技术领域
[0001] 本
发明属于
冶金技术领域，具体而言，本发明涉及闪速炼铁炉。
背景技术
[0002] 炼铁
高炉已有200余年历史，为人类社会的进步做出了巨大贡献，但高炉流程长、能耗高、对贫杂资源适应性差、尤其是环境问题日益突出。为了从源头上解决资源和环境问题，世界各国早在上世纪初即未雨绸缪，以国家行为组织开展“非高炉炼铁”的研究，但迄今均未能成功替代高炉，表明其创新难度很大。
[0003] 闪速冶金是有色行业成熟的先进技术，它与高炉的根本区别在于闪速炉是微细颗粒的“飘浮反应”，因此具有高炉不可比拟的化学动
力学优越条件。铁矿砂在飘浮状态下，仅需3秒钟，即可完成高炉需要数小时的化学反应过程。因此，闪速炼铁工艺立足于“
钢铁-有色”学科交叉新思维，具有流程短、节能、清洁生产的明显优点。
[0004] “一种铁的闪速冶金方法”(CN201210179226.3)
专利技术，该发明公开了一种闪速熔炼炉和炼铁生产方法。其中，闪速熔炼炉包括：反应塔，该反应塔内限定有反应空间；
炉料喷嘴，该炉料喷嘴设置在反应塔顶部；熔池，该熔池设置在反应塔的下部，用于容纳从反应塔空间中反应后落下的熔体作后续的还原反应；以及烟道，该烟道通过熔池与反应塔相连通，用于排出反应过程所排出的烟气。
[0005] “利用闪速炼铁炉炼铁的方法”(CN201410678066.6)专利技术，该发明提出了一种利用闪速炼铁炉炼铁的方法，主要步骤包括：向闪速炼铁炉的还原塔腔内喷入干燥铁精矿、
溶剂和包括
焦炭、粉
煤和
氧气的
燃料，并使还原塔腔内形成高温的还原性气氛；使干燥铁精矿与还原气在还原塔腔内发生
氧化还原反应，以便得到熔铁、渣和烟气，并在熔池内由上至下形成焦炭层、渣层和铁
水层；其中，氧化还原反应是在600～1200摄氏度下进行；还原性气氛中含有5～80体积％的一氧化
碳。
发明内容
[0006] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种闪速炼铁炉，利用该闪速炼铁炉能够显著降低吨铁焦炭消耗量，实现节能减排。
[0007] 具体地，本发明是基于下列发现完成的：目前的闪速炼铁技术或者方法所采用的焦炭是平铺在卧式熔池的表面形成焦炭层，生产时铁水混合着炉渣穿过焦炭层发生
渗碳后，流向熔池底部。而由于熔池的面积比较大，产物中的气体CO2/H2O与大面积的焦炭在高温下
接触，不可避免地会发生焦炭溶损反应，进而显著增加了焦炭的损耗。为了减少焦炭损耗，
发明人通过在闪速炼铁炉内设置拦焦件，将焦炭层限制在闪速炉的卧式炉底与立式炉身结合的一端，从而降低焦炭与产物气体中CO2/H2O的接触面积，进而显著降低焦炭损耗，同时保证产物气体、铁水和炉渣均能够顺利排出。
[0008] 根据本发明的一个方面，本发明提出了一种闪速炼铁炉，根据本发明的
实施例，该闪速炼铁炉包括：
[0009] 立式炉身，所述立式炉身内具有悬浮
冶炼腔室，所述立式炉身的顶端具有喷嘴；
[0010] 卧式炉底，所述卧式炉底内具有熔炼腔室，所述熔炼腔室的下部形成有熔池，所述熔池具有产物出口，所述卧式炉底的顶部与所述立式炉身的下端相连，以便所述熔炼腔室与所述悬浮冶炼腔室连通；
[0011] 上升烟道，所述上升烟道的下端与所述卧式炉底的顶部相连且与所述熔炼腔室连通，所述上升烟道与所述立式炉身间隔设置；
[0012] 拦焦件，所述拦焦件位于所述卧式炉底内且邻近所述立式炉身设置，以将所述熔池分成与所述悬浮冶炼腔室连通的第一熔池腔和与所述产物出口连通的第二熔池腔，所述拦焦件适于将焦炭拦截在所述第一熔池腔内并使烟气、炉渣和铁水通过其进入所述第二熔池腔。
[0013] 由此，本发明上述实施例的闪速炼铁炉中通过设置拦焦件，将焦炭限制在卧式炉底的位于立式炉身正下方空间内。通过采用上述拦焦件一方面能够显著减小焦炭与产物气体中CO2/H2O的接触面积，另一方面能够有效保证铁水和炉渣顺利通过并流向第二熔池腔，同时保证产物气体顺利通过拦焦件并抵达第二熔池腔上部的自由空间。通过采用本发明上述实施例的闪速炼铁炉能大幅降低吨铁焦炭消耗，实现节能减排。
[0014] 另外，根据本发明上述实施例的闪速炼铁炉还可以具有如下附加的技术特征：
[0015] 在本发明的一些实施例中，所述拦焦件为拦焦网，所述拦焦网的孔径小于焦炭的粒径且大于所述炉渣的粒径。由此可以有效拦截焦炭，同时保证铁水和炉渣能够顺利通过。
[0016] 在本发明的一些实施例中，所述拦焦网的孔径为15mm。由此可以有效拦截焦炭。
[0017] 在本发明的一些实施例中，所述第一熔池腔室内沿下向上的方向分为铁水层区、渣层区和焦炭层区，所述第二熔池腔室内沿下向上的方向分为铁水层区和渣层区，所述拦焦件为拦焦板，所述拦焦板大体沿竖直方向延伸且固定在所述卧式炉底内，所述拦焦板的上端和下端分别形成有通气口和通料口，所述通气口的下端高于所述焦炭层区，所述通料口的上端低于所述焦炭层区且位于所述渣层区内，所述通料口的下端位于铁水层区内。由此通过采用上述拦焦板可以有效拦截焦炭。
[0018] 在本发明的一些实施例中，所述通气口和所述通料口分别形成为U型孔。由此可以进一步提高铁水和炉渣的通过效率。
[0019] 在本发明的一些实施例中，所述拦焦板的上端和下端分别与所述卧式炉底的上壁和下壁间隔开形成所述通气口和所述通料口，所述拦焦板通过固定件固定在所述卧式炉底内。由此通过采用上述设置的拦焦板，可以有效拦截焦炭的同时提高铁水和炉渣的通过效率。
[0020] 在本发明的一些实施例中，所述固定件为竖直固定杆，所述拦焦板的两端分别通过竖直固定杆与所述卧式炉底的上壁和下壁相连。由此可以有效地固定拦焦板。
[0021] 在本发明的一些实施例中，所述竖直固定杆穿设在所述拦焦板内。由此可以有效地固定拦焦板。
[0022] 在本发明的一些实施例中，所述固定件为水平固定杆，所述水平固定杆的两端分别与所述拦焦板和所述第二熔池腔室的内壁相连。由此可以有效地固定拦焦板。
[0023] 在本发明的一些实施例中，所述拦焦件的耐火
温度为1700摄氏度以上。由此可以进一步提高拦焦件的使用寿命。
附图说明
[0024] 图1是根据本发明一个实施例的闪速炼铁炉的结构示意图。
[0025] 图2是根据本发明另一个实施例的闪速炼铁炉的结构示意图。
[0026] 图3是根据本发明再一个实施例的闪速炼铁炉的结构示意图。
[0027] 图4是根据本发明再一个实施例的闪速炼铁炉的结构示意图。
具体实施方式
[0028] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0029] 根据本发明的一个方面，本发明提出了一种闪速炼铁炉。如图1所示，本发明实施例的闪速炼铁炉包括：立式炉身100、卧式炉底200、上升烟道300和拦焦件400。
[0030] 其中，立式炉身100内具有悬浮冶炼腔室110，立式炉身100的顶端具有喷嘴120；
[0031] 卧式炉底200内具有熔炼腔室210，熔炼腔室210的下部形成有熔池220，熔池220具有产物出口221，卧式炉底200的顶部与立式炉身100的下端相连，以便熔炼腔室210与悬浮冶炼腔室110连通；
[0032] 上升烟道300的下端与卧式炉底200的顶部相连且与熔炼腔室210连通，上升烟道300与立式炉身100间隔设置；
[0033] 拦焦件400位于卧式炉底200内且邻近立式炉身100设置，以将熔池220分成与悬浮冶炼腔室110连通的第一熔池腔230和与产物出口221连通的第二熔池腔240，拦焦件400适于将焦炭拦截在第一熔池腔230内并使烟气、炉渣和铁水通过其进入第二熔池腔240。
[0034] 由此，本发明上述实施例的闪速炼铁炉中通过设置拦焦件，将焦炭限制在卧式炉底的位于立式炉身正下方空间内。通过采用上述拦焦件一方面能够显著减小焦炭与产物气体中CO2/H2O的接触面积，另一方面能够有效保证铁水和炉渣顺利通过并流向第二熔池腔，同时保证产物气体顺利通过拦焦件并抵达第二熔池腔上部的自由空间。通过采用本发明上述实施例的闪速炼铁炉能大幅降低吨铁焦炭消耗，实现节能减排。
[0035] 另外，发明人发现，由于减少了焦炭层面积，进而显著降低了焦炭的用量，从而节省了闪速炼铁炉炼铁成本。并且通过设置拦焦件，可以缩小渗碳反应空间，进而间接达到保温效果，提高渗
碳效率。发明人还发现，通过设置拦焦件限制焦炭
位置，使得炉渣和铁水集中在悬浮熔炼腔室的正下方进行渗碳反应，可以进一步提高渗碳反应效率。
[0036] 根据本发明的具体实施例，如图1所示，拦焦件可以为拦焦网。根据本发明的具体示例，拦焦网的孔径应小于焦炭的粒径且大于炉渣的粒径。由此通过采用上述拦焦网可以有效地将焦炭拦截在第一熔池腔230内并使烟气、炉渣和铁水通过其进入第二熔池腔240。从而有效实现减小焦炭与产物气体中CO2/H2O的接触面积，限制焦炭溶损反应，从而降低吨铁焦炭消耗量。
[0037] 根据本发明的具体实施例，拦焦网的孔径为15mm。通常采用的焦炭的粒度大于20mm，由此采用孔径为15mm的拦焦网可以有效地拦截焦炭，同时保证炉渣的顺利通过。根据本发明的具体实施例，如图1所示，拦焦网可以沿竖直方向延伸与卧式炉底的内周边相连，从而保证完全拦截焦炭。
[0038] 根据本发明的具体实施例，如图2所示，第一熔池腔室230内沿下向上的方向分为铁水层区231、渣层区232和焦炭层区233，第二熔池腔室240内沿下向上的方向分为铁水层区241和渣层区242。其中，第一熔池腔室230内的铁水层区231与第二熔池腔室240内铁水层区241是相连的，具有同一水平面；第一熔池腔室230内的渣层区232与第二熔池腔室240内渣层区242是相连的，具有同一水平面。
[0039] 根据本发明的具体实施例，如图2所示，拦焦件可以为拦焦板，拦焦板大体沿竖直方向延伸且固定在卧式炉底内，拦焦板的上端和下端分别形成有通气口430和通料口440，通气口430的下端高于焦炭层区，通料口440的上端低于焦炭层区且位于渣层区内，通料口440的下端位于铁水层区内。由此产物气体可以通过拦焦板上端的通气口通过并进入第二熔池腔，铁水和炉渣可以通过拦焦板下端的通料口通过并进入第二熔池腔。而焦炭则被拦焦板有效地拦截在第一熔池腔内，从而有效实现减小焦炭与产物气体中CO2/H2O的接触面积，限制焦炭溶损反应，从而降低吨铁焦炭消耗量。
[0040] 根据本发明的具体实施例，拦焦板上的通气口和通料口可以分别形成为U型孔。由此在有效拦截焦炭的同时，能够提高产物气体、炉渣和铁水的通过效率。
[0041] 根据本发明的具体实施例，拦焦板的上端和下端分别与卧式炉底的上壁和下壁间隔开形成通气口和通料口，拦焦板通过固定件固定在卧式炉底内。
[0042] 根据本发明的具体实施例，如图3所示，固定件可以为竖直固定杆410，拦焦板的两端分别通过竖直固定杆与卧式炉底200的上壁和下壁相连。由此可以有效地将拦焦板固定至预
定位置，实现拦截焦炭的同时保证产物气体、炉渣和铁水的通过。根据本发明的具体实施例，拦焦板的上端高于焦炭层区233，在保证产物气体通过的同时拦截焦炭；拦焦板的下端低于焦炭层区233且位于渣层区232内，在保证炉渣和铁水的通过的同时拦截焦炭。因此，通过采用图3所示的拦焦板可以有效拦截焦炭，减小焦炭与产物气体中CO2/H2O的接触面积，限制焦炭溶损反应，从而降低吨铁焦炭消耗量。
[0043] 根据本发明的具体实施例，上述竖直固定杆还可以通过穿设在拦焦板内的方式对拦焦板进行固定。同样可以达到有效固定拦焦板的目的。
[0044] 根据本发明的具体实施例，如图4所示，固定件还可以为水平固定杆420，水平固定杆420的两端分别与拦焦板和第二熔池腔室的内壁相连。由此通过水平固定杆将拦焦板固定在预定位置，从而保证拦截焦炭的同时使产物气体、炉渣和铁水顺利通过。
[0045] 根据本发明的具体实施例，上述各种具体形式的拦焦件的耐火温度为1700摄氏度以上。即采用熔点温度高于1700摄氏度的材料制成。例如可以采用高
铝砖。同样地，用于固定拦焦板的固定件也应采用上述材料。由此可以保证拦焦件的正常使用，同时延长拦焦件的使用寿命。
[0046] 由此，本发明上述实施例的闪速炼铁炉内具有拦焦件至少能够达到下列效果之一：
[0047] (1)限制焦炭与产物气中CO2/H2O的接触面积，从而降低焦炭溶损反应，最终降低吨铁焦炭消耗量，实现节能减排。
[0048] (2)显著减少焦炭的用量，节省生产成本。
[0049] (3)通过设置拦焦件，可以缩小焦炭溶损反应面积，同时间接达到保温效果。
[0050] (4)限制焦炭位置，使得炉渣和铁水集中在悬浮熔炼腔室的正下方进行渗碳反应，提高渗碳反应效率。
[0051] 实施例1
[0052] (1)闪速炼铁炉中拦焦件采用拦焦网，拦焦网的材质为高铝砖，拦焦网的网孔尺寸为15mm。
[0053] (2)采用上述闪速炼铁炉炼铁按照下列步骤炼铁：生产所用的焦炭粒度为25～40mm，将铁矿砂、
煤粉、氧气从闪速炼铁炉的喷嘴处喷入，使铁矿砂在反应塔内发生还原、
熔化等一系列复杂的物理化学变化，熔融后的炉渣和铁水通过焦炭层的渗碳作用后，流入熔池，反应后的产物气体经由拦焦网上部顺利通过并抵达熔池上部的自由空间，最终得到
烟道气体中的CO气体含量为70％，吨铁焦比为60kg/t。
[0054] 实施例2
[0055] (1)闪速炼铁炉中拦焦件采用拦焦板，拦焦板的上端和下端通过竖直固定杆与卧式炉底的上壁和下壁相连以固定拦焦板。
[0056] (2)采用上述闪速炼铁炉炼铁按照下列步骤炼铁：与实施例1基本相同，不同之处在于：生产所用的焦炭粒度为20～30mm，在炉体的焦炭层位置设置一排
风口，在风口处喷吹氧气，获得局部高温进一步熔化铁水与炉渣，最终得到烟道气体中的CO气体含量为75％，吨铁焦比为100kg/t。
[0057] 在本
说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0058] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、
修改、替换和变型。
