CN102230047A - 高磷鲕状贫赤铁矿转底炉熔融还原生产粒铁的炼铁方法 - Google Patents

高磷鲕状贫赤铁矿转底炉熔融还原生产粒铁的炼铁方法 Download PDF

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吴道洪
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Abstract

本发明公开了一种高磷鲕状贫赤铁矿转底炉熔融还原生产粒铁的炼铁方法,包括下列步骤:1)配料:将以下原料按重量份配料:高磷鲕状贫赤铁矿7~8份;煤1~3份和助熔剂0~3份;2)转底炉熔融还原反应:将上述三种原料混合均匀后进行造粒、干燥后将生球布入转底炉内,加热到1250℃~1450℃,保持25~40分钟,进行转底炉熔融还原反应,从转底炉排出高温中间粒铁和渣子;3)间接水冷:将600℃~1100℃的高温中间粒铁和渣子送入通有氮气的间接水冷筒中进行冷却;4)干式磁选:对冷却后的中间粒铁和渣子再进行干式磁选,最终获得粒铁。本发明工艺简单、流程短、效率高、不需焦煤、适于处理高磷鲕状贫赤铁。

Description

高磷鲕状贫赤铁矿转底炉熔融还原生产粒铁的炼铁方法
技术领域
本发明涉及一种高磷鲕状贫赤铁矿转底炉熔融还原生产粒铁的炼铁方法。
背景技术
我国的高磷鲕状赤铁矿主要分布在湖北、湖南、云南、四川、贵州、广西、江西和甘肃等省、自治区。矿床中的主要矿物有赤铁矿、菱铁矿、磁铁矿、褐铁矿、鲕绿泥石、铁白云石、石英(玉髓)、胶磷矿(细晶磷灰石)、方解石、黄铁矿、云母和黏土类矿物等。主要矿石类型为赤铁矿矿石,其次为磁铁矿、赤铁矿石和鲕绿泥石、菱铁矿、赤铁矿混合矿石。该类铁矿储量高达30亿~50亿吨,占我国铁矿总储量的10%,矿石多呈鲕状、块状构造,少数具豆状、肾状构造。有些鲕粒中由硅质和铁质构成的同心圆圈可达数十层,且鲕状赤铁矿嵌布极细,经常与菱铁矿、褐铁矿、鲕绿泥石、黏土和胶磷矿共生,通常矿石选矿效果很差,而且含磷较高,是目前国内外公认的最难选的铁矿石类型。
随着我国的进步和经济的发展,对铁矿石的需求量也日益增加。近年来进口铁矿石的价格在不断的上涨,这就使得一些原来认为不能开采利用的相对的贫矿和难以处理的赤铁矿具有了开发利用的价值。其中的高磷鲕状贫赤铁矿就是一个典型的代表。但是其长期以来一直因为难以选别以及其中的磷品位难以降低而得不到很好的开发利用。国内有很多单位和院校都在对其的利用进行深入研究,但其工业化的应用很少。
高炉称为第一代炼铁法,产品属高碳液态铁水;直接还原称为第二代炼铁法,产品属低碳固态铁;第三代炼铁法的产品介于二者之间,属中碳熔化(或半熔)状态,即生产粒铁(或珠铁)的技术。
目前,国内的几所院校的实验室可以获得粒铁,并对粒铁形成的原理进行了深入分析,但原料仅仅局限于全铁品位在60%以上的铁精粉。
因而,采用低品位的铁矿,尤其是高磷鲕状赤铁矿,通过转底炉熔融还原生产粒铁供给转炉炼钢的研究意义重大!
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷,提供一种高磷鲕状贫赤铁矿转底炉熔融还原生产粒铁的炼铁方法,它工艺简单、流程短、效率高、不需焦煤、适于处理高磷鲕状贫赤铁。
为解决上述问题,本发明采用如下技术方案:
本发明提供了一种高磷鲕状贫赤铁矿转底炉熔融还原生产粒铁的炼铁方法,所述方法包括下列步骤:
1)、配料:将以下原料按重量份配料:
高磷鲕状贫赤铁矿7~8份;煤1~3份和助熔剂0~3份;
2)、转底炉熔融还原反应:将上述三种原料混合均匀后进行造粒、干燥后将生球布入转底炉内,加热到1250℃~1450℃,保持25~40分钟,进行转底炉熔融还原反应,从转底炉排出高温中间粒铁和渣子;
3)、间接水冷:将600℃~1100℃的高温中间粒铁和渣子送入通有氮气的间接水冷筒中进行冷却,10分钟内冷却到100℃以下;
4)、干式磁选:对冷却到100℃以下的粒铁和渣子混合物进行干式磁选,磁场强度在600~1000奥斯特,磁性物即为粒铁,非磁性物为尾渣。
所述的高磷鲕状贫赤铁矿中铁的重量含量为30~60%、磷的重量含量为0.5~2.0%。
3、如权利要求2所述的高磷鲕状贫赤铁矿转底炉熔融还原生产粒铁的炼铁方法,其特征在于:所述煤为非炼焦煤;煤的热值为750kcal/Nm3~9000kcal/Nm3
所述助熔剂为生石灰、石灰石、碳酸钙、消石灰的一种或多种。
所述转底炉为蓄热式煤基熔融还原铁转底炉。
所述的造粒方法为采用对辊式高压压球机造粒;压出的含碳球团粒度为长30-35mm,宽18-22mm,厚12-18mm的扁球体。
本发明中,利用转底炉的高温熔融还原过程,将高磷鲕状贫赤铁矿中的铁进行快速还原,由于配入了石灰石增加了焙烧物料的碱度,在高温还原过程中铁颗粒不断聚集长大,从而形成粒铁。其它脉石矿物形成玻璃相渣子,实现了渣铁分离。利用通有氮气的间接水冷筒进行冷却,防止金属铁再氧化,冷却后的粒铁和渣子再进行干式磁选,最终获得炼铁用粒铁。在高温熔融还原过程中,部分磷挥发随烟气排走,部分磷与配加的石灰石反应,固结在渣子中,不仅实现了去除磷的目的,而且保证了生产过程中对环境污染的影响达到要求的标准。整个工艺过程所需燃料及动力可以全部来自于非炼焦煤,实现钢铁冶炼过程对稀缺能源的替代。
本发明的方法与其它处理高磷鲕状贫赤铁矿的炼铁法工艺路线相比,其设备少、投资少、工艺简单、易于操作、流程短、效率高、成本低、易于规模生产,有很高的实用价值。采用本发明,省去了传统工艺污染大的烧结、焦化工艺,用非炼焦煤代替了资源匮乏的焦炭,是一种非高炉炼铁法。
本发明可以最大限度地合理利用自然资源和能源,是一种利用高磷鲕状贫赤铁矿进行炼铁的高效环保工艺。
具体实施方式
实施例1
1)、配料:将以下原料按重量份配料:
高磷鲕状贫赤铁矿5份;煤1份和助熔剂0.9份;
其中,高磷鲕状贫赤铁矿中铁的重量含量为44.90%、磷的重量含量为0.76%;所述煤为非炼焦煤;煤的热值为4000kcal/Nm3;所述助熔剂为石灰石。
2)、转底炉熔融还原反应:将上述三种原料混合均匀后进行造粒、干燥后将生球布入转底炉内,加热到1250-1450℃,保持25-40分钟,进行转底炉熔融还原反应,从转底炉排出高温中间粒铁和渣子;
其中,所述的造粒方法为采用对辊式高压压球机造粒;压出的含碳球团粒度为长32mm,宽20mm,厚15mm的扁球体。
所述转底炉为蓄热式煤基熔融还原铁转底炉。
3)、间接水冷:将600℃~1100℃的高温中间粒铁和渣子送入通有氮气的间接水冷筒中进行冷却,10分钟内冷却到100℃以下;
4)、干式磁选:对冷却后的中间粒铁和渣子再进行干式磁选,最终获得粒铁。
干式磁选方式为:对冷却到100℃以下的粒铁和渣子混合物进行干式磁选,磁场强度在600~1000奥斯特,磁性物即为粒铁,非磁性物为尾渣。
最终获得的粒铁,平均直径为12mm,铁的重量含量为93.85%、磷的重量含量为0.06%。
每生产一吨粒铁,消耗高磷鲕状贫赤铁矿2.17吨,石灰石0.33吨,燃料0.6吨,电350kwh。铁的收得率为96.42%。
实施例2
1)、配料:将以下原料按重量份配料:
高磷鲕状贫赤铁矿7份;煤3份和助熔剂0.1份;
其中,高磷鲕状贫赤铁矿中铁的重量含量为30%、磷的重量含量为2%;所述煤为非炼焦煤;煤的热值为9000kcal/Nm3;所述助熔剂为生石灰。
2)、转底炉熔融还原反应:将上述三种原料混合均匀后进行造粒、干燥后将生球布入转底炉内,加热到1450℃,保持25分钟,进行转底炉熔融还原反应,从转底炉排出高温中间粒铁和渣子;
其中,所述的造粒方法为采用对辊式高压压球机造粒;压出的含碳球团粒度为长30mm,宽22mm,厚12mm的扁球体。所述转底炉为蓄热式煤基熔融还原铁转底炉。
3)、间接水冷:将1000℃的高温中间粒铁和渣子送入通有氮气的间接水冷筒中进行冷却,10分钟内冷却到100℃以下;
4)、干式磁选:对冷却后的中间粒铁和渣子再进行干式磁选,最终获得粒铁。
干式磁选方式为:对冷却到100℃以下的粒铁和渣子混合物进行干式磁选,磁场强度在600奥斯特,磁性物即为粒铁,非磁性物为尾渣。
实施例3
1)、配料:将以下原料按重量份配料:
高磷鲕状贫赤铁矿8份;煤1份和助熔剂3份;
其中,高磷鲕状贫赤铁矿中铁的重量含量为60%、磷的重量含量为0.5%;所述煤为非炼焦煤;煤的热值为1000kcal/Nm3;所述助熔剂为碳酸钙。
2)、转底炉熔融还原反应:将上述三种原料混合均匀后进行造粒、干燥后将生球布入转底炉内,加热到1250℃,保持40分钟,进行转底炉熔融还原反应,从转底炉排出高温中间粒铁和渣子;
其中,所述的造粒方法为采用对辊式高压压球机造粒;压出的含碳球团粒度为长35mm,宽18mm,厚18mm的扁球体。
所述转底炉为蓄热式煤基熔融还原铁转底炉。
3)、间接水冷:将600℃的高温中间粒铁和渣子送入通有氮气的间接水冷筒中进行冷却,10分钟内冷却到100℃以下;
4)、干式磁选:对冷却后的中间粒铁和渣子再进行干式磁选,最终获得粒铁。
干式磁选方式为:对冷却到100℃以下的粒铁和渣子混合物进行干式磁选,磁场强度在1000奥斯特,磁性物即为粒铁,非磁性物为尾渣。
实施例4
1)、配料:将以下原料按重量份配料:
高磷鲕状贫赤铁矿8份;煤1.5份和助熔剂1份;
其中,高磷鲕状贫赤铁矿中铁的重量含量为50%、磷的重量含量为1%;所述煤为非炼焦煤;煤的热值为5000kcal/Nm3;所述助熔剂为消石灰。
2)、转底炉熔融还原反应:将上述三种原料混合均匀后进行造粒、干燥后将生球布入转底炉内,加热到1400℃,保持30分钟,进行转底炉熔融还原反应,从转底炉排出高温中间粒铁和渣子;
其中,所述的造粒方法为采用对辊式高压压球机造粒;压出的含碳球团粒度为长32mm,宽20mm,厚15mm的扁球体。
所述转底炉为蓄热式煤基熔融还原铁转底炉。
3)、间接水冷:将1000℃的高温中间粒铁和渣子送入通有氮气的间接水冷筒中进行冷却,10分钟内冷却到100℃以下;
4)、干式磁选:对冷却后的中间粒铁和渣子再进行干式磁选,最终获得粒铁。
干式磁选方式为:对冷却到100℃以下的粒铁和渣子混合物进行干式磁选,磁场强度在800奥斯特,磁性物即为粒铁,非磁性物为尾渣。
最后应说明的是:显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种高磷鲕状贫赤铁矿转底炉熔融还原生产粒铁的炼铁方法,其特征在于,所述方法包括下列步骤:
1)、配料:将以下原料按重量份配料:
高磷鲕状贫赤铁矿7~8份;煤1~3份和助熔剂0~3份;
2)、转底炉熔融还原反应:将上述三种原料混合均匀后进行造粒、干燥后将生球布入转底炉内,加热到1250℃~1450℃,保持25~40分钟,进行转底炉熔融还原反应,从转底炉排出高温中间粒铁和渣子;
3)、间接水冷:将600℃~1100℃的高温中间粒铁和渣子送入通有氮气的间接水冷筒中进行冷却,10分钟内冷却到100℃以下;
4)、干式磁选:对冷却到100℃以下的粒铁和渣子混合物进行干式磁选,磁场强度在600~1000奥斯特,磁性物即为粒铁,非磁性物为尾渣。
2.如权利要求1所述的高磷鲕状贫赤铁矿转底炉熔融还原生产粒铁的炼铁方法,其特征在于:所述的高磷鲕状贫赤铁矿中铁的重量含量为30~60%、磷的重量含量为0.5~2.0%。
3.如权利要求2所述的高磷鲕状贫赤铁矿转底炉熔融还原生产粒铁的炼铁方法,其特征在于:所述煤为非炼焦煤;煤的热值为750kcal/Nm3~9000kcal/Nm3
4.如权利要求3所述的高磷鲕状贫赤铁矿转底炉熔融还原生产粒铁的炼铁方法,其特征在于:所述助熔剂为生石灰、石灰石、碳酸钙、消石灰的一种或多种。
5.如权利要求4所述的高磷鲕状贫赤铁矿转底炉熔融还原生产粒铁的炼铁方法,其特征在于:所述转底炉为蓄热式煤基熔融还原铁转底炉。
6.如权利要求5所述的高磷鲕状贫赤铁矿转底炉熔融还原生产粒铁的炼铁方法,其特征在于:所述的造粒方法为采用对辊式高压压球机造粒;压出的含碳球团粒度为长30-35mm,宽18-22mm,厚12-18mm的扁球体。
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