CN102010918A

CN102010918A - 一种环保节能高炉氧气炼铁方法

Info

Publication number: CN102010918A
Application number: CN2010105912424A
Authority: CN
Inventors: 王林; 田妍妍
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-11
Filing date: 2010-12-11
Publication date: 2011-04-13

Abstract

一种环保节能高炉氧气炼铁方法，主要是利用向高炉中送氧气，来代替原有高炉热风炉系统完成高炉炼铁。在高炉中，使氧气和煤反应生成还原剂，与铁矿石发生化学反应，将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁，同时放出的热量作为高炉的主要热量，少量焦炭只用于向高炉提供部分热量及对料柱的透气和对生铁起渗碳作用，而高炉炉顶的煤气再导入高炉调节高炉的温度，并同时把煤气中的CO₂和H₂O转化为CO和H₂还原剂，循环再利用。这样可节省设备投资、减少能耗以及二氧化碳的排放量，有利于环境保护，并能有效地降低生产成本，提高经济效益。

Description

一种环保节能高炉氧气炼铁方法

技术领域

本发明涉及一种炼铁方法，特别是一种环保节能高炉氧气炼铁方法。

背景技术

通常，炼铁常采用的方法有两种，一是高炉炼铁法，它主要是采用高炉及与其连接的上料装置以及高炉热风炉系统，通过上料装置将铁矿石、焦炭、熔剂从高炉炉顶不断装入，而经高炉热风炉预热的约1000-1400℃的热空气从高炉下部的风口吹入高炉内，在高温下高炉内的焦炭同鼓入的预热空气燃烧生成CO和H₂，该CO和H₂作为还原剂，在高温下与铁矿石发生化学反应，将铁矿石中的铁氧化物如Fe₃o₄、Fe₂o₃、Feo等还原成金属铁水，并从高炉出铁口排出，煤气从高炉炉顶导出，经除尘后，约45％用于高炉热风炉加热空气，其余作为工业用煤气被应用，而生成的炉渣从高炉出渣口排出，炼一吨铁水大约需500Kg焦炭。该炼铁方法虽然技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，效率高，但是，提供给高炉的热风是经过加压、加热的空气，而空气中有用的氧气占不到21％，而在富氧喷煤时再加3％的氧气，二者加起来也不过24％，也就是说在对空气加压约0.45Mpa和加热约1000-1400℃的过程中，占约76％氮气的能耗是没有必要的，被白白浪费掉了，造成能源浪费，并且，还会因此增加管道、阀门、容器、绝热材料等辅助设备及材料的费用，造成投入资金较多。再者，由于高炉热风炉的热风是依靠燃烧45％左右的高炉煤气而获得的，而每个高炉需配备几个热风炉，这不仅会浪费大量煤气，还造价高、维护成本也较高，而且冶炼一吨铁大约需要500Kg焦炭，以焦炭作为高炉的主要热源和还原剂，不仅使成本高而且还对环境造成很大的污染。另一种是非高炉炼铁法，该方法是采用煤基直接还原铁工艺技术及设备，它在成本、能耗、质量和规模等方面和高炉炼铁法相比，尚存在着一定的不足，有不同程度的差距。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保节能高炉氧气炼铁方法，它能够克服已有技术的不足，可直接向高炉内吹进氧气，氧气在高炉内与煤及焦炭发生化学反应生成高温还原剂CO和H₂，并与铁矿石发生化学反应，将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁，既能有效地减少设备投资费用及降低废气排放，又能降低能耗及生产成本，可提高经济效益。

本发明炼铁方法是：通过与高炉连接的上料装置将炼铁原料铁矿石、煤、焦炭和熔剂从高炉顶部的进料口加入高炉内，同时通过与高炉连接的氧气管道将氧气从高炉下部的进风口吹入高炉内，氧气与高炉中的煤及焦炭发生化学反应生成CO、H₂高温可燃气体，作为高温还原剂，同时放出的热量作为高炉的主要热量。而高温还原剂CO、H₂与高炉中的铁矿石发生化学反应，将铁矿石中的铁氧化物Fe₃o₄、Fe₂o₃、Feo等还原出来，生成铁水，并经高炉中的焦炭渗碳处理后，从高炉出铁口排出。而高炉炉顶的煤气经与高炉连接的高炉煤气管道再导入高炉中，用于调节高炉内的温度，并同时把该煤气中的大量CO₂和H₂O分解成CO和H₂还原剂，循环再利用，炉渣从高炉出渣口排出。所述的铁矿石为烧结矿石或球团矿石或块矿石等；所述的熔剂为石灰石或白云石或莹石等。

本发明采用上述技术方案，利用向高炉送氧气，代替已有技术高炉热风炉系统来完成高炉炼铁，可省掉高炉热风炉系统设备的投资费用如空气加压系统、热风炉及其内部的填料、切换阀及管网系统、控制系统设备费用及加压加热的能耗，从而使高炉炼铁更简练、节能、环保；利用氧气与煤及焦炭发生化学反应生成高温的CO、H₂还原剂，直接与高炉中铁矿石发生化学反应，将铁矿石中的铁氧化物还原成铁水，并用少量的焦炭进行渗碳处理后排放，而高炉炉顶的煤气再导入高炉中被循环利用，一是用于调节高炉内的温度，二是同时将煤气中大量的CO₂和H₂O分解成CO和H₂还原剂，这样，能有效地减少CO₂的排放，使CO₂得到分解利用，既节能降耗又能减排，有利于环保。并且高炉所需的主要热量来自氧气与煤发生化学反应产生的热量，而采用焦炭的比例少，炼一吨铁仅需要焦炭50Kg左右，这些少量的焦炭只用于向高炉提供部分热量，并起对料柱的透气和对生铁的渗碳作用。总之，利用价格便宜的煤代替大部分焦炭向高炉提供热量及高温还原剂；用氧气代替已有技术中的高炉热风炉系统，可有效地减少设备投资、降低生产成本，提高经济效益。如果采用本发明方法，对现在使用量很大的炼铁高炉进行节能、增效改进，不仅潜力非常大，而且节能、降耗风险也很低，并且符合现在的节能、减排、环保的政策。

附图说明

附图为一种环保节能高炉氧气炼铁方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

参照附图，本发明是采用高炉及与其连接的上料装置，以及与高炉进风口相连接的氧气管道和高炉煤气管道组成的冶炼设备而进行炼铁的。其生产方法是：将按照规定量称重的铁矿石、煤、焦炭和熔剂，通过上料装置从高炉炉顶的进料口加入高炉内，同时将氧气通过氧气管道从高炉下部的进风口吹入高炉内，使氧气与高炉内的煤和焦炭进行化学反应，生成CO、H₂高温可燃气体，作为高温还原剂，而化学反应时放出的热量作为高炉的主要热量。在高炉内，高温还原剂CO和H₂与铁矿石发生化学反应，将铁矿石中的铁氧化物Fe₃o₄、Fe₂o₃、Feo还原出来，生成铁水，并经焦炭渗碳后，从高炉出铁口排出。在上学述化反应的过程中，高炉炉顶煤气通过高炉煤气管道再导入高炉中，用于调节高炉内的温度，并同时把煤气中的大量CO₂和H₂O在高炉内的高温中吸热分解成CO和H₂还原剂，循环再利用。而炉渣从高炉出渣口排出。所述的铁矿石为烧结矿石或球团矿石或块矿石等。所述的熔剂为石灰石或白云石或莹石等，能使炉渣化为液体，去除有害元素硫。冶炼一吨铁仅需要50Kg少量的焦炭，这些焦炭除和氧气反应为高炉内提供部分热量外，还用于料柱的透气和对生铁起渗碳作用，以保证生铁中的铁、碳平衡，可保证产品质量。

Claims

1.一种环保节能高炉氧气炼铁方法，其特征在于，通过上料装置将规定量的物料铁矿石、煤、焦炭和熔剂从高炉顶部的进料口加入高炉内，同时通过氧气管道将氧气从高炉下部的进风口吹入高炉内，在高炉中，氧气与煤和焦炭发生化学反应，生成CO和H₂高温可燃气体，作为高温还原剂，同时化学反应时放出的热量作为高炉的主要热量，而高温还原剂CO和H₂与高炉中的铁矿石发生化学反应，将铁矿石中的铁氧化物Fe₃o₄、Fe₂o₃、Feo还原出来，生成铁水，并经焦炭渗碳处理后，从高炉出铁口排出，而高炉炉顶的煤气经高炉煤气管道再导入高炉中，用于调节高炉内的温度，并同时把煤气中的大量CO₂和H₂O分解成CO和H₂还原剂，循环再利用，炉渣从高炉出渣口排出，所述的铁矿石为烧结矿石或球团矿石或块矿石，所述的熔剂为石灰石或白云石或莹石。