发明内容
本发明提供了一种高炉炼铁原料及其制备方法,从而克服了上述技术问题中的一个或多个技术问题。
根据本发明的高炉炼铁原料包含烧结矿和球团矿,烧结矿中TiO2的重量含量为5.91%~4.7%。
根据本发明的一方面,球团矿中TiO2的重量含量为12.27%。
根据本发明的一方面,烧结矿的重量与球团矿的重量之比为80∶20~70∶30。
根据本发明的一方面,烧结矿中TiO2的重量含量为5.91%,烧结矿的重量与球团矿的重量之比为80∶20。
根据本发明的一方面,烧结矿中TiO2的重量含量为5.5%,烧结矿的重量与球团矿的重量之比为75∶25。
根据本发明的一方面,烧结矿中TiO2的重量含量为4.7%,烧结矿的重量与球团矿的重量之比为70∶30。
根据本发明的高炉炼铁原料的制备方法包括制备TiO2重量含量为5.91%~4.7%的烧结矿的步骤和制备球团矿的步骤,由该方法制备的高炉炼铁原料包含烧结矿和球团矿。
根据本发明的一方面,制备烧结矿的步骤包括以下步骤:由TiO2重量含量为5.91%~4.7%的烧结原料制备烧结矿,其中,所述烧结原料包含TiO2重量含量为12%~13%的第一钒钛磁铁精矿、TiO2重量含量为10%~11%的第二钒钛磁铁精矿、TiO2重量含量为2%的钢渣、成分与烧结矿的成分相同的返矿以及不含有TiO2的铁矿粉、熔剂和烧结燃料。
根据本发明的一方面,第一钒钛磁铁精矿和第二钒钛磁铁精矿的重量之和占烧结原料总重量的42%~45%,钢渣的重量占烧结原料总重量的3.2%,返矿的重量占烧结原料总重量的20%。
根据本发明的一方面,制备球团矿的步骤包括由TiO2重量含量为12%~13%的第一钒钛磁铁精矿制备球团矿。
根据本发明的高炉炼铁原料的制备方法具有以下优点:
(1)可改善烧结原料的粒度组成,提高烧结料层的透气性和烧结速度,从而提高烧结矿产量,同时可以改善烧结矿的制粒性能。
(2)可使烧结料的熔点下降,有利于强化烧结过程,减少燃料消耗。
(3)采用的烧结料中的TiO2重量含量较低,有利于改善烧结矿的矿物组成和结构,提高烧结矿的强度和成品率。
(4)可改善烧结矿的冶金性能,有利于提高高炉炼铁的技术经济指标。
具体实施方式
现在,将对根据本发明实施例的高炉炼铁原料及其制备方法进行详细描述。
根据本发明实施例的高炉炼铁原料包含烧结矿和球团矿,烧结矿中TiO2的含量(重量含量,下同)为5.91%~4.7%。球团矿中TiO2的含量可以为12.27%。该高炉炼铁原料中包含的烧结矿与球团矿的重量比可以为80∶20~70∶30。
根据本发明实施例的高炉炼铁原料的制备方法包括制备TiO2含量为5.91%~4.7%的烧结矿的步骤和制备球团矿的步骤。
可以由TiO2含量为5.91%~4.7%的烧结原料制备烧结矿,其中,该烧结原料可以包含高TiO2(含量为12%~13%)钒钛磁铁精矿、低TiO2(含量为10%~11%)钒钛磁铁精矿、TiO2含量为2%的钢渣、成分与烧结矿的成分相同的返矿以及不含有TiO2的铁矿粉、熔剂和烧结燃料。高TiO2钒钛磁铁精矿和低TiO2钒钛磁铁精矿的重量之和可占烧结原料总重量的42%~45%,钢渣的重量可以占烧结原料总重量的3.2%,返矿的重量可以占烧结原料总重量的20%。
制备球团矿的步骤可以包括由上述高TiO2(含量为12%~13%)钒钛磁铁精矿制备球团矿的工艺,球团矿中TiO2的含量可以为12.27%。由该方法制备的高炉炼铁原料中包含的烧结矿与球团矿的重量比可以为80∶20~70∶30。
下面的实施例更加详细地说明了根据本发明的高炉炼铁原料及其制备方法。然而,应该理解,本发明不受这些实施例的限制。
实施例1
烧结矿的制备
首先,制备TiO2含量为5.91%的烧结原料,采用石灰石和生石灰作为烧结熔剂,焦炉煤气作为点火燃料,焦粉作为烧结燃料,用梭式布料器布料,料层厚度为549mm,采用130m2的带式烧结机对该烧结原料进行烧结,其中,烧结风量为92m3/m2·min,主管负压为12600Pa。烧结完毕后,将烧结矿从机尾卸下,用单辊破碎机破碎,再进入热振动筛筛分,然后进入环冷机冷却,最后进入固定筛筛分。经固定筛筛分后,粒径不小于10mm的烧结矿用作根据本实施例的高炉炼铁原料的一部分(其中,分出小部分10mm~16mm的烧结矿作烧结机铺底料),粒径小于10mm的烧结矿返回烧结作为返矿。烧结前后TiO2的含量相同,因此由该实施例制备的烧结矿的TiO2含量为5.91%。
下面的表1示出了实施例1的烧结原料的配料百分比(干料用量)。
表1
|
烧结原料的TiO<sub>2</sub>含量 |
高TiO<sub>2</sub>钒钛磁铁精矿 |
低TiO<sub>2</sub>钒钛磁铁精矿 |
印度矿粉 |
混匀粉 |
中加粉 |
钢渣 |
生石灰 |
石灰石 |
焦粉 |
返矿(外配) |
对比 |
7.48 |
54.0 |
0 |
18.0 |
6.0 |
4.0 |
4.0 |
7.0 |
2.4 |
4.6 |
25 |
例 |
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|
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|
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实施例1 |
5.91 |
42.5 |
11.9 |
18.0 |
6.0 |
4.0 |
4.0 |
7.0 |
2.0 |
4.6 |
25 |
实施例2 |
5.50 |
32.88 |
21.92 |
18.0 |
6.0 |
4.0 |
4.0 |
7.0 |
1.6 |
4.6 |
25 |
实施例3 |
4.70 |
22.08 |
33.12 |
18.0 |
6.0 |
4.0 |
4.0 |
7.0 |
1.2 |
4.6 |
25 |
表1中的各种配料的主要化学成分的重量百分比如表2所示。
表2
焦粉 |
C(固)80.38 |
挥发份2.42 |
灰份16.72 |
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|
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|
0.561 |
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在表2中,Ig表示烧损,指在烧结过程中的损失率。
球团矿的制备
以膨润土为球团粘结剂,采用φ6m×2的球盘机对上述高TiO2钒钛磁铁精矿造球,碱度保持0.18,然后采用年产120万吨的大型链篦机-回转窑对生球进行干燥、预热、焙烧和冷却,从而制得球团矿。球团矿的主要化学成分如表3所示。表3中示出的球团矿,即由100%的上述高TiO2钒钛磁铁精矿制成的球团矿,有时也被称作全钒钛球团矿。
表3
成分 |
TFe |
FeO |
SiO<sub>2</sub> |
CaO |
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> |
V<sub>2</sub>O<sub>5</sub> |
TiO<sub>2</sub> |
MgO |
S |
球团矿 |
52.01 |
1.00 |
3.81 |
0.68 |
3.89 |
0.52 |
12.27 |
2.63 |
0.029 |
在完成烧结矿和球团矿的制备之后,确定上述制备的烧结矿和球团矿的重量比。为了使整个高炉料的铁、钛保持平衡,在本实施例中,确定制备的烧结矿和球团矿的重量比为80∶20,从而制备根据本实施例的高炉炼铁原料。在实际使用过程中,可以将烧结矿和球团矿经各自的矿仓直接上到皮带上进入高炉,不需要在送入高炉之前混合烧结矿和球团矿。这样,使TiO2含量高的球团矿与TiO2含量低的烧结矿在高炉中混合,可以保持整个高炉料的铁、钛平衡。
然而,根据本实施例的高炉炼铁原料的进料方法不限于此,例如,可以将上述制备的烧结矿和球团矿按照80∶20的重量比混合后送入高炉。
实施例2
除了烧结原料的配料百分比以及烧结矿与球团矿的重量比不同之外,采用与实施例1的方法相同的方法制备高炉炼铁原料。其中,实施例2的配料百分比如表1所示,烧结原料和烧结矿中TiO2的含量为5.50%,烧结矿与球团矿的重量比为75∶25。
实施例3
除了烧结原料的配料百分比以及烧结矿与球团矿的重量比不同之外,采用与实施例1的方法相同的方法制备高炉炼铁原料。其中,实施例3的配料百分比如表1所示,烧结原料和烧结矿中TiO2的含量为4.70%,烧结矿与球团矿的重量比为70∶30。
对比例
除了烧结原料的配料百分比之外,采用与实施例1的方法相同的方法制备烧结矿。其中,对比例的配料百分比如表1所述。
结果与评价
在烧结原料的粒度组成、料层透气性、烧结速度、利用系数、烧结矿的转鼓强度、成品率、平均粒径、产量、低温还原分化率方面,对实施例1至实施例3与对比例制备的烧结矿进行比较。
下面的表4示出了实施例1至实施例3与对比例的烧结原料的粒度组成(百分比)。
表4
粒度(mm) |
>8 |
8~5 |
5~3 |
3~1 |
1~0.5 |
<0.5 |
>3 |
dcp |
对比例 |
1.60 |
25.70 |
27.60 |
37.90 |
1.60 |
5.60 |
54.9 |
3.90 |
实施例1 |
1.85 |
27.30 |
26.80 |
37.40 |
1.60 |
5.0 |
55.95 |
3.98 |
实施例2 |
1.93 |
26.90 |
27.50 |
36.70 |
1.40 |
4.60 |
56.33 |
4.01 |
粒度(mm) |
>8 |
8~5 |
5~3 |
3~1 |
1~0.5 |
<0.5 |
>3 |
dcp |
实施例3 |
1.89 |
27.80 |
28.20 |
36.40 |
1.70 |
4.0 |
57.89 |
4.04 |
在表4中,dcp表示平均粒径。
下面的表5示出了根据实施例1至实施例3制备的烧结矿相对于对比例制备的烧结矿在转鼓强度、成品率、平均粒径、产量、低温还原分化率方面的改进之处。
表5
|
实施例1 |
实施例2 |
实施例3 |
转鼓强度 |
提高1.12~2.95个百分点 |
提高3.62~4.07个百分点 |
提高4.53~5.25个百分点 |
成品率 |
提高3.21~3.87个百分点 |
提高4.15~4.36个百分点 |
提高4.83~4.98个百分点 |
平均粒径 |
增加0.62~0.8mm |
增加0.91~1.18mm |
增加1.2~1.83mm |
产量 |
提高2.5%~3.46% |
提高4.84%~ |
提高6.92~7.3% |
|
|
5.52% |
|
低温还原粉化率 |
下降1.28~2.30个百分点 |
下降2.79~3.4个百分点 |
下降4.75~5.60个百分点 |
根据本发明的高炉炼铁原料的制备方法采用的烧结原料中TiO2重量含量低,可使烧结原料的熔点下降,有利于强化烧结过程,并达到减少燃料消耗的目的,并且有利于改善烧结矿的矿物组成和结构,相对于对比例提高了烧结矿的强度和成品率,如表5所示。另外,由表5还可以看出,实施例1至实施例3的烧结矿的平均粒径比对比例的烧结矿的平均粒径增加了0.62~1.83mm,从而改善了烧结矿的制粒性能。
下面的表6示出了实施例1至实施例3与对比例的主要烧结指标。
表6
编号 |
料层透气性系数(jpu) |
烧结速度(mm/min) |
利用系数(t./m<sup>2</sup>·h) |
对比例 |
9.25 |
73.65 |
1.220 |
实施例1 |
9.93 |
74.58 |
1.248 |
编号 |
料层透气性系数(jpu) |
烧结速度(mm/min) |
利用系数(t./m<sup>2</sup>·h) |
实施例2 |
10.28 |
75.43 |
1.276 |
实施例3 |
10.87 |
75.82 |
1.281 |
由表4可以看出,由于实施例1至实施例3的烧结原料相对于对比例提高了大于3mm的颗粒的百分比,即,改善了粒度组成,同时增大了平均粒径,因此可以改善料层透气性、烧结速度和利用系数,如表6所示。
因此,根据本发明的实施例的高炉炼铁原料的制备方法包括制备TiO2含量为5.91%~4.7%的烧结矿的步骤和制备球团矿的步骤。相对于对比例,根据本发明实施例的高炉炼铁原料的制备方法可以将烧结矿转鼓强度提高1.12~5.25个百分点,成品率提高3.21~4.98个百分点,产量提高2.5%~7.3%,烧结矿的冶金性能也有较大的改善。
综上所述,本发明的高炉炼铁原料的制备方法只涉及到烧结原料结构的调整,不用对现场工艺流程进行改造,可行性强。
本发明不限于上述实施例,在不脱离本发明范围的情况下,可以进行各种变形和修改。例如,本领域技术人员可以使用不同于实施例1至实施例3中的钒钛磁铁精矿的钒钛磁铁精矿来制备TiO2含量为5.91%~4.7%的烧结矿。