CN1041113C - 高炉粒状生铁的脱碳处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生铁的加工处理领域。主要涉及高炉粒状生铁的脱碳处理。其主要特征是以竖炉为反应器,以高炉炉顶煤气为脱碳剂和能源。粒状生铁由炉顶加入竖炉,高炉炉顶煤气和助燃空气经燃烧室燃烧后进入竖炉,与粒铁逆流换热。在竖炉内的处理温度为1000~1100℃,处理时间为3~4小时。经处理后的竖炉生铁的含碳量在1%以下,硫、磷含量低,可作为废钢代用品。
Description
本发明属于生铁的加工处理领域。主要适用于高炉生产的粒铁的脱碳。
对于粒化的高炉生铁进行脱碳,生产低碳粒铁,是一种生产优质废钢代用品的有效途径。
在《1988年炼铁学术年会论文集》310~314页所述的《粒化生铁固相脱碳的研究》一文,提供了一种生产低碳粒铁的方法。该方法采用的是回转窑方法,其主要工艺特点是将经粒化的高炉生铁置于回转窑中,用高炉炉顶煤气进行碳的气化反应,生产出碳含量为1%以下的粒铁。该方法的主要的缺点是:回转窑反应器的填充率和热效率都很低,粒铁在窑内的停留时间较长,消耗的能源高,而且设备造价高。因此,该方法的生产率低,产品的单位投资额和生产成本都高,同时还未能解决产品的氧化问题。
本发明的目的在于提供一种投资少、成本低、生产率高的、高炉粒状生铁脱碳处理方法及装置。
根据上述目的,本发明高炉粒状生铁脱碳处理方法的技术方案如下:
高炉粒状生铁的脱碳处理在竖炉中进行,所述高炉粒状生铁由竖炉的炉顶进入竖炉中,并自上而下运行;
高炉炉顶煤气经管道进入燃烧室,助燃空气经管道和燃烧器也进入燃烧室,并在燃烧室中使煤气完全燃烧,然后使所产生的燃烧产物CO2经竖炉底部的入口进入竖炉中,并自下而上运行;
含CO2的氧化性气体与粒状生铁逆流换热,当粒铁被加热到一定温度时,粒铁中的碳将开始与气相中的CO2发生气体反应,达到脱碳目的。
脱碳处理温度为1000-1100℃;
脱碳处理时间为3-4小时;
通过燃烧室进入竖炉的气相,其含氧量控制在2%以下。
进入竖炉的高炉粒状生铁的粒度为4-12mm。
本发明所述的高炉粒状生铁的脱碳处理装置,包含一座上小下大的具有一定锥度的竖炉,竖炉炉顶与料仓相接相通,竖炉底部与排料机相接相通,竖炉下部有一CO2气体入口,上部有气体排出口。
下面结合附图和实施例将本发明作详细说明。
附图1为高炉粒状生铁脱碳处理装置的结构示意图。
图中,1为高炉,2为喷制粒铁器,3为粒铁仓,4为粒铁,5为上料车,6为料仓,7为竖炉,8为引风机,9为高炉炉顶煤气输送管道,10为竖炉燃烧室,11为助燃空气输入管道,12为燃烧器,13为排料机,14为产品料仓,15为引风机,16为除尘器,17为调节阀,18为竖炉炉顶气体输送管道。
竖炉7紧靠高炉1,以便缩短粒铁的运送,加速工艺流程;燃烧室10靠近竖炉7的底部,高炉炉顶煤气输送管道直接与燃烧室10相连。竖炉7的上部内径略小于下部内径,其锥度(即竖炉纵向中心轴线与竖炉炉壁的夹角)为5~8°。确保粒铁在竖炉7内运行顺利。
本发明高炉粒状生铁脱碳处理方法的工艺过程如下:
将由高炉铁水喷制的粒铁4,用上料车5运至加料仓6中,然后再输入竖炉7中,与此同时,通过引风机8将高炉炉顶煤气经其输送管道9,输入燃烧室10中,同时,助燃空气经其输入管道11引入燃烧室10,通过燃烧器12,将煤气中的CO完全燃烧成CO2,然后进入竖炉,自下而上运行与粒铁中的碳进行反应。在竖炉7中,含有CO2的氧化性气体由下向上运行,粒铁由上向下运行,即粒铁与氧化性气体逆流换热,下降过程中粒铁逐渐被加热,当被上升的氧化性气体加热至850℃时,粒铁中的碳将开始与氧化性气体中的CO2发生气化反应,并随着温度的提高,反应速度加快,当温度升至1000~1100℃时,粒铁在此温度范围内,停留3~4小时。之后,脱碳率可达80%以上,碳含量可降至1%以下,成为合格的低碳粒铁制品。该低碳粒铁通过排料机13排到料仓14中,并从出口处排出。
粒铁与氧化性气体反应过程中生成的CO将与氧化性气体中的残余氧发生燃烧反应,又转化成CO2。
上述过程发生的化学反应如下:
反应式(1)为吸热反应,而反应式(2)为放热反应,总的反应热效应近乎为零。因此,脱碳过程需要燃烧的煤气量,主要取决于加热粒铁至反应温度和补偿热损失所需要的热量。
为保证有较高的脱碳速度,并防止温度过高引起粘结,反应温度确定在1000~1100℃。竖炉内的反应温度可通过调节阀17控制兑入的竖炉炉顶煤气的量进行调节。
为保证竖炉7内具有良好的透气性,粒铁的粒度范围控制在4~12mm;为避免脱碳过程由于过多的铁被氧化,产生的氧化铁皮使体积增大,造成下行排料困难,应将气相中的氧含量控制在2%以下,这样既可使脱碳反应产物中CO充分燃烧,又不使过多的铁被氧化。同时,由于竖炉上端内径略小于下端内径,具有5~8°的锥角,能确保粒铁在竖炉能顺利运行。另外,为了防止成品粒铁氧化,可将竖炉炉顶放出的混合气体通过引风机15引入产品料仓冷却粒铁,可冷至200℃以下,然后再由排料处进入竖炉。
本发明与现有技术相比,具有以下优点:
(1)由于用竖炉作为脱碳反应器,气固两相逆流换热,具有更高的热效率。
(2)竖炉的充填率为100%,利用系数大,在同样反应条件下,具有更高的生产率。
(3)利用竖炉炉顶放出的混合气体冷却产品,并使之冷却至200℃以下,有效地避免了产品的氧化现象。
实施例
根据本发明所述的高炉粒状生铁的脱碳处理方法,采用一套可以模拟竖炉的立式管状电阻炉作为处理装置,该装置可连续排料。
对三批粒状生铁进行了脱碳处理。三次试验的粒状生铁的化学成分如表1所示。
事先按照高炉炉顶煤气燃烧后的成分配制脱碳气体,该气体的成分(重量%)为:CO2 30%,N2 70%,并兑入少量氧气;在试验开始前,先将粒状生铁充满整个管状电阻炉,然后点火加热,当温度达到预定的1000~1100℃温度范围时,开始排料,并根据排料速度确定粒铁在炉内的停留时间,即反应时间。然后一批批开始加新料。三次试验的粒状生铁的粒度、反应温度和时间以及气体用量如表2所示。试验结果所得的竖炉粒铁的化学成分如表3所示。
表2实施例粒状生铁加工处理参数
表3实施例试验结果竖炉粒铁的化学成分(重量%)
Claims (5)
1、一种高炉粒状生铁的脱碳处理方法,其特征在于:
[1]高炉粒状生铁的脱碳处理在竖炉(7)中进行,所述高炉粒状生铁由竖炉(7)的炉顶进入竖炉(7)中,并自上而下运行;
[2]高炉(1)炉顶煤气经管道(9)进入燃烧室(10),助燃空气经管道(11)和燃烧器(12)进入燃烧室(10),并在燃烧室(10)中使煤气完全燃烧,然后使所产生的燃烧产物CO2经竖炉(7)底部的入口进入竖炉(7),并自下而上运行;
[3]脱碳处理温度为1000-1100℃;
[4]脱碳处理时间为3-4小时;
[5]通过燃烧室(10)进入竖炉的气相,其含氧量控制在2%以下。
2、根据权利要求1所述的方法,其特征在于进入竖炉的高炉粒状生铁的粒度为4-12mm。
3、一种高炉粒状生铁的脱碳处理装置,其特征在于该装置包含一座上小下大的具有一定锥度的竖炉(7),竖炉(7)炉顶与料仓(6)相接相通,竖炉(7)底部与排料机(13)相接相通,竖炉(7)下部有一CO2气体入口,上部有气体排出口。
4、根据权利要求3所述的装置,其特征在于竖炉(7)下部的CO2气体入口与燃烧室(10)相接相通。
5、根据权利要求1所述的装置,其特征在于竖炉(7)的锥度为5-8°。
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CN94115553A CN1041113C (zh) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 高炉粒状生铁的脱碳处理方法及装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN1052900A (zh) * | 1989-12-28 | 1991-07-10 | 北京科技大学 | 生铁固态脱碳和电炉重熔生产工业纯铁 |
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1994
- 1994-09-02 CN CN94115553A patent/CN1041113C/zh not_active Expired - Fee Related
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