CN106868245A - 一种两步法的铁水生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两步法的铁水生产工艺，包括以下步骤：铁精粉和粘结剂经过混匀、压块和烘干后与还原剂和脱硫剂混合，将混合料装入煤基竖炉的还原室中经过预热段、还原段和冷却段后得到高金属化率的海绵铁，海绵铁通过排料装置排出炉外，采用热装方式将高温海绵铁装入熔分炉，同时将煤块和熔剂装入熔分炉，并且向熔分炉中喷入热风和煤粉，使得炉料在熔分炉中实现熔化和渣铁分离，从而得到合格的炼钢铁水，同时在熔分炉中产生并得到煤基竖炉和热风炉燃烧需要的燃料。本发明与世界上现有的高炉和非高炉生产铁水的工艺比较，均具有工艺流程简单可靠、原燃料适应性强、能源利用充分、能耗低、成本低、投资小及环保好等显著优点。

Description

一种两步法的铁水生产工艺

技术领域

本发明涉及金属火法冶炼的技术领域，具体涉及一种两步法的铁水生产工艺，主要用于生产合格的炼钢用铁水。

背景技术

目前世界上投入商业生产炼钢用铁水的工艺分为高炉炼铁和非高炉炼铁两大类，高炉炼铁在铁水产量上一直占有绝对的优势，非高炉炼铁是近20年发展起来的新工艺，非高炉炼铁工艺的种类很多，但其用于商业生产炼钢用铁水的工艺目前只有COREX工艺和FINEX工艺。从实际生产运行来看，不管是占绝对多数的高炉炼铁工艺，还是近20年发展起来的非高炉炼铁工艺，尽管各有优点，但是各自的缺点都很明显。

目前的高炉炼铁工艺在工艺方案、装备水平、节能环保等方面经过几百年特别是近30年的进步和发展都已经十分完善了，再进步和提高的空间已经很有限了。高炉炼铁工艺生产铁水在效率和规模上(最大规模的单炉年产量达到500万吨)具有很强的竞争力，然而其固有的不少缺点一直都存在，该工艺的具体缺点如下：

(1)该工艺的生产流程太复杂和庞大：该工艺需要建设大量的配套设施，由烧结厂、焦化厂、球团厂、热风炉、制氧站和高炉等组成的炼铁***是一个复杂、庞大的生产***，流程长、环节多、占地大、损耗大、人员多、环保差；

(2)该工艺需要消耗的大量焦煤资源已经成为生产铁水的瓶颈：该工艺在生产过程中，需要使用大量焦炭，焦炭的消耗在铁水成本中占有很大的比例，然而焦煤资源已经越来越紧张，焦炭的价格已经呈现越来越高的趋势，这使得今后高炉炼铁的成本必将越来越高，这一问题不仅将成为高炉工艺生产铁水的瓶颈，而且一定会为不使用焦煤的非高炉炼铁工艺带来很好的发展机会；

(3)该工艺对原料和焦炭的质量要求很高、能耗也很大：该工艺在生产过程中，由于还原和熔化集于一体造成料柱很高，这样不仅对原料和焦炭的质量提出了很高的要求，而且造成原燃料的运输电耗和鼓风机的鼓风电耗都很高，生产成本因此增大很多；

(4)该工艺的高炉只能使用冷料、热量损失大：该工艺在生产过程中，需要将铁精粉加工成烧结矿和球团矿，焦煤需要炼成焦炭，高炉使用的这些原料和燃料必须经过反复的加热和冷却，不仅原料和燃料的热能白白浪费，能耗损失很大，而且物流运输环节多、运距长、运行成本增大很多；

(5)该工艺产生的大量低热值高炉煤气的利用效率低：该工艺在生产过程中，产生了大量的低热值高炉煤气，尽管该工艺本身消耗了一部分高炉煤气，但是约55％的大量低热值煤气自身使用不了，只能外供一般作为锅炉发电的燃料，热能利用效率低；

(6)该工艺生产过程中的排放物对环境影响很大：该工艺在生产过程中，由烧结、焦化和高炉的生产过程中排放的硫化物、氮化物和粉尘远高于没有烧结和焦化的非高炉炼铁工艺；高炉生产的铁水主要用于转炉炼钢，由高炉和转炉组成的炼钢流程的CO₂排放量是电炉炼钢流程的一倍；

(7)该工艺高炉生产中对操作和维护的要求十分苛刻：该工艺核心环节在于高炉炉体***，在高炉炉体中要完成原料的还原、熔化和造气，还原和融化两大生产功能集于一体，对生产过程中的精细布料、炉料透气性、燃烧充分、热量交换、还原效果、渣铁分离和稳定顺行等方面的生产操作和维护都提出了很高的要求；稍有不慎就会带来悬料、崩料、管道、结瘤、设备烧损等生产事故，而且一旦出现生产事故，恢复的难度和代价都很大；同时开炉和停炉的操作十分复杂，生产组织的灵活性也很差。

近十几年在南非、印度、中国和韩国投产了COREX-1000、COREX-2000、COREX-3000(最大规模单炉年产量达到150万吨)的非高炉炼铁工厂，该工艺取消了烧结厂和焦化厂，在焦煤资源、环境保护和生产灵活性上体现出了一定的优势，但是COREX工艺仍然存在以下明显的缺点：

(1)该工艺对原料和燃料的质量要求十分严格：该工艺必须使用球团矿、块矿这些块状原料，实际生产中对块状原料的含铁品位、理化性能、转鼓强度、粒度大小等指标的要求都很苛刻；该工艺对煤的粒度要求较高，进入熔融炉前需要进行煤压块，这些对原料和燃料的质量要求都使得该工艺的原燃料适应性不高，同时增加了生产成本；

(2)该工艺的能耗指标太高：该工艺实际生产中的煤比达到850-900kg/t、焦比在130-250kg/t、氧耗达到550Nm³/t，这使得该工艺的总体能耗指标高于高炉炼铁工艺，增加了生产成本；

(3)该工艺的总体投资远高于高炉炼铁工艺的整体投资：该工艺尽管取消了烧结和焦化工序，但是仍需使用球团和不少的焦炭，并且还需配置大型制氧站和发电站(或单独的直接还原工厂)，使得该工艺的总体投资远高于高炉炼铁工艺(包括烧结厂和焦化厂)的总体投资；

(4)该工艺仍然需要一定量的焦炭：该工艺原来的出发点是不用焦炭，但实际生产中为了得到较好的生产指标，仍然需要一定量的焦炭，通常焦比在130-250kg/t，不但增加了该工艺的生产成本，而且大幅度降低了该工艺的先进性；

(5)该工艺产生的高温高热值的煤气利用效率低：该工艺在熔融炉中产生了大量的高温高热值煤气，除了自身的气基竖炉使用一部分外，还有相当多的高温煤气经过除尘和降温后外供，一般作为发电或作为直接还原的还原气体，后续的使用都使得能源利用的效率降低很多；

(6)该工艺的气基竖炉在生产中事故率太高：该工艺的核心设备除了熔融炉外，就是熔融炉顶部还设置了气基竖炉，还原气体的源自熔融炉产生的高温煤气，在实际生产过程中，气基竖炉经常出现气流不均匀、炉墙结瘤、下料不畅和排料设备故障等生产事故，直接影响了该工艺的作业率，同时增加生产成本。

由于COREX工艺的上述缺点，该工艺在世界上的推广受到很大的影响，近20年建设的项目非常有限。

为了克服COREX工艺的缺点和不足，2003年投产了FINEX工艺(最大规模单炉年产量达到200万吨)，该工艺不需要使用块状原料而是直接使用粉矿，另外在焦煤资源、环境保护和生产灵活性上仍然较高炉炼铁工艺体现出了一定的优势，但是FINEX工艺仍然存在以下不少缺点：

(1)该工艺对原料和燃料的质量要求仍然十分严格：该工艺虽然直接使用粉矿，但是不能直接使用粒度很细的铁精粉，对粉矿的粒度和品位有严格要求，该工艺使用煤压块和煤粉两种燃料，对煤的品种、粒度等也有较高要求，这些对原料和燃料的较为苛刻的要求虽然在COREX工艺基础上有进步，但仍然是该工艺的不足；

(2)该工艺的能耗指标仍然较高：该工艺实际生产中的燃料比达到740-750kg/t、氧耗达到500-550Nm³/t，这使得该工艺的总体能耗仍然高于高炉炼铁工艺，与COREX工艺一样同高炉炼铁工艺比较，生产成本没有竞争力；

(3)该工艺的总体投资仍然远高于高炉炼铁工艺的整体投资：该工艺尽管取消了烧结和焦化工序，但是还需配置大型制氧站和发电站(或单独的直接还原工厂)，使得该工艺的总体投资仍然远远高于高炉炼铁工艺(包括烧结厂和焦化厂)的总体投资；

(4)该工艺仍然需要使用一定量的焦炭：该工艺为了改善料层的透气性，得到较好的生产指标，仍然需要一定量的焦炭，通常焦比在40-50kg/t，一旦使用焦炭不仅增加了生产成本，而且削弱了该工艺的竞争力；

(5)该工艺产生的高温高热值的煤气利用效率仍然较低：该工艺在熔融炉中产生了大量的高温高热值煤气，除了自身的流化床使用一部分外，还有相当多的高温煤气经过除尘、降温和CO₂脱除后外供，一般作为发电或作为直接还原的还原气体，后续的使用都使得能源利用的效率降低很多；

(6)该工艺在流化床的气基还原生产中对操作和维护的要求十分苛刻：该工艺的核心设备除了熔融炉外，就是熔融炉旁边部还设置了三级流化床，还原气体源自熔融炉产生的高温还原煤气，矿粉和还原煤气在三级硫化床中逆向流动，在流化状态实现传热和还原，这对装备水平、生产操作、人员素质和设备维护均提出了十分苛刻的要求，稍有不慎就会出现粉矿的失流和粘接。为了避免流化床的失流和粘接，流化床中的还原温度设置较低，使得还原后的金属化率仅为65％，不仅降低了煤气利用效率，而且增加熔融炉的能耗。

由于FINEX工艺的上述缺点，该工艺在世界上的推广仍然受到很大的制约，经过10多年的推广，目前投产的项目仅为韩国的三个项目。

非高炉炼铁工艺除了COREX工艺和FINEX工艺投入商业生产外，还有一套年产80万吨的Hismelt的非高炉炼铁工艺曾经投入短暂的生产，后来由于炉衬寿命太短、成本很高、作业率太低等很多缺点而停产。

发明内容

本发明的发明目的在于，提供了一种两步法的铁水生产工艺，所谓两步法即为：第一步由煤基竖炉得到高金属化率的海绵铁，第二步在熔分炉中实现海绵铁熔化和渣铁分离，同时得到本工艺需要的燃烧用煤气。与高炉炼铁工艺和非高炉炼铁工艺比较，该工艺具有工艺流程简单可靠、原燃料适应性强、能源利用充分、能耗低、成本低、投资小及环保好等显著优点。

为了实现以上技术效果，本发明提供了一种两步法的铁水生产艺，具体包括以下步骤：

(1)铁精粉和粘结剂经过混匀、压块和烘干后与还原剂和脱硫剂混合形成混合料，混合料通过运输装置运至煤基竖炉的顶部；

(2)在煤基竖炉的顶部通过布料装置将混合料装入煤基竖炉中的还原室，混合料在还原室的下行过程中，经过预热段、还原段后完成还原，预热段温度控制在300-800℃；还原段温度控制在800-1250℃；

(3)还原完成后，将混合料冷却至500-850℃，通过煤基竖炉的排料装置排出炉外，经过筛分和/或磁选后得到金属化率达到90％以上的海绵铁；

(4)温度控制在400-750℃的海绵铁通过炉顶装置热装进入熔分炉，同时将煤块和溶剂装入熔分炉，还通过热风炉向熔分炉内送入900-1300℃的热风，并且向熔分炉中喷入煤粉，使得炉料在熔分炉中完全熔化，并实现渣铁分离；

(5)将熔分炉中产生的高温煤气经过热量回收和煤气净化后，用作煤基竖炉中燃烧室或燃烧器的燃料，还用作热风炉的燃料；

(6)在熔分炉中最终得到温度达到1400-1550℃的合格铁水，从熔分炉中排出后，铁水经过出铁场等设施运往转炉或电炉或其它装置使用，同时炉渣从熔分炉中排出，经过处理后可作为水泥厂等的原料。

步骤(1)中，如果原料是块矿，就不需要混匀和压块两个环节。

优选地，步骤(1)中铁精粉与还原剂的质量比优选为1：0.1～0.50。

优选地，步骤(1)中铁精粉与粘结剂的混匀过程中可以添加煤粉，铁精粉与煤粉的质量比优选为1：0～0.3，煤粉为粉状的无烟煤、烟煤、褐煤或石油焦的一种或多种。

优选地，步骤(1)中还原剂优选为粉状的无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭、兰炭或木炭中的一种或多种。

所述还原室内的预热和还原所需的热量，可以来源于煤基竖炉的燃烧室或燃烧器燃料燃烧产生的热量，热量通过隔墙或管壁传给还原室中的混合料。

所述燃烧室或燃烧器燃烧产生的高温烟气排出燃烧室后，可以通过换热器来预热燃烧室或燃烧器燃烧用助燃气体和/或烘干压块后的原料。

所述混合料还可以冷却至50-150℃，压块后作为冷料装入熔分炉中或外销。

所述煤块为铁焦、煤压块、兰炭、块煤中的一种或多种。

所述煤粉的原料为无烟煤、烟煤、褐煤、焦粉、煤基竖炉排出残煤中的一种或多种。

所述热风炉产生的烟气排出后，可以通过换热器来预热热风炉燃烧用助燃气体和/或用于煤粉制备的干燥剂。

所述熔分炉中产生的高温煤气除了作为本工艺燃料外，多余的煤气还可以作为炼钢、轧钢等车间的燃料。

本发明所采用的技术方案使用了如图2所示的煤基竖炉，所示煤基竖炉为实施例所用设备，由还原室和燃烧室模块化组合而成，多个还原室1布置在一个很大的燃烧室2中，所述还原室中的混合料通过隔墙与燃烧室隔离。还原室1从上到下分为预热段4、还原段5和冷却段7，每个还原室1和燃烧室2之间设有传热隔墙6。通过燃烧室2中的燃烧器3燃烧煤气产生还原室1所需要的热量，各还原室1内温度基本一致，混合料从顶部加入后经过预热段4、还原段5和冷却段7后，在排料装置8的控制下按照合理流量排出。

本发明所采用的技术方案使用了如图3所示的熔分炉，所示熔分炉1通过炉顶装置4将海绵铁、煤块和溶剂加入到熔分炉1中，同时通过风口6送入热风和喷入煤粉，物料在熔分炉1中完成熔化和渣铁分离时，也产生了大量的高温煤气，高温煤气从炉顶导出后回收利用，得到的铁水和炉渣从铁口5排除炉外。送入熔分炉1的热风来源于热风炉2，喷入熔分炉1的煤粉来自于煤粉制备和喷吹站3。

实施本发明一种两步法的铁水生产工艺，具有以下有益效果：

1)本发明的工艺流程大为简化：整个工艺流程中原燃料为铁精粉(或块矿)和煤粉，并且熔分炉产生的高温煤气能够得到很好的利用，这样本发明不需要配套建设烧结厂、焦化厂、发电厂或气基直接换原厂、制氧站及专门的球团厂，因此本发明的工艺流程大为简化；

2)本发明的生产成本优势明显：同等条件下，本发明与高炉工艺比较，吨铁生产成本低330-420元，主要原因在于：原燃料要求低、不使用焦炭、物料运输环节少很多、实现了炉料热装、煤气利用效率高、鼓风机电耗下降大、能耗低、人员少；本发明与COREX工艺和FINEX工艺比较，吨铁生产成本低450-550元，原因在于本发明的原燃料要求低、不使用焦炭、煤气利用效率高、能耗低、人员少，还在于COREX工艺和FINEX工艺需要消耗大量的纯氧、煤气利用效率低、气基竖炉的生产和维护成本高及总投资高很多；

3)本发明具有不用焦煤的明显优势：本发明整个工艺流程中使用普通的无烟煤、烟煤或褐煤等煤粉，生产中不需要焦炭，克服了焦煤资源越来越紧张的资源限制和瓶颈，同时有利于较大幅度降低炼铁的生产成本；

4)本发明的原料适应性广：本发明的原料为铁精粉(或块矿)，由于工艺本身的特点，本发明对原料的质量要求比现有的高炉工艺和非高炉工艺的要求都要低，因此原料的适应性广；

5)本发明具有人员和占地方面的明显优势：本发明不设置烧结厂、焦化厂、发电厂或气基直接换原厂、制氧站及专门的球团厂，因此本发明在生产人员和占地面积方面优势明显，本发明比高炉工艺占地面积减少20-30％、生产人员减少30-40％；本发明比COREX工艺和FINEX工艺占地面积减少15-20％、生产人员减少20-30％；

6)本发明的污染物排放明显减少、环保改善明显：本发明没有设置烧结厂和焦化厂，所以生产过程中排放的硫化物、氮化物和粉尘量远低于高炉炼铁工艺，CO₂的排放低于高炉工艺，这样整个工艺的环保要比高炉工艺好很多；

7)本发明煤基竖炉的生产操作难度小、海绵铁金属化率高：还原室与提供热量的燃烧室或燃烧器相对独立，各自的还原气氛和氧化气氛互不干涉，有利于原料的还原，由于本发明能够根据原料的差异能够有效控制和调整还原温度和还原时间，并且需要控制和调整的工艺参数少，所以本发明不仅能够得到高金属化率的海绵铁，而且煤基竖炉的生产操作难度远低于高炉工艺的烧结和焦化，也远低于COREX工艺的气基竖炉和FINEX工艺的气基流化床；

8)本发明煤基竖炉的生产能够实现稳定顺行：煤基竖炉的块状铁料和还原剂在还原室中处于分散、均匀分布的疏松状态，能够充分消除还原过程中块状铁料的膨胀作用，对还原室的寿命有利，并且由于疏松状态的物料始终以一定的速度下行，不会出现炉墙结厚和物料粘接等情况，其生产稳定顺行情况远好于COREX工艺的气基竖炉和FINEX工艺的气基流化床；

9)本发明煤基竖炉燃烧产生的高温烟气得到了很好的利用：高温烟气采用热交换器进行热量回收，用来预热助燃空气和/或压块料，提高了能源利用效率，降低了能耗；

10)本发明实现了熔分炉的炉料热装、节能效果明显：煤基竖炉排出海绵铁的温度可以达到500-850℃，这样经过筛分和/或磁选后可以直接热装进入熔分炉，大大降低了能源的消耗，与高炉工艺比较节能效果明显；

11)本发明熔分炉产生的高温煤气能够得到很好的利用：熔分炉产生的高温煤气经过热量回收和煤气净化后，煤气直接用作煤基竖炉和热风炉的燃料，少量的富余煤气可用于全厂炼钢或轧钢厂的燃料，不需要为了富余煤气而专门设置发电厂或气基竖炉直接还原厂，不仅煤气的利用效率高，而且大幅度降低了全厂的总投资；

12)本发明熔分炉内煤块和煤粉的燃烧不需要设置氧气站：熔分炉生产过程中采用热风炉产生900-1300℃的热风来燃烧煤块和煤粉，从而提供在熔分炉炉料熔化和造气过程中需要的热量，因此取消了高炉和非高炉两种工艺需要配置的大型制氧站，对降低投资和生产成本有利；

13)本发明热风炉燃烧产生的高温烟气得到了很好的利用：高温烟气采用热交换器进行热量回收，用来预热助燃空气和/或作为煤粉制备的干燥剂，提高了能源利用效率，降低了能耗；

14)本发明熔分炉的生产操作难度小、生产效率高：熔分炉的生产功能只有熔化和造气，然而高炉炉体的生产功能集还原、熔化和造气于一体，另外熔分炉的料柱高度仅为高炉料柱的约50％，这样本发明熔分炉的生产操作难度远低于高炉，且炉体的投资降低很多；熔分炉采用高金属化率的炉料热装，其生产效率比高炉高很多；

15)本发明的总投资与现有的非高炉工艺具有明显优势：本发明不需要设置大型发电厂或气基直接还原厂，也不需要设置大型氧气站，另外设备的国产化率高，因此本发明的总投资远低于COREX工艺和FINEX工艺；本发明总投资与高炉工艺比较，由于没有烧结厂、焦化厂和制氧站，综合考虑这两种工艺的所有设施，再加上本发明的技术开发费用，本发明与高炉工艺的总投资相当；

16)本发明可以进一步降低高炉工艺改造工程的投资费用：本发明在实际应用过程中，高炉工艺的高炉大型基础、炉体框架、出铁场设施、渣处理设施、热风炉设施、喷煤设施、铁水运输设施等基本可以利用，这样大幅度降低了高炉工艺改造工程的投资费用，这无疑将是本工艺的又一大优点。

附图说明

图1为本发明两步法的铁水生产工艺流程示意图；

图2为本发明煤基竖炉示意图；

图3为本发明熔分炉示意图。

具体实施方式

为了使本发明技术方案更容易理解，现结合附图采用具体实施例的方式，对本发明的技术方案进行清晰、完整的描述。应当注意，在此所述的实施例仅为本发明的部分实施例，而非本发明的全部实现方式，所述实施例只有示例性，其作用只在于为审查员及公众提供理解本发明内容更为直观明了的方式，而不是对本发明所述技术方案的限制。在不脱离本发明构思的前提下，所有本领域普通技术人员没有做出创造性劳动就能想到的其它实施方式，及其它对本发明技术方案的简单替换和各种变化，都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种两步法的铁水生产艺，其主要生产步骤包括：

1)铁精粉和粘结剂经过充分混匀后压块，压块的粒度大小为15-45mm，然后进行烘干，烘干后与作为还原剂的褐煤、焦炭以及脱硫剂混合；铁精粉和粘结剂混匀过程中，根据需要可以加入少量的煤粉，以提高还原效率；

2)混合料由煤基竖炉的布料装置从还原室顶部进料，还原室被混合料全部填充，呈分散、均匀分布状态，这样混合料在还原室下行(下行速度500-1500mm/h)过程中不仅不会出现炉料的粘接，而且对还原室的寿命有利；

3)混合料在还原室中靠重力向下运行，经过预热段、还原段后完成还原过程，还原室内温度为900-1250℃，混合料在还原室内进行充分的还原反应；还原室内的温度和还原反应的时间均能实现可调、可控；

4)混合料最后经过冷却段，通过排料装置排出炉外的温度达到500-850℃，经过筛分和/或磁选后得到热态的金属化率达到90％以上的海绵铁；

5)400-750℃的海绵铁通过炉顶装置热装进入熔分炉，同时将煤块和熔剂装入熔分炉，还通过热风炉向熔分炉内送入900-1300℃的热风，并且向熔分炉中喷入煤粉；

6)热风和热海绵铁以及热风与煤粉和煤块的燃烧为熔分炉提供了大量的热量，使得海绵铁在熔分炉中能够快速完全熔化，并实现渣铁分离，同时产生了大量的700-1100℃的高温煤气；

7)在熔分炉中产生的700-1100℃的高温煤气经过热量回收和煤气净化后，用作煤基竖炉中燃烧室的燃料，还用作热风炉内燃烧需要的燃料。

8)在熔分炉中最终得到温度达到1400-1550℃的铁水，铁水从熔分炉中排出后，经过出铁场等设施运往转炉或电炉或其它装置使用，同时炉渣从熔分炉中排出，经过处理后可作为水泥厂等的原料。

本发明工艺还具有以下优点：

1)该工艺还可以处理低品位(60％以下)的铁精粉，该工艺对原料的适应性很强；

2)该工艺既可以处理压块后的原料，还可以直接处理天然块矿原料，对于块矿就省去了混匀和压块工序；

3)该工艺不管是煤基竖炉还是熔分炉，它们的能源利用都很充分，能源浪费很少，并且资源都得到循环利用；

4)该工艺中煤基竖炉中还原室的数量或大小可以根据产量要求进行模块化的组合，能够实现规模化生产；

5)该工艺中熔分炉由于采用热态的、高金属化率的海绵铁，生产效率很高，同样能够实现大规模生产。

实施例2

本发明的两步法的铁水生产工艺包括以下步骤：

1)将含铁品位60％的铁精粉、煤粉(铁精粉和煤粉的质量比1:0.15)和粘结剂充分混匀后压块，压块后的粒度大小约25mm，经过烘干机烘干处理后运至槽下料仓；

2)将以上得到的烘干块料和无烟煤还原剂和石灰石脱硫剂混合，要求混合尽量均匀，块料和还原剂的比例约为1:0.35，混合料由炉顶装置从煤基竖炉顶部装入还原室，混合料将还原室全部装满，并高出还原炉顶面一定高度；

3)煤基竖炉的宽度为12m，长度可达100m左右，每组还原炉中配置110组还原室，共四组煤基竖炉；通过管道向燃烧室供应的煤气和预热后达到500℃的助燃空气在燃烧室内燃烧，燃烧产生1300℃的高温烟气，混合料在还原室内进行还原反应；还原室内的温度控制在1100℃，还原反应时间控制在6-8h；

4)燃烧室出来的烟气温度约800℃，排出后的高温烟气通过热交换器进行热量回收，将进入燃烧室助燃空气预热至500℃，再经过换热器将块状原料烘干，排出的烟气温度降低至150℃，最后通过烟囱外排；

5)混合料最后经过冷却段，通过排料装置排出炉外的温度达到750℃，经过筛分和/或磁选后得到热态的金属化率达到90％以上的海绵铁；

6)600℃的海绵铁通过炉顶装置热装进入熔分炉，同时将煤块和熔剂装入熔分炉，还通过热风炉向熔分炉内送入1200℃的热风，并且向熔分炉中喷入煤粉；

7)热风和热海绵铁以及热风与煤粉和煤块的燃烧为熔分炉提供了大量的热量，使得海绵铁在熔分炉中能够快速完全熔化，并实现渣铁分离，同时产生了大量的1000℃左右的高温煤气；

8)在熔分炉中产生的1000℃左右的高温煤气经过热量回收和煤气净化后，用作煤基竖炉中燃烧室的燃料，还用作热风炉内燃烧需要的燃料。

9)在熔分炉中最终得到温度达到1500℃的铁水，铁水从熔分炉中排出后，经过出铁场等设施运往转炉或电炉或其它装置使用，同时炉渣从熔分炉中排出，经过处理后可作为水泥厂等的原料。

该工艺作业率高，每天铁水产量为5800吨，年产量可达到200万吨。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (12)

1.一种两步法的铁水生产工艺，其特征在于具体包括以下步骤：

(1)铁精粉和粘结剂经过混匀、压块和烘干后与还原剂和脱硫剂混合形成混合料，混合料通过运输装置运至煤基竖炉的顶部；

(2)在煤基竖炉的顶部通过布料装置将混合料装入煤基竖炉中的还原室，混合料在还原室的下行过程中，经过预热段、还原段后完成还原，预热段温度控制在300-800℃；还原段温度控制在800-1250℃；

(3)还原完成后，将混合料冷却至500-850℃，通过煤基竖炉的排料装置排出炉外，经过筛分和/或磁选后得到金属化率达到90％以上的海绵铁；

(4)温度控制在400-750℃的海绵铁通过炉顶装置热装进入熔分炉，同时将煤块和溶剂装入熔分炉，通过热风炉向熔分炉内送入900-1300℃的热风，并且向熔分炉中喷入煤粉，使得炉料在熔分炉中完全熔化，并实现渣铁分离；

(5)将熔分炉中产生的高温煤气经过热量回收和煤气净化后，用作煤基竖炉中燃烧室或燃烧器的燃料，还作为热风炉的燃料；

(6)在熔分炉中最终得到温度达到1400-1550℃的合格铁水，从熔分炉中排出后，铁水经过出铁场等设施运往转炉或电炉或其它装置使用，同时炉渣从熔分炉中排出，经过处理后可作为水泥厂等的原料。

2.根据权利要求1所述两步法的铁水生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中铁精粉与还原剂的质量比为1：0.1～0.5。

3.根据权利要求1所述两步法的铁水生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中铁精粉与粘结剂的混匀过程中可以添加煤粉，铁精粉与煤粉的质量比为1：0～0.3。

4.根据权利要求1或2所述两步法的铁水生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中还原剂为粉状的无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭、石油焦、兰炭或木炭的一种或多种。

5.根据权利要求3所述两步法的铁水生产工艺，其特征在于，所述煤粉为粉状的无烟煤、烟煤、褐煤、石油焦的一种或多种。

6.根据权利要求1所述两步法的铁水生产工艺，其特征在于，步骤(2)中所述还原室内的预热和还原所需的热量，来源于煤基竖炉的燃烧室或燃烧器燃料燃烧产生的热量，热量通过隔墙或管壁传给还原室中的混合料。

7.根据权利要求6所述两步法的铁水生产工艺，其特征在于，所述燃烧室或燃烧器燃烧产生的高温烟气排出燃烧室后，通过换热器来预热燃烧室或燃烧器燃烧用助燃气体和/或烘干压块后的原料。

8.根据权利要求1所述两步法的铁水生产工艺，其特征在于，步骤(3)中所述混合料还可以冷却至50-150℃，压块后作为冷料装入熔分炉中或外销。

9.根据权利要求1所述两步法的铁水生产工艺，其特征在于，步骤(4)中所述煤块为铁焦、兰炭、煤压块、块煤的一种或多种。

10.根据权利要求1所述两步法的铁水生产工艺，其特征在于，步骤(4)中所述煤粉的原料为无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭粉、石油焦粉、煤基竖炉排出残煤的一种或多种。

11.根据权利要求1所述两步法的铁水生产工艺，其特征在于，步骤(4)中所述热风炉产生的烟气排出后，通过换热器来预热热风炉燃烧用助燃气体和/或用于煤粉制备的干燥剂。

12.根据权利要求1所述两步法的铁水生产工艺，其特征在于，步骤(5)中所述熔分炉中产生的高温煤气除了作为本工艺燃料外，多余的煤气作为炼钢、轧钢等车间的燃料。