CN102168182A

CN102168182A - 含锌粉尘配碳团块高温直接还原脱锌方法

Info

Publication number: CN102168182A
Application number: CN2010101138330A
Authority: CN
Inventors: 王东彦; 鲍小晔; 李肇毅
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2011-08-31

Abstract

一种含锌粉尘配碳团块高温直接还原脱锌方法，包括如下步骤：1)分析并确定锌含量低于2wt％的含锌粉尘中MgCO₃的含量；2)如果MgCO₃含量小于6.5％，向含锌粉尘中加入含MgCO₃添加剂，使造块混合物中的MgCO₃含量大于等于6.5wt％；3)当完成步骤2)后，可直接进入步骤4)，还可向上述混合物中进一步添加白云石泥饼、石灰石泥饼、破碎成粉的钢渣、石灰、消石灰及其任意两种或多种的混合，使其均匀混合物中的四元；4)将步骤2)或3)制得的均匀混合物加入含碳物质均匀混合后滚制或压制成团块；5)将步骤4)获得的团块在1100～1350℃范围内加热15分钟以上，还原挥发出其中的锌并将氧化铁还原成金属铁。

Description

含锌粉尘配碳团块高温直接还原脱锌方法

技术领域

本发明涉及煤基高温直接还原技术领域，特别涉及含锌粉尘配碳团块高温直接还原脱锌方法。

背景技术

碳基高温直接还原技术是处理钢铁厂炼钢和炼铁过程中产生的含锌粉尘或尘泥的重要方法之一。该法是将含锌粉尘配碳造块后，在1000℃以上的高温下直接还原，制成一定金属化率的含铁炉料和将料块中的锌等金属还原挥发收集起来，分别将前者(含铁炉料)用于钢铁厂的炼铁或炼钢，后者(挥发收集起来的富含锌金属及其氧化物的二次粉尘)用于锌品生产的原料。在这种方法中，将料块中的锌尽可能多地除掉，即使锌的挥发脱除率尽可能提高，并在除尘系统中进行收集是人们特别希望做到的事情。如JP 2006316333A、JP 9209047A等即给出了此种技术的例子。

上述现有技术的主要工艺步骤及其工艺参数为：

1)在粉尘中配入添加剂并混合均匀；

2)混合造块：在上述步骤得到的均匀混合物中配入含碳细粉和其它添加剂，如粘结剂等，其中配入的含碳物质的量按C/O(料块单质C与铁氧化物和锌氧化物中的O的摩尔比或原子比)(摩尔比或原子比)＝1-1.5确定，且料块最大厚度不超过50mm；

3)将料块烘干后，在1000℃以上的高温下直接还原15分钟以上，形成一定金属化率的含铁炉料和将料块中的锌挥发收集起来；

4)含铁炉料用于钢铁厂的炼铁或炼钢，挥发收集起来的富含锌金属及其氧化物的二次粉尘用于锌品生产的原料。

现有技术中所涉及的含锌粉尘(泥)中的含锌量在5％以上的部分，采用上述工艺步骤基本上可以获得较高的脱锌率。

但含锌量在2％以下的钢铁厂粉尘(泥)的产出量也很大，且其还原脱锌后含铁炉料中的含锌量即便在0.1％以上对高压大型高炉炼铁过程也是超标的。

现有技术针对含锌量在2％以下的含锌粉尘，必须采用提高还原温度、增加还原时间，配入更多的含碳量或提高球团碱度来提高锌的脱除率，这些方法固然对提高团块的脱除率有利，但在增加了还原过程消耗的同时，脱锌率提高的程度并不理想，如当原料锌含量在1％时，脱锌率只能达80％.因此，在锌含量较低(含锌量在2％以下)的情况下，如能在不增加还原过程消耗的条件下，提高含锌粉尘或尘泥中锌的挥发率，对提高直接还原技术的应用效果是十分有利的。

发明内容

本发明的目的是提供一种含锌粉尘配碳团块高温直接还原脱锌方法，将配碳球团中加入含MgCO₃物质(如菱镁石粉，白云石粉等)的比例和粒度调整到合适的范围，以便进一步提高脱锌率。此外，还可与调整碱度配合，提高脱锌率。

为实现上述目的，本发明的技术方案是，

一种含锌粉尘配碳团块高温直接还原脱锌方法，包括如下步骤：

1)分析并确定锌含量低于2wt％的含锌粉尘中MgCO₃的含量，如果MgCO₃含量小于6.5％，则进行步骤2)；如果MgCO₃含量大于等于6.5％，则直接进行步骤3)或4)；

2)如果MgCO₃含量小于6.5％，向含锌粉尘中加入含MgCO₃添加剂，使造块混合物中的MgCO₃含量大于等于6.5wt％；

3)当完成步骤2)后，可直接进入步骤4)，还可向上述混合物中进一步添加白云石泥饼、石灰石泥饼、破碎成粉的钢渣、石灰、消石灰及其任意两种或多种的混合，使其均匀混合物中的四元即CaO、MgO、SiO₂和Al₂O₃碱度提高到1.3～2.6之间；上述添加物的加入量可根据碱度值算出CaO、MgO、SiO₂和Al₂O₃的含量来确定，但要保证均匀混合物中的MgCO₃含量仍大于等于6.5wt％；

4)将步骤2)或3)制得的均匀混合物加入含碳物质如煤粉、焦粉、石油焦粉、石墨粉中的一种或几种，均匀混合后滚制或压制成最大厚度不超过50毫米的团块；含碳物质的加入量按团块中单质C与铁氧化物和锌氧化物中的O的摩尔比或原子比1～1.5来确定；

5)将步骤4)获得的团块在1100～1350℃范围内加热15分钟以上，还原挥发出其中的锌并将氧化铁还原成金属铁。

进一步，以上的物料配入和混合过程可在滚筒、或混碾机内进行，充分混合均匀的物料可按物料的成球水分滚球成形或在不大于5％的水分下压制成型；之后，放入高温还原炉内进行高温直接还原处理。

又，上述菱镁石粉、白云石粉的粒度优选以200目以下占60wt％以上。

再有，含MgCO₃添加剂包括菱镁石粉和/或白云石粉。

混合物中的MgCO₃含量为6.5wt％～20wt％，外配的MgCO₃含量只有使团块中MgCO₃比例超过6.5wt％，才可能起到比较显著的效果，但配的过多，对金属化产品的后续应用会产生影响，使产品品位降低过多，从产品后续应用考虑，其配入量以20wt％的上限为宜。

步骤3)优选加入石油焦粉，因为该物质杂质少。

在步骤3)中将四元碱度控制在1.8～2.2之间。

另外，步骤3)中含碳物质的加入量按团块中单质C与铁氧化物和锌氧化物中的O的摩尔比或原子比为1～1.2来确定。

将步骤2)或3)制得的均匀混合物加入含碳物质煤粉、焦粉、石油焦粉、石墨粉中的一种或几种，均匀混合后滚制或压制成最大厚度不超过50毫米的团块。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

在还原温度、还原时间，含碳量不变的条件下，采取本发明的技术措施进行MgCO₃成分控制和碱度控制，可使含锌粉尘配碳料块的锌脱出率较现有技术提高约5％以上，生球中的锌含量越低，锌脱出率提高的越多，而在这一点上现有技术是无法达到的。

采用本发明所述的技术措施后，在相同配碳量的还原温度、还原时间和四元碱度下，2％锌含量的粉尘配碳球团的脱锌率有了较大提高，提高幅度在5％左右。不仅如此，球团的软化熔融程度也明显减少，大大降低了团块还原操作的难度。而采用这种方法本身却并未给工艺过程增加新的负担，工艺成本并未因此而提高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

实施例1中包含了几种情形，情形一和情形二如下：原始含锌粉尘四元碱度为0.31，配加占团块总量(干基)4.86wt％的菱镁石粉后(情形一：200目以下占30wt％；情形二：200目以下占60wt％)，均匀混合物中的MgCO₃含量达到6.5wt％，四元碱度提高到0.498，按C/O＝1的摩尔比配入焦粉或煤粉造块后，其锌在1250℃下，分别还原10分钟、15分钟、20分钟、30分钟后得到的脱锌率列于表1中；情形三：同样粉尘按C/O＝1的摩尔比配入焦粉或煤粉造块后，其锌在1250℃下，分别还原10分钟、15分钟、20分钟、30分钟后得到的脱锌率也列于表1中；情形四：同样粉尘加入消石灰粉，将其均匀混合物四元碱度提高到1.3后，按C/O＝1的摩尔比配入焦粉或煤粉造块后，其锌在1250℃下，分别还原10分钟、15分钟、20分钟、30分钟后得到的脱锌率列于表1中。

表1

实施例2

实施例2包括两种情形，情形一：原始含锌粉尘碱度为0.31，配加19.95％白云石粉后，均匀混合物中的MgCO3含量达到10.89％，碱度增加到1.3，按C/O＝1的摩尔比配入焦粉或煤粉后，在1250℃下，分别还原10分钟、15分钟、20分钟、30分钟后得到的脱锌率列于表2；情形二：同样粉尘配加消石灰，混合物碱度为1.3，按C/O＝1的摩尔比配入焦粉或煤粉后，其锌在1250℃下，分别还原10分钟、15分钟、20分钟、30分钟后得到的脱锌率列于表2。

表2

实施例3

实施例3包含两种情形：情形一：原始含锌粉尘碱度为0.31，配加4.02wt％的菱镁石(200目以下占60wt％)粉和生石灰后，均匀混合物中的MgCO3含量达到6.5％，四元碱度提高到1.3，按C/O＝1的摩尔比配入焦粉或煤粉后，其锌在1250℃下，分别还原10分钟、15分钟、20分钟、30分钟后得到的脱锌率列于表3；情形二：同样含锌粉尘配加石灰，均匀混合物碱度为1.3后，再按C/O＝1的摩尔比配入焦粉或煤粉后，其锌在1250℃下，分别还原10分钟、15分钟、20分钟、30分钟后的脱锌率列于表3。

表3

实施例4

实施例4包含两种情形：情形一：原始含锌粉尘碱度为0.31，配加2.84％菱镁石和配加生石灰，将碱度提高到2.6，混合物的MgCO3含量达到6.5％后，按C/O＝1的摩尔比配入焦粉或煤粉后，其锌在1250℃下，分别还原10分钟、15分钟、20分钟、30分钟后得到的脱锌率列于表4。情形二：同样粉尘配加生石灰，混合物碱度为2.6，再按C/O＝1的摩尔比配入焦粉或煤粉后，分别还原10分钟、15分钟、20分钟、30分钟后得到的脱锌率列于表4。

表4

Claims

1.一种含锌粉尘配碳团块高温直接还原脱锌方法，包括如下步骤：

1)分析并确定锌含量低于2wt％的含锌粉尘中MgCO₃的含量，并按配碳团块中MgCO₃含量大于或等于6.5wt％，确定含锌粉尘中MgCO₃的含量是否可使含锌粉尘配碳团块中的MgCO₃含量大于或等于6.5wt％；若小于6.5％，则进行步骤2)；如果MgCO₃含量大于等于6.5％，则直接进行步骤3)；

2)如果MgCO₃含量小于6.5％，向含锌粉尘中加入含MgCO₃添加剂，使含锌粉尘配碳团块的MgCO₃含量大于等于6.5wt％；

3)将步骤2)制得的混合物加入含碳物质如煤粉、焦粉、石油焦粉、石墨粉中的一种或几种，均匀混合后滚制或压制成最大厚度不超过50毫米的配碳团块，含碳物质的加入量按配碳团块中单质C与铁氧化物和锌氧化物中的O的摩尔比或原子比1～1.5来确定；

4)将获得的配碳团块在1100～1350℃范围内加热15分钟以上，还原挥发出其中的锌，并将氧化铁还原成金属铁。

2.如权利要求1所述的含锌粉尘配碳团块高温直接还原脱锌方法，其特征是，步骤2)后，可向上述造块混合物中进一步添加白云石泥饼、石灰石泥饼、破碎成粉的钢渣、石灰及消石灰中任意两种或多种的混合，使其混合物中的四元即CaO、MgO、SiO₂和Al₂O₃碱度提高到1.3～2.6之间；上述添加物的加入量可根据碱度值算出CaO、MgO、SiO₂和Al₂O₃的含量来确定，但要保证含锌粉尘配碳团中的MgCO₃含量仍大于等于6.5wt％；然后再进入步骤3)。

3.如权利要求1所述的含锌粉尘配碳团块高温直接还原脱锌方法，其特征是，以上的物料配入和混合过程可在滚筒、或混碾机内进行，充分混合均匀的物料可按物料的成球水分滚球成形或在不大于5％的水分下压制成型；之后，放入高温还原炉内进行高温直接还原处理。

4.如权利要求1所述的含锌粉尘配碳团块高温直接还原脱锌方法，其特征是，上述菱镁石粉、白云石粉的粒度优选以200目以下占60wt％以上。

5.如权利要求1所述的含锌粉尘配碳团块高温直接还原脱锌方法，其特征是，含MgCO₃添加剂包括菱镁石粉和/或白云石粉。

6.如权利要求1所述的含锌粉尘配碳团块高温直接还原脱锌方法，其特征是，混合物中的MgCO₃含量为6.5wt％～20wt％。

7.如权利要求1所述的含锌粉尘配碳团块高温直接还原脱锌方法，其特征是，步骤3)优选加入石油焦粉。

8.如权利要求1所述的含锌粉尘配碳团块高温直接还原脱锌方法，其特征是，在步骤3)中将四元碱度控制在1.8～2.2之间。

9.如权利要求1所述的含锌粉尘配碳团块高温直接还原脱锌方法，其特征是，步骤3)中含碳物质的加入量按团块中单质C与铁氧化物和锌氧化物中的O的摩尔比或原子比为1～1.2来确定。