專利名稱：生產(chǎn)鐵的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)鐵的方法和裝置，該方法是在反應(yīng)器，例如轉(zhuǎn)爐，的熔浴中熔融還原(melt reduction)精礦或已預(yù)還原的精礦，其中，將精礦或已預(yù)還原的和部分熔融的精礦以及碳質(zhì)還原劑，例如煤，供入包括一層熔融鐵和一層浮于其上的熔渣的熔浴中；采用直吹管將含氧氣體，例如熱空氣，朝著熔渣層鼓入所謂的后燃燒區(qū)，使正被排出的還原氣體燃燒，以便加熱熔?。凰a(chǎn)生的熱廢氣通過反應(yīng)器頂?shù)某隹谂欧拧?br> 世界各地采用在熔浴中熔融還原精礦的試驗經(jīng)驗表明，在高于和稍低于熔浴表面的區(qū)域中，瓷磚襯里的磨損是一大問題。
在熔渣表面上進行后燃燒時，預(yù)熱空氣或，例如純氧氣，的射流以能夠造成劇烈攪拌熔渣的方式供入。這樣，就造成FeO含量特別高的熔渣珠飛濺到后還原區(qū)的氣相中。如所預(yù)期的那樣，這會在熱的燃燒氣體和熔渣珠之間產(chǎn)生充分的熱交換。然而，與此同時，含F(xiàn)eO高的大量熔渣珠會向上和向外噴射并沖擊轉(zhuǎn)爐頂和壁上的襯里。由于燃燒之故，這些溫度遠高于熔浴溫度的熔珠會使襯里磨損和破裂，最終造成嚴(yán)重破壞。如果發(fā)生最壞的情況，在生產(chǎn)期間，磨損可高達1.5毫米/小時，這就意味著，轉(zhuǎn)爐襯里的使用壽命僅為1200小時。
為了防止磨損和破壞，已建議在轉(zhuǎn)爐中采用冷卻壁。例如，已采用完全建造成水冷護壁的轉(zhuǎn)爐和其中的瓷磚襯里裝配了冷卻氣體通道的轉(zhuǎn)爐。然而，整個轉(zhuǎn)爐、頂和爐壁的冷卻導(dǎo)致很高的熱損失，而不得不加以補充。
本發(fā)明的目的是對上述熔融還原方法和裝置提供改進。
本發(fā)明的具體目的是減小磨損并提高反應(yīng)器，例如熔融還原法中的轉(zhuǎn)爐，的使用壽命。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種熔融還原方法，其中在后燃燒區(qū)允許采用比早期更高的溫度。
本發(fā)明方法的特征在于將含氧氣體鼓入轉(zhuǎn)爐的后燃燒區(qū)，采用冷卻壁(colded panel)將該后燃燒區(qū)與反應(yīng)器壁隔開，以防止在鼓風(fēng)過程中氣相中飛濺的熔渣和金屬熔珠到達未冷卻的反應(yīng)器壁上。
采用熔融還原精礦生產(chǎn)鐵的裝置，其特征在于，采用冷卻壁制成的遮熱板(shield)，在熔渣層和廢氣出口之間的區(qū)域中，將后燃燒區(qū)與反應(yīng)器或相應(yīng)裝置的瓷磚壁隔開。
根據(jù)本發(fā)明，后燃燒發(fā)生在通過冷卻壁而與反應(yīng)器其余部分隔開的空間。一個或多個冷卻壁可以防止在后燃燒段中濺入氣相的熱熔融珠飛濺到反應(yīng)器瓷磚壁上。冷卻壁可以是例如水冷式、氣冷式或汽冷式，它們耐熔融珠的磨損性能明顯優(yōu)于未冷卻的瓷磚壁。為了防止在反應(yīng)器其余部分上不必要的冷卻，可在冷卻壁的外部裝配絕熱層。在多數(shù)情況下，冷卻壁上總是會生成凝固熔珠的保護層。
優(yōu)選將冷卻壁加工成直立式圓筒，并將其同心地置于熔渣表面和氣體出口之間。從而使該圓筒包圍反應(yīng)器的后燃燒區(qū)。必要時，可將冷卻壁的上端或下端加寬，從而使遮熱板區(qū)呈截頭錐體形狀。當(dāng)后燃燒段采用空氣時，氣體的體積可以很大，使得擴大被冷卻壁下端屏蔽的空間是有利的。該遮熱板可以具有正方形、長方形或六角形的截面。因此，該遮熱板可做成平面水冷壁或膜壁，這在制造工序中是一個優(yōu)點。
優(yōu)選將冷卻壁緊固在反應(yīng)器的頂部。必要時，可在冷卻壁的上部或冷卻壁與反應(yīng)器頂之間開孔，這樣，在屏蔽區(qū)域外面產(chǎn)生的氣體也可以流到氣體出口。或者，可以通過單獨的氣體出口將這些氣體從反應(yīng)器中排出。
在某些情況下，冷卻壁的下緣可以延伸到熔渣表面。必要時，熔渣表面和冷卻壁之間的間隙或冷卻壁下部的孔洞可以讓氣體從后燃燒區(qū)外面的空間通過遮熱板區(qū)流到氣體出口。
當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于在由冷卻壁制成并位于熔浴反應(yīng)器之上的燃燒室中采用預(yù)還原和部分熔煉精礦供料的方法中時，該燃燒室冷卻壁的底部可以容易地加長，以便全部或部分地延伸到反應(yīng)器的熔渣表面。后燃燒區(qū)也就可擴展到燃燒室的底部。
在上述方法中，后燃燒段所需的含氧氣體優(yōu)選用一條或幾條直吹管治切線方向引入轉(zhuǎn)爐，從而在反應(yīng)器已屏蔽區(qū)使向上流的熱氣體形成渦流在燃燒室中加強渦流的形成。
下面，將參照附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明，這張附圖示意地說明了本發(fā)明的熔融還原鐵精礦的裝置。
該說明性的裝置包括用于熔融還原已預(yù)還原的熔融精礦的轉(zhuǎn)爐10。該轉(zhuǎn)爐內(nèi)部襯以瓷磚11。轉(zhuǎn)爐的氣體出口12與預(yù)還原和熔煉精礦的燃燒室14連接。燃燒室裝有水冷式膜壁15。具有例如流化床的反應(yīng)器16安裝在燃燒室的頂部以便預(yù)熱精礦。
精礦通過進口18送入反應(yīng)器16的反應(yīng)室17。來自燃燒室的熱氣體通過孔20送入反應(yīng)器的底部。精礦在反應(yīng)室中經(jīng)廢氣預(yù)熱并被上流的氣體帶走，經(jīng)反應(yīng)器上部流到顆粒分離器22中。一部分預(yù)熱的精礦循環(huán)到反應(yīng)室，而另一部分則經(jīng)管道24輸送到燃燒室。與此同時，將碳質(zhì)還原劑引入燃燒室。
預(yù)熱的精礦在燃燒室中預(yù)還原和熔煉，并向下流進轉(zhuǎn)爐以便在轉(zhuǎn)爐的熔浴28、30中最后還原氧化鐵。該熔浴由轉(zhuǎn)爐底部的鐵層28和該鐵層上部的熔渣層30組成。煤32和熱風(fēng)34經(jīng)轉(zhuǎn)爐底部的孔引入轉(zhuǎn)爐。鐵和渣通過轉(zhuǎn)爐側(cè)面的出口36排放。
為了增強對熔浴傳熱，通過位于熔渣表面40上的直吹管38將含氧氣體，例如熱風(fēng)，鼓入后燃燒區(qū)37。采用直吹管沿切線方向鼓入熱風(fēng)，以使向上流的氣體形成渦流，從而加強燃燒室中渦流的形成。熱風(fēng)可以在熔渣層引起劇烈湍流，同時，還原氣體燃燒而產(chǎn)生熱量。劇烈湍流導(dǎo)致在后燃燒區(qū)中氣相和飛濺的熔渣和金屬熔珠之間產(chǎn)生良好的熱傳導(dǎo)。
根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)爐中的后燃燒區(qū)用冷卻壁42遮熱屏蔽。該冷卻壁通過將燃燒室的冷卻壁15向下延伸到轉(zhuǎn)爐而形成。
在


的方法中，采用溶于金屬層的碳實現(xiàn)最后還原。后燃燒采用熱風(fēng)，它可以給熔渣層30以及金屬層28供給能量。熔渣層比金屬層薄。
其它相應(yīng)的熔浴方法可在后燃燒段使用氧氣，其熔渣層比鐵層更厚，而且從上面將所有煤注入氣相或熔渣層。在這些方法中，后燃燒主要將能量供給膨脹的熔渣層。通過懸浮在熔渣中的焦炭粒和鐵熔珠實現(xiàn)還原。
后燃燒采用空氣時，由于空氣中含氮量高，與采用純氧氣的方法比較，導(dǎo)致鐵再氧化程更低。采用空氣的方法，其氧的利用率為70％，而采用氧氣的方法僅有40％的氧被利用。此外，采用空氣有助于抑制熔渣層中泡沫的生成，這是一個優(yōu)點。由于空氣還可以在熔渣層中產(chǎn)生更加劇烈的湍流，采用空氣可以導(dǎo)致氣體和熔渣相之間的密切接觸。在后燃燒區(qū)周圍采用遮熱屏蔽的冷卻表面，可以在轉(zhuǎn)爐中利用上述的劇烈湍流。
本發(fā)明絕不只限于上述說明性的實施方案，在這些實施方案中，主要是結(jié)合在燃燒室中用預(yù)還原的方法的熔融還原對本發(fā)明進行說明。本發(fā)明也可以用于各種轉(zhuǎn)爐工藝。在權(quán)利要求中所限定的發(fā)明思想的范圍內(nèi)，本發(fā)明也可以在許多方面改變。
權(quán)利要求
1.生產(chǎn)鐵的方法，所述方法在反應(yīng)器，例如轉(zhuǎn)爐，的熔浴中熔融還原精礦或已預(yù)還原的精礦，其中-將精礦或已預(yù)還原的和部分熔融的精礦以及碳質(zhì)還原劑，例如煤，供入包括一層熔融鐵和一層浮于其上的熔渣的熔浴中；-采用一條或幾條直吹管將含氧氣體，例如熱空氣，朝著熔渣層鼓入所謂的后燃燒區(qū)，使正被排出的還原氣體燃燒，并加熱熔??；-所產(chǎn)生的熱廢氣通過反應(yīng)器頂部的出口排放，其特征在于，將含氧氣體鼓入轉(zhuǎn)爐到達后燃燒區(qū)，所述后燃燒區(qū)采用冷卻壁與反應(yīng)器壁隔開，以防止在鼓風(fēng)過程中氣相中飛濺的熔渣和金屬熔珠到達未冷卻的反應(yīng)器壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于將精礦通過同心地安裝在廢氣出口上面的閃燃室(flash chamber)送入反應(yīng)器，來自反應(yīng)器的廢氣被送到燃燒室，以便在燃燒室中至少部分熔煉和預(yù)還原精礦。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于熱的含氧氣體沿切線方向鼓入，以使廢氣在后燃燒區(qū)和燃燒室中形成向上的渦流。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于來自燃燒室的廢氣被送入安裝在燃燒室上面的反應(yīng)器中，以便預(yù)熱將送入閃燃室的精礦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于采用水冷式冷卻壁將后燃燒區(qū)與反應(yīng)器壁隔開。
6.生產(chǎn)鐵的裝置，所述裝置通過在反應(yīng)器，例如轉(zhuǎn)爐(10)，的熔浴中熔融還原精礦或已預(yù)還原的精礦，所述熔浴包括一層熔融鐵(28)和一層浮于其上的熔渣(30)，反應(yīng)器包括-一個或幾個用于精礦或已預(yù)還原的和部分熔融的精礦的進口以及一個或幾個用于碳質(zhì)還原劑，例如煤，的進口，-一條或幾條熱氣直吹管(38)，用來將含氧氣體，例如熱氣體，鼓入熔渣表面(40)之上的反應(yīng)器中的所謂后燃燒區(qū)，以使正被排出的還原氣體燃燒，并加熱熔浴，和-至少一個氣體出口12，該出口位于后燃燒區(qū)上面的反應(yīng)器頂部，用來排放后燃燒過程中產(chǎn)生的熱廢氣，其特征在于-設(shè)置由冷卻壁(42)制成的遮熱板，用以在熔渣層(30)和廢氣出口(12)之間的區(qū)域中將后燃燒區(qū)(37)與反應(yīng)器的瓷磚壁(11)隔開。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于該遮熱板加工成直立式圓筒形壁面(42)，與氣體出口(12)同心地安裝。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于該遮熱板加工成呈截頭錐體形狀的壁面，并與氣體出口同心地安裝。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于該遮熱板加工成平壁面。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于該遮熱板的上部安裝在反應(yīng)器頂部的氣體出口(12)周圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于該遮熱板的下部延伸到熔渣的表面(40)。
全文摘要
生產(chǎn)鐵的方法和裝置，該方法是在反應(yīng)器，例如轉(zhuǎn)爐(10)的熔浴中熔融還原精礦或已預(yù)還原的精礦。將精礦和碳質(zhì)還原劑供入包括一層熔融鐵(28)和一層浮于其上的熔渣(30)的熔浴中。采用直吹管(38)將含氧氣體，例如熱空氣，朝著熔渣層鼓入所謂的后燃燒區(qū)(37)，使正被排出的還原氣體燃燒，并加熱熔浴。燃燒過程中產(chǎn)生的熱廢氣通過反應(yīng)器頂部的出口(12)排放。將含氧氣體鼓入通過冷卻壁(42)與反應(yīng)器壁隔開的后燃燒區(qū)，以防止氣相中飛濺的熔渣和金屬熔珠在鼓風(fēng)過程中到達未冷卻的反應(yīng)器壁(11)上。
文檔編號C21B13/00GK1121358SQ94191797
公開日1996年4月24日 申請日期1994年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月26日
發(fā)明者R·馬爾斯特龍, H·艾爾文達 申請人:阿爾斯特羅姆公司