專(zhuān)利名稱(chēng)：高效益冶金爐及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冶金爐及工藝，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種增大固相物與氣相物之間一次接觸界面，低成本實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量的冶金高(豎)爐及工藝。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)外已有的焦炭料柱冶金高(豎)爐及工藝，其焦炭一般都是在爐內(nèi)成一整柱體，氧氣從焦炭料柱外單面送入進(jìn)行氧化反應(yīng)，由于這種單面氣固之間的一次接觸界面小，結(jié)果造成爐內(nèi)焦炭氧化反應(yīng)速度低，故冶金爐的產(chǎn)量就無(wú)法提高。至今沿用的這種傳統(tǒng)方法，一直困繞著冶金爐技術(shù)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明從原子分子層面研究了已有冶金爐的爐內(nèi)過(guò)程，并提出了增大氣固反應(yīng)物之間的一次接觸界面，來(lái)解決這種傳統(tǒng)冶煉技術(shù)缺陷的方法即“大界面薄料(焦炭、煤炭、礦料)層耦合小截面厚料層和還原區(qū)再加還原性氣體”高效益實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物之間化學(xué)反應(yīng)的新工藝。實(shí)現(xiàn)本工藝，是靠一種上小下大喇叭形爐腔結(jié)構(gòu)；氧化區(qū)設(shè)內(nèi)外雙面供氧和還原區(qū)設(shè)內(nèi)外雙面供還原性氣體的新型冶金爐來(lái)完成。
下面進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體方法根據(jù)新工藝的要求，新型冶金爐的上部還原區(qū)采用小截面高徑比大的錐體空間結(jié)構(gòu)；下部氧化區(qū)采用大斜面低空間結(jié)構(gòu)；并在冶金爐氧化區(qū)底部中間設(shè)置一種上下兩個(gè)連在一起的爐篦(上部的小柱桶爐篦伸進(jìn)在還原區(qū)內(nèi))；又在爐體下部氧化區(qū)大斜面部位設(shè)置數(shù)排供氧進(jìn)口和上部小截面還原區(qū)部位設(shè)置數(shù)排供還原性氣體進(jìn)口。在這種結(jié)構(gòu)和設(shè)置的氧化區(qū)，焦(煤)炭被大面積攤開(kāi)成薄層，氧氣從下?tīng)t篦和殼體供氧口內(nèi)外雙面噴進(jìn)，這樣一來(lái)，就使焦(煤)炭和氧氣之間的一次接觸界面成倍增大，并將焦(煤)炭夾在中間進(jìn)行快速、高效的燃燒，也就是加快了氧化反應(yīng)進(jìn)行的速度。當(dāng)大量的生成物進(jìn)入上部還原區(qū)進(jìn)行；等反應(yīng)時(shí)，因其小截面高空間腔體，使焦(煤)炭和礦料呈高徑比大的柱狀。這樣就使反應(yīng)物之間有了充分的接觸過(guò)程；小截面還提高了上升熱流體和反應(yīng)物的流速，其結(jié)果就加快了對(duì)流換熱，使還原區(qū)料層的溫度升高，同時(shí)又快速補(bǔ)足了反應(yīng)物的數(shù)量；為了進(jìn)一步增加還原反應(yīng)物的數(shù)量，本發(fā)明又從還原區(qū)內(nèi)外雙面噴進(jìn)還原氣體(外面還原氣體從爐子上部還原區(qū)部位的供氣口噴進(jìn)，里面的還原氣體從上部的小柱桶爐篦送入)。這些因素就必然加快鐵礦石還原反應(yīng)的速度，使反應(yīng)進(jìn)行的既充分又完全。從而使這種新工藝實(shí)現(xiàn)了高效、清潔、低成本、高強(qiáng)度冶煉優(yōu)質(zhì)鐵的目的。


附圖是本發(fā)明的示意圖，它由下?tīng)t篦1、下部氣體進(jìn)口2、上爐篦3、上部氣體進(jìn)口4、爐體5、氣體出口6(根據(jù)具體要求氣體出口也可布置在爐體上部的一側(cè))、加料口7、小截面厚料層區(qū)8、大界面薄料層區(qū)9和出料口10組成。爐內(nèi)是按大界面薄料層耦合小截面厚料層進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
下面根據(jù)附圖進(jìn)一步說(shuō)明高效益冶金高(豎)爐及工藝應(yīng)用時(shí)具體的特征1.附圖所示的冶金高爐及工藝用于焦(煤)炭煉鐵，下部氧化區(qū)進(jìn)氣口和下?tīng)t篦雙面噴進(jìn)氧氣，上部還原區(qū)進(jìn)氣口和上爐篦雙面噴進(jìn)還原氣體(這樣可大幅降低焦炭)，氣固相反應(yīng)物之間一次接觸界面成倍增大，焦(煤)炭氧化反應(yīng)迅速，爐內(nèi)溫度高，冶煉速度快，單位產(chǎn)量高，而生產(chǎn)成本低。
2.附圖所示的冶金豎爐及工藝用于直接還原海棉鐵，爐體的上下部進(jìn)氣口和上下?tīng)t篦噴進(jìn)的都是還原性氣體，氣固相反應(yīng)物之間一次接觸界面成倍增大，還原反應(yīng)速度快，單位產(chǎn)量高，而生產(chǎn)成本較低。
3.附圖所示的冶金爐及工藝用于無(wú)焦炭化鐵，上下?tīng)t篦和爐體的全部進(jìn)氣口交錯(cuò)排布噴進(jìn)的都是可燃?xì)怏w和空氣(氧氣)，同相物(氣相物)燃燒速度迅速，爐內(nèi)溫度高，氣固相反應(yīng)物之間一次接觸界面成倍增大，化鐵速度快，單位產(chǎn)量高，生產(chǎn)過(guò)程高效、清潔，成本很低。
4.附圖所示的冶金爐及工藝用于少焦(煤)炭化鐵，爐體的上下部進(jìn)氣口交錯(cuò)排布噴進(jìn)一定比例的可燃?xì)怏w和空氣(氧氣)，上下?tīng)t篦噴進(jìn)的是空氣(氧氣)；或根據(jù)要求下?tīng)t篦噴進(jìn)空氣(氧氣)，上爐篦噴進(jìn)一定比例的可燃?xì)怏w和空氣(氧氣)。氣相物燃燒速度迅速，氣固相反應(yīng)物之間一次接觸界面成倍增大，爐內(nèi)溫度高，化鐵速度快，單位產(chǎn)量高，而化鐵的成本比焦炭低。
5.附圖所示的冶金爐及工藝，應(yīng)用于其它金屬和非金屬塊料的熔、煉和燒結(jié)時(shí)，根據(jù)具體要求，可分別按上述1、2、3、4中的一種方法噴進(jìn)氧化劑或還原劑進(jìn)行爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，由于新工藝成倍實(shí)現(xiàn)了氣固反應(yīng)物之間高效益的一次接觸，因此可高效、清潔、低成本提高單位產(chǎn)量。
本發(fā)明的效益是1.由于增大了爐內(nèi)氣固反應(yīng)物之間的一次接觸界面，因此可成數(shù)倍提高燃料的燃燒速度，爐內(nèi)溫度高，冶煉速度快，生產(chǎn)成本很低。
2.本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)還原性氣體替代焦(煤)炭冶煉金屬，生產(chǎn)過(guò)程高效、清潔，成本很低。
3.本發(fā)明還可廣泛用于其它有色金屬和非金屬礦料高效、清潔，低成本的熔、煉和燒結(jié)。
權(quán)利要求
1.一種高效益冶金爐及工藝，由爐體、進(jìn)氣口、出氣口、加料口、出料口組成，其特征在于爐腔是上小下大喇叭形結(jié)構(gòu)；爐底設(shè)置了上下兩個(gè)連在一起的爐篦；爐體的氧化區(qū)和還原區(qū)分別設(shè)置了數(shù)排進(jìn)氣口；爐內(nèi)是按大界面薄料層耦合小截面厚料層進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
2.權(quán)利要求1所述的高效益冶金爐及工藝用于焦(煤)炭煉鐵，其特征在于爐體的氧化區(qū)進(jìn)氣口和下?tīng)t篦噴進(jìn)的是氧氣，爐體的還原區(qū)進(jìn)氣口和上爐篦噴進(jìn)的是還原性氣體。
3.權(quán)利要求1所述的高效益冶金爐及工藝用于還原海棉鐵，其特征在于爐體的上下部進(jìn)氣口和上下?tīng)t篦噴進(jìn)的是還原性氣體。
4.權(quán)利要求1所述的高效益冶金爐及工藝用于無(wú)焦(煤)炭化鐵，其特征在于爐體的上下部進(jìn)氣口和上下?tīng)t篦，都是交錯(cuò)排布噴進(jìn)可燃性氣體和空氣(氧氣)。
5.權(quán)利要求1所述的高效益冶金爐及工藝用于少焦炭化鐵，其特征在于爐體的上下部進(jìn)氣口都交錯(cuò)排布噴進(jìn)一定比例的可燃?xì)怏w和空氣(氧氣)，上下?tīng)t篦噴進(jìn)的是空氣(氧氣)；或根據(jù)要求下?tīng)t篦噴進(jìn)空氣(氧氣)，上爐篦噴進(jìn)一定比例的可燃?xì)怏w和空氣(氧氣)。
6.權(quán)利要求1所述的高效益冶金爐及工藝應(yīng)用于其它有色金屬和非金屬塊礦料的熔、煉和燒結(jié)時(shí)，其特征在于根據(jù)具體要求，可分別按權(quán)利要求2至5中的方法實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明從原子分子層面研究了冶金爐的爐內(nèi)過(guò)程，并提出了增大氣固一次接觸界面來(lái)解決這種傳統(tǒng)冶煉缺陷的方法即“大界面薄焦(煤)炭(料)層耦合小截面厚料層和還原區(qū)再加還原性氣體”高效益實(shí)現(xiàn)氣固反應(yīng)物之間的化學(xué)反應(yīng)的新工藝。實(shí)現(xiàn)本工藝，是靠一種上小下大喇叭形爐腔結(jié)構(gòu)；氧化區(qū)設(shè)內(nèi)外雙面供氧和還原區(qū)設(shè)內(nèi)外雙面供還原性氣體的新型冶金爐及工藝來(lái)完成，由此產(chǎn)生的最大效益是可低成本的提高單位產(chǎn)量，其綜合指標(biāo)在本領(lǐng)域領(lǐng)先。本發(fā)明可廣泛用在其它有色金屬和非金屬礦料高效、清潔的熔、煉和燒結(jié)上，而且生產(chǎn)成本很低，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益巨大。
文檔編號(hào)C22B7/02GK1818099SQ200610065480
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者陳科正, 陳專(zhuān)科, 陳科斌, 陳濤, 陳俊麗 申請(qǐng)人:陳科正