CN103088180A - 高铁低锡精矿直接还原制合格炼钢原料并回收锡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高铁低锡精矿直接还原制合格炼钢原料并回收锡的方法，将高铁低锡精矿、煤粉、硫化剂经筛分、混匀后，在高温还原气氛下进行硫化挥发除锡、还原铁、脱硫，制得合格炼钢原料，经冷却后回收含锡烟尘。本发明经高温还原气氛下硫化挥发高铁低锡精矿的方法脱除物料中锡组分、还原铁、再进行脱硫。相对于钢铁长流程，流程短能耗低，且脱锡效果明显，同时能获得合格的炼钢原料；相对于氯化挥发，过程中不产生对设备有强烈腐蚀性气体，有较好的工业化前景。
Description
技术领域
本发明涉及高铁低锡精矿经硫化挥发脱锡、还原铁、脱硫制得合格炼钢原料的方法，属于资源综合回收利用领域。
背景技术
自2004年中国参加铁矿石价格谈判以来，国际铁矿石价格已连续7年上涨，国内钢铁业用巨大的能源和资源以及环境代价换来的利润正在因成本的上涨而被步步蚕食。中国是全球最大铁矿石进口国和最大钢铁出口国，但与钢铁成本息息相关的铁矿石价格还是被世界矿业巨头牵着鼻子走，我国铁矿石资源进口依存度常年维持在60%以上，其中2009年达69%，2010年为63%。但对铁矿石却没有定价权，自2004年以来国际铁矿石价格增长迅速，直接导致炼铁成本剧增，钢铁产业利润空间减小，严重影响了中国钢铁产业的发展。
国内钢铁行业面对如此严峻形势，要摆脱受制于铁矿石价格上涨给企业带来的生产被动局面，必须采取有效的应对措施。而实现对高铁低锡矿中铁资源的高效利用，无疑对缓冲铁矿石资源和价格压力有较为重要的意义。
本发明所处理高铁低锡矿中锡含量约为0.7%左右，若不经脱锡处理直接进行钢铁冶炼，其中锡组分的存在影响了常规钢铁冶炼的操作制度，很难得到合格的、高质量的产品，因此高铁低锡矿必须进行脱锡处理。
高铁低锡矿除锡的方法主要有二种：
第一，氯化挥发法，其基本思路是将物料中的目标元素以其氯化物的形式全部烟化挥发出来，然后对烟尘进行分步处理，达到固体物料分离和有价金属富集回收的目的。
第二，硫化挥发法，其基本思路是向物料中加入硫化剂富用燃料和空气混合物燃烧吹炼，使目标元素形成对应硫化物而挥发的过程。一般硫化剂用黄铁矿(FeS2)，燃料用粉煤或油，燃料燃烧保持炉内呈弱还原气氛，在高温和剧烈搅拌条件下吹炼，以加速化学反应和挥发作用。
本发明采用高温还原气氛下进行硫化挥发除锡、还原铁、脱硫对高铁低锡矿进行处理，将原矿中锡组分转化为SnS、SnO挥发出系统，并对其进行回收。一方面减少腐蚀气体对设备的损害、环境污染；另一方面有效降低了精矿锡含量，使其达到钢铁冶炼的要求；同时实现了高铁低锡矿中锡资源的有效回收。因此本项目的实施，对高铁低锡矿的高效综合利用意义重大。
发明内容
本发明在锡中矿、含锡炉渣硫化挥发的方法基础上，充分利用硫化亚锡、氧化亚锡在还原气氛下易于挥发的特点，解决高铁低锡矿中锡对钢铁冶炼的危害，提供一种高铁低锡精矿直接还原同时除锡制得合格炼钢原料并回收其中锡的方法。
本发明通过下列技术方案实现：一种高铁低锡精矿直接还原制合格炼钢原料并回收锡的方法，经过下列各步骤：
（1）将高铁低锡精矿、煤粉、硫化剂分别经筛分后，按高铁低锡精矿质量的4～10%加入煤粉、按高铁低锡精矿质量的6～15%加入硫化剂，然后混匀后加水造球团；
（2）将步骤（1）所得球团置于750～1250℃下，并以流量为0.3～1.0L/min通入反应载流气体进行硫化挥发及还原铁40～90min；
（3）将步骤（2）硫化挥发过程产出的高温含尘烟气经常规冷却、收尘处理回收其中的锡资源，剩余物料即为合格炼铁球团。
所述步骤（1）的高铁低锡精矿筛分至粒度为5mm以下的不少于35%。
所述步骤（1）的粉煤筛分至粒度为2mm以下的不少于20%。
所述步骤（1）的硫化剂筛分至粒度为200目以下的不少于70%。
所述步骤（1）的硫化剂为FeS2、FeS、硫磺中的一种或几种。
所述步骤（1）的加水造球团是加入高铁低锡精矿质量的3～8%的水进行造球团。
所述步骤（2）的反应载流气体为空气、二氧化碳、一氧化碳、氮气中的一种或几种。
所述步骤（3）的锡资源为二氧化锡，可作为锡冶炼原料。
所得合格炼铁球团为直接还原铁(DRI)、热压铁块(HBI)。金属化率为83～97%，TFe：88～94%，锡回收率：58～94%；
经过上述各步骤，高铁低锡矿除锡效果较为明显。除锡是在步骤（2）中完成的，过程中发生的反应为：
FeS2→FeS+1/2S2 (1)；
SnO+FeS=FeO+SnS↑ (2)；
2SnO+3/2S2=2SnS↑+SO2↑ (3)；
Sn+1/2 S2=SnS↑ (4)；
还原铁是在步骤（2）中完成的，过程中发生的反应为：
当t＞570℃，在CO和C的作用下
Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe
当t＜570℃ ，在CO和C的作用下
Fe2O3→Fe3O4→Fe。
本发明充分利用高温还原气氛下硫化亚锡、氧化亚锡易挥发的特点，将高铁低锡精矿经硫化挥发、还原铁、脱硫后制得合格炼钢原料，本发明具备的有益效果和优点是：
（1）采用高铁低锡精矿经硫化挥发脱锡、还原铁、脱硫制得合格炼钢原料的方法，相对于氯化烟化法不产生对设备有强烈腐蚀性气体；
（2）采用高铁低锡精矿经硫化挥发脱锡、还原铁、脱硫制得合格炼钢原料的方法进行脱锡，脱锡效果明显；
（3）采用高铁低锡精矿经硫化挥发脱锡、还原铁、脱硫制得合格炼钢原料的方法，经硫化挥发脱锡、还原铁、脱硫处理后，能获得合格炼钢原料；
（4）采用高铁低锡精矿经硫化挥发脱锡、还原铁、脱硫制得合格炼钢原料的方法，结合了还原铁过程，综合能耗低。
具体实施方式
下面以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
（1）将高铁低锡精矿筛分至粒度为5mm以下的不少于35%，煤粉筛分至粒度为2mm以下的不少于20%，硫化剂筛分至粒度为200目以下的不少于70%，在高铁低锡精矿中按高铁低锡精矿质量的4%加入煤粉、按高铁低锡精矿质量的6%加入FeS2，然后混匀后加入高铁低锡精矿质量的8%的水进行造球团；
（2）将步骤（1）所得球团置于1000℃下，并以流量为0.4L/min通入空气和二氧化碳进行硫化挥发及还原铁40min；
（3）将步骤（2）硫化挥发过程产出的高温含尘烟气经常规冷却、收尘处理回收其中的锡资源，剩余物料即为合格炼铁球团。锡资源为二氧化锡，可作为锡冶炼原料。经分析检测，HBI中的锡降至0.1%、S为0.04%、TFe达88.3%、金属化率达89.2%，锡回收率到62%。
实施例2
（1）将高铁低锡精矿筛分至粒度为5mm以下的不少于35%，煤粉筛分至粒度为2mm以下的不少于20%，硫化剂筛分至粒度为200目以下的不少于70%，在高铁低锡精矿中按高铁低锡精矿质量的5%加入煤粉、按高铁低锡精矿质量的10%加入FeS和硫磺，然后混匀后加入高铁低锡精矿质量的3%的水进行造球团；
（2）将步骤（1）所得球团置于1250℃下，并以流量为1.0L/min通入一氧化碳和氮气进行硫化挥发及还原铁60min；
（3）将步骤（2）硫化挥发过程产出的高温含尘烟气经常规冷却、收尘处理回收其中的锡资源，剩余物料即为合格炼铁球团。锡资源为二氧化锡，可作为锡冶炼原料。经分析检测，HBI中的锡降至0.08%、S为0.05%、TFe达90.3%、金属化率达91.2%，锡回收率到82%。
实施例3
（1）将高铁低锡精矿筛分至粒度为5mm以下的不少于35%，煤粉筛分至粒度为2mm以下的不少于20%，硫化剂筛分至粒度为200目以下的不少于70%，在高铁低锡精矿中按高铁低锡精矿质量的10%加入煤粉、按高铁低锡精矿质量的15%加入FeS，然后混匀后加入高铁低锡精矿质量的5%的水进行造球团；
（2）将步骤（1）所得球团置于750℃下，并以流量为0.3L/min通入二氧化碳进行硫化挥发及还原铁90min；
（3）将步骤（2）硫化挥发过程产出的高温含尘烟气经常规冷却、收尘处理回收其中的锡资源，剩余物料即为合格炼铁球团。锡资源为二氧化锡，可作为锡冶炼原料。经分析检测，HBI中的锡降至0.03%、S为0.006%、TFe达93.3%、金属化率达95.2%，锡回收率到75%。
实施例4
（1）将高铁低锡精矿筛分至粒度为5mm以下的不少于35%，煤粉筛分至粒度为2mm以下的不少于20%，硫化剂筛分至粒度为200目以下的不少于70%，在高铁低锡精矿中按高铁低锡精矿质量的8%加入煤粉、按高铁低锡精矿质量的9%加入硫磺，然后混匀后加入高铁低锡精矿质量的6%的水进行造球团；
（2）将步骤（1）所得球团置于1250℃下，并以流量为0.8L/min通入氮气进行硫化挥发及还原铁90min；
（3）将步骤（2）硫化挥发过程产出的高温含尘烟气经常规冷却、收尘处理回收其中的锡资源，剩余物料即为合格炼铁球团。锡资源为二氧化锡，可作为锡冶炼原料。经分析检测，HBI中的锡降至0.15%、S为0.06%、TFe达91.3%、金属化率达92.2%，锡回收率到93%。
Claims (8)
1.一种高铁低锡精矿直接还原制合格炼钢原料并回收锡的方法，其特征在于经过下列各步骤：
（1）将高铁低锡精矿、煤粉、硫化剂分别经筛分后，按高铁低锡精矿质量的4～10%加入煤粉、按高铁低锡精矿质量的6～15%加入硫化剂，然后混匀后加水造球团；
（2）将步骤（1）所得球团置于750～1250℃下，并以流量为0.3～1.0L/min通入反应载流气体进行硫化挥发及还原铁40～90min；
（3）将步骤（2）硫化挥发过程产出的高温含尘烟气经常规冷却、收尘处理回收其中的锡资源，剩余物料即为合格炼铁球团。
2.根据权利要求1所述的高铁低锡精矿直接还原制合格炼钢原料并回收锡的方法，其特征在于：所述步骤（1）的高铁低锡精矿筛分至粒度为5mm以下的不少于35%。
3.根据权利要求1所述的高铁低锡精矿直接还原制合格炼钢原料并回收锡的方法，其特征在于：所述步骤（1）的粉煤筛分至粒度为2mm以下的不少于20%。
4.根据权利要求1所述的高铁低锡精矿直接还原制合格炼钢原料并回收锡的方法，其特征在于：所述步骤（1）的硫化剂筛分至粒度为200目以下的不少于70%。
5.根据权利要求1所述的高铁低锡精矿直接还原制合格炼钢原料并回收锡的方法，其特征在于：所述步骤（1）的硫化剂为FeS2、FeS、硫磺中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的高铁低锡精矿直接还原制合格炼钢原料并回收锡的方法，其特征在于：所述步骤（1）的加水造球团是加入高铁低锡精矿质量的3～8%的水进行造球团。
7.根据权利要求1所述的高铁低锡精矿直接还原制合格炼钢原料并回收锡的方法，其特征在于：所述步骤（2）的反应载流气体为空气、二氧化碳、一氧化碳、氮气中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的高铁低锡精矿直接还原制合格炼钢原料并回收锡的方法，其特征在于：所述步骤（3）的锡资源为二氧化锡。
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