專利名稱：煤基熔融床造氣豎爐法生產(chǎn)海綿鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直接還原法生產(chǎn)海綿鐵的方法。
目前，煤基生產(chǎn)海綿鐵的技術(shù)有二類，同類是不經(jīng)造氣，直接將塊煤、礦石和石灰石一起混勻裝入回轉(zhuǎn)窯或K-M直接還原裝置生產(chǎn)海綿鐵，另一類是采用粉煤作原料，以O(shè)2、CO2和水蒸汽為氣化劑在流化床造氣爐中造氣的方法，例如中國專利申請95102169.9(申請日950311)提出了“一種煤基造氣豎爐還原法生產(chǎn)海綿鐵的方法”但該方法得到的氣體中CO2占25～35VOL％，需經(jīng)脫除CO2處理，同時由于流化床造氣要求固體排渣，其反應(yīng)溫度為1100～1250℃，得到的煤氣經(jīng)洗滌、除塵后還需升溫才可達(dá)到850℃通入豎爐。國外還有使用使用噴流床氣化爐做為造氣爐產(chǎn)生煤氣，其煤氣產(chǎn)品一般為化工產(chǎn)品或發(fā)電等用途，其爐內(nèi)溫度達(dá)2000℃以上，壓力為3MPa，耐火材料不易解決，成本較高。
本發(fā)明的目的是得到一種煤基造氣豎爐法生產(chǎn)海綿鐵的方法，可從造氣爐中一次發(fā)生所需成份的煤氣，不必經(jīng)過脫除CO2和升溫，經(jīng)降溫，除塵后即可通入還原豎爐使用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種煤基熔融床造氣豎爐法生產(chǎn)海綿鐵的方法，造氣的方法為將破碎至50mm以下的原料煤和鈣、鎂的氧化物或碳酸鹽為熔劑，調(diào)整爐渣堿度為0.95～1.05，通入壓力為0.25～0.4MPa的氧氣和水蒸汽的混合氣體為氣化劑，在熔融床氣化爐中于1550～1750℃反應(yīng)，得到CO+H2含量占90～95％，還有少量CO2、H2、N2、H2S的煤氣，經(jīng)降溫，除塵即可通入還原豎爐與塊礦、球團(tuán)礦反應(yīng)得到海綿鐵。
所述的熔劑為白云石、石灰石或生石灰。
所述的熔劑還包括高爐爐渣。
當(dāng)?shù)玫矫簹庵蠬2S含量大于0.1vol％時進(jìn)行脫硫處理。
氣化劑中氧氣和水蒸汽的重量比為1∶1～0.7。
得到的煤氣中H2占30～40％，CO占52～62％。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳述。


圖1為本發(fā)明生產(chǎn)方法的流程圖。
圖2為熔融床氣化爐造氣示意圖。
為了得到CO+H2含量達(dá)90％以上，且溫度達(dá)到1100℃以上的煤氣，本發(fā)明采用燃燒區(qū)溫度高，液態(tài)排渣的熔融床氣化爐造氣，其工藝過程為參見圖1、2，造氣的原料可用各種煤，但最好選用不粘結(jié)性和弱粘結(jié)性，變質(zhì)程度低，活性好的褐煤或煙煤，經(jīng)破碎，篩分得到粒度為0～50mm的原料煤，進(jìn)行干燥處理使煤的濕度為4～5％，以利于輸出煤氣成分和溫度的穩(wěn)定，再運(yùn)至貯煤倉中經(jīng)煤鎖系統(tǒng)送到熔融床氣化爐上部，靠重力墜入流化區(qū)和固定床，熔劑與煤一起裝入爐內(nèi)，熔劑為白云石、石灰石或生石灰，調(diào)節(jié)爐渣物化性能，參與造渣，調(diào)整堿度CaO+MgO/SiO+AL2O3＝0.95～1.05，其中CaO/SiO2＝1.05～1.25，如渣的流動性不好，還可加入高爐渣，以形成熔化溫度低，流動性好，能及時從渣口排出的爐渣。熔融床氣化爐采用氧氣和水蒸汽為氣化劑，壓力為0.25～0.4MPa，氣化劑中氧氣與水蒸汽的重量比為1∶1～0.7，調(diào)節(jié)水蒸汽的含量可控制風(fēng)口燃燒區(qū)的溫度，氧氣和水蒸汽從風(fēng)口鼓入爐內(nèi)，與固定床的半焦或焦碳進(jìn)行燃燒反應(yīng)，風(fēng)口燃燒區(qū)的溫度達(dá)到1550～1750℃左右，(以保證液態(tài)排渣)，可通過調(diào)節(jié)燃燒強(qiáng)度來控制，燃燒產(chǎn)生的高溫煤氣穿過固定床上升，和從爐頂裝入的煤形成逆向流動，煤與高溫煤氣接觸脫水、脫揮發(fā)份，落入下部形成半焦固定床。煤氣流進(jìn)上部的干燥穩(wěn)定區(qū)，夾帶的煤粉或焦粉在此沉積，可使飛散損失減少，爐頂輸出煤氣溫度在1100℃以上，爐煤氣溫度可通過調(diào)節(jié)加煤速度和半焦固定床的高度來控制。在熔融床氣化爐中原料煤和氣化劑發(fā)生如下反應(yīng)(放熱反應(yīng))(1)(放熱反應(yīng))(2)(吸熱反應(yīng))(3)(吸熱反應(yīng))(4)(放熱反應(yīng))(5)(放熱反應(yīng))(6)(放熱反應(yīng))(7)其中，反應(yīng)(1)在溫度低于1200℃時進(jìn)行，反應(yīng)(2)在溫度高于1300℃進(jìn)行，反應(yīng)(3)、(4)也須在較高溫度下進(jìn)行，而且(4)的反應(yīng)速率比(3)快，反應(yīng)(5)在溫度較低時易于發(fā)生，轉(zhuǎn)化率很高，它會影響煤氣中H2/CO比值，反應(yīng)(6)和(7)稱為甲烷反應(yīng)，只是在低溫和高壓下才易發(fā)生。因此；得到的煤氣中CO2含量較低。
在氣化過程的還原性條件下，煤中所含的硫元素大部轉(zhuǎn)化為H2S，少量轉(zhuǎn)化為COS。
CH4為做為碳?xì)浠衔锓纸獬潭鹊娘@示物。CH4低，可保證煤氣中不會含有大量碳?xì)浠衔铮?dāng)溫度超過1000℃時，焦油、苯等高分子碳?xì)浠衔锓纸獬蒀O、CO2、H2、N2、H2S和COS，可避免產(chǎn)生焦油堵塞管道。綜上所述，本發(fā)明得到的煤氣的成份(vol)為(CO＋H2)占90～95％，其中H2占30～40％，CO占52～62％，CO22～3％，CH4約1％，還有少量N2、H2S等。煤氣溫度為1100℃，經(jīng)熱交換器降溫至900℃，輸入熱旋風(fēng)除塵器除塵后，含塵量≤20g/Nm2時，即可通入還原豎爐。如H2S≥0.1vol％，則需進(jìn)行脫硫處理。落入除塵器下部的含碳粉塵，返回氣化爐重新參加造氣，以提高碳的氣化率。
將上述溫度和成份都達(dá)到還原豎爐還原氣要求的煤氣從豎爐中輸入，原料塊礦、球團(tuán)礦篩除小于6mm粉料后，從爐頂裝入，還原氣體與爐料在相向運(yùn)動過程中進(jìn)行以下還原反應(yīng)和滲碳反應(yīng)(放熱反應(yīng))(8)(放熱反應(yīng))(9)(吸熱反應(yīng)) (10)(吸熱反應(yīng)) (11)FeO＋CO＝Fe＋CO2(放熱反應(yīng)) (12)(吸熱反應(yīng)) (13)(14)(15)將鐵的氧化物最終還原成金屬鐵，并按照(14)、(15)金屬鐵滲碳，使得到的海綿鐵含有1～2.5％的碳，所以有部分海綿鐵以滲碳體(Fe3C)形式存在。經(jīng)冷卻后海綿鐵從豎爐下部排出，篩除小于3mm粉末；即得成品海綿鐵。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明使用熔融床造氣爐造氣，發(fā)生出溫度達(dá)到1100℃，CO＋H2含量超過90％的高質(zhì)量煤氣，不需經(jīng)脫除CO2和升溫過程，可節(jié)約能源，縮短生產(chǎn)流程，降低機(jī)械投資和生產(chǎn)成本，還原TFe≥60％的塊礦或球團(tuán)礦，得到的海綿鐵金屬化率可達(dá)90％以上。
下面介紹本發(fā)明的實(shí)施例。
使用一直徑1米，高5米的熔融床氣化爐，用內(nèi)蒙種府煤作原料，熔劑為船山石灰石，調(diào)堿度CaO＋MgO/SiO2＋AL2O3＝0.98，CaO/SiO2＝1.10，通入99.5％O2的純氧和水蒸汽為氣化劑，氧氣和水蒸汽的重量比為1∶08，壓力0.3MPa，每小時發(fā)生煤氣2150Nm3，其成份(VOL)為CO61.2％，H234.1％，CO22.9％，CH40.8％，其作為N2、H2S等，煤氣溫度1130℃，將該氣體經(jīng)熱交換器降溫，熱旋風(fēng)除塵器除塵后，作為還原煤氣輸入還原豎爐時；其溫度為880℃；還原豎爐采用的爐料結(jié)構(gòu)為30％；紐曼塊礦和70％巴西球團(tuán)礦，經(jīng)8小時還原，得到的海綿鐵金屬化率達(dá)92.5％。
權(quán)利要求
1.一種煤基熔融床造氣豎爐法生產(chǎn)海綿鐵的方法；是將得到的煤氣輸入還原豎爐與塊礦、球團(tuán)礦反應(yīng)得到海綿鐵，其特征是造氣的方法為將破碎至50mm以下的原料煤和鈣、鎂的氧化物或碳酸鹽為熔劑，調(diào)整爐渣堿度為0.95～1.05，通入壓力為0.25～0.4MPa的氧氣和水蒸汽的混合氣體為氣化劑，在熔融床氣化爐中于1550～1750℃反應(yīng)，得到CO＋H2含量占90～95％，還有少量CO2、H2、N2、H2S的煤氣，經(jīng)降溫除塵即可通入還原豎爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的熔劑為白云石、石灰石或生石灰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的熔劑還包括高爐爐渣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是當(dāng)?shù)玫降拿簹庵蠬2S含量大于0.1vol％時，進(jìn)行脫硫處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的氣化劑中氧氣中和水蒸汽的重量比為1∶1～0.7。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是得到煤氣中H2占30～40％，CO占52～62％。
全文摘要
本發(fā)明為一種煤基熔融床造氣生產(chǎn)海綿鐵的方法，是將破碎至-50mm的煤與白云石等熔劑，調(diào)整爐渣堿度為0.95～1.05，于熔融床氣化爐中通入壓力為0.25～0.4MPa的氧氣與水蒸氣的混合氣體為氣化劑，在1550～1750℃反應(yīng)，得到CO+H
文檔編號C21B13/02GK1118009SQ9510675
公開日1996年3月6日 申請日期1995年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月23日
發(fā)明者陳炳慶 申請人:寶山鋼鐵(集團(tuán))公司