煤制还原气流化床还原钒钛磁铁矿粉的方法

摘要

本发明公开了一种煤制还原气流化床还原钒钛磁铁矿粉的方法，煤制还原气系统生产的高温煤气与来自还原乏气净化系统的气体混合成为还原气体，顺次进入三级、二级和一级还原流化床；预热后的钒钛磁铁矿粉依次进入一级、二级和三级还原流化床，在逆向而上的还原气体的作用下，实现流态化并发生还原反应；得到的直接还原铁压块成型并除去钛渣、提取钒渣后，生产出合格钢水。集成了煤制还原气、铁矿粉预热、流化床还原、热压块和电炉熔分等工艺模块，生产热效率高、还原气制备成本低、铁矿粉还原时间短等优势。

说明书

技术领域

本发明涉及一种炼铁领域流化床还原铁矿粉的工艺，尤其涉及一种煤制还原气流化床还原钒钛磁铁矿粉的方法。

背景技术

随着世界上高品位铁矿资源的日益减少，对钒钛磁铁矿采用现有高炉技术对复合矿进行“强行”冶炼，会造成大量的共生元素没有得到合理利用而白白浪费，甚至污染环境。采用流化床技术是目前的一条重要途径。

流化床工艺在冶金中的应用始于五、六十年代，现已成为非高炉炼铁技术气基还原流程中的一个重要工艺，目前比较典型的流态化工艺包括HIB法、Fior法、Finmet法、Carbide法和Circored法等。

现有技术中，为了解决普通铁矿石的“粘结失流”问题，这些工艺选择的粉矿粒径都比较大，甚至达到12mm，而对于这样粒径铁矿的还原，与竖炉、回转窑、转底炉相比其反应速度优势大打折扣，此外这些工艺还原气的制备均是以天然气为基础，成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产热效率高、还原气制备成本低、铁矿粉还原时间短的煤制还原气流化床还原钒钛磁铁矿粉的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的煤制还原气流化床还原钒钛磁铁矿粉的方法，包括步骤：

A、煤制还原气系统生产的高温煤气首先在煤气除尘系统除去飞灰，之后洁净的煤气与来自还原乏气净化系统的气体混合成为还原气体，顺次进入三级、二级和一级还原流化床；

B、钒钛磁铁矿粉从加料仓底部进入矿粉预热系统，与来自一级还原流化床旋风分离器的还原乏气混合完成预热，分离出来的乏气进入还原乏气净化系统进行洗涤脱水、脱S和脱C0₂；

预热后温度为600-700℃的铁矿粉依次进入一级、二级和三级还原流化床，在逆向而上的还原气体的作用下，实现流态化并发生还原反应；

C、钒钛磁铁矿粉在三级还原流化床还原后还原度达到90％以上，得到的直接还原铁进入热压块系统压块成型；

D、热压块的直接还原铁输送到电炉熔分系统，除去钛渣、提取钒渣后，生产出合格钢水。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的煤制还原气流化床还原钒钛磁铁矿粉的方法，集成了煤制还原气、铁矿粉预热、流化床还原、热压块和电炉熔分等工艺模块，生产热效率高、还原气制备成本低、铁矿粉还原时间短。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的煤制还原气流化床还原钒钛磁铁矿粉的方法的工艺流程图。

图中：1、煤基还原气制备系统，2、煤气除尘系统，3、还原乏气净化系统，4、矿粉预热系统，5、加料仓，6、一级还原流化床，7、一级还原流化床旋风分离器，8、二级还原流化床，9、二级还原流化床旋风分离器，10、三级还原流化床，11、三级还原流化床旋风分离器，12、热压块系统，13、电炉熔分系统。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的煤制还原气流化床还原钒钛磁铁矿粉的方法，集成了煤制还原气、铁矿粉预热、流化床还原、热压块和电炉熔分等工艺模块，其较佳的具体实时方式如图1所示，包括如下步骤：

1、煤制还原气系统生产的高温煤气首先在煤气除尘系统除去飞灰，之后洁净的煤气与来自还原乏气净化系统的气体混合成为还原气体，顺次进入三级、二级和一级还原流化床；

2、铁矿粉从加料仓底部进入矿粉预热系统，与来自一级还原流化床旋风分离器的还原乏气混合完成预热，分离出来的乏气进入还原乏气净化系统进行洗涤脱水、脱S和CO₂，预热后温度为600-700℃的铁矿粉依次进入一级、二级和三级还原流化床，在逆向而上的还原气体的作用下，实现流态化并发生还原反应；

所述的矿粉预热系统是1-3级旋风预热器。三级还原流化床旋风分离器出来的气体进入二级还原流化床，二级还原流化床旋风分离器出来的气体进入一级还原流化床，一级还原流化床旋风分离器出来的气体进入矿粉预热系统；

3、铁矿粉在三级还原流化床还原后还原度达到90％以上，得到的直接还原铁进入热压块系统压块成型；

4、热压块的直接还原铁输送到电炉熔分系统，除去钛渣、提取钒渣后，生产出合格钢水。

上述步骤中，可以选择以下工艺参数：

所述还原气体的温度为800-900℃，还原气中CO+H₂总浓度大于90％；

所述的铁矿粉颗粒直径在100-250目之间；

所述的一级还原流化床温度保持在650-750℃，二级还原流化床温度保持在700-800℃，三级还原流化床温度保持在750-850℃；

所述的还原流化床压力保持在0.2-1.0MPa；

所述的还原流化床流化速度保持在0.2-10m/s。

本发明的煤制还原气流化床还原钒钛磁铁矿粉工艺中，煤制还原气系统生产的高温煤气在煤气除尘系统除去飞灰后，与来自还原乏气净化系统的气体混合成为800-900℃左右的还原气体，CO+H₂总浓度大于90％，然后依次进入三级、二级和一级还原流化床；

铁矿粉从加料仓底部进入矿粉预热系统，与来自一级还原流化床旋风分离器的还原乏气混合完成预热，分离出来的乏气进入还原乏气净化系统进行洗涤脱水、脱S和CO₂；预热后温度为600-700℃的铁矿粉依次进入一级、二级和三级还原流化床，所述的流化床温度保持在650-850℃，压力保持在0.2-1.0MPa，流化速度保持在0.2-10m/s，铁矿粉经三级流化床还原后的还原度达到90％以上；得到的直接还原铁进入热压块系统压块成型；最后输送到电炉熔分系统，除去钛渣、提取钒渣后，生产出合格钢水。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明将煤气化工艺生产的煤气作为还原气体，适合我国富煤少油缺气的资源格局，并且煤气化炉的高温煤气与净化后的还原乏气混合作为新的还原气使用，使煤气热量和有效气体成分被充分利用；

(2)本发明采用旋风预热器对钒钛磁铁矿粉进行预热，预热效率高，还原乏气作为矿粉预热气体介质，使还原乏气的剩余热量得到进一步利用；

(3)本发明选用颗粒直径在100-250目之间的矿粉作为固体介质，反应效率大幅度提高。

具体实施例：

再参照图1，以钒钛磁铁矿处理量0.5t/h的生产规模为例，煤制还原气系统1生产的1100℃煤气经煤气除尘系统2除去飞灰后，与来自还原乏气净化系统3的气体混合成为900℃左右的还原气体，CO+H₂总浓度大于90％，然后进入三级还原流化床10，三级还原流化床10顶部出来的气体经三级还原流化床旋风分离器11除尘后，进入二级还原流化床8，二级还原流化床8顶部出来的气体经二级还原流化床旋风分离器9除尘后，进入一级还原流化床6，然后经一级还原流化床旋风分离器7除尘后，进入矿粉预热系统4。

钒钛磁铁矿粉从加料仓5底部进入矿粉预热系统4，与来自一级还原流化床旋风分离器7的还原乏气混合完成预热，分离出来的乏气进入还原乏气净化系统3进行洗涤脱水、脱S和CO₂；预热后温度为700℃的铁矿粉依次进入一级还原流化床6、二级还原流化床8和三级还原流化床10，所述的流化床温度保持在700-800℃，压力保持在0.2-0.6MPa，流化速度保持在0.5-2m/s，铁矿粉经三级流化床还原后的还原度达到90％-92％；得到的直接还原铁进入热压块系统12压块成型；最后输送到电炉熔分系统13，除去钛渣、提取钒渣后，生产出合格钢水。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。