CN105296694B - 一种含碳铁锌等团块用于高炉贮铁式主沟还原成铁水、锌等工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用含碳含铁或和锌等氧化物团块或球团于高炉贮铁式主沟还原成铁水或和锌等工艺方法。本发明属于钢铁冶金及尘泥固废治理领域。其特征在于本发明采用一种含碳含铁或和锌等氧化物团块，在高炉出铁前和/或出铁时加入贮铁式主沟中，使团块中铁和锌等被碳还原出来回收。本发明优点是采用低廉的高炉瓦斯灰、重力除尘灰和/或含碳煤粉、焦粉等与烧结机除尘灰、转炉除尘灰或泥、炼钢钢渣粉、氧化铁皮、还原铁粉、铁红等一种或几种工业粉料，或与其它含铁或和含锌等氧化物粉料混合制成团块，加入贮铁式主沟中处理，铁、渣和锌铅等有色金属得到了即时分离和全部回收利用，较好处理了此类难以处理的工业粉料，因而具有较好经济和社会效益。

Description

一种含碳铁锌等团块用于高炉贮铁式主沟还原成铁水、锌等 工艺方法

技术领域

本发明涉及一种钢铁冶金行业炼铁高炉炉前贮铁式主沟处理工业粉料增加铁水产量或和提锌等的一种生产工艺方法，特别是涉及一种利用高炉贮铁式主沟铁口喷射出的铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣高温熔池将含碳含铁或和含锌等氧化物团块或球团通过还原反应获得铁水或和锌等、能够即时分离去除熔渣并回收的生产工艺方法。

背景技术

钢铁工业在生产时会产生大量的含铁或和含有害元素粉尘、污泥。通常，一些含铁粉尘、污泥作为烧结料得到全部或部分利用，而另一些含铁粉尘、污泥因含有较高的锌、铅、钾、钠、氯等有害元素，如直接配入烧结重复利用将使锌、铅、碱金属等有害元素不断循环富集，高炉入炉的有害元素总量过高，造成焦炭热强度降低、高炉结瘤、炉衬损坏、高炉不顺，导致高炉产量下降、成本升高、高炉寿命缩短，以致高炉煤气布袋除尘灰又称高炉瓦斯灰、烧结除尘灰等工业粉料不得不部分或全部外排，这些含有较高有害元素的含铁工业固体废料占用了场地，污染了环境，造成了铁、锌等资源的浪费。有些企业对其廉价外卖或无人接收而被迫堆存，有些大型钢厂投资对其进行分选，得到碳粉、铁精粉及锌泥等，或采用转底炉、回转窑、竖炉直接还原铁生产工艺进行工业固体废料的处理，生产还原铁和提锌。很显然，堆存外卖污染环境、浪费资源，采用转底炉、回转窑、竖炉直接还原铁和提锌生产工艺，锌等有色金属物质在烟气或烟尘中得到了回收，处理后的还原铁团块或排出含铁炉渣金属铁与渣没有得到分离，渣没有得到干净去除，需投入冶炼炉获取金属铁或磁选得到铁精粉，这些都存在投资大、能耗高、成本高、处理不彻底的问题。

本发明的目的：克服现有技术的缺陷，提供一种利用高炉贮铁式主沟将含碳含铁或和含锌等氧化物团块或球团通过还原反应获得铁水或和锌等、能够即时分离去除熔渣并回收的生产工艺方法，充分利用炼铁高炉炉前高温液态铁水和熔渣的贮铁式主沟铁口喷射出的铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣高温熔池特点，将一种含碳含铁或和含锌等氧化物团块或球团，在高炉出铁前和/或出铁时加入高炉贮铁式主沟铁口喷射出的铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣高温熔池中，利用贮铁式主沟中的铁水和熔渣的高温翻腾搅动，使团块中的碳与铁或和锌等氧化物反应，还原出来的金属铁进入贮铁式主沟中的铁水，进入铁水包，供后道工序炼钢，熔渣得到即时分离去除，成为水渣副产品回收，还原出来的锌、铅等有色金属物质随含尘烟气或烟尘吸入除尘器中收集利用。利用贮铁式主沟处理团块或球团工艺，克服了转底炉、回转窑、竖炉等工艺处理后的还原铁团块或排出含铁炉渣金属铁与渣没有得到分离、渣没有得到干净去除、处理不彻底的问题，从而实现铁、锌铅等有色金属快速反应分离回收，熔渣的即时分离去除并回收，最终铁、渣、锌铅等有色金属得到全部回收利用，提高了炼铁高炉铁水产量和副产品水渣产量，得到了锌等元素副产品，铁和渣在液态下得到了彻底分离，渣得到即时分离去除，铁水不带渣，不影响后道工序炼钢的正常使用，此项技术可以应用于任何高炉和炼钢生产线的钢铁企业。

本发明的技术方案：一种利用高炉贮铁式主沟将含碳含铁或和含锌等氧化物团块或球团通过还原反应获得铁水或和锌等、能够即时分离去除熔渣并回收的生产工艺方法，采用较低廉的高炉煤气布袋除尘灰或瓦斯泥和/或高炉重力除尘灰，或高炉煤气布袋除尘灰或瓦斯泥和/或高炉重力除尘灰与烧结机除尘灰、转炉除尘灰或转炉除尘泥、炼钢钢渣粉、氧化铁皮、还原铁粉、铁红等一种或几种工业粉料，或采用煤粉和/或焦粉等含碳还原剂与高炉煤气布袋除尘灰或瓦斯泥、高炉重力除尘灰、烧结机除尘灰、转炉除尘灰或转炉除尘泥、炼钢钢渣粉、氧化铁皮、还原铁粉、铁红等一种或几种工业粉料，经混合制成团块，根据含碳球团自还原理论，在高炉出铁前和/或出铁时加入高炉贮铁式主沟铁口喷射出的铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣高温熔池中，利用了贮铁式主沟铁口喷射出的铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣的高温熔池的高温还原条件和翻腾搅动，通过碳来还原铁、锌等氧化物。高炉贮铁式主沟中铁水和熔渣能提供1400℃以上还原高温条件，在向高炉煤气布袋除尘灰或瓦斯泥和/或高炉重力除尘灰配入烧结机除尘灰、转炉除尘灰或转炉除尘泥、炼钢钢渣粉、氧化铁皮、还原铁粉、铁红等一种或几种工业粉料时，或由煤粉和/或焦粉等含碳还原剂与高炉煤气布袋除尘灰或瓦斯泥、高炉重力除尘灰、烧结机除尘灰、转炉除尘灰或转炉除尘泥、炼钢钢渣粉、氧化铁皮、还原铁粉、铁红等一种或几种工业粉料配料时，配料混合后的含碳含铁或和含锌等氧化物团块的C/O之比达到1.0～1.3，高炉瓦斯灰或瓦斯泥、高炉重力除尘灰中含有较多的碳还原剂，作为一种特殊物料，它既是含铁含锌物料又是含碳物料，制成团块，它自身就能够自我反应，它含有多余的碳还原剂，可配入其它含铁或和含锌等氧化物粉料混合，制成团块，同理，使用煤粉和/或焦粉等含碳还原剂与其它含铁或和含锌等氧化物粉料混合，制成团块。高炉铁口前贮铁式主沟承接从铁口喷涌而出的熔渣和铁水，在高炉出铁场贮铁式主沟，打开铁口出铁时，从铁口喷涌而出的渣铁流股在落下点形成一个大的漩涡，温度在1500℃左右，高温铁水和熔渣在大漩涡内翻腾，贮铁式主沟内熔渣分离进入冲渣沟成为水渣，铁水过撇渣器，流入撇渣器后支沟，铁水进入铁水包，当团块加入贮铁式主沟铁口喷射出的铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣高温熔池后，在铁水和熔渣高温熔池中的铁水和熔渣的高温熔池的高温还原条件和翻腾搅动下，产生激烈的还原反应，冒出很大的烟气或烟尘，还原出来的锌蒸气等有价值元素随烟气或烟尘被吸入炉前除尘烟罩，在除尘器中被收集回收利用，还原出的铁熔融进入铁水，产生的熔渣随贮铁式主沟中的高炉熔渣一道，进入渣处理系统得到即时分离去除，成为水渣副产品回收。为便于往贮铁式主沟中按需要量连续均匀地加入团块，降低劳动强度，提高安全性，在高炉出铁场贮铁式主沟上方安装一个加料装置，包括上端有一个小料斗，小料斗下有阀门，下端下料管对着贮铁式主沟铁口喷射出的铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣高温熔池，用炉前天车等将团块吊运装入小料斗，通过控制阀门开度控制下料量，经下料管，将团块加入贮铁式主沟铁水和熔渣高温熔池中。团块或球团可手工制成，可用造球机、压球机等机械设备制成。团块或球团以团块状或颗粒状、球团状，在高炉出铁前和/或出铁时加入贮铁式主沟出铁口喷射出的高炉铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣高温熔池中。

本发明的有益效果：采用较低廉的高炉煤气布袋除尘灰或瓦斯泥和/或高炉重力除尘灰，或高炉煤气布袋除尘灰或瓦斯泥和/或高炉重力除尘灰与烧结机除尘灰、转炉除尘灰或转炉除尘泥、炼钢钢渣粉、氧化铁皮、还原铁粉、铁红等一种或几种工业粉料，或与其它含铁或和含锌等氧化物粉料，经混合制成团块，也可以采用煤粉和/或焦粉等含碳还原剂与以上或其它含铁或和含锌等氧化物粉料混合制成团块，在高炉出铁前和/或出铁时加入高炉贮铁式主沟铁口喷射出的铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣高温熔池中，利用了贮铁式主沟铁口喷射出的铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣的高温熔池的高温还原条件来还原铁、锌等氧化物，获得铁水或和锌等、即时分离去除熔渣并以水渣形式回收。与常规的转底炉、回转窑、竖炉等处理工业废料生产工艺相比，本工艺方法除投资低、燃料消耗低、成本低外，解决了处理后的还原铁团块或排出含铁炉渣金属铁与渣没有得到分离、渣没有得到干净去除、处理不彻底的问题。利用高炉贮铁式主沟处理含碳铁锌等氧化物团块工艺，高炉煤气布袋除尘灰或瓦斯泥、重力除尘灰中的碳得到了充分利用，这些工业粉料中的金属铁、锌铅等得到了快速反应、即时分离，渣即时去除和铁、渣、锌铅等全部回收利用。特别是团块或球团通过加入出铁口喷射出的高温渣铁流股漩涡中，团块在大漩涡内翻腾、卷入、旋转、反向回流，滞留在漩涡内，显著延长了团块流动时的停留和反应时间。团块在贮铁式主沟渣铁面上反应、燃烧放热，补充了反应热量损失。其效果，一是提高了高炉铁水产量，二是熔渣得到即时分离去除，在线回收后增加了副产品水渣产量，三是除尘器收集的锌以及各种有色金属等有用元素粉灰成为又一种有经济价值的副产品，四是铁水不带渣，避免了反应产生的熔渣对后道工序炼钢生产的影响，此项技术可以应用于任何高炉和炼钢生产线的钢铁企业，尤其是较好地处理了此类难以处理的危害环境的工业废料，变废为宝，因而具有很好的经济和社会效益。与此同时，铁水还发生了部分脱硅反应，铁水含硅降低，减少了后道工序炼钢转炉冶炼的渣量。

具体实施方式

实施例一：在820M³高炉一号出铁场贮铁式主沟中加入含碳的高炉煤气布袋除尘灰制成的含碳含铁和锌等氧化物团块，团块块度约20mm，出铁前往贮铁式主沟铁口喷射出的铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣高温熔池中加入500公斤团块，出铁时，从铁口喷涌而出的渣铁流股在落下点形成一个大的漩涡，温度在1500℃左右，团块随贮铁式主沟铁口喷射出的铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣高温熔池内翻腾的高温铁水和熔渣一起在贮铁式主沟铁水和熔渣高温熔池内迅速反应、熔化，产生大量的烟气或烟尘，还原的铁变成铁水熔入高炉铁水中，熔化的渣与贮铁式主沟内熔渣一道进入冲渣沟成为水渣，得到即时分离去除而回收，锌等元素还原后成烟气或烟尘被吸入炉前除尘烟罩，在炉前布袋除尘器中被收集回收。出铁量120吨。

团块成分：

实施例二：在820M³高炉一号出铁场贮铁式主沟中使用含碳的高炉瓦斯灰与含锌较高的生产还原铁的粉灰制成的含碳含铁和锌等氧化物团块，块度约30mm，加1吨团块，出铁前往贮铁式主沟铁口喷射出的铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣高温熔池中加入50公斤团块，打开铁口出铁时连续往贮铁式主沟铁水和熔渣高温熔池中加入余下的团块，出铁时，从铁口喷涌而出的渣铁流股在落下点形成一个大的漩涡，温度在1500℃左右，加入出铁口喷射出的渣铁流股漩涡的铁水和熔渣高温熔池的团块随翻腾的高温铁水和熔渣一起在贮铁式主沟铁水和熔渣高温熔池内迅速反应、熔化，产生大量的烟气或烟尘，还原的铁变成铁水熔入高炉铁水中，熔化的渣与贮铁式主沟内熔渣一道进入冲渣沟成为水渣，得到即时分离去除而回收，锌等元素还原后成烟气或烟尘被吸入炉前除尘烟罩，在炉前布袋除尘器中被收集回收。出铁量110吨。

团块成分：

实施例三：在820M³高炉二号出铁场贮铁式主沟中分别使用含碳的高炉瓦斯灰与转炉除尘灰和高炉瓦斯灰与烧结除尘灰、钢渣尾泥制成的含碳含铁和锌等氧化物团块1和团块2，块度约30mm，首先使用天车将团块1吊运装入小料斗，打开铁口出铁时，通过阀门、下料管，连续往贮铁式主沟铁口喷射出的铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣高温熔池中加入2吨团块1，下料管对着出铁口铁水落下点，出铁时，从铁口喷涌而出的渣铁流股在落下点形成一个大的漩涡，温度在1500℃左右，加入出铁口喷射出的渣铁流股漩涡的铁水和熔渣高温熔池的团块随铁水流股在大漩涡内被翻腾的高温铁水和熔渣迅速反应、熔化，产生大量的烟气或烟尘，还原的铁变成铁水熔入高炉铁水中，熔化的渣与贮铁式主沟内熔渣一道进入冲渣沟成为水渣，得到即时分离去除而回收，锌等元素还原后成烟气或烟尘被吸入炉前除尘烟罩，在除尘器中被收集回收。出铁量120吨。同样的，在另一炉次高炉打开铁口出铁时，同样的向高炉贮铁式主沟中连续加入2吨团块2，基本达到同样的效果，团块迅速反应、熔化，与高炉铁水和熔渣熔为一体，并产生大量的烟气或烟尘。

团块成分：

在以上实施例中，固体团块熔融还原反应后迅速熔化，与铁水和熔渣熔融在一起，冒出大量烟气或烟尘，团块熔融还原后产生的铁和渣与从高炉排出的铁水和熔渣混合在一起，无法将团块熔融还原后产生的铁和渣挑出之后检验。为验证团块熔融还原的效果，选择在撇渣器过眼后铁水小坑捞干净浮渣这样一个基本无渣的铁水熔池中，分别加入一定量的以上各个配比制成的团块，验证结果表明，团块激烈反应、熔化，产生大量烟气或烟尘，反应5分钟左右结束后，铁水熔池内团块大幅缩减，仅残留不多的渣浮在铁水面上，消失的团块已变成铁水，熔入铁水熔池内，无法分离，但浮在铁水面上的残渣则是干净的新渣，完全可以验证团块熔融还原的实际效果，从铁水熔池内捞出的残渣为玻璃渣，重量轻，检验表明，残渣含铁只有0.5～10％，由此可知，团块熔融还原后残余物不多，残渣含铁也很低，团块中铁、锌等氧化物得到了较充分的还原，铁元素还原率可以达到90～95％以上，铁的收得率较高。与此同时，残渣SiO₂较高，碱度在0.62～0.95，铁水中的Si部分变成了SiO₂，表明铁水还发生了部分脱硅反应。铁水含硅降低，减少了后道工序炼钢转炉冶炼的造渣量。

经检验，极易还原蒸发的锌脱除变成烟气或烟尘被吸入炉前除尘烟罩后，出铁场布袋除尘器除尘灰含锌量成倍增加。

Claims (5)

1.一种利用高炉贮铁式主沟将含碳含铁或和含锌氧化物团块或球团通过还原反应获得铁水或和锌、能够即时分离去除熔渣并回收的生产工艺方法，其特征是：将一种由一种或几种粉料组成的经混合制成的含碳含铁或和含锌氧化物团块或球团，在高炉出铁前和/或出铁时加入高炉贮铁式主沟铁口喷射出的铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣高温熔池中，使团块或球团中的碳与铁或和锌氧化物反应，还原出来的金属铁进入贮铁式主沟中的铁水，铁水进入铁水包，反应产生的熔渣随贮铁式主沟中的高炉熔渣一道，进入渣处理系统得到即时分离去除，成为水渣副产品回收，还原出来的锌、铅有色金属成为烟气或烟尘脱除，随烟气或烟尘经炉前除尘烟罩吸入除尘器中收集利用。

2.根据权利要求1所述的一种利用高炉贮铁式主沟将含碳含铁或和含锌氧化物团块或球团通过还原反应获得铁水或和锌、能够即时分离去除熔渣并回收的生产工艺方法，其特征是：在粉料组成1：向高炉煤气布袋除尘灰或瓦斯泥和/或高炉重力除尘灰配入烧结机除尘灰、转炉除尘灰或转炉除尘泥、炼钢钢渣粉、氧化铁皮、还原铁粉、铁红一种或几种工业粉料，或配入其它含铁或和含锌氧化物粉料混合时，或在粉料组成2：由煤粉和/或焦粉含碳还原剂与高炉煤气布袋除尘灰或瓦斯泥、高炉重力除尘灰、烧结机除尘灰、转炉除尘灰或转炉除尘泥、炼钢钢渣粉、氧化铁皮、还原铁粉、铁红一种或几种工业粉料配料，或与其它含铁或和含锌氧化物粉料配料时，配料混合后的含碳含铁或和含锌氧化物团块或球团的C/O之比达到1.0～1.3，以团块状或颗粒状、球团状加入。

3.根据权利要求1所述的一种利用高炉贮铁式主沟将含碳含铁或和含锌氧化物团块或球团通过还原反应获得铁水或和锌、能够即时分离去除熔渣并回收的生产工艺方法，其特征是：团块或球团在高炉出铁前和/或出铁时加入贮铁式主沟出铁口喷射出的高炉铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣高温熔池中，高炉贮铁式主沟中铁水和熔渣给铁、锌氧化物提供1400℃以上熔融还原反应高温条件。

4.根据权利要求1所述的一种利用高炉贮铁式主沟将含碳含铁或和含锌氧化物团块或球团通过还原反应获得铁水或和锌、能够即时分离去除熔渣的并回收的生产工艺方法，其特征是：团块或球团的碳由高炉煤气布袋除尘灰又称高炉瓦斯灰或瓦斯泥、高炉重力除尘灰、煤粉和焦粉还原剂的一种或几种含碳物料配制而成，团块或球团由以下粉料制成：1、高炉煤气布袋除尘灰或瓦斯泥和/或高炉重力除尘灰与烧结机除尘灰、转炉除尘灰或转炉除尘泥、炼钢钢渣粉、氧化铁皮、还原铁粉、铁红一种或几种工业粉料经混合制成，或高炉煤气布袋除尘灰或瓦斯泥和/或高炉重力除尘灰与其它含铁或和含锌氧化物粉料经混合制成，2、煤粉和/或焦粉含碳还原剂与高炉煤气布袋除尘灰或瓦斯泥、高炉重力除尘灰、烧结机除尘灰、转炉除尘灰或转炉除尘泥、炼钢钢渣粉、氧化铁皮、还原铁粉、铁红一种或几种含碳含铁或和含锌氧化物工业粉料经混合制成，或煤粉和/或焦粉含碳还原剂与其它含铁或和含锌氧化物粉料经混合制成，3、高炉煤气布袋除尘灰或瓦斯泥和/或高炉重力除尘灰制成，团块或球团可手工制成，可用造球机、压球机机械设备制成。

5.根据权利要求1所述的一种利用高炉贮铁式主沟将含碳含铁或和含锌氧化物团块或球团通过还原反应获得铁水或和锌、能够即时分离去除熔渣并回收的生产工艺方法，其特征是：在高炉出铁场贮铁式主沟上方安装一个加料装置，包括上端有一个小料斗，小料斗下有阀门，阀门下端下料管对着贮铁式主沟铁口喷射出的铁水熔渣流股形成的漩涡的铁水和熔渣高温熔池，用炉前天车将团块或球团吊运装入小料斗，通过控制阀门开度控制下料量，经下料管，将团块或球团加入贮铁式主沟铁水和熔渣高温熔池中。