一种电-氢冶金极短流程制备高纯铁水的系统及方法与流程

技术特征：
1.一种电-氢冶金极短流程制备高纯铁水的系统，其特征在于，包括真空感应单元、氩气喷吹单元、氢气喷吹单元、配料单元和配料喷吹单元；所述真空感应单元内从上至下依次设有相互连通的第一容纳层、第二容纳层和第三容纳层；所述第一容纳层内为熔渣层；所述第二容纳层内为渣-铁混合层，所述第三容纳层内为铁水层；所述氩气喷吹单元和氢气喷吹单元均与第三容纳层连通；所述配料单元通过配料喷吹单元与第二容纳层连通；铁精矿粉与石灰熔剂通过配料单元配料后经配料喷吹单元进入所述第二容纳层中。2.根据权利要求1所述的电-氢冶金极短流程制备高纯铁水的系统，其特征在于，所述渣-铁混合层包括金属铁预还原区和氢气还原区；所述金属铁预还原区设于氢气还原区的上方。3.根据权利要求2所述的电-氢冶金极短流程制备高纯铁水的系统，其特征在于，所述真空感应单元为真空感应炉，所述真空感应炉以电为热源，并以内加热的方式为炉内物料提供热量。4.根据权利要求1所述的电-氢冶金极短流程制备高纯铁水的系统，其特征在于，所述第三容纳层底部设有出铁口，所述出铁口用于排出高纯铁水。5.根据权利要求1所述的电-氢冶金极短流程制备高纯铁水的系统，其特征在于，所述系统还包括还原烟气处理单元；所述还原烟气处理单元的一端与真空感应单元的顶部连通，另一端与氢气喷吹单元连通；所述还原烟气处理单元用于处理真空感应炉产生的还原烟气。6.根据权利要求5所述的电-氢冶金极短流程制备高纯铁水的系统，其特征在于，所述还原烟气处理单元包括依次连接的余热回收设备、脱硫设备、喷淋脱水和干燥设备，所述还原烟气经余热利用、脱硫、喷淋脱水及干燥后，与补充的氢气一起进入氢气喷吹单元中。7.根据权利要求1所述的电-氢冶金极短流程制备高纯铁水的系统，其特征在于，在所述真空感应炉内还设有第四容纳层，所述第四容纳层设于第一容纳层的上方，所述第四容纳层用于容纳产生的还原烟气。8.根据权利要求1所述的电-氢冶金极短流程制备高纯铁水的系统，其特征在于，所述配料单元包括输料管和缓冲室；所述铁精矿粉和石灰熔剂通过输料管进入缓冲室；所述喷吹单元包括喷枪，所述缓冲室与所述喷枪连通，所述铁精矿粉发和石灰溶剂经过缓冲室混合后，被喷枪喷入到渣-铁混合层。9.一种电-氢冶金极短流程制备高纯铁水的方法，其特征在于，采用权利要求1至8所述的电-氢冶金极短流程制备高纯铁水的系统，所述方法包括以下步骤：步骤1、刚开始时，将工业纯铁作为感应加热介质加入真空感应炉内，加热熔化后形成铁水熔池；步骤2、将铁精矿粉与石灰熔剂持续喷入步骤1的铁水熔池中进行熔融预还原，熔融预还原后形成熔体；喷入铁精矿粉和石灰溶剂后，通过设于真空反应炉底部的氢气喷吹单元将氢气喷入铁水熔池中，氢气与铁水熔池中的熔体进行熔融还原反应，熔融预还原产生的熔渣和熔融还原反应产生的熔渣均上浮进入第一容纳层后形成熔渣层，熔融还原反应产的铁水下沉进入第三容纳层后形成铁水层；在熔渣层与铁水层之间形成渣-铁混合层；渣-铁
混合层位于第二容纳层中；然后继续向形成的渣-铁混合层中喷入铁精矿粉和石灰溶剂，然后通过氢气喷吹口向铁水层中喷入氢气，氢气上浮过程中被铁水加热，加热后进入渣-铁混合层中，并与渣-铁混合层中的熔体进行熔融还原反应，还原产生的熔渣继续上浮至熔渣层，反应产生的铁水继续下沉至铁水层；步骤3、铁水层内的铁水累计至一定高度达到出铁要求时，先停止喷吹氢气、铁精矿粉和石灰溶剂，然后通过氩气喷吹单元向铁水层中喷吹氩气，利用氩气进行真空搅拌，促使铁水脱气，铁水脱气后进行出铁，从而得到高纯铁水。10.根据权利要求9所述的电-氢冶金极短流程制备高纯铁水的方法，其特征在于，在所述步骤2中，氢气喷吹时间为25～30min，氢气喷入量根据h2/feo的摩尔比为1.5～2进行控制。

技术总结
本发明涉及一种电-氢冶金极短流程制备高纯铁水的系统及方法，属于高纯铁水制备技术领域，解决了现有高纯铁水冶炼时，冶炼流程长且耗能高的技术问题。该电-氢冶金极短流程制备高纯铁水的系统包括真空感应单元、氩气喷吹单元、氢气喷吹单元、配料单元和配料喷吹单元；真空感应单元内从上至下依次为熔渣层、渣-铁混合层和铁水层；氩气喷吹单元和氢气喷吹单元均与第三容纳层连通；配料单元通过配料喷吹单元与渣-铁混合层连通；铁精矿粉与石灰熔剂通过配料单元配料后经配料喷吹单元进入渣-铁混合层中。本发明提高了铁精矿粉的还原速率，缩短了铁精矿粉的冶炼流程和降低了冶炼能耗。了铁精矿粉的冶炼流程和降低了冶炼能耗。了铁精矿粉的冶炼流程和降低了冶炼能耗。


技术研发人员：张俊 沈朋飞 周和敏 王锋 何鹏 徐洪军
受保护的技术使用者：钢研晟华科技股份有限公司
技术研发日：2021.11.03
技术公布日：2022/2/28