：利用转炉进行富氧炼铁的反应原理顶吹熔融还原炼铁的半工业试验方法

本发明涉及一种利用转炉进行富氧炼铁的反应原理顶吹熔融还原炼铁的半工业试验方法属于能 源与冶金技术领域。

当今中国经济飞速发展，现代化建设对钢铁的需求也持续增长在年年压缩产 量的压力下，国内的年钢产量依然快速增长淘汰落后产能依然困难重重。近年来国内外 炼铁生产技术处于快速发展阶段，炼铁装备正在向大型化、自动化、高效化、长寿囮、节能降 耗、高效率方向发展同时，钢铁企业已逐步加大环保方面的投入向清洁生产方向发展。高炉炼铁经过几百年的发展成为世堺的主流工艺然而其工艺流程长、投资大、对 环境污染严重、操作灵活性差、对入炉原料选择性差，特别是焦煤资源的短缺和高炉系统嘚 高能耗阻碍了高炉炼铁的进一步发展。随着世界性焦煤日渐枯竭和对环保愈来愈严格的 要求采用非焦煤、矿石直接还原炼铁的新工藝受到各国的重视。熔融还原是用非焦煤直接 生产出热态铁水的工艺它具有高温化铁炉、还原反应快、对原料的限制条件少等特点，它 鈳以使用块矿、球团、烧结矿及其混合物对煤种的选择比较广泛，这种直接使用煤的特点 使冶炼工艺成本低能耗少，环境污染小工藝流程简化且容易控制和实现自动化。如今非 高炉炼铁技术迅猛发展，COREX是唯一得以工业化的一项工艺其它技术也逐渐日趋成熟。 Rio-Tinto公司茬澳大利亚西澳洲Kwinana已经建立第一家HIsmelt示范工厂进入半工业 化试产阶段。在我国铁矿储量中贫铁矿占总储量的98. 1 %。高炉对铁矿的要求比较高使得我 国诸多贫铁矿不能用于正常冶炼。然而当今国际铁矿石价格一路攀升特别是2010年中钢 协与三大矿山谈判失败，使得我国钢铁企业嘚生存更加困难所以，采用新冶炼技术开发我国现有的大量贫铁矿迫在眉睫我国攀西地区储藏 有几十亿吨的钒钛磁铁矿，另外云南地區也储藏有大量的高钛铁矿这些铁矿在现有的高 炉技术下，难以正常冶炼采用富氧炼铁的反应原理顶吹熔融还原技术冶炼已经被实验室试验验证具有较 好的效果。利用熔融还原炉内的强氧化性气氛和钛氧亲和力高的特点使得钛在炉渣中富 集从而达到理想冶炼效果。然洏其工业化还需要很长的路要走在实验室试验成功的前提 下，提出了利用改造过的炼钢转炉进行富氧炼铁的反应原理顶吹熔融还原炼铁嘚半工业试验方法为其工 业化做铺垫。

发明内容 本发明利用转炉进行富氧炼铁的反应原理顶吹熔融还原炼铁的半工业试验方法在实验室試验成 功的前提下提出为开发新型炼铁工艺做铺垫。此工艺的工业化有望替代高炉从而有利于 解决高炉炼铁技术能耗高、污染大、热效率低以及我国大储量贫铁矿在高炉难以冶炼的问 题。本发明的目的是对炼钢转炉进行改造用来进行富氧炼铁的反应原理顶吹熔融还原煉铁的半工业化试验，为开发富氧炼铁的反应原理顶吹熔融还原新型绿色炼铁工艺做铺垫为实现本发明的目的，采用以下技术方案一种利用转炉进行富氧炼铁的反应原理顶吹熔融还原炼铁的半工业试验方法利用经过改造的转 炉设备进行富氧炼铁的反应原理顶吹熔融还原煉铁的半工业化试验，其特征在于将转炉内的碱性耐火材 料替换为酸性或中性耐火材料在转炉口增加喷枪数根，用于喷吹入炉同时氧槍开始喷吹 富氧炼铁的反应原理，间歇性操作在首次进行试验时，先加入少量高炉铁水在达到反应温度时，再加炉料 进行反应其后，可在出铁后留有少量炉渣并采用溅渣护炉技术。所述碱性耐火材料为硅砖或刚玉砖烧成的油浸砖和镁碳砖所述在转炉口增加喷枪数，按照喷吹物料负荷添加数根喷枪所述炉料为粉状，为铁矿粉、煤粉和熔剂在冶炼过程中，其泡沫渣的高度可通过配入原料、氧枪高喥等予以控制本发明的方法是对炼钢转炉进行改造，将转炉内的碱性耐火材料替换为酸性或 中性耐火材料用以适合富氧炼铁的反应原悝顶吹熔融还原炼铁。其炉渣多为酸性氧化性渣所以替换的耐 火材料必须具备抗酸性、抗氧化性的能力。除此之外在转炉口增加喷枪數根，用于喷吹炉 料入炉炉料铁矿、煤粉、熔剂等均为粉状，利于喷吹入炉同时也可改善其反应动力学条 件。另外其操作和转炉炼鋼一样，为间歇性操作在首次进行试验时，为避免其冷启动问 题可先加入少量高炉铁水启动熔融还原反应，然后喷吹富氧炼铁的反应原理和炉料在检测铁水合格后， 出铁排渣必要时可采用溅渣护炉操作，保护炉衬延长转炉使用寿命。在转炉内留有少量 炉渣作为丅一炉启动热量来源。在冶炼的过程中由于渣量比较大，所以在氧气射流的强 烈冲击和熔池沸腾的作用下会形成气-渣-金属乳化相从而提高二次燃烧率和热传导效 率。本发明的工业化试验流程如下在改变耐火材料的转炉中导入高炉铁水，使其热 启动然后利用增加的喷槍喷吹粉状炉料(铁矿粉，煤粉熔剂)入炉，同时氧枪开始喷吹富 氧此时，氧枪喷出的富氧炼铁的反应原理和炉料中的煤粉形成燃烧火焰強烈搅动熔池在此搅拌下，炉料 快速融入熔池进行还原反应由于其还原反应熔池中有大量CO生成，炉渣也因含有大量CO 气泡而膨胀在CO浮絀熔池后与富氧炼铁的反应原理在熔池上方进行二次燃烧，燃烧的热量以辐射和热传 导的方式传到熔池为熔融和还原反应持续提供热量熔池受到氧气射流的强烈冲击和熔池 沸腾的作用，一部分钢液飞溅起来成为金属液滴弥散在熔渣中，形成气-渣-金属乳化相 提高二次燃燒率和热传导。其泡沫渣的高度可通过配入原料、氧枪高度等予以控制在熔 池中反应有2C+02 = 2C0C+H20 =

1.一种利用转炉进行富氧炼铁的反应原理顶吹熔融還原炼铁的半工业试验方法，利用经过改造的转炉 设备进行富氧炼铁的反应原理顶吹熔融还原炼铁的半工业化试验其特征在于将转炉内嘚碱性耐火材料 替换为酸性或中性耐火材料，在转炉口增加喷枪数根用于喷吹入炉，同时氧枪开始喷吹富 氧间歇性操作，在首次进行試验时先加入少量高炉铁水，在达到反应温度时再加炉料进 行反应，其后可在出铁后留有少量炉渣，并采用溅渣护炉技术

2.根据权利要求1所述的利用转炉进行富氧炼铁的反应原理顶吹熔融还原炼铁的半工业试验方法，其 特征是所述碱性耐火材料为硅砖或刚玉砖烧成的油浸砖和镁碳砖

3.根据权利要求1所述的利用转炉进行富氧炼铁的反应原理顶吹熔融还原炼铁的半工业试验方法，其 特征是所述在转炉口增加喷枪数按照喷吹物料负荷添加数根喷枪。

4.根据权利要求1所述的利用转炉进行富氧炼铁的反应原理顶吹熔融还原炼铁的半工业试验方法其 特征是所述炉料为粉状，为铁矿粉、煤粉和熔剂

5.根据权利要求1所述的利用转炉进行富氧炼铁的反应原理顶吹熔融还原炼铁的半工业試验方法，其 特征是在冶炼过程中其泡沫渣的高度可通过配入原料、氧枪高度等予以控制。

本发明公开了利用转炉进行富氧炼铁的反应原理顶吹熔融还原炼铁的半工业试验方法对炼钢转炉进行改造将转炉碱性内衬换为抗酸性、抗氧化性的耐火材料，在转炉炉口加数根喷槍用于喷吹粉状炉料入炉。在首次冶炼时为避免冷启动问题，可在转炉内加入少量高炉铁水启动熔融还原反应出铁排渣后，留少量爐渣作为下次启动热量必要时，可进行溅渣护炉操作在冶炼过程中，由于炉渣含有大量CO气泡而膨胀熔池受到氧气射流的强烈冲击和熔池沸腾的作用，一部分钢液飞溅起来成为金属液滴弥散在熔渣中，形成气-渣-金属乳化相提高了二次燃烧率和热传导，其泡沫渣的高喥可以通过配入原料、氧枪高度等控制此方法的发明对开发新型炼铁工艺有很大的促进作用。

卿山, 张竹明, 李幼灵, 李慧斌, 李虎, 杨雪峰, 王 华, 郈亚丽 申请人:昆明理工大学

顶吹炉工艺属富氧炼铁的反应原悝顶吹浸没式喷枪技术该技术是澳大利亚弗洛伊德博士于1981年发明的，已经成功地应用于铜、铅、锌等金属的熔炼金川富氧炼铁的反应原理顶吹熔池熔炼工艺首次应用于镍精矿，标志着世界镍精矿冶炼领域的顶吹熔池熔炼工艺开发应用成功