CN103789478B - 块状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金技术领域，特别是一种块状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法。本发明将高硅难选铁矿原料进行初步粉碎，选用铁矿石粒度为2～16mm，兰炭中固定碳的质量>70%，兰炭粒度为3～8mm；石灰石分为粉状石灰石和块状石灰石，粉状石灰石的粒度为1～5mm，块状石灰石的粒度为8～16mm；通过控制反应物的粒度便于顺利生产金属化铁粉。同时将铁矿石、石灰石、兰炭按重量比100:10～20:15～30进行配料，可以对高硅难选铁矿进行还原生产。本发明适用于高硅难选铁矿，经过反应可得到金属化率>90%、铁品位>80%的金属化铁粉，使得高硅难选铁矿可以得到有效的利用。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别是块状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法。
背景技术
我国铁矿资源丰富，但96%以上的铁矿为贫矿，贫矿平均铁品位为32.6%，而贫矿中多数为高硅难选铁矿，其铁品位低28～35%、硅含量高20～48%。随着我国钢铁工业的快速发展，对铁矿石的需求量逐年上升，铁矿石资源经过多年开采后，可供利用的富矿资源已经很少，而各国对矿产资源的开发一般遵循先富后贫、先易后难的原则。因此，在我国可供利用的铁矿资源日益趋向于贫、细、杂及价格大幅上涨的大情况下，储量较大的难选铁矿资源高效利用的技术研究已被提上了日程。目前，块状低品位难选铁矿石主要特点是品位低和铁氧化物的晶粒微细，与脉石嵌布紧密，部分铁矿物呈胶质状态，单体解离度较低。采用常规的强磁选工艺、磁化焙烧–弱磁选、浮选等常规工艺难以进行铁矿物的有效富集，尤其作为超微细低品位的高硅铁矿石资源，由于其有用矿物嵌布粒度极细、原矿物性质复杂，采用磁选方法开发利用难度大，同时得到的铁精粉品位也较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种还原率高、原料消耗小、适用于低品位矿石的块状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
块状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法，包括如下步骤：
A、原料选择
铁矿石粒度为2～16mm；兰炭中固定碳的质量>70%，兰炭粒度为3～8mm；石灰石分为粉状石灰石和块状石灰石，粉状石灰石的粒度为1～5mm，块状石灰石的粒度为8～16mm；
B、按比配料
将铁矿石、石灰石、兰炭按重量比100:10～20:15～30进行配料；
C、还原焙烧
将铁矿石、块状石灰石和兰炭混合均匀，混合物料经窑尾的漏斗送入回转窑内，混合物料在窑内的进行焙烧，混合物料的焙烧温度为1050～1200℃，还原时间为30～60min；从窑头抛入粉状石灰石与高温混合物料进行反应；
D、物料冷却
高温混合物料从窑头排出后，在立式冷却气化器中进行无氧冷却，冷却介质采用高炉煤气，当高温物料冷却到200～300℃以下时从冷却器中排出；
E、物料干选
冷却后的物料经过磁滑轮干选后，可得到磁性物料和非磁性物料；
F、磁性物料处理
磁性物料经过湿选并进行研磨，磨矿粒度为200目，得到金属化铁粉。
G、非磁性物料的处理
将步骤E中非磁性物料进行筛分，筛网孔径为5mm，筛分出块状生石灰和粉料，粉料包含兰炭、生石灰和灰分，粉料再经过风选选出未反应的兰炭，未反应的兰炭作为回转窑返料进行使用；剩余粉料中含有粉状生石灰和细粉，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用。
所述步骤A中铁矿石粒度为2～16mm，将铁矿石按粒度细分为2～8mm和8～16mm两级；每次配料时选择其中一级。
所述步骤F中将金属化铁粉和煤粉热压成铁矿含碳球团，铁矿含碳球团在高炉中反应制备钢水。
所述粉料经过风选选出未反应的兰炭，未反应的兰炭粒度为2mm＜5mm，未反应的兰炭作为回转窑返料进行使用；剩余粉料中含有粉状生石灰和细粉，粉状生石灰粒度为2mm＜5mm，细粉粒度为0.2mm＜2mm，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用。
本发明的有益效果为：
1、本发明将高硅难选铁矿原料进行初步粉碎，选用铁矿石粒度为2～16mm，兰炭中固定碳的质量>70%，兰炭粒度为3～8mm；石灰石分为粉状石灰石和块状石灰石，粉状石灰石的粒度为1～5mm，块状石灰石的粒度为8～16mm；通过控制反应物的粒度便于顺利生产金属化铁粉。同时将铁矿石、石灰石、兰炭按重量比100:10～20:15～30进行配料，可以对高硅难选铁矿进行还原生产。
2、还原焙烧时炉内加入配好的石灰石和兰炭，进行增氧还原焙烧，石灰石加热到890℃以上时，分解出一定的CO2，CO2在高温下与兰炭中的C发生气化反应而生成高浓度CO，CO与矿石接触使铁矿石进行高效还原。同时反应剩余的块状生石灰和未反应的兰炭回填入回转窑内，不仅节省了原料消耗，而且进一步增强了反应效果，适用于高硅难选铁矿。
3、还原焙烧时块状石灰石和块状兰炭从窑尾加入，窑头抛入粉状石灰石，使得整个还原焙烧过程均在还原环境下进行，防止了反应物与空气接触发生氧化，提高了生产效率。
4、将铁矿石按粒级2～8mm 和8～16mm进行分级还原焙烧，以提高矿石还原质量。将反应剩余的非磁性物料进行筛分，块状生石灰和未反应的兰炭回填入回转窑内，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用，大幅提高了原料的使用效率。
综上所述，本发明适用于高硅难选铁矿，经过反应可得到金属化率>90%、铁品位>80%的金属化铁粉，使得高硅难选铁矿可以得到有效的利用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
如图所示的块状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法，包括如下步骤：
A、原料选择
铁矿石粒度为2～16mm；兰炭中固定碳的质量>70%，兰炭粒度为3～8mm；石灰石分为粉状石灰石和块状石灰石，粉状石灰石的粒度为1～5mm，块状石灰石的粒度为8～16mm；
B、按比配料
将铁矿石、石灰石、兰炭按重量比100:10～20:15～30进行配料；
C、还原焙烧
将铁矿石、块状石灰石和兰炭混合均匀，混合物料经窑尾的漏斗送入回转窑内，混合物料在窑内的进行焙烧，混合物料的焙烧温度为1050～1200℃，还原时间为30～60min；从窑头抛入粉状石灰石与高温混合物料进行反应；
D、物料冷却
高温混合物料从窑头排出后，在立式冷却气化器中进行无氧冷却，冷却介质采用高炉煤气，当高温物料冷却到200～300℃以下时从冷却器中排出；
E、物料干选
冷却后的物料经过磁滑轮干选后，可得到磁性物料和非磁性物料；
F、磁性物料处理
磁性物料经过湿选并进行研磨，磨矿粒度为200目，得到金属化铁粉；
G、非磁性物料的处理
将步骤E中非磁性物料进行筛分，筛网孔径为5mm，筛分出块状生石灰和粉料，粉料包含兰炭、生石灰和灰分，粉料再经过风选选出未反应的兰炭，未反应的兰炭作为回转窑返料进行使用；剩余粉料中含有粉状生石灰和细粉，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用。
所述步骤A中铁矿石粒度为2～16mm，将铁矿石按粒度细分为2～8mm和8～16mm两级；每次配料时选择其中一级。
所述步骤F中将金属化铁粉和煤粉热压成铁矿含碳球团，铁矿含碳球团在高炉中反应制备钢水。
所述粉料经过风选选出未反应的兰炭，未反应的兰炭粒度为2mm＜5mm，未反应的兰炭作为回转窑返料进行使用；剩余粉料中含有粉状生石灰和细粉，粉状生石灰粒度为2mm＜5mm，细粉粒度为0.2mm＜2mm，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用。
实施例1
块状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法，包括如下步骤：
A、原料选择
铁矿石粒度为2～8mm；兰炭中固定碳的质量>70%，兰炭粒度为3～8mm；石灰石分为粉状石灰石和块状石灰石，粉状石灰石的粒度为1～5mm，块状石灰石的粒度为8～16mm；
B、按比配料
将铁矿石、石灰石、兰炭按重量比100:10:15进行配料；
C、还原焙烧
将铁矿石、块状石灰石和兰炭混合均匀，混合物料经窑尾的漏斗送入回转窑内，混合物料在窑内的进行焙烧，混合物料的焙烧温度为1050～1200℃，还原时间为30～60min；从窑头抛入粉状石灰石与高温混合物料进行反应；
D、物料冷却
高温混合物料从窑头排出后，在立式冷却气化器中进行无氧冷却，冷却介质采用高炉煤气，当高温物料冷却到200～300℃以下时从冷却器中排出；
E、物料干选
冷却后的物料经过磁滑轮干选后，可得到磁性物料和非磁性物料；
F、磁性物料处理
磁性物料经过湿选并进行研磨，磨矿粒度为200目，得到金属化铁粉；金属化铁粉的金属化率91%、铁品位81%；将金属化铁粉和煤粉热压成铁矿含碳球团，铁矿含碳球团在高炉中反应制备钢水；
G、非磁性物料的处理
将步骤E中非磁性物料进行筛分，筛网孔径为5mm，筛分出块状生石灰和粉料，粉料包含兰炭、生石灰和灰分，粉料再经过风选选出未反应的兰炭，未反应的兰炭粒度为2mm＜5mm，未反应的兰炭作为回转窑返料进行使用；剩余粉料中含有粉状生石灰和细粉，粉状生石灰粒度为2mm＜5mm，细粉粒度为0.2mm＜2mm，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用。
实施例2
块状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法，包括如下步骤：
A、原料选择
铁矿石粒度为2～8mm；兰炭中固定碳的质量>70%，兰炭粒度为3～8mm；石灰石分为粉状石灰石和块状石灰石，粉状石灰石的粒度为1～5mm，块状石灰石的粒度为8～16mm；
B、按比配料
将铁矿石、石灰石、兰炭按重量比100：20：30进行配料；
C、还原焙烧
将铁矿石、块状石灰石和兰炭混合均匀，混合物料经窑尾的漏斗送入回转窑内，混合物料在窑内的进行焙烧，混合物料的焙烧温度为1050～1200℃，还原时间为30～60min；从窑头抛入粉状石灰石与高温混合物料进行反应；
D、物料冷却
高温混合物料从窑头排出后，在立式冷却气化器中进行无氧冷却，冷却介质采用高炉煤气，当高温物料冷却到200～300℃以下时从冷却器中排出；
E、物料干选
冷却后的物料经过磁滑轮干选后，可得到磁性物料和非磁性物料；
F、磁性物料处理
磁性物料经过湿选并进行研磨，磨矿粒度为200目，得到金属化铁粉；金属化铁粉的金属化率95%、铁品位85%；将金属化铁粉和煤粉热压成铁矿含碳球团，铁矿含碳球团在高炉中反应制备钢水；
G、非磁性物料的处理
将步骤E中非磁性物料进行筛分，筛网孔径为5mm，筛分出块状生石灰和粉料，粉料包含兰炭、生石灰和灰分，粉料再经过风选选出未反应的兰炭，未反应的兰炭粒度为2mm＜5mm，未反应的兰炭作为回转窑返料进行使用；剩余粉料中含有粉状生石灰和细粉，粉状生石灰粒度为2mm＜5mm，细粉粒度为0.2mm＜2mm，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用。
实施例3
块状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法，包括如下步骤：
A、原料选择
铁矿石粒度为8～16mm；兰炭中固定碳的质量>70%，兰炭粒度为3～8mm；石灰石分为粉状石灰石和块状石灰石，粉状石灰石的粒度为1～5mm，块状石灰石的粒度为8～16mm；
B、按比配料
将铁矿石、石灰石、兰炭按重量比100：15：20进行配料；
C、还原焙烧
将铁矿石、块状石灰石和兰炭混合均匀，混合物料经窑尾的漏斗送入回转窑内，混合物料在窑内的进行焙烧，混合物料的焙烧温度为1050～1200℃，还原时间为30～60min；从窑头抛入粉状石灰石与高温混合物料进行反应；
D、物料冷却
高温混合物料从窑头排出后，在立式冷却气化器中进行无氧冷却，冷却介质采用高炉煤气，当高温物料冷却到200～300℃以下时从冷却器中排出；
E、物料干选
冷却后的物料经过磁滑轮干选后，可得到磁性物料和非磁性物料；
F、磁性物料处理
磁性物料经过湿选并进行研磨，磨矿粒度为200目，得到金属化铁粉；金属化铁粉的金属化率93%、铁品位83%；将金属化铁粉和煤粉热压成铁矿含碳球团，铁矿含碳球团在高炉中反应制备钢水；
G、非磁性物料的处理
将步骤E中非磁性物料进行筛分，筛网孔径为5mm，筛分出块状生石灰和粉料，粉料包含兰炭、生石灰和灰分，粉料再经过风选选出未反应的兰炭，未反应的兰炭粒度为2mm＜5mm，未反应的兰炭作为回转窑返料进行使用；剩余粉料中含有粉状生石灰和细粉，粉状生石灰粒度为2mm＜5mm，细粉粒度为0.2mm＜2mm，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用。
本发明的实施例均选用高硅难选铁矿，通过上述实施例可以看出高硅难选铁矿得到有效的利用，可以推广使用。
Claims (1)
1.块状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法，其特征在于包括如下步骤：
A、原料选择
铁矿石粒度为2～16mm；兰炭中固定碳的质量>70%，兰炭粒度为3～8mm；石灰石分为粉状石灰石和块状石灰石，粉状石灰石的粒度为1～5mm，块状石灰石的粒度为8～16mm；
将铁矿石按粒度细分为2～8mm和8～16mm两级；每次配料时选择其中一级；
B、按比配料
将铁矿石、石灰石、兰炭按重量比100:10～20:15～30进行配料；
C、还原焙烧
将铁矿石、块状石灰石和兰炭混合均匀，混合物料经窑尾的漏斗送入回转窑内，混合物料在窑内的进行焙烧，混合物料的焙烧温度为1050～1200℃，还原时间为30～60min；从窑头抛入粉状石灰石与高温混合物料进行反应；
D、物料冷却
高温混合物料从窑头排出后，在立式冷却气化器中进行无氧冷却，冷却介质采用高炉煤气，当高温物料冷却到200～300℃以下时从冷却器中排出；
E、物料干选
冷却后的物料经过磁滑轮干选后，可得到磁性物料和非磁性物料；
F、磁性物料处理
磁性物料经过湿选并进行研磨，磨矿粒度为200目，得到金属化铁粉；
G、非磁性物料的处理
将步骤E中非磁性物料进行筛分，筛网孔径为5mm，筛分出块状生石灰和粉料，粉料包含兰炭、生石灰和灰分，粉料再经过风选选出未反应的兰炭，未反应的兰炭粒度为大于等于2mm小于5mm，未反应的兰炭作为回转窑返料进行使用；剩余粉料中含有粉状生石灰和细粉，粉状生石灰粒度为大于等于2mm小于5mm，细粉粒度为大于等于0.2mm小于2mm，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用；
所述步骤F中将金属化铁粉和煤粉热压成铁矿含碳球团，铁矿含碳球团在高炉中反应制备钢水。
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