本發(fā)明涉及一種煤制合成氣豎爐還原硫鐵礦生產(chǎn)海綿鐵的工藝方法鐵的工藝方法，屬于合成氣直接還原鐵技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，煉鐵的方法主要是采用含硫≦0.5%的鐵礦石作為原料進(jìn)行高爐煉鐵。我國鐵礦石儲量較低，大部分均是通過外來進(jìn)口，隨著近幾年國際市場鐵礦石價格的逐年攀高，對我國鋼鐵企業(yè)和下游行業(yè)大大小小的公司都帶來極大的壓力。我國硫鐵礦資源豐富，占世界總儲量的10%，其中在我國西部四川古敘以及臨近貴州地區(qū)硫鐵礦儲量占到我國硫鐵礦總體儲量的8.5%，居全國第六位。通常，硫鐵礦中鐵含量保持在50%左右，從硫鐵礦中提取鐵資源具有成本低廉、開采方便的特點(diǎn)。目前硫鐵礦中提取鐵的方法主要有直接酸溶法、加壓酸溶法和C還原焙燒酸溶法。由于硫鐵礦中各組織結(jié)合緊密，往往反應(yīng)活性較低，采用上述方法鐵的提取率一般只能保持在80%左右，同時產(chǎn)生大量的硫鐵礦廢渣，由于工藝中采用了大量的酸液，也對環(huán)境造成了極大的破壞。煤制合成氣是通過水煤漿與氧氣一起噴入氣化爐后經(jīng)加壓氣化得到，其主要組分為CO、H2兩種成分，其應(yīng)用在鐵礦石的還原提取鐵的過程中，具有工藝簡單，還原效率高等特點(diǎn)，但目前采用煤制合成氣直接還原硫鐵礦的技術(shù)尚未見公開報道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鑒于上述不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種煤制合成氣豎爐還原硫鐵礦生產(chǎn)海綿鐵的方法，該方法工藝不僅能克服現(xiàn)有硫鐵礦提取率低的局限性，而且也能解決硫鐵礦焙燒冶煉中設(shè)備效率低、設(shè)備不成熟，環(huán)境性能差及硫鐵礦品質(zhì)不高等問題，該方法不僅利用了我國儲量豐富的硫鐵礦作為原料，而且還利用了豎爐的高效。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
一種煤制合成氣豎爐還原硫鐵礦生產(chǎn)海綿鐵的方法包括以下步驟：
（1）將煤制合成氣調(diào)節(jié)H2/CO比例后進(jìn)入氣體凈化設(shè)備，脫除酸性氣體組分，得到以一氧化碳和氫氣為主要組分的高壓還原氣；
（2）將步驟（1）的還原氣降壓至0.2~0.7MPa后，然后輸送至加熱爐，經(jīng)加熱升溫至850~1000℃；
（3）將步驟（2）加熱后的還原氣與硫鐵礦分別輸入豎爐，在豎爐移動床內(nèi)，還原氣將硫鐵礦還原成海綿鐵，并同時得到硫蒸汽，將硫蒸汽與爐氣經(jīng)除塵冷卻器除去礦塵后，降溫至400~500℃后，經(jīng)水膜脫硫除塵器冷凝回收硫。
進(jìn)一步的，采用水煤氣變換裝置調(diào)節(jié)煤制合成氣中的H2和CO比例，使H2和CO體積比控制在0.7~5.5。
進(jìn)一步的，所述氣體凈化設(shè)備為NHD氣體凈化設(shè)備，且通過NHD氣體凈化設(shè)備凈化后H2+CO體積總含量為95%以上。
進(jìn)一步的，所述酸性氣體組分為硫化氫、二氧化碳。
進(jìn)一步的，所述加熱爐采用兩個并聯(lián)的加熱爐，兩個加熱爐交替蓄熱和加熱還原氣到所需的850~1000℃。
進(jìn)一步的，所述硫鐵礦由粒度為5~20mm球團(tuán)礦，粒度為10~40mm的塊礦和粒度1~25mm的硫鐵礦粉壓塊組成，其中球團(tuán)礦+塊礦含量≧55%。
本發(fā)明還提供了一種用于煤制合成氣豎爐還原硫鐵礦生產(chǎn)海綿鐵的設(shè)備，包括按工藝流程依次用氣管道連通的水煤氣變換裝置、NHD氣體凈化設(shè)備、氣輪機(jī)，然后并聯(lián)兩個加熱爐，最后連通至豎爐，豎爐經(jīng)除塵冷凝器后，最后連接水膜脫硫除塵器。
本發(fā)明還提供了一種煤制合成氣豎爐還原硫鐵礦生產(chǎn)海綿鐵的方法包括以下步驟：
（1）將煤制合成氣通過水煤氣變換裝置調(diào)節(jié)H2/CO比例，使H2和CO體積比控制在0.7~5.5后進(jìn)入NHD氣體凈化設(shè)備，脫除酸性氣體組分硫化氫、二氧化碳，得到H2、CO體積總含量為95%以上的的高壓還原氣；
（2）將步驟（1）所得還原氣降壓至0.2~0.7MPa后，然后通過汽輪機(jī)輸送至加熱爐，經(jīng)加熱升溫至850~1000℃；所述加熱爐采用兩個并聯(lián)的加熱爐，兩個加熱爐交替蓄熱和加熱還原氣到所需的850~1000℃；
（3）將硫鐵礦與步驟（2）加熱后的還原氣分別輸入豎爐，在豎爐移動床內(nèi)，還原氣將硫鐵礦還原成海綿鐵，并同時得到硫蒸汽，將硫蒸汽與爐氣經(jīng)除塵冷卻器除去礦塵后，降溫至400~500℃后，經(jīng)水膜脫硫除塵器冷凝回收硫。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下突出特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：
(1)采用了水煤氣變換裝置，水煤氣變換裝置是將通入的煤制合成氣在其內(nèi)設(shè)置的銅鋅催化劑層上發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：CO+H2O→CO2+H2，從而提高合成氣中H2的含量。這樣一來，通過水煤氣變換裝置可以靈活調(diào)節(jié)還原氣中的H2到CO的比例，因此煤制合成氣可以與不同的豎爐形式相配合，實(shí)現(xiàn)最大的氣體利用率；
(2)由于采用了并聯(lián)式直接加熱爐，加熱爐內(nèi)部交替處于還原和氧化氣氛的環(huán)境下，可以避免析碳造成的碳沉積，因此可以通過一步加熱就使還原氣溫度達(dá)到工藝要求，且熱效率高，還原氣可被加熱到1000℃以上，同時加熱設(shè)備簡單，操作方便，造價較低；
(3)采用煤制合成氣、通過高溫氣流將硫鐵礦直接加熱還原，相對于C還原硫鐵礦，還原效率更高，還原率高達(dá)98%，同時通過水膜脫硫除塵器冷凝回收硫，可得到85%以上的硫產(chǎn)率，具有投資少，效益高的特點(diǎn)，具有極大的工業(yè)應(yīng)用價值。
附圖說明
圖1為本發(fā)明工藝設(shè)備流程圖。
圖中：1.水煤氣變換裝置；2.NHD氣體凈化設(shè)備；3.氣輪機(jī)；4.加熱爐；5.豎爐；6.除塵冷凝器；7.水膜脫硫除塵器。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
海綿鐵的制備：
結(jié)合圖1所示，將煤制合成氣通過水煤氣變換裝置1將H2與CO的比例調(diào)整到1.73（體積比）后進(jìn)入NHD氣體凈化設(shè)備2，脫除酸性氣體組分：硫化氫、二氧化碳，得到以一氧化碳和氫氣總含量為95.7%（體積比）的高壓還原氣。將還原氣降壓至0.7MPa后，通過汽輪機(jī)3輸送至加熱爐4，經(jīng)加熱升溫至927℃后，將還原氣與硫含量27.8%、鐵含量43.6硫鐵礦分別輸入豎爐5，在豎爐移動床內(nèi)，還原氣將硫鐵礦還原成海綿鐵，硫蒸汽同爐氣經(jīng)除塵冷卻器6除去礦塵后，降溫至400℃后，經(jīng)水膜脫硫除塵器7冷凝回收硫，測得硫產(chǎn)率85.2%，硫鐵礦還原率98.7%。本實(shí)施例的硫鐵礦由粒度為5~20mm球團(tuán)礦，粒度為10~40mm的塊礦和粒度1~25mm的硫鐵礦粉壓塊組成，其中球團(tuán)礦+塊礦含量≧55%。
實(shí)施例2
結(jié)合圖1所示，將煤制合成氣通過水煤氣變換裝置1將H2與CO的比例調(diào)整到2.15（體積比）后進(jìn)入NHD氣體凈化設(shè)備2，脫除酸性氣體組分：硫化氫、二氧化碳，得到以一氧化碳和氫氣含量為96.1%（體積比）的高壓還原氣。將還原氣降壓至0.65MPa后，通過汽輪機(jī)3輸送至加熱爐4，經(jīng)加熱升溫至950℃后，將還原氣與硫含量31.2%、鐵含量40.8硫鐵礦分別輸入豎爐5，在豎爐移動床內(nèi)，還原氣將硫鐵礦還原成海綿鐵，硫蒸汽同爐氣經(jīng)除塵冷卻器6除去礦塵后，降溫至400℃后，經(jīng)水膜脫硫除塵器7冷凝回收硫，測得硫產(chǎn)率87.1%，硫鐵礦還原率97.5%。本實(shí)施例的硫鐵礦由粒度為5~20mm球團(tuán)礦，粒度為10~40mm的塊礦和粒度1~25mm的硫鐵礦粉壓塊組成，其中球團(tuán)礦+塊礦含量≧55%。