CN103261445A - 铁水制备装置及使用该装置的铁水制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一方面提供一种铁水制备装置、及使用该装置的铁水制备方法，该铁水制备装置包括：旋转窑，其以还原铁矿石而制备还原铁的方式构成；电炉，其接收在该旋转窑中通过还原制备的还原铁并将其制备成铁水，所述旋转窑包括主体部，该主体部以使铁矿石在其内部移动的同时被还原的方式构成；在该主体部的一侧设置有用于将原料和燃料装入至内部的装入口和用于排出气体的气体排出口，而在其相反侧设置有用于排出还原铁的排出口以及可实施煤粉喷射和燃烧的燃烧部，并且在该主体部设置有用于向其内部导入空气的多个空气导入口。

Description

铁水制备装置及使用该装置的铁水制备方法
技术领域
本发明涉及一种制备铁水的铁水制备装置及使用该装置的铁水制备方法，更详细地，是一种将在旋转窑制备的还原铁在电炉熔融并还原，由此制备铁水的铁水制备装置、以及使用该装置的铁水制备方法。
背景技术
在现有的铁水制备中，还没有研发出在能效方面或生产性方面能够超越高炉工艺的炼铁工艺。
在这种高炉工艺中，作为用作燃料和还原剂的碳源主要依赖于对特定原料碳进行加工处理的焦炭，并且作为铁源主要依赖于经过一连串的块状化工艺的烧结矿。
因此，现有的高炉工艺必须同时具备焦炭制备设备和烧结设备等的原料预备处理设备，由于除高炉设备之外需追加设置其他附带设备，因此这会在设备上需要相当程度的成本。
另外，在如上所述的原料预备处理设备中，由于产生相当多的如SOx、NOx或粉尘等的环境污染物质，因此需要其他设备来对其进行净化处理，特别是，由于目前全世界对环境污染的规范越来越严格，要克服环境污染需要庞大的处理设备的投资费用，因此基于现有的高炉工艺的铁水生产中，其竞争力逐渐降低。
因此，为解决在这种高炉工艺中发生的问题，正进行着其他多种工艺的研究和开发。
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于，提供一种能够以低成本且环保地使用低级原料而制备铁水的铁水制备装置、以及使用该装置的铁水制备方法。
解决课题的方法
以下，对本发明进行说明。
本发明的一方面提供一种铁水制备装置，包括：旋转窑，其以还原铁矿石而制备还原铁的方式构成；电炉，其接收在该旋转窑中通过还原制备的还原铁并将其制备成铁水，所述旋转窑包括主体部，该主体部以使铁矿石在其内部移动的同时被还原的方式构成；在该主体部的一侧设置有用于将原料和燃料装入至内部的装入口和用于排出气体的气体排出口，而在其相反侧设置有用于排出还原铁的排出口以及可实施煤粉喷射和燃烧的燃烧部，并且在该主体部设置有用于向其内部导入空气的多个空气导入口。
本发明的另一方面提供一种铁水制备方法，在旋转窑中通过还原铁矿石来制备还原铁的步骤；以及将如此制备的还原铁供给至电炉而制备铁水的步骤，在所述制备还原铁的步骤中，从旋转窑的主体部的一侧向内部供给铁矿石、煤炭以及石灰石并使其向相反侧移动，而在相反侧进行煤粉喷射和燃烧，并且向主体部的内部供给空气，由此使铁矿石移动的同时被还原从而形成为还原铁，之后其被排出。
发明效果
根据本发明，能够以低成本且环保地使用低级原料而制备铁水。
附图说明
图1是表示符合本发明的铁水制备装置的一例的概略图。
图2是表示本发明铁水制备装置的旋转窑的一例的概略图。
具体实施方式
以下，对本发明进行详细的说明。
本发明涉及一种铁水制备装置、以及使用该装置的铁水制备方法，该铁水制备装置包括：旋转窑，其以还原铁矿石而制备还原铁的方式构成；电炉，其接收在该旋转窑中通过还原制备的还原铁而制备铁水。
以下，通过附图说明本发明。
图1表示符合本发明的铁水制备装置的一例。
如图1所示，本发明的铁水制备装置1包括：旋转窑10，其以还原铁矿石而制备还原铁的方式构成；电炉20，其接收在旋转窑10中通过还原制备的还原铁而制备铁水。
图2表示本发明的旋转窑的一例，如图2所示，本发明的旋转窑20包括主体部11，该主体部11以铁矿石在其内部移动的同时被还原的方式构成，在该主体部11的一侧设置有将原料和燃料装入至内部的装入口111、和排出气体的气体排出口112，在其相反侧设置有用于排出还原铁的还原铁排出口113、以及可进行煤粉喷射和燃烧的燃烧部114。
在上述旋转窑的主体部11，设置有向其内部导入空气的多个空气导入口115。
在上述旋转窑的主体部11的长度方向的大致中央部，设置有用于装入煤炭的煤炭装入口1111。
上述煤炭装入口1111用于在主体部内的中央部和顶端部之间供给还原气体。
上述旋转窑的长度优选设定为130m以上。
在上述旋转窑的长度短的情况下，即，当通过从上述装入口111供给的煤炭来能够充分地提供还原气体时，可以不设置煤炭装入口1111。
上述铁水制备装置1包括容纳并供给铁矿石的铁矿石漏斗30，上述铁矿石漏斗30经由原料供给管31以使铁矿石疏通的方式与装入口111相连接。
除了上述铁矿石漏斗30之外，在上述原料供给管31连接有：石灰石供给管41，其以使石灰石疏通的方式与石灰石储藏源（未图示）相连接；以及煤炭供给管51，其以使煤炭疏通的方式与储藏煤炭的煤炭储藏漏斗50相连接。
在上述煤炭储藏漏斗50和原料供给管31之间的煤炭供给管51，设置有煤炭块状化装置511。
在上述气体排出口112以使气体疏通的方式连接有用于向外部排出废气的气体排出管131，在该气体排出管131可以设置有第一鼓风机1311、第一集尘器1312、脱氮脱硫装置1313、第二集尘器1314以及第二鼓风机1315等，由此可以去除如不纯气体或粉尘等的杂质并使得气体排出变容易。
上述气体排出口131的末端与烟囱1316相连接。
在上述电炉20设置有电极棒21和电炉废气排出管22。
作为上述电极棒21例如可以使用三对电极棒。
上述电炉废气排出管22与铁矿石漏斗30相连接，在上述电炉20和铁矿石漏斗30之间的电炉废气排出管22设置有第三集尘器221。
在上述电炉20设置有用于排出矿渣的出渣口和用于排出铁水的出铁口，例如，优选分别各设置两个上部出渣口和下部出铁口。
上述旋转窑10和电炉20可以以使还原铁疏通的方式经由还原铁供给管116而相连接，在该情况下，在上述还原铁供给管116可以设置有还原铁块状化装置1161。
以下，参考图1和图2说明本发明的制备铁水的方法。
如图1所示，在本发明中，为制备铁水首先在旋转窑10还原铁矿石而制备还原铁。
即，经由上述旋转窑10的主体部11的装入口111，向内部供给铁矿石、煤炭以及石灰石而进行移动，在燃烧部114进行煤粉喷射和燃烧，经由空气导入口115向主体部的内部供给空气，由此使铁矿石移动并被还原从而制备成还原铁。
此时，在上述旋转窑的长度长的情况下，在主体部11的长度方向的大致中央部设置煤炭装入口1111，并且经由该煤炭装入口1111装入煤炭。
如上所述，在经由煤炭装入口1111装入煤炭的情况下，在主体部内的中央部和顶端部之间供给通过煤炭产生的还原气体，因此可以提高还原率。
作为上述铁矿石，可使用粉铁矿或块矿、或这些的混合矿。
例如，可使用粒度为8-22mm的铁矿石，优选使用粒度为8-12mm的铁矿石，此时可以使金属化率达到94%以上。
作为上述铁矿石，例如可使用包含T.Fe:66.3重量%、SiO2:3.15重量%、Al2O3:1.20重量%、K2O:0.09重量%、P:0.06重量%以及S:0.019重量%的铁矿石。
上述煤炭起到矿石还原等作为碳供给源的作用，其粒度优选大致为6-16mm左右，并且其在旋转窑入口与矿石混合而装入。
上述煤粉在旋转窑的下端吹入，由此用于维持旋转窑的自由空间区域（Free Space Zone）的温度，其粒度优选为6mm以下，更优选粒度为2-6mm的占70-80%，粒度为2mm以下的占20-30%左右。
上述燃烧部中的煤粉使用量可以根据自由空间区域的温度而变化。
上述石灰石是为了煤炭的脱硫而供给的，例如，在旋转窑入口侧将1-3mm的白云岩与矿石、煤炭混合而装入。
上述石灰石转换为生石灰（CaCO3+热量→CaO+CO2），由此在电炉的熔融过程中起到降低铁水中的S的作用。
上述旋转窑的主体部内的矿石+煤床（Coal Bed）内的主要反映机理（Mechanism）如下。
C+CO2→2CO
3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2
Fe3O4+CO→3FeO+CO2
FeO+CO→Fe+CO2
自由空间区域（Free Space Zone）是如下区域：通过投入空气（Air）使CO气体燃烧，同时通过发热反应供热；将温度维持在900-1200℃，从而维持通过CO气体形成的铁矿石的间接还原氛围。
排出废气的后端部的自由空间区域的温度优选维持在900-1000℃，供给煤粉的顶端部的自由空间区域的温度优选为900-1200℃。
对于上述煤床内矿石的还原而言，从氛围温度分布上来看，与基于碳的直接还原相比，主要发生基于CO气体的间接还原，为了使C+CO2→2CO的反应活跃，将氛围温度优选维持在1,000-1,100℃左右。
在上述还原铁制备时产生的废气，经由气体排出口112、气体排出管113，第一鼓风机1311、第一集尘器1312、脱氮脱硫装置1313、第二集尘器1314、第二鼓风机1315以及烟囱1316向大气中排出。
接着，以如上所述的方式制备的还原铁，例如经由还原铁供给管116供给至电炉20而制备成铁水。此时，还原铁，其可以通过还原铁块状化装置1161变成块状，装入至电炉20。
上述电炉20接收950-1000℃程度的高温还原铁而将其熔融，并进行追加还原从而制备铁水。
浸在电炉20的矿渣层的电极棒21，例如，通过三对电极棒熔融还原铁，与熔融的同时，通过还原铁内部的一定量的煤炭使残留铁氧化物还原，通过包含在还原铁的CaO来去除铁水中的S(CaO+FeS+C→CaS+Fe+CO)。
附图标记说明
1:铁水制备装置
10:旋转窑
20:电炉
30:铁矿石漏斗
50:煤炭储藏漏斗
11:主体部
111:装入口
112:气体排出口
113:还原铁排出口
114:燃烧部
115:空气导入口
21:电极棒
22:电炉废气排出管

Claims (9)

1.一种铁水制备装置，包括：旋转窑，其以还原铁矿石而制备还原铁的方式构成；电炉，其接收在该旋转窑中通过还原制备的还原铁并将其制备成铁水，
所述旋转窑包括主体部，该主体部以使铁矿石在其内部移动的同时被还原的方式构成；在该主体部的一侧设置有用于将原料和燃料装入至内部的装入口和用于排出气体的气体排出口，而在其相反侧设置有用于排出还原铁的排出口以及可实施煤粉喷射和燃烧的燃烧部，并且在该主体部设置有用于向其内部导入空气的多个空气导入口。
2.权利要求1所述的铁水制备装置，其特征在于，
在所述主体部的长度方向的中央部，设置有用于装入煤炭的煤炭装入口。
3.一种铁水制备方法，其包括：在旋转窑中通过还原铁矿石来制备还原铁的步骤；以及将如此制备的还原铁供给至电炉而制备铁水的步骤，
在所述制备还原铁的步骤中，从旋转窑的主体部的一侧向内部供给铁矿石、煤炭以及石灰石并使其向相反侧移动，而在相反侧进行煤粉喷射和燃烧，并且向主体部的内部供给空气，由此使铁矿石移动的同时被还原从而形成为还原铁，之后其被排出。
4.权利要求3所述的铁水制备方法，其特征在于，
在所述主体部的长度方向的中央部供给煤炭。
5.权利要求3所述的铁水制备方法，其特征在于，
所述铁矿石为粉铁矿、块矿或这些的混合矿。
6.权利要求3所述的铁水制备方法，其特征在于，
所述铁矿石的粒度为8-22mm，所述煤炭的粒度为6-16mm，并且所述煤粉的粒度为6mm以下。
7.权利要求3所述的铁水制备方法，其特征在于，
自由空间区域的温度为900-1200℃。
8.权利要求7所述的铁水制备方法，其特征在于，
排出废气的主体部的后端部的自由空间区域的温度为900-1000℃，并且供给煤粉的主体部的顶端部的自由空间区域温度为900-1200℃。
9.权利要求3-8中所述的任一项铁水制备方法，其特征在于，
供给至所述电炉的还原铁的温度为950-1000℃。
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