CN100467620C - 一种高磷矿的熔融还原脱磷方法 - Google Patents
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Abstract
一种高磷矿的熔融还原脱磷方法，属于炼铁的技术领域。现有熔融还原工艺冶炼高磷矿的能力仅取决于炉渣氧势，且冶炼高磷矿的能力较低。本发明提供了一种高磷矿的熔融还原脱磷方法，该方法是将高磷矿、碳质还原剂、生石灰和萤石混合后加入到温度场中全部熔融，其中碳质还原剂按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例范围为140kg/tFe-350kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2范围为1.6-3.0，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比范围为5%-20%；高磷矿直径小于6mm，碳质还原剂直径小于0.5mm，生石灰和萤石直径小于6mm；温度场的温度为1300℃～1500℃，因此利于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种高磷矿熔融还原脱磷方法，属炼铁技术领域。
技术背景
高炉作为现代炼铁方法的主体，其理论和技术己发展到鼎盛时期，技术经济指标已达到相当高的程度。但由于其要求高质量的炉料和焦炭，不能直接使用一般廉价的铁矿石及含碳原料，特别是含磷高的矿石，在高炉中磷全部还原进入生铁，因此铁矿石中的磷在进入高炉前必须控制在相当低的程度。
而高磷矿尤其是鲕状高磷赤铁矿中的磷，在选矿过程中极难去除，而熔融还原可对原料条件要求放宽，适合冶炼高磷矿。
目前能冶炼高磷矿的熔融还原工艺有：HIsmelt熔融还原技术、Hi-QIP炼铁法、DIOS熔融还原技术、Auslron熔融还原技术。
这些熔融还原技术都喷吹助燃气体加快燃烧，以提供还原和熔炼所需还原气体及热量，同时喷吹助燃气体后，其氧势大大高于高炉，对脱磷有利，因而可以冶炼高磷矿，但其冶炼高磷矿的能力完全取决于炉渣氧势，而脱磷能力不仅要求炉渣的高氧化性，还要求炉渣具有高碱度，高渣量，低温，随高磷矿磷含量的增加，为保证脱磷效果，这些熔融还原工艺只能加强还原铁的再氧化，以维持炉渣的氧化性及必要的数量，但这不仅增大能耗，对生产也极为不利。
除Hi-QIP炼铁法外，这些熔融还原技术均考虑了还原产生气体的二次利用，能耗比早期的一步法融还原技术要低，同时也减少了高氧化性炉渣对炉衬的侵蚀。但喷入气体实际上不仅使煤气量大幅增加，导致还原剂及能源介质消耗上升，而且由于氧势的提高，同样加重了对炉衬的侵蚀。此外，这些熔融还原技术铁矿和还原剂分别加入，反应速度取决于还原剂气化速度，因而对还原剂的要求较高。
Hi-QIP炼铁法有效地利用了含碳材料，改善了热效率，减少了碳酸气体的排出量，但其反应装置及装料方法复杂，产品为粒状铁。
至目前为止，还没有这些熔融还原工艺冶炼磷含量超过0.2％高磷矿的报道。
发明内容
本发明针对现有熔融还原工艺冶炼高磷矿的能力仅取决于炉渣氧势的弊端，提供了一种高磷矿的熔融还原脱磷方法。利用本发明可以极大的增强冶炼高磷矿的能力。
本发明通过下述技术方案予以实现：
一种高磷矿的熔融还原脱磷方法，将高磷矿、碳质还原剂、生石灰和萤石混合后加入到温度场中全部熔融，其中碳质还原剂按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例范围为140kg/tFe-350kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2范围为1.6-3.0，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比范围为5％-20％；高磷矿直径小于6mm，碳质还原剂直径小于0.5mm，生石灰和萤石直径小于6mm；温度场的温度为1300℃～1500℃。
本发明具有以下优点：
1)本发明极大增强了熔融还原工艺冶炼高磷矿的能力，即便是冶炼磷含量超过0.9％的高磷矿，生铁磷含量也可达到一级标准，即生铁磷含量小于0.15％。
2)本发明使用反应外的温度场，不仅降低了还原剂消耗，也将反应温度控制在较低水平，总能耗下降。
3)本发明将碳质还原剂与矿粉混合使用，对碳质还原剂无燃烧性能的要求，因而适应性较广，且碳质还原剂主要参与还原，煤气量小，故热损失较小，能耗降低。
4)本发明反应装置简单，只要能提供1300℃～1500℃温度场即可；装料方法简便，将混好的原料利用重力直接加入即可，因此利于推广应用。
具体实施方式
实施例1：
本发明是一种高磷矿的熔融还原脱磷方法，它将将高磷矿、碳质还原剂、生石灰和萤石混合加入到温度场后，温度快速上升，由于铁矿粉与碳接触良好，反应速度很快，同时碳在高温下气化及还原生成的气体再次参与还原，使反应动力学条件更加充分，反应速度进一步加快，最初还原产物为FeO，可以有效阻止磷的还原，同时生石灰将氧化的磷固定，混合炉料的充分接触十分有利于脱磷反应的进行。还原生铁和炉渣逐步聚集，炉料尚未全部熔融时，温度较低，碱度较高，硅极少还原，且炉渣氧势很高，因而脱磷迅速，炉料全部熔融时，炉渣氧势减弱，温度开始上升，有少量磷又还原进入生铁，但磷已大部分进入炉渣，此时分离渣铁，即可达到脱磷目的。
本专利所说的高磷矿，是指磷的重量含量大于0.1％的铁矿，当然，本专利方法同样可以应用在磷含量低于0.1％的铁矿，因此都应在本专利的保护范围之内。
本发明中的碳质还原剂为焦炭、煤炭或木炭，按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例范围为140kg/tFe-350kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2范围为1.6-3.0，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比范围为5％-20％。
高磷矿直径小于6mm，铁品位、外形及强度不限，碳质还原剂直径小于0.5mm，生石灰和萤石直径小于6mm。
反应装置上有投料口，要求提供温度场的温度为1300℃-1500℃。
通过以上措施，极大的增强了冶炼高磷矿的能力。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于，所述碳质还原剂按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例范围为141kg/tFe-176kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2范围为1.6-1.72，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比范围为16％-20％。所述温度场的温度是1301℃-1353℃。
实施例3
本实施例与实施例1的区别仅在于，所述碳质还原剂按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例范围为177kg/tFe-212kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2范围为1.73-1.80，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比范围为13％-16％。所述温度场的温度是1354℃-1427℃。
实施例4
本实施例与实施例1的区别仅在于，所述碳质还原剂按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例范围为213kg/tFe-290kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2范围为1.82-1.93，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比范围为10％—13％。所述温度场的温度是1354℃-1427℃。
实施例5
本实施例与实施例1的区别仅在于，所述碳质还原剂按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例范围为293kg/tFe-327kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2范围为1.94-2.25，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比范围为8％—10％。所述温度场的温度是1427℃-1464℃。
实施例6
本实施例与实施例1的区别仅在于，所述碳质还原剂按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例范围为328kg/tFe-349kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2范围为2.27-2.98，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比范围为5％-8％。所述温度场的温度是1465℃-1499℃。
实施例7
本实施例与实施例1的区别仅在于，所述原料条件为：
高磷鲕状赤铁矿铁品位45.64％，磷含量0.92％，SiO2含量13.50％；高磷矿、生石灰及萤石直径小于6mm；煤粉直径小于0.5mm，固定碳含量72.35％；
实施过程：
按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例是250kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2是1.9，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比为20％分别称量各炉料混合，加入温度为1300℃的反应容器，观察炉料熔融状况，直至炉料全部熔融，分离渣铁，化验成分。
实施效果：
生铁中P的含量为0.138％。
实施例8
本实施例与实施例7的区别仅在于，所述原料条件为：
高磷鲕状赤铁矿铁品位45.64％，磷含量0.92％，SiO2含量13.50％；高磷矿、生石灰及萤石直径小于6mm；煤粉直径小于0.5mm，固定碳含量72.35％；
实施过程：
按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例是200kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2是3.0，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比为16％分别称量各炉料混合，加入温度为1300℃的反应容器，观察炉料熔融状况，直至炉料全部熔融，分离渣铁，化验成分。
实施效果：
生铁中P的含量为0.147％。
实施例9
本实施例与实施例1的区别仅在于，所述原料条件为：
高磷鲕状赤铁矿铁品位45.64％，磷含量0.92％，SiO2含量13.50％；高磷矿、生石灰及萤石直径小于5mm；煤粉直径小于0.3mm，固定碳含量72.35％；
实施过程：
按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例是180kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2是1.8，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比为8％分别称量各炉料混合，加入温度为1400℃的反应容器，观察炉料熔融状况，直至炉料全部熔融，分离渣铁，化验成分。
实施效果：
生铁中P的含量为0.143％。
实施例10
本实施例与实施例1的区别仅在于，所述原料条件为：
高磷鲕状赤铁矿铁品位45.64％，磷含量0.92％，SiO2含量13.50％；高磷矿、生石灰及萤石直径小于6mm；煤粉直径小于0.5mm，固定碳含量72.35％；
实施过程：
按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例是140kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2是1.6，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比为5％分别称量各炉料混合，加入温度为1500℃的反应容器，观察炉料熔融状况，直至炉料全部熔融，分离渣铁，化验成分。
实施效果：
生铁中P的含量为0.142％。
实施例11
本实施例与实施例1的区别仅在于，所述原料条件为：
高磷鲕状赤铁矿铁品位45.64％，磷含量0.92％，SiO2含量13.50％；高磷矿、生石灰及萤石直径小于6mm；煤粉直径小于0.5mm，固定碳含量72.35％；
实施过程：
按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例是350kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2是2.5，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比为12％分别称量各炉料混合，加入温度为1300℃的反应容器，观察炉料熔融状况，直至炉料全部熔融，分离渣铁，化验成分。
实施效果：
生铁中P的含量为0.148％。
Claims (10)
1.一种高磷矿的熔融还原脱磷方法，其特征在于将高磷矿、碳质还原剂、生石灰和萤石混合后加入到温度场中全部熔融，其中碳质还原剂按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例范围为140kg/tFe-350kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2范围为1.6-3.0，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比范围为5％-20％；高磷矿直径小于6mm，碳质还原剂直径小于0.5mm，生石灰和萤石直径小于6mm；温度场的温度为1300℃～1500℃。
2.根据权利要求1所述的一种高磷矿的熔融还原脱磷方法，其特征在于所述碳质还原剂按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例范围为141kg/tFe-176kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/Si02范围为1.6-1.72，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比范围为16％-20％。
3.根据权利要求1所述的一种高磷矿的熔融还原脱磷方法，其特征在于所述碳质还原剂按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例范围为177kg/tFe-212kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/Si02范围为1.73-1.80，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比范围为13％-16％。
4.根据权利要求1所述的一种高磷矿的熔融还原脱磷方法，其特征在于所述碳质还原剂按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例范围为213kg/tFe-290kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2范围为1.82-1.93，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比范围为10％—13％。
5.根据权利要求1所述的一种高磷矿的熔融还原脱磷方法，其特征在于所述碳质还原剂按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例范围为293kg/tFe-327kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2范围为1.94-2.25，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比范围为8％—10％。
6.根据权利要求1所述的一种高磷矿的熔融还原脱磷方法，其特征在于所述碳质还原剂按高磷矿铁品位计算，碳与铁的比例范围为328kg/tFe-349kg/tFe，生石灰按高磷矿中SiO2含量计算，CaO/SiO2范围为2.27-2.98，萤石按高磷矿重量计算，萤石与磷矿重量比范围为5％-8％。
7.根据权利要求1所述的一种高磷矿的熔融还原脱磷方法，其特征在于所述温度场的温度是1301℃-1353℃。
8.根据权利要求1所述的一种高磷矿的熔融还原脱磷方法，其特征在于所述温度场的温度是1354℃-1464℃。
9.根据权利要求1所述的一种高磷矿的熔融还原脱磷方法，其特征在于所述温度场的温度是1465℃-1499℃。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种高磷矿的熔融还原脱磷方法，其特征在于所述碳质还原剂为焦炭、煤炭或木炭。
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