一种直接使用低品位铁矿石冶炼铁水的工艺

摘要

一种直接使用低品位铁矿石冶炼铁水的工艺，其包括如下步骤：1)低品位铁矿原料在流化床反应器中磁化焙烧获得较强磁性的铁矿石；2)焙烧后的粉铁矿进入热磁选机，经热磁选获得品位较高的热铁矿石；3)磁选后品位高的热铁矿石添加到预还原多级流化床得到还原度较高的预还原铁矿石原料，预还原多级流化床由2～4级循环流化床、沸腾流化床反应器组合而成，经多级预还原流化床还原后，粉铁矿的金属化率＞60％；4)预还原的铁矿石原料直接喷入终还原炉中或经过热压块到熔融气化炉中终还原冶炼得到铁水。本发明充分利用工艺过程的能量，完成低品位铁矿石的冶炼过程，低品位的铁矿石资源则在完成铁水冶炼过程中避免了反复升温降温，大幅降低能耗。

说明书

技术领域

本发明涉及炼铁领域中的熔融还原炼铁工艺，特别涉及一种直接使用低品位铁矿石冶炼铁水的工艺及装置。

背景技术

高炉炼铁工艺是当前炼铁的主体工艺，但高炉炼铁工艺总体流程长、污染严重和对炼焦煤的依赖是工艺本身无法突破的瓶颈，熔融还原炼铁工艺有望克服高炉炼铁工艺的限制，在资源日益紧缺、环保压力日益增加的情况下，熔融还原炼铁工艺日益突显出其重要性。而且高炉炼铁要求使用品位较高的铁矿石资源，随着富矿资源的日益枯竭，炼铁工艺必须直接面对要利用低品位的贫矿资源冶炼铁水的资源现实。而当前利用贫铁矿冶炼铁水的工艺路线是磁化焙烧→磁选→烧结或球团→高炉冶炼，此工艺路线中，粉铁矿反复升温、降温、粉矿造块等工序，冶炼铁水工艺能耗高，污染严重。

发明内容

本发明的目的是开发一种直接用低品位的粉铁矿冶炼生产铁水的工艺及装置，提高了使用贫铁矿冶炼铁水工艺过程的效率，降低冶炼过程中能耗和污染。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，

一种直接使用低品位铁矿石冶炼铁水的工艺，将低品位的粉铁矿经流化床磁化焙烧，焙烧后的粉铁矿在较高温度条件下进行热磁选获得品位高的粉铁矿，磁选获得的高品位粉铁矿在流化床中预还原获得还原度较高的海绵铁，粉状海绵铁直接喷入到熔融气化炉中或经热压块添加到熔融气化炉中，而且熔融气化炉产生的煤气的物理能和化学能经过流化床预还原、磁化焙烧等工序等得到充分的利用。

具体地，本发明的直接使用低品位铁矿石冶炼铁水的工艺，其包括如下步骤：

1)低品位铁矿原料在流化床反应器中磁化焙烧获得较强磁性的铁矿石，加入的低品位粉铁矿∑Fe范围是25-50％，磁化焙烧流化床的煤气温度600-950℃；

2)焙烧后的粉铁矿进入热磁选机，经过热磁选工艺获得品位较高的热铁矿石，热磁选温度＜850℃，热磁选工序后的粉铁矿∑Fe含量＞55％；

3)磁选后的品位高的热铁矿石添加到预还原多级流化床得到还原度较高的预还原铁矿石原料，预还原多级流化床由2～4级循环流化床、沸腾流化床反应器组合而成，流化床入口煤气温度＜950℃，压力0.1-1MPa，流化床内气体流速为0.1～10m/s，每级流化床配有热旋风分离器，经多级预还原流化床还原后，粉铁矿的金属化率＞60％；

4)预还原的铁矿石原料直接喷入终还原炉中或经过热压块到熔融气化炉中终还原冶炼得到铁水。

进一步，磁化焙烧流化床的出口煤气经除尘、洗涤和脱除CO₂等工序获得CO+H₂＞90％的常温、常压煤气，可用于发电，或返回循环用于粉铁矿预还原工序。

又，熔融气化炉产生的高温高热值煤气通入到多级流化床中预还原粉铁矿，多级预还原流化床的出口煤气通入到焙烧流化床中磁化焙烧和预热低品位铁矿石。

另外，低品位粉铁矿颗粒粒度＜3mm。

本发明的低品位粉铁矿冶炼铁水的工艺，粒度＜3mm的低品位粉铁矿从料仓添加到焙烧流化床的下部，焙烧煤气从流化床底部通入，低品位粉铁矿磁化焙烧后经热磁选热送入预还原多级流化床中。焙烧流化床出口煤气经热旋风除尘、洗涤和脱除CO₂工序与终还原炉出口煤气混合作为多级预还原流化床还原煤气和流化介质。焙烧流化床为沸腾流化床或循环流化床，多级预还原流化床由沸腾流化床或循环流化床组合而成。磁化焙烧后的粉铁矿在热磁选机中磁选分离获得高品位的粉铁矿，在热态条件下进入预还原多级流化床中预还原。本发明的工艺及组合装置减少了传统的选矿后的降温和升温，减少了原料造块工序，低品位的粉铁矿在热磁选后在较高温度条件下进入预还原多级流化床装置，提高了使用低品位粉铁矿冶炼铁水工艺的效率。

本发明的有益效果

本发明热磁选得到的高品位粉铁矿温度较高，相比较传统流程中高品位粉铁矿冷却再进行造块工艺，省去了粉铁矿升温、降温的能耗，也省去了粉铁矿烧结球团工序能耗和污染。此外，熔融气化炉出口煤气经过流化床预还原工序、磁化焙烧工序，煤气的物理能和化学能都得到了充分的利用。

本发明提高了使用贫铁矿冶炼铁水工艺过程的效率，降低冶炼过程中能耗和污染。

附图说明

图1是本发明工艺流程示意图。

图2是本发明工艺实施例1的流程示意图。

图3是本发明工艺实施例2的流程示意图。

图4是本发明工艺实施例3的流程示意图。

图5是本发明工艺实施例4的流程示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明的直接使用低品位铁矿石冶炼铁水的工艺流程示意图。

粉铁矿1a及熔剂2a进入料仓3a，低品位的铁矿原料在流化床反应器4a中磁化焙烧获得较强磁性的铁矿石；焙烧后的粉铁矿进入热磁选机5a，经过热磁选工艺获得品位较高的热铁矿石；磁选后的品位高的热铁矿石添加到预还原多级流化床6a、7a和8a得到还原度较高的预还原铁矿石原料，预还原多级流化床由2～4级循环流化床、沸腾流化床反应器组合而成；预还原的铁矿石原料直接喷入终还原炉11a中或经过热压块到熔融气化炉中终还原冶炼得到铁水。

焙烧流化床反应器4a的出口煤气经热旋风除尘、洗涤9a和脱除CO₂工序10a与终还原炉出口煤气混合作为多级预还原流化床还原煤气和流化介质。

熔融气化炉产生的高温高热值煤气通入到多级流化床中预还原粉铁矿，多级预还原流化床的出口煤气通入到焙烧流化床中磁化焙烧和预热低品位铁矿石。

具体来说，本发明的低品位粉铁矿冶炼铁水的工艺和组合装置中，粒度＜3mm的低品位粉铁矿从料仓添加到焙烧流化床的下部，焙烧煤气从流化床底部通入，低品位粉铁矿磁化焙烧后经热磁选热送入预还原多级流化床中。焙烧流化床为沸腾流化床或循环流化床，多级预还原流化床由沸腾流化床或循环流化床组合而成。磁化焙烧后的粉铁矿在热磁选机中磁选分离获得高品位的粉铁矿，在热态条件下进入预还原多级流化床中预还原。本发明的工艺及组合装置减少了传统的选矿后的降温和升温，减少了原料造块工序，低品位的粉铁矿在热磁选后在较高温度条件下进入预还原多级流化床装置，提高了使用低品位粉铁矿冶炼铁水工艺的效率。

实施例1

参见图2，粉铁矿1、熔剂2从料仓3经下料管4添加到焙烧流化床7的下部，还原煤气从焙烧流化床入口5进入配有热旋风分离器6的焙烧流化床7，焙烧流化床入口煤气为预还原流化床经热旋风14的出口煤气。粉铁矿1在焙烧流化床7中磁化焙烧后，经下料管8添加到热磁选机9中，热磁选得到的品位较高的粉铁矿经下料管10进入预还原一级流化床中13。预还原一级流化床13的入口煤气经预还原一级流化床煤气入口15进入，入口煤气为预还原二级流化床17的出口煤气经热旋风18所得的还原煤气，粉铁矿在预还原一级流化床13中还原后经下料管16添加到预还原二级流化床17中；入口煤气自预还原二级流化床17煤气入口19进入；粉铁矿在预还原二级流化床17中还原后经下料管20添加到带热旋风22的预还原三级流化床21中，预还原三级流化床21的入口煤气经预还原三级流化床煤气入口23进入，入口煤气为终还原炉出口煤气28与循环煤气27混合得到的混合煤气24。焙烧流化床7中反应后的出口煤气经煤气洗涤装置11、煤气脱除CO₂装置12等循环使用。粉铁矿在预还原三级流化床21中还原后经下料管25，经过热压块26添加到终还原炉29最终熔融还原冶炼成铁水。

实施例2

参见图3，粉铁矿1、熔剂2从料仓3经下料管4添加到焙烧流化床5的下部，还原煤气从焙烧流化床入口5进入焙烧流化床7，焙烧流化床7配有L型回料阀6，焙烧流化床入口煤气为预还原流化床经热旋风14的出口煤气。粉铁矿1在焙烧流化床7中磁化焙烧后，经下料管8添加到热磁选机9中，热磁选得到的品位较高的粉铁矿经下料管10进入配有热旋风分离器14的预还原一级流化床中13。预还原一级流化床13的入口煤气经预还原一级流化床煤气入口15进入，入口煤气为预还原二级流化床17的出口煤气经热旋风18所得的还原煤气；粉铁矿在预还原一级流化床13中还原后经下料管16添加到预还原二级流化床17中，入口煤气自预还原二级流化床17煤气入口19进入；粉铁矿在预还原二级流化床17中还原后经下料管20添加到带热旋风22的预还原三级流化床21中，预还原三级流化床21的入口煤气经预还原三级流化床煤气入口23进入，入口煤气为终还原炉出口煤气28与循环煤气27混合得到的混合煤气24。焙烧流化床中反应后的出口煤气经煤气洗涤装置11、煤气脱除CO₂装置12等循环使用。粉铁矿在预还原三级流化床21中还原后经下料管25，经过热压块26添加到终还原炉29最终熔融还原冶炼成铁水。

实施例2与实施例1的差别是，焙烧流化床为循环流化床反应器。

实施例3

参见图4，粉铁矿1、熔剂2从料仓3经下料管4添加到焙烧流化床7的下部，还原煤气从焙烧流化床入口5进入配有热旋风分离器6的焙烧流化床7，焙烧流化床入口煤气为预还原流化床经热旋风14的出口煤气。粉铁矿1在焙烧流化床7中磁化焙烧后，经下料管8添加到热磁选机9中，热磁选得到的品位较高的粉铁矿经下料管10进入配有热旋风14的预还原一级流化床中13。粉铁矿在预还原一级流化床13中还原后经下料管16添加到预还原二级流化床17中，预还原一级流化床13的入口煤气经预还原一级流化床煤气入口15进入，入口煤气为预还原二级流化床17的出口煤气经热旋风18所得的还原煤气，入口煤气自预还原二级流化床17煤气入口19进入；粉铁矿在预还原二级流化床17中还原后经下料管20添加到带热旋风22的预还原三级流化床21中，预还原三级流化床21的入口煤气经预还原三级流化床煤气入口23进入，入口煤气为终还原炉出口煤气27与循环煤气26混合得到的混合煤气24。焙烧流化床中反应后的出口煤气经煤气洗涤装置11、煤气脱除CO₂装置12等循环使用。粉铁矿在预还原三级流化床21中还原后经喷枪下料管25，从终还原炉28中下部喷入而最终熔融还原冶炼成铁水。

实施例3与实施例1的差别是，预还原后的粉铁矿不经热压块直接通过喷枪下料管直接喷入到终还原炉中。

实施例4

参见图5，粉铁矿1、熔剂2从料仓3经下料管4添加到焙烧流化床7的下部，还原煤气从焙烧流化床入口5进入配有热旋风分离器6的焙烧流化床7，焙烧流化床入口煤气为预还原一级流化床13的出口煤气。粉铁矿1在焙烧流化床5中磁化焙烧后，经下料管8添加到热磁选机9中，热磁选得到的品位较高的粉铁矿经下料管10进入配有L型回料阀14的预还原一级流化床中13。粉铁矿在预还原一级流化床13中还原后经下料管16添加到预还原二级流化床17中，预还原一级流化床13的入口煤气经预还原一级流化床煤气入口15进入，入口煤气为预还原二级流化床17的出口煤气经热旋风18所得的还原煤气，入口煤气自预还原二级流化床17煤气入口19进入；粉铁矿在预还原二级流化床17中还原后经下料管20添加到带热旋风22的预还原三级流化床21中，预还原三级流化床21的入口煤气经预还原三级流化床煤气入口23进入，入口煤气为终还原炉出口煤气28与循环煤气27混合得到的混合煤气24。焙烧流化床中反应后的出口煤气经煤气洗涤装置11、煤气脱除CO₂装置12等循环使用。粉铁矿在预还原三级流化床21中还原后经喷枪下料管25，热压块26添加到终还原炉29最终熔融还原冶炼成铁水。

实施例4与实施例1的差别是，预还原粉铁矿的多级流化床由循环流化床和沸腾流化床组合而成。

综上所述，本发明用流化床磁化焙烧得到热磁铁矿在较高温度下进行热磁选，得到温度较高的高品位粉铁矿，直接添加到预还原流化床中进行预还原，省去了粉铁矿的升温、降温工序能耗，省去了粉铁矿造块工序等，熔融气化炉出口煤气则经过预还原粉铁矿、磁化焙烧粉铁矿工序，煤气化学能和物理能得到充分利用，使得使用贫铁矿生产铁水的工艺能耗大大降低，对环境的污染也降到最小。