CN114350865B

CN114350865B - 一种超高富氧低碳冶炼方法

Info

Publication number: CN114350865B
Application number: CN202210029116.2A
Authority: CN
Inventors: 田宝山; 刘磊; 刘永想
Original assignee: Xinjiang Bayi Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Xinjiang Bayi Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-01-12
Filing date: 2022-01-12
Publication date: 2023-02-14
Anticipated expiration: 2042-01-12
Also published as: CN114350865A; WO2023134368A1

Abstract

本发明公开了一种超高富氧低碳冶炼方法，主要途径是在高炉的运行过程中提高富氧率，高炉富氧率在40‑50%，其中热风炉部分富氧率达15‑20%，且这部分氧气以900‑1000℃的温度入炉，增加了富氧带入的热量，能有效降低高炉内的炭消耗；高富氧的同时，在风口喷吹高还原性煤气和焦炉煤气，可以调整风口的理论燃烧温度，一部分高还原性煤气和焦炉煤气还可作为热源，燃烧释放大量热量，达到降低焦炭消耗的目的，还原煤气进入炉内可立即与上部炉料发生还原反应，不至于出现传统高炉高富氧情况下“上冷下热”的情况，焦炉煤气的主要成分为氢气，由氢代碳参与炉内的还原反应，起到减碳的作用；本发明方法能稳定高炉运行，产能提升20%，焦炭的综合消耗量降低10‑15%。

Description

一种超高富氧低碳冶炼方法

技术领域

本发明属于高炉炼铁技术领域，具体涉及一种超高富氧低碳冶炼方法。

背景技术

钢铁企业能耗的70%集中在炼铁工序，因而降低炼铁工序的碳素消耗是实现钢铁工业煤炭减量化的主要途径。目前高炉发展面临碳减排的技术瓶颈，铁水的燃料消耗进一步下降的空间十分有限，高炉大型化及提高生产效率已趋极限。目前的高炉铁水冶炼燃料消耗吨铁大数在550kg左右，在国家双碳目标的背景下，传统高炉碳减排任重而道远。

传统高炉炼铁的工艺过程大致如下：将烧结矿、球团矿、焦炭、溶剂按一定比例构成炉料，炉料从炉顶加入炉内，高炉风口鼓入热风、氧气、煤粉、加湿，炉料在高炉炉内与热风接触运动时发生热量传递和氧化还原反应产生煤气，煤气向上运动从上升管离开高炉，高炉物料在反应过程中熔融滴落成为铁水和渣，液态渣铁从铁口排除高炉。传统高炉在高富氧情况下，造成炉体内温度分布“上冷下热”，冶炼进程难以进行。同时，炉内铁元素靠碳直接还原约占35-40%，导致焦炭的消耗量较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高富氧低碳冶炼方法，以解决上述背景技术中提出的炉内温度分布“上冷下热”，降低直接还原，提高间接还原比例，从而降低工序焦炭消耗量大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超高富氧低碳冶炼方法，包括如下步骤：

S1. 装料：将矿石炉料组成为60-80%的烧结矿、20-40%的球团矿、0-5%的生矿与焦炭分层填充到高炉内。

S2. 高炉冶炼：控制吨铁高炉鼓风量在570-690m³/t，风温在900-1000℃之间，向高炉内喷入纯氧，形成高炉超高富氧冶炼工况，其中在热风炉前富氧15-20%，不足部分从风口喷入冷氧，风口喷吹煤粉、高还原性煤气和焦炉煤气，使风口理论燃烧温度保持在2350-2500℃之间，期间依照焦炉煤气0.3-0.35kg/m³的煤气置换比降低喷吹煤比或依照脱碳煤气0.28-0.3kg/m³的置换比降低焦比至210kg/t以下。

高炉喷入的纯氧分为两部分，一部分为经过热风炉加热的氧气，其占喷入气体总量的15-20%，入炉温度为900-1000℃，入炉总鼓风含氧量为40-50%，其余部分氧气为冷氧入炉；高还原性煤气为脱除CO₂的高炉煤气，其组成为：CO：65-75%、H₂：10-18%、N₂：6-15%、其它：5-12%；由于高炉煤气中CO₂占大部分，脱除后能够显著提高CO和H₂等还原性气体的比例，其吨铁喷入量为200-300m³/t，焦炉煤气的吨铁喷入量为210-230m³/t。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

高炉富氧率在40-50%的情况下，提高高炉冶炼强度，产能提升20%，且热风炉富氧率达15-20%，相当于这部分氧气以900-1000℃的温度入炉，增加了富氧带入的热量，能有效降低高炉内的炭消耗；风口喷吹高还原性煤气和焦炉煤气，可参与炉内的还原反应，提高煤气热值，加强上部炉料的预热和还原反应，不至于出现“上冷下热”的情况；风口喷吹高还原性煤气的同时，能够调整在高富氧下风口的理论燃烧温度，保障炉况顺行，且由于焦炉煤气的主要成分为氢气，其分子量小，透气性好，比CO更易与铁氧化物发生还原反应，提高间接还原度，降低焦炭消耗；一部分高还原性煤气和焦炉煤气还可作为热源，燃烧释放热量，达到降低焦炭消耗的目的，焦炭的综合消耗量可降低10-15%；因风口大量喷吹高还原性煤气、焦炉煤气，使高炉上部间接还原充分进行，大幅降低了高炉下部间接还原耗碳。达到高炉减碳，降低燃料比的目的，在50%高富氧冶炼工况下，高炉产能提升20%，总体碳消耗降低15%。

具体实施方式

下面将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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明提供以下技术实施方案：

一种超高富氧低碳冶炼方法，包括如下步骤：

S1.装料：将矿石炉料组成为60-80%的烧结矿、20-40%的球团矿、0-5%的生矿上至炉顶装料，控制料线深度为1.1-1.6m。

S2.高炉冶炼：控制高炉鼓风量在500-600m³/min，风温在900-1000℃之间，其中在热风炉前逐步增加富氧15-20%，总富氧率在40-50%左右，热风炉富氧达标后，不足部分从风口喷入冷氧，风口喷吹煤粉和焦炉煤气（0-250m³/t），增加热风炉前富氧的同时向风口同步增加高还原性煤气喷吹量（0-250m³/t），保持风口理论燃烧温度在2250-2350℃之间，炉腹煤气量1200-1400m³/t，期间依照0.3-0.55kg/m³的煤气置换比降低喷吹煤比或依照0.25-0.5kg/m³的置换比降低焦比。

高还原性煤气的喷入能够调节风口理论燃烧温度，使炉体下部分的温度不至于过高；通入焦炉煤气的目的是使焦炉煤气参与铁的还原，降低焦炭直接还原铁的消耗量，由于焦炉煤气中含有大量的CO，可代替部分焦炭与铁矿石反应。

富氧应优先增加热风炉前富氧，相当于这部分氧气以900-1000℃以上的风温入炉，增加了鼓风带入的热量，可有效地降低了高炉工序碳消耗，热风炉前富氧达到20%后，开始富风口冷氧。

实施例

传统高炉冶炼方法的控制参数如下：

操作参数	BV（m<sup>3</sup>/min）	BP(Kpa)	TP(Kpa)	BT(℃)	O<sub>2</sub>（m<sup>3</sup>/h）
						--	1000	180	100	980	3000
操作参数	矿批（t）	焦批（t）
						--	14.8	3.7

表1

传统冶炼方法下的高炉经济技术指标如下：

产量（t）	CR（kg/t）	PCR（kg/t）	SCR（kg/t）	FR（kg/t）	O/C
						1300	400	150	0	620	4
sv（kg/t）	pig（t）	PT(℃)	Si(%)	S(%)	R<sub>2</sub>
						320	9.6	1430	0.6	0.035	1.1

表2

使用本发明的方法高炉控制参数如下：

操作参数	BV（m<sup>3</sup>/min）	BP(Kpa)	TP(Kpa)	BT(℃)	O<sub>2</sub>（m<sup>3</sup>/h）
						--	500-600	140-150	60	950	13000-15000
操作参数	矿批（t）	焦批（t）
						--	16.1	3.7

表3

使用本方法控制的高炉经济技术指标如下：

产量（t）	CR（kg/t）	PCR（kg/t）	SCR（kg/t）	FR（kg/t）	O/C
						1350	300	160	40	540	4.41
sv（kg/t）	pig（t）	PT(℃)	Si(%)	S(%)	R<sub>2</sub>
						320	9.8	1430	0.6	0.035	1.1

表4

对比传统高炉控制方法的经济技术指标和本发明的方法控制的高炉经济技术指标可以看出：使用本发明的方法后，高炉风口喷吹高还原性煤气或焦炉煤气，喷吹煤气与高炉上部炉料立即接触发生还原反应，炉内间接还原反应加强，有效降低高炉冶炼过程的燃料消耗，且高炉富氧强化冶炼，在高炉的焦比和燃料比都有明显降低的情况下，高炉铁水的产量也有提高，即在燃料减少的情况下，铁水的产量反而略高于传统高炉炼铁方法。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种超高富氧低碳冶炼方法，包括装料和高炉冶炼过程，其特征在于：包括如下步骤：

S1. 装料：将矿石炉料组成为60-80%的烧结矿、20-40%的球团矿、0-5%的生矿与焦炭分层填充到高炉内；

S2. 高炉冶炼：控制吨铁高炉鼓风量在570-690m³/t，风温在900-1000℃之间，向高炉内喷入纯氧，形成高炉超高富氧冶炼工况，其中在热风炉前富氧15-20%，不足部分从风口喷入冷氧，风口喷吹煤粉、高还原性煤气和焦炉煤气，使风口理论燃烧温度保持在2350-2500℃之间，期间依照焦炉煤气0.3-0.35kg/m³的煤气置换比降低喷吹煤比或依照脱碳煤气0.28-0.3kg/m³的置换比降低焦比至210kg/t以下；总鼓风富氧率达到40-50%，高还原性煤气的吨铁喷入量为200-300m³/t；所述焦炉煤气的吨铁喷入量为210-230m³/t；高还原性煤气为脱除CO₂的高炉煤气。

2.根据权利要求1所述的一种超高富氧低碳冶炼方法，其特征在于:有15-20%富氧经过了热风炉加热***，加热温度到900-1000℃。

3.根据权利要求1所述的一种超高富氧低碳冶炼方法，其特征在于：所述高还原性煤气成分：CO：65-75%、H₂：10-18%、N₂：6-15%、其它：5-12%。