一種兩段式氣流床鐵礦粉還原工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非高爐煉鐵技術(shù)，尤其是一種兩段式氣流床鐵礦粉還原工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]高爐煉鐵技術(shù)已有數(shù)千年歷史，目前已經(jīng)是比較成熟先進(jìn)的生產(chǎn)工藝流程，由于高爐煉鐵消耗大量昂貴的焦煤，較高的能耗，近年來，全世界冶金工作者都在探討研究非高爐煉鐵工藝。
[0003]目前，我國寶鋼引進(jìn)國外煤基直接熔融還原鐵工藝、燃料比800kgce/T，其中20%是焦炭；韓國“FINEX”的煤比700kgce/T左右；我國煤基直接還原鐵能耗大多數(shù)在800kgce/T以上，個別企業(yè)在lOOOkgce/T左右，非高爐煉鐵能耗高主要原因是產(chǎn)生大量高熱值煤氣沒有得到科學(xué)利用，多數(shù)是將煤氣轉(zhuǎn)換電能，而煤氣轉(zhuǎn)變電能的能源利用效率只有32% -45%。因此，有關(guān)部門已經(jīng)建議我國不宜再上非高爐煉鐵項目。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，而提供一種兩段式氣流床鐵礦粉還原工藝，該工藝是將煤制氣(或者用天然氣、焦?fàn)t煤氣重整后的煤氣)和兩段式氣流床礦粉還原工藝相結(jié)合，由煤氣和鐵礦粉直接生產(chǎn)還原純鐵粉，供電弧爐、工頻感應(yīng)爐冶煉超純凈鋼原料；也可以代替廢鋼供轉(zhuǎn)爐使用。
[0005]采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種兩段式氣流床鐵礦粉還原工藝，其特征是將鐵礦粉直接還原分成精還原和粗還原二段進(jìn)行；其工藝過程如下:
[0007]首先，將干煤粉經(jīng)過氣流床煤氣發(fā)生爐制成煤氣(或用天然氣重整)，煤氣溫度要求大于1200 °C小于1450 °C，壓力彡0.3MPa，煤氣含氫量VH2> 30%，煤氣中(Vh2O+VcO2) >0.5%，煤氣經(jīng)過除塵(也可以不除塵)可直接進(jìn)入礦粉精還原爐。同時，將待還原鐵礦粉，破碎干燥，其水分氺0.1%,并預(yù)熱到> 100°C，礦粉破碎至100目以下，還原尾氣(經(jīng)過粗除塵)與礦粉相結(jié)合形成氣流床直接送入粗還原爐。
[0008]來自氣流床煤氣發(fā)生爐煤氣(或者用天然氣重整后煤氣)，首先進(jìn)入精還原爐，經(jīng)過精還原后，精還原煤氣尾氣溫度大于900°C，小于1100°C，經(jīng)過粗除塵后，進(jìn)入粗還原爐。
[0009]在粗還原爐中是礦粉第一段還原，該段是將礦粉中Fe2O3和Fe 304還原為浮士體(FeO)并脫除其中雜質(zhì)硫，并將礦粉預(yù)熱到750°C _850°C，經(jīng)預(yù)還原礦粉通過隔輪喂料器，直接進(jìn)入精還原爐。粗還原后尾氣溫度大于750°C小于900°C之間，尾氣經(jīng)過余熱鍋爐降溫至250°C _300°C，再經(jīng)過網(wǎng)袋式除塵器精除塵，除塵下來灰塵就是礦粉還原的產(chǎn)物，返回粗還原爐，除塵尾氣經(jīng)過噴淋塔用氫氧化鈉水溶液噴淋處理，脫除煤氣中H2S,溫度進(jìn)一步降低到30°C以下，噴淋后的煤氣經(jīng)過脫水，再經(jīng)變壓吸附工藝脫除煤氣中二氧化碳，二氧化碳可回收利用，脫碳后煤氣進(jìn)入儲罐之中。
[0010]經(jīng)預(yù)還原和脫硫礦粉溫度在750°C -900°c之間，經(jīng)過隔輪進(jìn)入精還原爐、隔輪可控、可調(diào)速、確保進(jìn)料均勻，在精還原爐中是礦粉第二段還原，浮土體(FeO)被還原為金屬純鐵粉，還原后純鐵溫度在900°C -1100°C之間，由于鐵粉比重大于脈石粉比重二倍以上，控制還原爐內(nèi)氣體流速大于脈石粉塵的淘析速度，使脈石和鐵粉有效分離，脈石粉(含有氧化物)通過精還原爐上部(含煤灰)進(jìn)入精還原尾氣粗除塵脫除，該除塵產(chǎn)物含有少量鐵粉，經(jīng)磁選后，制磚或作他用。
[0011]上述的焦?fàn)t煤氣或者天然氣或者其它含甲烷的煤氣在參與礦粉直接還原鐵之前，要對甲烷進(jìn)行重整，即將甲烷配入適量水蒸汽一起輸入蓄熱式臥式熱風(fēng)爐，使CH4+H20 =C0+3H2反應(yīng)進(jìn)行徹底，并同時預(yù)熱到1200°C以上溫度。
[0012]上述二段還原過程中，設(shè)三處余熱鍋爐，回收反應(yīng)過程余熱，第一段粗還原煤氣尾氣余熱和精還原后純鐵粉余熱回收，以及精還原尾氣粗除塵灰塵余熱回收，可使余熱轉(zhuǎn)換成電能轉(zhuǎn)換效率32%左右。
[0013]采用上述二段法工藝還原每噸純鐵粉消耗能量可控制在(286kgce/T鐵粉至340kgce/T鐵粉)之間。
[0014]在還原過程中，煤和礦粉中硫砷等有害雜質(zhì)都被煤氣中氫還原，堿水噴淋處理后，形成硫化物水溶液，再氧化形成單質(zhì)硫被回收；噴淋堿水可以回收再用。生產(chǎn)每噸純鐵粉可回收0.8-1.35噸二氧化碳，可以變成有價值利用；生產(chǎn)每噸還原鐵二氧化碳排放可控制在264kg/T 至 320kg/T 之間。
[0015]綜上所述，本工藝解決了當(dāng)前非高爐煉鐵工藝中眾多難題。
[0016]本工藝具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0017]1、還原氣體的適用品種廣泛，既可以利用劣質(zhì)煤制煤氣還原，也可以用天然氣、焦?fàn)t煤氣重整后還原。
[0018]2、鐵礦粉適用的品種廣泛，既可以用高品位鐵礦粉，也可以用低品位鐵礦粉，特別是赤鐵礦和褐鐵礦。
[0019]3、本工藝沒有煉焦煤的消耗。
[0020]4、可以較大幅度節(jié)能減排，而且排放的二氧化碳可以大部分回收利用，消耗水量，可以控制在0.5T/T以下水平，硫磺95%以上，可回收利用；沒有二氧化硫和氮氧化物的排放，廢渣和灰塵全部回收利用。
[0021 ] 5、綜合成本所有鐵還原技術(shù)都有大幅度降低。
[0022]6、該工藝，煤氣可以回收反復(fù)利用，煤氣利用率高。
【具體實施方式】
[0023]本例是以氣化中煤作為還原氣體的工藝，以年產(chǎn)150萬噸還原鐵為目標(biāo)的流程。
[0024]首先將150t/h中煤制成煤粉，52500Nm3/h純氧和30t/h的水蒸汽經(jīng)過蓄熱式臥式高溫?zé)犸L(fēng)爐加熱到1350°C -1400°C，干煤粉和高溫純氧、水蒸汽經(jīng)過氣流床煤氣發(fā)生爐制成煤氣(或用天然氣重整)，煤氣溫度1300°C -1350°C，壓力0.85MPa，煤氣含氫量Vh2 =40%，煤氣中(Vh2i^Vct2) =0.4%，煤氣經(jīng)過除塵(也可以不除塵)直接進(jìn)入礦粉精還原爐。同時，將待還原鐵礦粉324t/h，破碎干燥，其水分0.07-0.09%,并預(yù)熱到110°C _130°C，礦粉破碎至2