CN101871029B - 一种炼铁方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种炼铁方法，该方法包括将炉料加入冲天炉中进行冶炼，其中，所述炉料含有含碳球团、渣铁、焦碳和熔剂，以100重量份的炉料为基准，所述含碳球团的含量为20-80重量份，所述渣铁的含量为10-70重量份，所述焦碳的含量为5-30重量份，所述熔剂的含量为2-15重量份。现有技术中冲天炉的用途是以熔化渣铁为主。本发明的炼铁方法实现了在铁矿石简单快速冶炼的同时进行渣铁的分离，是一种工序简单，投资小，而且能够进行小规模生产的炼铁方法。

Description

一种炼铁方法

技术领域

本发明涉及一种炼铁方法。

背景技术

现有技术中铁矿石冶炼的主要方法是高炉炼铁法，其过程为将铁矿石、焦炭和熔剂等按一定的比例分批由炉顶装入高炉，使焦炭与铁矿石在炉内形成交替分层结构。由热风炉将鼓风机送出的风加热后吹入炉缸，热风使风口前的焦炭和经风口喷入炉内的煤粉和氧气等燃烧，产生炽热的含CO和H₂的还原性煤气，这种高温煤气在上升过程中与铁矿石和熔剂之间进行激烈的传热、传质、传递动量过程。铁矿石中的氧化铁在下降过程中逐步被还原成金属铁，经渗碳、熔化成为生铁。铁矿石中的杂质与熔剂结合成为炉渣。液态生铁和炉渣聚集在炉缸，定期或连续从铁口和渣口排出。由于铁矿石还原后生成的金属铁会有少量进入炉渣中，可以待炉渣冷却后人工拣出含铁量高的炉渣(一般称为渣铁)，将其重熔以进行渣和铁的分离。

然而，高炉炼铁法工序比较复杂，而且投资很大，只适合于大规模的工业化生产。因此，对于某些不适合使用高炉炼铁的情况来说，需要开发一种工序简单，投资小，而且能够进行小规模生产的炼铁方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中使用高炉炼铁工序复杂，投资大，只适合于大规模工业化生产的缺点，提供一种工序简单，投资小，而且能够进行小规模生产的炼铁方法。

本发明提供了一种炼铁方法，该方法包括将炉料加入冲天炉中进行冶炼，其中，所述炉料含有含碳球团、渣铁、焦碳和熔剂，以100重量份的炉料为基准，所述含碳球团的含量为20-80重量份，所述渣铁的含量为10-70重量份，所述焦碳的含量为5-30重量份，所述熔剂的含量为2-15重量份。

现有技术中冲天炉的用途是以熔化渣铁为主。本发明的发明人经过研究发现，利用冲天炉内的较高温度，把含碳球团和高炉炼铁回收的渣铁加入到冲天炉中，可以将氧化铁直接还原，还原后得到的铁水与渣铁熔化后形成的铁水合并，实现了在铁矿石简单快速冶炼的同时进行渣铁的分离，从而提供了一种工序简单，投资小，而且能够进行小规模生产的炼铁方法。

附图说明

图1为现有技术中冲天炉在使用时的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的炼铁方法包括将炉料加入冲天炉中进行冶炼，其中，所述炉料含有含碳球团、渣铁、焦碳和熔剂，以100重量份的炉料为基准，所述含碳球团的含量为20-80重量份，所述渣铁的含量为10-70重量份，所述焦碳的含量为5-30重量份，所述熔剂的含量为2-15重量份。当所述含碳球团的含量低于20重量份时，冲天炉的作用仍以熔化渣铁为主，炼铁的效率较低；当含碳球团的含量高于80重量份时，会出现炉料不下沉而无法实现冶炼；当所述渣铁的含量低于10重量份时，会出现冶炼不顺；当渣铁的含量高于70重量份时，炼铁的效率较低；当所述焦炭的含量低于5重量份时，则不能提供足够的热量以将铁矿石还原，当焦炭的含量高于30重量份时，会出现炉温过高；当熔剂的含量低于2重量份时，不能获得合适的炉渣成分，脱硫效果差；当熔剂的含量高于15重量份时，则会产生过多的炉渣而影响铁的收得率。

优选情况下，以100重量份的炉料为基准，所述含碳球团的含量为30-80重量份，所述渣铁的含量为10-60重量份，所述焦碳的含量为5-25重量份，所述熔剂的含量为2-10重量份。更优选情况下，所述含碳球团的含量为40-70重量份，所述渣铁的含量为15-45重量份，所述焦碳的含量为10-20重量份，所述熔剂的含量为5-8重量份。

根据本发明提供的方法，其中，所述含碳球团中含有碳和铁精矿，以100重量份的铁精矿为基准，所述碳的含量可以为10-30重量份，优选为20-30重量份。所述含碳球团的概念和制备方法为本领域技术人员所公知，例如，制备含碳球团的方法可以包括将100重量份的铁精矿、10-30重量份的煤粉和2-5重量份的粘结剂混合，压球，自然干燥或利用尾气干燥。所述压球、干燥的条件为本领域技术人员所公知，例如，所述压球的条件包括球团的直径可以为20-80毫米，所述用尾气干燥的条件包括干燥的温度可以为200-500℃，干燥的时间可以为10-30分钟。优选情况下，所述压球的强度可以使得经干燥后的含碳球团的强度为100-500千克/个，更优选为200-400千克/个。在所述含碳球团的制备方法中，所述铁精矿的概念和种类为本领域技术人员所公知；所述粘结剂可以为任何常规用于制备烧结矿和球团矿的粘结剂，例如，可以为膨润土、硅藻土、高岭土和蒙脱土中的一种或几种，优选为膨润土和/或硅藻土，更优选为膨润土。

根据本发明提供的方法，其中，所述熔剂可以为任何常规用于铁矿石冶炼过程的熔剂，例如，可以为石灰石和/或白云石。

根据本发明提供的方法，其中，所述渣铁的概念和制备方法为本领域技术人员所公知，即渣铁为铁矿石还原后生成的金属铁进入炉渣的部分经人工选出后得到的渣和铁的混合物，以所述渣铁的总重量为基准，其中铁的含量可以为30-70重量％。在现有技术中，一般通过将所述渣铁进行重熔实现渣和铁的分离。

根据本发明提供的方法，其中，在冲天炉中进行冶炼的条件包括冶炼的温度可以为1300-1500℃，优选为1400-1450℃，冶炼的时间可以为20-60分钟，优选为30-40分钟。

根据本发明提供的方法，其中，所述冲天炉的种类和构造为本领域技术人员所公知。冲天炉是在竖直圆柱形炉体内用燃烧焦炭的方法来熔化生铁块以获得铁水的设备。在现有技术中，冲天炉主要在铸铁厂(车间)应用，当砂型造好后开冲天炉熔化铁水进行浇注，浇注完即停炉。图1为现有技术中常用的冲天炉用于化铁时的结构示意图，其中，1为加料口，2为炉膛，其内壁用耐火材料砌成炉衬，3为前炉，4为出铁口，5为出渣口，6为热风管，7为进风口，8为生铁块，9为底焦。当冲天炉用于本发明的炼铁方法时，8的位置为所述炉料。在冲天炉熔炼过程中，将炉料从加料口1加入，冲天炉开风后，经进风口7进入炉膛2内的空气与底焦9发生燃烧反应，生成的高温炉气向上流动，使底焦9上面的生铁块8熔化，熔化后的铁滴在底焦层内下落的过程中，被高温炉气和红热的底焦进一步加热，过热的铁水温度可以达到1600℃左右，熔化的铁液及炉渣进入前炉3，分别经出铁口4和出渣口5排出，出铁的温度约为1380-1430℃。

下面，将通过实施例对本发明进行详细的描述。

实施例1

本实施例用于说明本发明的炼铁方法。

将具有如下组成的炉料均匀混合后加入到结构如图1所示的冲天炉中进行炼铁：含碳球团25重量份，渣铁55重量份，焦碳15重量份，石灰石5重量份，冶炼的温度为1400℃，冶炼的时间为30分钟。其中，含碳球团的制备方法为：将100重量份的铁精矿(各种形态的Fe的总含量为58重量％)、15重量份的煤粉和3重量份的膨润土混合，在对辊压球机上压成直径为30毫米的球，在250℃下干燥60分钟，干燥后的含碳球团的强度为300千克/个。所述渣铁中铁的含量为50重量％。炼铁完成后，将铁水浇涛成铸锭，记作A1，铸锭A1为33重量份。对铸锭A1进行成分分析，结果列于表1。

实施例2

本实施例用于说明本发明的炼铁方法。

将具有如下组成的炉料均匀混合后加入到结构如图1所示的冲天炉中进行炼铁：含碳球团55重量份，渣铁15重量份，焦碳20重量份，石灰石10重量份，冶炼的温度为1450℃，冶炼的时间为50分钟。其中，含碳球团的制备方法为：将100重量份的铁精矿(各种形态的Fe的总含量为60％)、25重量份的煤粉和5重量份的硅藻土混合，压成直径为70毫米的球，在350℃下干燥40分钟，干燥后的含碳球团的强度为200千克/个。所述渣铁中铁的含量为50重量％。炼铁完成后，将铁水浇涛成铸锭，记作A2，铸锭A1为26重量份。对铸锭A2进行成分分析，结果列于表1。

实施例3

本实施例用于说明本发明的炼铁方法。

将具有如下组成的炉料均匀混合后加入到结构如图1所示的冲天炉中进行炼铁：含碳球团40重量份，渣铁40重量份，焦碳15重量份，石灰石5重量份，冶炼的温度为1450℃，冶炼的时间为40分钟。其中，含碳球团的制备方法为：将100重量份的铁精矿(各种形态的Fe的总含量为55％)、20重量份的煤粉、2重量份的膨润土和2重量份的硅藻土混合，压成直径为50毫米的球，在300℃下干燥50分钟，干燥后的含碳球团的强度为400千克/个。所述渣铁中铁的含量为50重量％。炼铁完成后，将铁水浇涛成铸锭，记作A3，铸锭A1为30重量份。对铸锭A3进行成分分析，结果列于表1。

对比例1

将具有如下组成的炉料均匀混合后加入到结构如图1所示的冲天炉(自行设计)中进行炼铁：含碳球团85重量份，焦碳10重量份，石灰石5重量份，冶炼的温度为1400℃，冶炼的时间为60分钟。其中，含碳球团的制备方法为：将100重量份的铁精矿(各种形态的Fe的总含量为58％)、15重量份的煤粉和4重量份的膨润土混合，压成直径为30毫米的球，在350℃下干燥60分钟，干燥后的含碳球团的强度为300千克/个。全部采用含碳球团在炼铁过程中，出现了炉料体积膨胀过大，在炉内搭桥，不能完成正常的冶炼过程。

表1

从表1中的数据可以看出，实施例1-3制得的铸锭A1-A3的组成完全符合炼钢用生铁国家标准(GB717-82)中对生铁组成的要求。

通过以上的实施例以及表1中的数据可以看出，本发明的炼铁方法实现了在铁矿石简单快速冶炼的同时进行渣铁的分离，是一种工序简单，投资小，而且能够进行小规模生产的炼铁方法。

Claims (7)

1.一种炼铁方法，其特征在于，该方法包括将炉料加入冲天炉中进行冶炼，其中，所述炉料含有含碳球团、渣铁、焦碳和熔剂，以100重量份的炉料为基准，所述含碳球团的含量为20-80重量份，所述渣铁的含量为10-70重量份，所述焦碳的含量为5-30重量份，所述熔剂的含量为2-15重量份；所述含碳球团的制备方法包括将100重量份的铁精矿、10-30重量份的煤粉和2-5重量份的粘结剂混合，压球，干燥；所述压球的条件使得球团的直径为20-80毫米，干燥的条件包括干燥的温度为200-500℃，干燥的时间为10-30分钟，所述压球的强度使得经干燥后的含碳球团的强度为100-500千克/个；在冲天炉中进行冶炼的条件包括冶炼的温度为1300-1500℃，冶炼的时间为20-60分钟。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，以100重量份的炉料为基准，所述含碳球团的含量为30-80重量份，所述渣铁的含量为10-60重量份，所述焦碳的含量为5-25重量份，所述熔剂的含量为2-10重量份。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，以100重量份的炉料为基准，所述含碳球团的含量为40-70重量份，所述渣铁的含量为15-45重量份，所述焦碳的含量为10-20重量份，所述熔剂的含量为5-8重量份。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述含碳球团中含有碳和铁精矿，以100重量份的铁精矿为基准，所述碳的含量为10-30重量份。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粘结剂为膨润土、硅藻土、高岭土和蒙脱土中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述熔剂为石灰石。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，以所述渣铁的总重量为基准，其中铁的含量为30-70％重量。

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