CN101280356A

CN101280356A - 硅铁冶炼原料预处理方法

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Publication number: CN101280356A
Application number: CNA2008101006993A
Authority: CN
Inventors: 樊玉山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-05-21
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2008-10-08

Abstract

本发明涉及冶炼技术，特别是硅铁冶炼的原料及其预处理方法，该预处理方法，包括以下工艺步骤：A、将含硅原料、碳质还原剂按比例混合；B、用机械方式压制成40mm－80mm的椭圆形或扁圆形的球团；C、干燥后，控制含水率小于2％，即可作为硅铁冶炼原料使用。本发明的冶炼硅铁原料预处理方法具有原料资源丰富，价格低廉，节能效果明显，同时由于该技术大量采用了“工业下脚料”和硅微粉、硅质煤矸石，其社会、环境效益也相当可观。

Description

硅铁冶炼原料预处理方法

技术领域

本发明涉及冶炼技术，特别是硅铁冶炼的原料及其预处理方法。

背景技术

目前，硅铁生产均采用硅砂、钢屑及焦炭颗粒或兰碳为原料，加入矿热炉在1700℃以上生成硅铁。采用该工艺生产硅铁时为了保证矿热炉料面的透气性，要求硅砂、焦粒或兰碳的粒度都比较大，硅石粒度一般为40～120mm，焦碳的粒度一般为4～18mm，硅石和焦粒或兰碳以及钢屑的接触界面积小，反应速度慢，冶炼单耗高。

为解决上述问题，中国知识产权局2007年8月22日公开的名为“硅铁冶炼技术中原料的预处理”，公开号：CN101020961A，该发明的处理过程为将硅砂或石英、焦炭或蓝碳，及铁屑三种粉末状原料均匀混合，然后用机械冷压方式压制成均匀尺寸的球团。该发明及类似发明其共同缺点是：

第一：采用上述专利技术及类似发明进行硅铁冶炼生产时，就必须花费数十万元对现有冶炼炉进行较大的技术改造。第二：为适应用户对不同品种的硅铁需求，首先要提前数天调整球团中铁料的配入量，然后制作成球团，这样对大规模生产来说，可操作性非常差。第三：在球团中配入了铁质材料，使球团的高温耐火度和高温强度大大降低，球团在矿热炉内，会很快碎裂和过早熔化，反而降低了炉料的透气性。第四：配料中组分料的粒度采用的是粉末，降低了球团的高温耐火度，球团的高温强度不能满足硅铁冶炼工艺要求。第五：罗列的有机粘结剂在300-600度即失去粘结作用，无法满足硅铁冶炼工艺要求。总之，这项专利技术在实际生产中根本无法应用。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供可有效降低生产成本，实现节能、环保的硅铁冶炼原料的预处理工艺。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种硅铁冶炼原料的预处理方法，包括以下工艺步骤：

A、将含硅原料、碳质还原剂按比例混合；B、用机械方式压制成40mm-80mm的椭圆形或扁圆形的球团；

C、干燥后，控制含水率小于2％，即可作为硅铁冶炼原料使用。

上述含硅原料为硅砂、硅微粉、硅质煤矸石，其配比的重量百分比为：硅砂65％-85％、硅微粉15％-25％、硅质煤矸石0-15％。

上述碳质还原剂为兰炭末子、无烟煤、精洗烟煤，其配比的重量百分比为：兰炭末子75％-100％、无烟煤0-15％、烟煤0-10％。

上述含硅原料、碳质还原剂中还加有粘合剂。

上述含硅原料、碳质还原剂中还加有萤石粉，其加入量不大于总重量的0.5％。

上述含硅原料中，硅砂的粒度为1mm-8mm，硅质煤矸石的粒度为小于6mm。

上述兰炭末子、无烟煤、烟煤的粒度为小于4mm。。

本发明的特点是：

1、在原料中配入了相当量的硅微粉，一方面为硅微粉的综合利用提供更广阔的空间，同时硅微粉既是原料，又是很好的高、低温粘结剂，能够大幅度提高球团耐火度；硅微粉是硅铁冶炼时产生的气体粉尘，经过滤沉淀而形成的粉尘颗粒，主要成分是SiO2，是一种火山灰性极强的掺合料。目前硅铁企业产生的大量硅微粉，由于氧化硅含量多在80％-90％之间，给其利用带来了很大困难，大多数企业只能将其作为工业废料屯积，这样对环境造成了很大污染。，

2、原料中利用硅砂、硅微粉、硅质煤矸石、兰碳沫子、无烟煤、精洗烟煤等“下脚料”，用于冶炼硅铁，为硅铁行业拓展了原料的使用范围，也为硅砂、硅质煤矸石、硅微粉的综合利用拓展了空间。目前，兰碳沫子、焦炭沫子的价格为颗粒状价格的三分之一左右，而硅质煤矸石则被作为废物，堆积在煤矿周围，如果能有效利用，就能缓解了环境污染的压力，提高其附价值，同时作为冶炼硅铁的原料能够降低生产企业的生产成本。

硅铁冶炼生产中，由于对还原剂的粒度有一定要求，大量粒度小于4mm的焦碳或兰碳投入炉内一部分被除尘风机抽走，一部分被烧损，从而造成极大的浪费，为此很多企业将0-4mm的末子兰碳筛掉，被作为“下脚料”以非常低的价格售出。硅石在加工过程中产生的硅砂其价格是块状硅石价格的30％，大部分被废弃成为污染环境的废物。

随着兰碳原煤深加工技术的发展和应用领域的拓展，而作为冶炼硅铁必不可少的兰碳价格将会大幅度上升，将严重危及硅铁企业的生存。硅铁企业如何利用上述“下脚料”降低硅铁生产的原料成本和解决硅微粉引起的污染问题，已经成为硅铁生产企业的一大难点和必须寻求的一条生路。

硅铁冶炼的反应过程如下：

(1)SiO₂+2C＝SiC+2CO

(2)SiO+2SiC＝2Si+CO T_开＝1726℃

(3)SiO₂+2SiC＝3Si+2CO₂ T_开＝1771℃

(4)Fe+SiC＝FeSi+C T_开＝810℃

(5)Si+Fe＝FeSi

硅质煤矸石：硅铁冶炼的中间产物是SIC。硅质煤矸石中硅、碳含量很高，sio₂/c值约为64.44/33与合成反应(sio₂+3c＝sic+2co)所需反应的物料sio₂/c为60.09/36非常接近。矿物间交错组合，条带组合和镶嵌组合等三种组合关系，均反映了合成sic的主要元素si和c在地质作用下紧密结合，使固相反应中sio₂分子扩散到c表面的行程缩短，加之si和c分布比较均匀和颗粒的精细化，这些天然条件为加快反应扩散速度和提高反应活性创造了优异的动力学条件。配入硅质煤矸石是它作为硅质料可以不配入还原剂，这样可以节约碳还原剂，从而降低生产成本。

精洗烟煤：烟煤是一种变质程度低、挥发份好、电阻率大、烧结性好的煤、烟煤的特点是，空隙率大、反应能力强、比电阻高、灰分高、含铁量高。硅铁冶炼配用之，利于电极下插，炉况顺行。

无烟煤：硅铁冶炼的中间产物是SIC。无烟煤特点是低灰、低硫、低磷、高电阻率、高强度、高化学活性。

3、改变了传统的完全应用块状料生产硅铁的方法，该发明从根本上解决了硅铁冶炼传统炉料两大先天缺陷(1)三种料粒径差别大：直径比是40-120，无法拌匀；(2)比表面积小：块状料的接触面积比粉粒料小50-75％。料的这两种先天缺陷导致矿热炉三相功率不平衡、电极端头不规范、三相电极做功不均衡、反应区大小不一、炉内温度梯度不合理、每个温度梯度上温度分布不均匀、炉料电阻功率与电弧功率比值不科学、炉料预热、熔化速度与还原反应速度不匹配、生产技术指标依赖于操作工的经验和责任心的现状。球团料的生产还为硅铁生产实现计算机控制配料、控制冶炼过程和生产过程实现自动化机械化创造了绝佳的条件，同时能够真正做到“三平一均”。

4、在多元复合球团中原料都细粒化，比表面积大，物料间接触充分，大大提高了反应扩散速度和原料的反应活性，使化学反应进行的较彻底，可降低冶炼电单耗300-1000度，元素的回收率提高2-5％，还原剂的消耗量降低3-5％，炉渣生成量降低到2％以下。

5、在多组分料中硅质材料做为骨架材料其粒度为1-8mm，能够提高球团的高温耐火度，以确保球团高温强度能够满足硅铁冶炼工艺要求。

6、在多元复合球团中配入总量不大于0.5％的添加剂(萤石粉)，大大降低了冶炼炉内熔融液的浓度，很好地促进了反应的正方向进行，同时利于排渣。

8、干燥设备选用了链蓖机加固结罐的干燥方式，避免了因干燥工艺不妥造成球团高温强度受损，同时弥补了国产压球机性能上的不足。

本发明的冶炼硅铁原料预处理方法具有原料资源丰富，价格低廉，节能效果明显，同时由于该技术大量采用了“工业下脚料”和硅微粉、硅质煤矸石，其社会、环境效益也相当可观。

具体实施方式

实施例1：

首先取粒度为1mm-6mm的硅砂48kg，粒度为6-8mm硅砂17kg，硅微粉25kg和粒度小于6mm的硅质煤矸石15kg，按理论计算量加入碳质还原剂和适量的纸浆废液混合搅拌均匀，用机械冷压方式根据生产需求，压制成40mm-80mm的椭圆形或扁圆形的球团，干燥后，控制含水率小于2％，即可作为硅铁冶炼原料使用。如生产含硅为75％的硅铁时，根据炉子容量、炉况，加入一定量的上述球团料，然后再加入现有的各种传统原料和按理论量配入铁料即可。

上述硅微粉既是含硅原料，又是无机粘结剂。上述纸浆废液是作为有机粘合剂使用。

实施例2：

在实施例1的基础上，改变硅砂、硅微粉、硅质煤矸石的配比关系。

含硅原料	硅砂	硅微粉	硅质煤矸石
含硅原料	硅砂	硅微粉	硅质煤矸石	重量百分比(％)	70	20	10
粒度(mm)	2-6		4左右	重量百分比(％)	70	20	10

实施例3：

含硅原料	硅砂	硅微粉	硅质煤矸石
含硅原料	硅砂	硅微粉	硅质煤矸石	重量百分比(％)	85	10	0
粒度(mm)	1-6			重量百分比(％)	85	10	0

实施例4：

在实施例1、2、3的基础上，再加入氯化钠和/或现有技术中的粘结剂。

实施例5-7：

在上述实施例1-4的基础上，碳质还原剂由兰炭末子、无烟煤、精洗烟煤组成，其重量百分比如下。

实施例	兰炭末子	无烟煤	精洗烟煤
实施例	兰炭末子	无烟煤	精洗烟煤	实施例5	75	15	10
实施例6	85	10	5	实施例5	75	15	10
实施例6	85	10	5	实施例7	100	0	0

实施例8：

在实施例1-7中，兰炭末子、无烟煤、烟煤的粒度为小于4mm。

实施例9：

在实施例8中，还加有萤石粉，萤石粉得加入量不大于总重量的0.5％。

Claims

1、一种硅铁冶炼原料的预处理方法，包括以下工艺步骤：

A、将含硅原料、碳质还原剂按比例混合；

B、用机械方式压制成40mm-80mm的椭圆形或扁圆形的球团；

2、根据权利要求1所述硅铁冶炼原料的预处理方法，其特征在于上述含硅原料为硅砂、硅微粉、硅质煤矸石，其配比的重量百分比为：硅砂65％-85％、硅微粉15％-25％、硅质煤矸石0-15％。

3、根据权利要求1所述硅铁冶炼原料的预处理方法，其特征在于上述碳质还原剂为兰炭末子、无烟煤、精洗烟煤，其配比的重量百分比为：兰炭末子75％-100％、无烟煤0-15％、精洗烟煤0-10％。

4、根据权利要求1所述硅铁冶炼原料的预处理方法，其特征在于在上述含硅原料、碳质还原剂中还加有粘合剂。

5、根据权利要求1所述硅铁冶炼原料的预处理方法，其特征在于在上述含硅原料、碳质还原剂中还加有萤石粉，其加入量不大于总重量的0.5％。

6、根据权利要求2所述的硅铁冶炼原料的预处理方法，其特征在于上述含硅原料中，硅砂的粒度为1mm-8mm，硅质煤矸石的粒度为小于6mm。

7、根据权利要求3所述的硅铁冶炼原料的预处理方法，其特征在于上述兰炭末子、无烟煤、精洗烟煤的粒度为小于4mm。