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海绵铁煅烧工艺

  一、海绵铁生产工艺特点:

  1.制气部分和还原部分相互独立

  MIDREX 竖炉炉顶气与天然气混合, 共同进入重整炉制取还原气, 还原竖炉和制气设备是相互联系, 互相影响的。而HYL Ⅲ竖炉炉顶气经脱水和脱二氧化碳后, 直接与重整炉内出来的气体混合制成还原气, 还原设备和制气设备相互独立。因此HYL Ⅲ工艺具有以下特点:海绵铁生产现场

  (1) HYL Ⅲ竖炉选择配套的还原气发生设备有很大的灵活性, 除天然气外, 焦炉煤气、煤发生气、COREX 尾气等都可成为还原气的原料气;

  (2) 重整炉处理气量变小, 每吨海绵铁仅为475m ³, 这使HYL Ⅲ工艺重整炉体积小, 造价低。而M IDREX 工艺重整炉处理气体体积为每吨海绵铁1 810 m ³;

  (3) 可以处理硫含量较高的铁矿。而M IDREX竖炉对铁矿的硫含量有一定限制, 否则含硫炉顶气进入重整炉将造成裂解催化剂失效。

  2.还原气中氢气含量高

  通过天然气和水蒸汽在重整炉中催化裂解生产还原气, 因此还原气中氢含量高, H2O CO 为516~519, 使HYL Ⅲ竖炉中还原气和铁矿石的反应为吸热反应, 入炉还原气温度较高, 为930 ℃。而M IDREX 工艺主要是天然气和竖炉炉顶气裂解制取还原气, 还原气中氢含量相对较低, H2O CO 为1.55, 使M IDREX 竖炉中还原气和铁矿石的反应是放热反应, 还原气温度不能太高, 为840 ℃。

  3.操作压力高

  HYL Ⅲ竖炉操作压力为0155M Pa, 由于采用高压操作, 竖炉炉顶和炉底均采用球阀密封。为了实现全密封操作, 炉顶和炉底均设有间歇式工作的压力仓。铁矿石首先通过炉顶料仓加入炉顶压力仓中, 然后将铁矿石再加入碟形仓中, 压力仓上下球阀切换开闭, 保持煤气不外漏, 通过碟形仓下的四个布料管将铁矿石加入炉内

  由于采用了碟形仓, 可使铁矿石连续加入炉中。生成的海绵铁通过炉底旋转阀排入炉底两个料仓中, 两个压力仓切换使用, 可实现竖炉连续排料。而M IDREX 竖炉操作压力为0.23M Pa, 炉顶和炉底依靠加料管和排料管的料封作用及补充氮气来封锁煤气。

  由于高温、高压、高氢的特点, 使得HYL Ⅲ竖炉中铁矿石的还原速度加快, 竖炉生产效率提高。同M IDREX 竖炉相比, 同样炉容的条件下, HYLⅢ竖炉海绵铁产量更大。

  4.炉身结构简单

  HYL Ⅲ竖炉内部是空的, 只在炉底排料口处设有两根液压松料杆, 以保证排料顺畅。而M IDREX竖炉结构复杂, 炉内设有冷却气体分配器和海绵铁破碎器。

  5.部分氧化法技术

  拥有HYL Ⅲ技术的工厂总是希望提高还原气温度来增加产量, 通过部分氧化法可实现提高还原气温度的目的。在还原气加热炉和竖炉间的管道中喷入氧气, 还原气部分氧化并放出热, 从而使还原气温度提高。部分氧化反应如下:

  2H2 + O 2 →2H2O + Q

  2CO + O 2 →2CO 2 + Q

  CH4 + O 2 →CO + H2 + H2O + Q

  在墨西哥蒙特雷2M 5ö3M 5 厂采用部分氧化法不仅使还原气温度从935 ℃提高到957 ℃。而且使其他工艺指标也得到改善。

  6.海绵铁热送系统

  海绵铁热送系统是指热的海绵铁从竖炉中生产出来后, 通过加热的氮气全密封输送到电炉料仓, 海绵铁通过料仓给料器加入电炉, 输送氮气则经洗涤后返回输送系统。若电炉不需要海绵铁时,海绵铁可离线冷却或进行热压块处理。通过采用气力热送系统, 大大降低了电炉的能耗。墨西哥希尔萨公司在蒙特雷新建的Hylsa 4M 厂, 其直接还原装置具有海绵铁(HYTEM P IRON ) 气力输送系统, 该系统于1998 年3 月投入生产。

  二、直接还原铁(海绵铁)流程:

  采用外热竖炉连续生产,以煤、炭做还原剂,属于“一步炼铁法”,节约了大量宝贵的炼焦煤资源;将煤、炭、水、石硝混合磨制成水煤浆,水煤浆和氧气一起喷入炉中经加压气化生产出合成气,合成气经洗涤除尘,洗涤除尘后的合成气进行气体成份变换以调节,调节成分后的合成气进行净化,脱除酸性气体组分,如硫化氢、二氧化碳,得到以一氧化碳和氢气为主要成分的还原气,高压还原气经膨胀而压力降至工艺要求的0.2~0.7MPa,降压后的还原气经加热升温至810~1000℃,加热后的还原气与铁矿石分别输入竖炉,在竖炉内,还原气将铁矿石还原成海绵铁。

  三、直接还原铁(海绵铁)使用原理:

  常温过滤式除氧属化学除氧,它采用专门生产的活性海绵铁(直接还原铁)来去除水中溶解氧,海绵铁主要成分是铁,其疏松多孔的内部结构,提供的比表面积是普通铁屑的5-10万倍,可使水中的氧与铁发生迅速彻底的氧化反应,使溶解氧稳定在0.05mg/L以下,其反应式为:2Fe2+ + 2H2O + O2→2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+ 2H2O +O2→4Fe(OH)3反应产物Fe(OH)2、Fe(OH)3为不易溶于水的絮状沉淀,当随着水流经其余的海绵铁颗粒时被拦截下来,只要用一定强度的反洗水流就可以冲洗干净(大约5分钟)。海绵铁的消耗量很低,根据处理水量与水质的不同,一般3 - 6个月补充一次即可。(经过除氧后的中增加了少量的铁离子,一般为0.2 - 0.5mg/L,对于热水锅炉来说仍符合国家规定的水质标准,但对于蒸汽锅炉或对给水Fe2+有严格要求的给水除氧来说,可以加装除铁装置,去除水中的Fe2+,本公司备有各种规格的离子交换除铁装置供用户选用。)作为水除氧剂的海绵铁是利用粒度在-200目以下的Fe3O4 粉末粘结在一起,常用粒度为1-2mm、2-4mm、4-8mm左右。因其还原过程发生置换反应,形成一定数量的空隙,还有粉末微粒粘结时的空隙,使得除氧剂孔隙极高,比表面积大,又因其为原生矿直接还原所得,相对纯净,所以活性极高,极与水中的氧发生反应生成Fe3O4,从而达到除氧目的。经调查近几年凭借海绵铁的高效率、低价格的优势,在水处理行业中的使用率从2001年的13.5%提高到现今的90%以上,而且由于含有一定量的杂质,使其在除氧过程中颗粒之间只能是弱键连接,不会出现锈死成团的现象。


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