CN102936653A

CN102936653A - 一种高密度金属化球团的还原方法

Info

Publication number: CN102936653A
Application number: CN2012104796478A
Authority: CN
Inventors: 陶立群; 唐竹胜
Original assignee: SHENYANG BRILLIANT SMELTING REDUCTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU JINGLONG ALLOY STEEL MACHINERY MANUFACTURING Co.,Ltd.
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2032-11-23
Also published as: CN102936653B

Abstract

一种高密度金属化球团的还原方法，属冶金技术领域。按以下步骤进行：（1）将待还原铁矿粉、内配碳粉和粘结剂按比例混合均匀制成球团；（2）将球团与还原剂按比例混合制成待还原物料；（3）将待还原物料装入还原容器中再放入还原窑炉内，在温度为1220~1260℃条件下进行还原反应6~8h，（4）反应完毕窑车内的物料在自然冷却到200℃后将还原剂尾粉和金属球团分离，再进行表面打磨、清刷，获得密度3.8~4.2t/m³的高密度金属化球团产品。本发明的方法不改变原有的窑炉还原操作，无需将还原铁破碎在冷压块，能够降低生产成本，节省能源消耗，炼钢应用方便，生产过程稳定，且金属化率也有提高，本发明的方法具有良好的应用前景。

Description

一种高密度金属化球团的还原方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种高密度金属化球团的还原方法。

背景技术

目前中国年还原铁（海绵铁、金属化球团）总量在50万吨左右，占世界总产量的0.8%不到。中国的煤基直接还原的生产工艺主要是采用煤基隧道窑罐式法，也有少量的煤基回转窑法和煤基竖炉法，其中只有煤基隧道窑罐式法工艺比较稳定、成熟，项目分布相对比较普遍。

煤基隧道窑罐式法具有投资大，占地面积大的问题，还必须采用价格昂贵的耐火罐；由于工艺落后造成能耗高、还原时间长、劳动力消耗高，产品需要进行冷压成3.8t/m³的铁矿，仍然产品质量较差，造成生产成本高、销路不畅等问题。

煤基回转窑法生产的金属化球团，非常适合冶炼优质钢的需要，因为其生产线很少，产量自然很少，但因其密度只有1.8～2.0t/m³左右，炼钢应用时，添加量得到限制。

我国尽管是世界上钢产量第一大国，可直接还原铁有大量的缺口，不得不进口直接还原铁；传统的直接还原铁也无法满足钢厂优质钢材的冶炼，采用这种低品质的还原铁冶炼也造成钢水收得率低，体现不出人工冶炼“废钢”的优势。

冶炼钢铁的液态渣密度为2.5～2.7 t/m³左右，因此需要的还原铁，其密度最好是能远大于2.5～2.7t/m³，而传统方法生产的海绵铁单块或单颗粒的密度密度为1.8-2.0 t/m³；单颗粒的密度金属化球团为1.8-1.9 t/m³，均不能达到要求，冶炼需要的还原铁除了粒度均匀，无粉末外，最好密度大于4.0t/m³，生产出高密度、高品质的优质 “废钢”产品，有利于提高钢水收得率。

发明内容

针对我国现有的还原铁产品产量低、质较差、密度较低等问题，本发明提供一种高密度金属化球团的还原方法，制备出密度在3.8~4.2 t/m³之间的高密度金属化球团产品，本发明的方法按以下步骤进行：

（1）将待还原的高品位铁矿粉或铁鳞（氧化铁皮）加工到160～200目，与内配碳粉及粘结剂均匀混合，混合铁物料按重量百分比为：铁矿粉或铁鳞91.5～94.6%，内配碳粉5.0~8.0%，粘结剂0.4~0.5%；然后喷水造成￠12～16mm的混合物料球团；

（2）将压制成型后的混合物料球团与还原剂混合制成待还原物料；还原剂与球团按质量百分比为还原剂25～30%，混合物料球团70～75%；

（3）将待还原物料装入还原容器中再放入还原窑炉内，或者将待还原物料直接放入还原窑炉内，在温度为1220~1260℃条件下进行还原反应，还原时间为6~8h；

（4）在反应完毕窑车内的物料自然冷却到200℃后，将料盆里的物料取出，采用干式磁选机将还原剂尾粉和金属化球团分离，金属化球团再进行表面打磨、清刷，获得密度为3.8~4.2t/m³的高密度金属化球团产品。

所述的高品位铁矿粉的铁品位TFe≥66.0%。

所述内配碳粉为无烟煤粉或烟煤粉，其中无烟煤粉的成分按质量百分比为：固定碳≥73.5%，灰分≤8%，挥发分≤18% ，S≤0.5%；细度-120目，烟煤粉的成分按质量百分比为：固定碳≥56%，灰分≤8%，挥发分≤36% ，S≤0.5%；细度-120目。

所述的还原剂为还原煤和脱硫剂的混合物，按质量百分比还原煤为85-90%，脱硫剂10-15%。

所述还原剂的指标为按照质量百分比固定碳≥58.0%，灰分≤20.0%，挥发分≤21.5% ，S≤0.5%；灰渣熔点≥1250℃，细度≤8.0 mm。

所述脱硫剂为石灰粉或石灰石粉。

所述粘结剂为腐植酸钠。

本发明反应式为：

Fe₂O₃+3CO=2 Fe+ 3CO₂

Fe₂O₃+3H₂= 2Fe+3H₂O

Fe₃O₄+4CO=3 Fe+ 4CO₂

Fe₃O₄+2H₂= 3Fe+2H₂O。

本发明提供一种生产高密度金属化球团的还原方法，将待还原铁矿粉、内配碳粉和粘结剂混合造球，球团再加入还原剂，然后在还原窑炉中经过1220℃～1260℃的温度下进行还原，通过内配碳的加速作用，使还原反应加快进行，制取高密度金属化球团产品。

本发明的方法不改变原有的窑炉还原操作，无需将还原铁（海绵铁）破碎在冷压块，能够降低生产成本，节省能源消耗，炼钢应用方便，生产过程稳定，且金属化率也有提高，本发明的方法具有良好的应用前景。

具体实施方式

本发明实施例中选用的还原容器为料盆。

本发明实施例中采用料盆的布料厚度≤100mm。

本发明实施例中还原完成后还原剂煤粉的消耗量为220~300kg/t还原铁。

实施例1

一种高密度金属化球团的还原方法按以下步骤进行：

（1）将待还原的高品位铁矿粉加工到160目～200目，与内配碳粉及有机粘结剂均匀混合，混合铁物料按重量百分比铁矿粉或铁鳞91.5%、内配碳粉8.0%，粘结剂0.5%；然后喷水造成￠12～16mm的球团；

（2）将压制成型后的混合物料球团与还原剂煤粉混合制成待还原物料；还原剂与球团的质量比为30：70；

（3）将待还原物料装入还原容器中再放入还原窑炉内，或者将待还原物料直接放入还原窑炉内，在温度为1235±5℃条件下进行还原反应，还原时间为7.6h；

（4）反应完毕窑车内的物料在自然冷却到200℃左右后，将料盆里的物料取出，采用干式磁选机将还原剂尾粉和金属球团分离，金属化球团再进行表面打磨、清刷，获得密度3.8t/m³的高密度金属化球团产品。

所述待还原的高品位铁矿粉为磁铁矿粉，其品位为TFe=66.12%。

所述内配碳粉为无烟煤粉，其中无烟煤粉的指标为按质量百分比：固定碳73.5%，灰分8%，挥发分18% ，S 0.5%；细度-120目。

所述的还原剂为还原煤和脱硫剂的混合物，还原煤与脱硫剂的质量比为90：10。

还原煤指标为：

固定碳

挥发份

灰份

含硫量

水份

灰熔点

加工后粒度

66.43%

16.80%

15.98%

0.51%

0.28%

≥1320℃

0～5mm

脱硫剂为石灰粉，指标为：

CaO+MgO	含硫量	水份	其它	细度
					95.4%	0.3%	3.8%	0.5%	-120目

还原分离出的金属化球团指标为：

TFe（%）	MFe（%）	ηFe（%）	粒度（mm）	密度(t/m³)
					91.16	88.16	96.70	￠8.2～13.6	4.29

与传统煤基隧道窑法还原铁技术相比，还原剂煤粉的消耗量降低30%，还原时间减少了21小时。

实施例2

一种高密度金属化球团的还原方法按以下步骤进行：

（1）将待还原的高品位铁矿粉加工到160目～200目，与内配碳粉及有机粘结剂均匀混合，混合铁物料按重量百分比为铁矿粉或铁鳞94.6%、内配碳粉5.0%，粘结剂0.4%；然后喷水造成￠12～16mm的球团；

（3）将待还原物料装入还原容器中再放入还原窑炉内，或者将待还原物料直接放入还原窑炉内，在温度为1240±5℃条件下进行还原反应，还原时间为6.6h；

（4）反应完毕窑车内的物料在自然冷却到200℃左右后，将料盆里的物料取出，采用干式磁选机将还原剂尾粉和金属球团分离，金属化球团再进行表面打磨、清刷，获得密度4.0t/m³的高密度金属化球团产品。

所述的高品位铁矿粉的铁品位TFe=64.2%。

所述内配碳粉为无烟煤粉，其中无烟煤粉的指标为按质量百分比：固定碳82.6%，灰分6%，挥发分11.1% ，S 0.3%；细度-120目。

所述的还原剂为还原煤和脱硫剂的混合物，还原煤与脱硫剂的质量比为85：15。

还原煤指标为：

固定碳

挥发份

灰份

含硫量

水份

灰熔点

加工后粒度

66.43%

16.80%

15.98%

0.51%

0.28%

≥1320℃

0～5mm

脱硫剂为石灰石粉，指标为：

CaO+MgO	含硫量	水份	其它	细度
					52%	0.03%	4%	43.97%	-120目

还原分离出的金属化球团指标为：

TFe（%）	MFe（%）	ηFe（%）	粒度（mm）	密度(t/m³)
					91.06	86.95	95.49	￠8.0～14.2	4.48

与传统煤基隧道窑法还原铁技术相比，还原剂煤粉的消耗量降低20%。

实施例3

一种高密度金属化球团的还原方法按以下步骤进行：

（1）将待还原的高品位铁矿粉加工到160目～200目，与内配碳粉及有机粘结剂均匀混合，混合铁物料按重量百分比铁矿粉或铁鳞93.6%、内配碳粉6%，粘结剂0.4%；然后喷水造成￠12～16mm的球团；

（2）将压制成型后的混合物料球团与还原剂煤粉混合制成待还原物料；还原剂与球团的质量比为25：75；

（4）反应完毕窑车内的物料在自然冷却到200℃左右后，将料盆里的物料取出，采用干式磁选机将还原剂尾粉和金属球团分离，金属化球团再进行表面打磨、清刷，获得密度4.2t/m³的高密度金属化球团产品。

所述的高品位铁矿粉为褐铁矿，铁品位为55.46%。

所述内配碳粉为无烟煤粉，其中无烟煤粉的指标为按质量百分比：固定碳90.8%，灰分4%，挥发分5% ，S 0.2%；细度-120目。

还原煤指标为：

固定碳

挥发份

灰份

含硫量

水份

灰熔点

加工后粒度

66.43%

16.80%

15.98%

0.51%

0.28%

≥1320℃

0～5mm

脱硫剂为石灰石粉，指标为：

CaO+MgO	含硫量	水份	其它	细度
					52%	0.03%	4%	43.97%	-120目

还原分离出的金属化球团指标为：

TFe（%）	MFe（%）	ηFe（%）	粒度（mm）	密度(t/m³)
					92.02	87.65	95.25	￠7.0～12.0	4.84

与传统煤基隧道窑法还原铁技术相比，还原剂煤粉的消耗量降低15%。

实施例4

一种高密度金属化球团的还原方法按以下步骤进行：

（1）将待还原的高品位铁矿粉加工到160目～200目，与内配碳粉及有机粘结剂均匀混合，混合铁物料按重量百分比铁矿粉或铁鳞93.6%、内配碳粉6%，粘结剂0.46%；然后喷水造成￠12～16mm的球团；

（3）将待还原物料装入还原容器中再放入还原窑炉内，或者将待还原物料直接放入还原窑炉内，在温度为1240±5℃条件下进行还原反应，还原时间为8h；

采用铁鳞作为待还原铁矿粉，铁品位为71.8%；。

所述内配碳粉为烟煤粉，其中烟煤粉的指标为按质量百分比：固定碳56%，灰分8%，挥发分35.5% ，S 0.5%

还原煤指标为：

固定碳

挥发份

灰份

含硫量

水份

灰熔点

加工后粒度

66.43%

16.80%

15.98%

0.51%

0.28%

≥1320℃

0～5mm

脱硫剂为石灰粉，指标为：

CaO+MgO	含硫量	水份	其他	细度
					93%	0.03%	4%	2.97%	-120目

还原分离出的金属化球团指标为：

TFe（%）	MFe（%）	ηFe（%）	粒度（mm）	密度(t/m³)
					98.02	93.10	94.98	￠8.0～14.2	4.48

与传统煤基隧道窑法还原铁技术相比，还原剂煤粉的消耗量降低26%。

Claims

1.一种高密度金属化球团的还原方法，其特征在于按以下步骤进行：

（1）将待还原的高品位铁矿粉或铁鳞加工到160～200目，与内配碳粉及粘结剂均匀混合，混合铁物料按重量百分比为：铁矿粉或铁鳞91.5～94.6%，内配碳粉5.0~8.0%，粘结剂0.4~0.5%；然后喷水造成￠12～16mm的混合物料球团；

2. 根据权利要求1所述的一种高密度金属化球团的还原方法，其特征在于所述的高品位铁矿粉的铁品位TFe≥66.0%。

3. 根据权利要求1所述的一种高密度金属化球团的还原方法，其特征在于所述内配碳粉为无烟煤粉或烟煤粉，其中无烟煤粉的成分按质量百分比为：固定碳≥73.5%，灰分≤8%，挥发分≤18% ，S≤0.5%；细度-120目，烟煤粉的成分按质量百分比为：固定碳≥56%，灰分≤8%，挥发分≤36% ，S≤0.5%；细度-120目。

4. 根据权利要求1所述的一种高密度金属化球团的还原方法，其特征在于所述的还原剂为还原煤和脱硫剂的混合物，按质量百分比还原煤为85～90%，脱硫剂10～15%。

5. 根据权利要求4所述的一种高密度金属化球团的还原方法，其特征在于所述脱硫剂为石灰粉或石灰石粉。

6. 根据权利要求1所述的一种高密度金属化球团的还原方法，其特征在于所述粘结剂为腐植酸钠。