐵爐，把鐵礦石還原生產(chǎn)海綿鐵，尾氣含有一定量的一氧化碳和氫氣，成分與高爐煤氣相近，作為化工原料進一步利用。海綿鐵以液態(tài)從頂部加入到中頻爐中，中頻爐裝有煤、焦炭作碳素材料，中頻爐的操作條件：常壓、溫度1700℃，海綿鐵熔化靠重力或者惰性氣體攜帶或者真空抽吸，從上到下流經(jīng)碳素材料，達到滲碳目的。中頻爐生產(chǎn)鑄造生鐵，熱裝進入精煉爐生產(chǎn)高純鐵。