專利名稱：新型熔融還原煉鐵爐及其冶煉方法
技術領域：
本發明涉及一種煉鐵爐及其冶煉方法。
背景技術：
高爐是煉鐵用的傳統設備，高爐煉鐵的基本過程是鐵的還原過程。傳統的高爐， 爐體自上而下呈一個紡錘形，其下部收縮成上寬下窄的梯形。其冶煉原理和方法是以焦 炭做燃料和還原刻，在高溫下將鐵礦石或其它非鐵氧化物，從氧化物或礦物狀態(如Fe203、 Fe3O4, Fe2SiO4 Fe304. TiO2 等)，還原為液態生鐵。傳統高爐煉鐵時，高爐自上而下分成五個工作區域塊狀區、軟溶區、滴落帶、回旋 區和渣鐵聚集區，高爐中的溫度自下而上逐漸降低——滴落帶、軟溶區、軟溶區。其冶煉的 工藝流程是首先，將鐵礦石、熔劑和焦炭，按照一定比例做成的爐料，通過裝料設備從高爐的 爐頂裝入高爐內；其次，從高爐的下部風口鼓入高溫熱風并噴吹輔助燃料煤粉，使高溫熱風與焦炭 和煤粉發生反應，產生高爐還原性煤氣。高溫還原性煤氣在爐內上升時，將爐料加熱、還原、 熔化、造渣，產生一系列的物理化學反應，最后生成的液態渣、鐵，聚集于爐缸，周期地從爐 內排出。在高溫還原性煤氣在爐內上升過程中，煤氣氣流的溫度不斷降低，成分逐漸變化， 最后形成高爐煤氣從爐頂排出。上述高爐煉鐵的過程說明，焦炭的作用十分重要——起到發熱劑、還原劑、料柱骨 架和滲碳的重要作用。盡管其發熱劑、還原劑的作用可以被煤粉或其它燃料替代，但焦炭的 骨架作用是無法替代的。傳統高爐冶煉，產出一噸鐵，約需要400-600Kg焦炭。焦炭是利用主焦煤經高溫干 餾制成的，既耗費大量能源，又造成環境污染。況且，隨著鋼鐵需求的大幅增加，焦炭突顯短 缺，尤其由于主焦煤儲量日益減少，嚴重影響了對焦炭數量和質量的需求。
發明內容
本發明的目的在于，為提高冶煉效率，克服傳統高爐冶煉依賴焦炭的難題，提供一 種節能、環保、效率高、產品質量好的新型高爐及相應的冶煉新方法。本發明是這樣實現的本發明的爐體為上小下大的階梯形結構，熔融還原池位于爐體下部。爐體的中上 部有一環狀還原氣體進口。爐頂的進料斗為垂直螺旋形，爐料從爐壁的上下三個進料口通 過螺旋形料斗滑入爐內。熔融還原池位的底部有一個“U”形的虹吸式出鐵管通出爐外，虹 吸式出鐵管之爐外管壁上裝有電磁式開關一控制鐵水的流出。本發明的爐料及其進爐順序是爐料主要有鐵礦石、蘭炭(即非焦煤)、原煤。進料時，鐵礦石放進下料口的，蘭炭 放進中料口，原煤放進上料口。
本發明之階梯形爐體結構，使爐內的還原反應集中在爐下部的熔融還原池中進行，反應充分、快捷。本發明之爐料中省去了傳統的焦炭組分，采用低成本的原煤和蘭炭做 為還原劑、發熱劑，取代了日益稀缺、昂貴的焦炭。本發明爐頂的螺旋形料斗和側壁進料的 設計，簡化了爐頂結構，提高了安全性。當爐料進入爐中時，從高爐的下部風口鼓入高溫熱 風，由于蘭炭在高爐上部的反應性高，與CO2開始反應溫度較低，這些反應性較高的蘭炭和 原煤反應后，會使氣相中CO的濃度提高，即高爐內還原氣氛明顯得到改善，從而加速了鐵 礦石在高爐內的還原，擴大了間接還原反應區，提高了熔融還原的冶煉效率。本發明采用電 磁式開關控制鐵水的流出，改善了操作工人的工作環境、減輕了操作工人的勞動強度。本發明在高爐上部發生的化學反應是C+C02 = 2C0反應 1Fex0y+yC02 = xFe+yC02 反應 2本發明較傳統高爐冶煉相比，煉鐵效率約提高20%，煉鐵成本降低約500元，；節 能約30%，產品質量提高一有害元素s、P等的含量更低。
圖1.本發明爐體之形狀結構示意圖；圖2.虹吸式出鐵管上的電磁式開關示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，敘述一個實施例，對本發明做進一步說明。圖1顯示了本實施例的爐體結構。爐體總高14m ；自下而上呈三個階梯形。爐頂設有一個垂直的螺旋形料斗裝置，該裝置對應的爐壁上自上而下分別有三個 料口 料口 1、料口 2、料口 3，三個料口之間兩分別呈120度夾角，上下垂直距離分別為1米。下部為熔融還原池5，其外徑6m，直高3m ；中部外徑3. 5m,直高5m ；上部外徑2m， 直高4m;下部和中部之間垂直2m處，有一個過渡的傘形面。熔融還原池1的上部有出渣口 7，下部有穿出爐體的“U”形的虹吸式出鐵管6，其穿出部分的管壁上裝有電磁式開關8。爐 體之中上部有一道環形還原氣體進口 4。圖2顯示“U”形虹吸式出鐵管及電磁式開關的結構圖。虹吸式出鐵管6呈“U”形，其爐外的管壁上裝有電磁式開關8，以其電磁式加熱的 間斷方式，控制爐內鐵水的流出。冶煉時，通過三個進料口，分別放進原煤、蘭炭和鐵礦石及熔劑石灰石。爐內下降 的爐料與風口鼓入的熱風發生熱交換進行還原反應，生成的鐵水的同時，產生副產品爐渣 和高爐煤氣。因原料條件波動造成的操作條件變化，可根據爐況及時調整。下面提供幾個實施例實施例1.高爐容量小于600m3原煤、蘭炭的粒級為20_60mm，二者的重量比為20 80。可全部替代焦炭。實施例2.高爐容量600_1000m3原煤、蘭炭的粒級為10_50mm，二者的重量比為20 80。可替代約60%的焦炭。實施例3.高爐容量1000_4000m3
原煤、蘭炭的粒級為10_50mm，二者的重量比為2080。可替代約50%的焦炭。
權利要求
新型熔融還原煉鐵爐，其特征在于爐體為上小下大的階梯形結構。
2.根據權利要求1所述新型熔融還原煉鐵爐，其特征在于爐頂內的料斗為垂直螺旋 形，爐料從爐壁的上下三個進料口——料口(1)、料口(2)、料口(3)，分別通過螺旋形料斗 滑入爐內。
3.根據權利要求2所述新型熔融還原煉鐵爐，其特征在于料口(1)、料口(2)、料口 (3)之間垂直間距1米，兩兩的相互夾角120度。
4.根據權利要求1所述新型熔融還原煉鐵爐，其特征在于爐底的出鐵口是個通出爐 外的“U”形虹吸式出鐵管(6)，虹吸式出鐵管之爐外管壁上裝有電磁式開關(8)。
5.根據權利要求1所述新型熔融還原煉鐵爐的冶煉方法，其特征在于爐料為鐵礦石、 蘭炭、原煤；進料時，鐵礦石通過料口(3)進料，蘭炭通過料口(2)進料，原煤通過料口(1) 進料。
全文摘要
本發明涉及一種新型熔融還原煉鐵爐及其冶煉方法，爐體為上小下大的階梯形結構；爐頂內的料斗為垂直螺旋形，爐料從爐壁的上下三個進料口分別通過螺旋形料斗滑入爐內；爐底的出鐵口是個通出爐外的“U”形虹吸式出鐵管，虹吸式出鐵管之爐外管壁上裝有電磁式開關。本發明的冶煉方法在于爐料主要有鐵礦石、蘭炭、原煤；進料時，鐵礦石放在進料口的下層，蘭炭放在中層，原煤放在上層。本發明較傳統高爐冶煉相比，煉鐵效率約提高20％，煉鐵成本降低約500元；節能約30％，有害元素s、p等的含量更低。
文檔編號C21B7/00GK101824500SQ20101017700
公開日2010年9月8日 申請日期2010年5月18日 優先權日2010年5月18日
發明者王志江 申請人:王志江