CN103509939A

CN103509939A - 一种自还原冷固团块

Info

Publication number: CN103509939A
Application number: CN201210204231.5A
Authority: CN
Inventors: 于淑娟; 王向锋; 侯洪宇; 耿继双; 王再义; 张大奎; 张新义; 孙金铎
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2014-01-15

Abstract

本发明公开一种自还原冷固团块，采用含碳含铁废料为原料，采用铁酸钙为渣铁分离剂，其自还原冷固团块中化学成分的重量百分比满足以下条件：碳含量为5%～25%， TFe≥50%，S≤0.50%，P≤0.50%，铁酸钙：2%~10%，并含有物料总重量百分比3%～15%的粘结剂。本发明全部使用钢铁生产中的废料，解决现有冶金废料产品存在的不足及废料处理过程中渣铁分离难、废料熔点高等问题，金属收得率高，化渣效果好，对后续生产操作无影响。不仅降低了冶金炉料消耗，而且减少了废弃物排放量，提高了废弃物综合利用水平，经济效益和环保效益明显，具有很好的推广使用价值。

Description

一种自还原冷固团块

技术领域

本发明属于冶金废弃物循环利用领域，尤其涉及一种自还原冷固团块。

背景技术

随着我国对节能减排工作的日益重视，冶金废料的各种企业内部循环综合利用技术得到了蓬勃发展，例如以冶金废料加工产品作为转炉冷却、助熔剂利用，低锌尘泥作为烧结原料使用，冶金废料冷固球团作为高炉原料使用等，这类技术既节约了冶金废弃物企业外循环利用时所需的设备、场地投资，又减少了废物排放量，成本低，经济效益和环保效益明显，已在很多企业得到了推广。

而对于冶金废弃物产品来说，铁水罐和鱼雷罐中的铁水拥有良好的热环境和化学环境，完全可以用来作为含碳含铁废弃物产品尤其是自还原团块的有效反应介质，实现无害化处理和资源回收。

国内外有很多企业开展过这方面的研究，但都普遍存在一些问题，如原料成本或加工成本较高、对铁水污染大，尤其是反映实际自还原度的一个重要指标渣铁分离效果较差，使得金属铁实际回收率较低，实际应用效益难以体现，成为该项技术的关键技术难题，因此也一直难以得到有效推广。另外，目前用于铁水罐或鱼雷罐的冷固球团普遍添加少量萤石作为渣铁分离剂使用，这种冷固球团加入铁水罐或鱼雷罐中易造成罐衬侵蚀，并降低铁水罐或鱼雷罐的使用次数，增加了工艺成本，而且逸出烟气中的氟化物也会污染操作环境。

如申请号为200480023510.5，名为“自还原、冷固团块”的中国专利，利用铁精矿、含碳还原剂及具有特殊要求的粘结剂制成团块后再在高炉炼铁、非高炉炼铁以及各种炼钢炉炼钢用，但是该发明所用的原料都是精料，并且对原料的粒度有一定的要求，原料成本、加工成本均较高，而且实际自还原度较低。

又如申请号为200910010510.6，名为“一种含锌含铁尘、泥的处理方法”的中国专利利用不同冶金尘、泥配制成冷固结球团，使配料中碳达到一定过剩系数，干燥后投入空铁水罐中，在铁水出铁时利用铁水高温实现自还原，并认为铁的回收率达到90%以上。该发明经过实际使用，部分冷固结球团中的铁氧化物可以得到还原，但渣铁分离效果存在一定问题，很难使回收率达到90%以上的预期目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种自还原冷固团块，可在敞口铁水罐或鱼雷罐式铁水罐或其它高温反应介质中实现自还原并熔化，成本低，金属铁回收率高，渣铁分离效果好，克服现有冶金废料产品存在的不足，解决钢铁厂利用铁水进行含碳含铁废料的高效利用问题。

本发明是一种以冶金废料为原料的自还原冷固团块，以含碳含铁废料为原料，含碳含铁废料包括铁鳞、含碳废料、含铁废料，铁酸钙为渣铁分离剂，铁酸钙的粒度要求＜150目（即＜0.106mm）占90％以上，硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液作为粘结剂，含碳含铁团块中主要化学成分的重量百分比满足以下条件：碳含量为5%～25%， TFe≥50%，S≤0.50%，P≤0.50%，铁酸钙：2%~10%，采用的粘结剂为硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液，加入量为混匀物料重量百分比的3%～15%，自还原冷固团块成品粒度范围为10mm～50mm，交付使用时其中粒度小于10mm的细粉，按重量计不大于10%。

本发明所述的粘结剂为冷固结常用的粘结剂，可以是硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液，也可以是其它能够使本发明团块达到2m落下强度≥1次，平均抗压强度≥500N的粘结剂。其中硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液加入量为混匀物料总重量百分比的3%～15%。

本发明所述的含碳废料包括瓦斯灰、瓦斯泥、高炉灰、焦灰等。所述的含铁废料包括铁红、转炉泥、转炉除尘灰、二次除尘灰等。

铁酸钙可以是合成的，也可以来自含铁酸钙的物质，如烧结矿粉、烧结的除尘灰、烧结返矿等。

根据铁氧化物的逐级还原反应可计算所需要的理论碳量C_理（即理论上可将含碳含铁团块中的铁氧化物还原出来，由含碳废料引入的碳量），按照如下反应计算：

3Fe₂O₃+C=2Fe₃O₄+CO （1）

Fe₃O₄+C=3FeO+CO （2）

FeO+C=Fe+CO （3）

含碳含铁团块中的碳由含碳废料的配入量来调节。

含碳含铁团块中的碳含量需要一定的过剩系数Kc，是指实际含碳含铁混合料中的碳含量C_实与铁氧化物还原反应理论需要的碳量C_理的比值C_实/C_理。如果过剩系数过低不能满足铁氧化物自还原的需要；过剩系数过大，将导致碳含量增加时引起的一系列问题出现，如容易形成过量的泡沫渣，跑渣、溢渣现象严重，影响转炉冶炼操作，而且碳含量由含碳废料引入，碳含量的增加必然导致S、P含量升高，TFe含量下降，经济效益降低。

原料中的铁酸钙的化学成分可分为二元和三元铁酸钙两大类。二元铁酸钙为2CaO·Fe₂O₃，CaO·Fe₂O₃及CaO·2 Fe₂O₃，三元铁酸钙为CaO·FeO·Fe₂O₃，4CaO·FeO·4 Fe₂O₃及CaO·3FeO·Fe₂O₃。

本发明的自还原冷固团块，其制造方法为：先将含碳废料、含铁废料与铁酸钙送入混合机混合并配入粘结剂混合均匀，混匀物料再送入混碾机内，然后送入对辊压球机，将混合料压制成团块，压出的团块经筛分机筛选，将筛选合格的团块送入烘干炉中烘干，即可得到成品。

其制造方法也可以是其它可使产品性能满足要求的方法。

相比未配入铁酸钙的自还原冷固团块或其它团块，配入铁酸钙的自还原冷固团块，在外界有足够热量时，由于铁酸钙熔点较低，在1100~1200℃即形成液相，可迅速改善各项反应的传质条件。而且铁酸钙液化后由于共熔反应等还可吸收部分CaO，促进CaO等高熔点物质熔化形成低熔点物质，由于快速形成的低熔点渣与还原铁分的流动性差别较大，从而最终实现渣铁分离效率明显提高的效果。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明是全部使用钢铁生产中产生的废料，加工流程短，成本低。克服现有冶金废料产品存在的不足，解决废料处理过程中渣铁分离难，废料熔点高的问题，可用于铁水罐或鱼雷罐实现铁分自还原，渣铁分离效果明显提高，可加入量大，金属收得率高，化渣效果好，对后续生产操作无影响。不仅降低了冶金炉料消耗，而且减少了废弃物排放量，提高了废弃物综合利用水平，经济效益和环保效益明显，具有很好的推广使用价值。

具体实施方式

本发明的自还原冷固团块，以含碳含铁废料为原料，含碳含铁废料包括铁鳞、含碳废料、含铁废料，采用含铁酸钙为渣铁分离剂，铁酸钙的粒度要求＜150目（即＜0.106mm）占90％以上，采用硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液为粘结剂，根据其主要成分进行配料计算，使自还原冷固团块中主要化学成分的重量百分比满足以下条件：碳含量为5%～25%， TFe≥50%，S≤0.50%，P≤0.50%，铁酸钙：2%~10%，采用的粘结剂为硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液，加入量为混匀物料总重量百分比的3%～15%，冷固自还原团块成品粒度范围为10mm～50mm，交付使用时其中粒度小于10mm的细粉，按重量计不大于10%。

所述的粘结剂为冷固结常用的粘结剂，可以是硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液，也可以是其它能够使本发明团块达到2m落下强度≥1次，平均抗压强度≥500N的粘结剂。其中硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液加入量为混匀物料重量百分比的3%～15%。

所述的含碳废料包括瓦斯灰、瓦斯泥、高炉灰、焦灰等。

所述的含铁废料包（铁红、转炉泥、转炉除尘灰、二次除尘灰等。

本发明的自还原冷固团块，其物化性能技术标准见表1。

表1 自还原冷固团块物化性能技术标准

下面介绍本发明的两个最佳实施例：

实施例1

自还原冷固团块以钢铁厂废弃物铁鳞、瓦斯灰和铁红为原料，原料成分见表2。

表2 自还原冷固团块的原料成分

自还原冷固团块的配料方案见表3。

表3 自还原冷固团块配料方案

自还原冷固团块成品粒度范围约为10mm～50mm，其中粒度小于 10mm的细粉，按重量计约为3.1%。含碳含铁团块成品含水量为0.5%。

成品自还原冷固团块的强度为2m落下强度约2次，抗压强度平均为1030N。

实施例2：

自还原冷固团块以钢铁厂废弃物铁鳞、焦灰（即焦炭矿槽灰）和转炉除尘灰（即转炉烟气干法除尘灰）为原料，原料成分见表4。

表4 自还原冷固团块的原料成分

自还原冷固团块的配料方案见表5。

表5 自还原冷固团块配料方案

自还原冷固团块成品粒度范围约为10mm～50mm，其中粒度小于10mm的细粉，按重量计约为2.2%。自还原冷固团块成品含水量为0.8%。

成品自还原冷固团块的强度为2m落下强度平均为1.6次，抗压强度平均为850N。

Claims

1.一种自还原冷固团块，其特征在于，采用含碳含铁废料为原料，采用铁酸钙为渣铁分离剂，自还原冷固团块中化学成分的重量百分比满足以下条件：碳含量为5%～25%， TFe≥50%，S≤0.50%，P≤0.50%，铁酸钙：2%~10%，并含有物料重量百分比3%～15%的粘结剂。

2.根据权利要求1所述的一种自还原冷固团块，其特征在于，所述的含碳含铁废料包括铁鳞、含碳废料、含铁废料，其中含碳废料包括瓦斯灰、瓦斯泥、高炉灰、焦灰，含铁废料包括铁红、转炉泥、转炉除尘灰、二次除尘灰。

3.根据权利要求1所述的一种自还原冷固团块，其特征在于，所述的采用的粘结剂为硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液。

4.根据权利要求1所述的一种自还原冷固团块，其特征在于，所述的铁酸钙的粒度要求＜150目占90％以上。

5.根据权利要求1所述的一种自还原冷固团块，其特征在于，自还原冷固团块成品粒度范围为10mm～50mm。