CN103805729B

CN103805729B - 一种采用转底炉生产低硫炼钢生铁的方法

Info

Publication number: CN103805729B
Application number: CN201210439231.3A
Authority: CN
Inventors: 曾晖; 薛庆国; 吴允; 王广; 王延平; 佘雪峰; 陈伟
Original assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2032-11-06
Also published as: CN103805729A

Abstract

本发明涉及一种采用转底炉生产低硫炼钢生铁的方法，该方法以低品位铁矿粉、碳质还原剂、石灰石、萤石、苏打和有机粘结剂为原料造球，在转底炉内经过预热、还原、熔分和冷却后实现渣铁分离，出料后经过二次冷却，并通过一次筛分、破碎、二次筛分、磁选实现铺底料回收和渣铁分离，得到高品质低硫珠铁。本发明的方法通过调整渣系，外加固硫剂并优化转底炉内的温度和气流分布实现含碳球团快速还原熔分，得到硫含量较低的珠铁，可用作电炉或转炉炼钢的优质原料，且该方法熔分温度较低、高温保持时间短，从而降低能耗。

Description

一种采用转底炉生产低硫炼钢生铁的方法

技术领域

本发明涉及煤基直接还原炼铁领域，具体地，本发明涉及一种采用转底炉生产低硫炼钢生铁的方法。

背景技术

钢铁冶金是国民经济的支柱产业，近几年来，虽然中国钢铁冶金技术取得了长足发展，但资源短缺的压力已成为进一步发展的“瓶颈”。以铁矿资源为例，高度依赖进口，对外依存度达到50%以上，铁矿资源的安全供给及高涨的进口铁矿价格已成为钢铁工业经济效益的制约要素。当前优质铁矿石资源逐渐匮乏，价格居高不下，我国钢铁企业不得不利用国内和国外的低品位的劣质铁矿资源，以降低生产成本，但是这些原料进入高炉会影响高炉顺行，并导致焦比升高，因此研发贫、杂、细铁矿资源的利用技术成为当务之急。同时为了保护环境，我国政府大力提倡节能减排，并制定了相关减排计划，预计“十二五”期间，我国单位GDP二氧化碳排放总量要减少17%，因此，占我国工业能耗16%的钢铁工业成为重点调控对象。钢铁工业中炼铁工序占总能耗的三分之二，以烧结、焦化、高炉代表的传统流程节能减排的潜力随着科技的不断进步已很有限，因此开发一步法炼铁工艺具有一定的优势。其中，以含碳球团为原料，在转底炉炉中实现高温还原熔分的一步法炼铁工艺的二氧化碳排放量可比传统炼铁工艺减少20%，并可利用较低品位的铁矿资源和我国丰富的煤资源。

在高炉炼铁工艺仍占主导、铁矿资源劣质化的背景下，转底炉炼铁工艺所用的原料必将是种类复杂、品位较低、硫磷超标（甚至高于高炉炼铁所用原料），同时，含碳球团在还原熔分过程中脱硫条件要远差于传统炼铁工艺，而硫含量又是炼钢生铁的主要指标，低硫生铁是生铁超低硫钢的基础，因此，开发适用于转底炉炼铁工艺的脱硫方法并降低能耗至关重要。

中国专利（CN1443856A）“煤基热风转底炉熔融还原炼铁法”公开了一种一步法炼铁工艺，该工艺采用铁矿石粉、煤粉、熔剂、粘结剂为原料造球，在煤基热风转底炉上进行熔融还原，被还原物料经冷却、破碎、筛分步骤，得到含铁93～96%，含碳2.5～3.5%，硫<0.08%，硅<0.3%的可用于电炉炼钢的珠铁。该工艺仅靠在配料中添加大量石灰石和白云石进行珠铁脱硫，脱硫能力有限，同时导致渣系熔点升高，在转底炉中所需的还原熔分温度高达1500℃，这不仅大大增加了能耗和耐材消耗，还提高了工艺的实施难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用转底炉生产低硫炼钢生铁的方法，该方法利用较低品质的铁矿资源和煤资源为电炉炼钢提供硫含量较低的优质电炉原料，且该方法熔分温度较低、高温保持时间短，能耗降低。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种采用转底炉生产低硫炼钢生铁的方法，该方法包括以下主要工艺步骤：

1）配料及造球

将75～85重量份铁矿粉、15～25重量份碳质还原剂、2～4重量份有机粘结剂、15～25重量份石灰石、2～6重量份萤石、2～8重量份苏打，加铁矿和煤粉总重量8～12%的水分，经强力混料机混匀后，采用对辊压球机制成含碳球团，球团尺寸40×30×20mm，生球经链篦机采用转底炉热废气烘干。

其中，

低品位铁矿粉全铁品位40～56%，含硫0.1～1%，粒度小于0.2mm。

碳质还原剂可以是无烟煤、烟煤、焦粉、半焦等，固定碳大于70%，含硫0.1～1%，粒度小于0.5mm。

有机粘结剂为有机质，可以是豆粉、糊精、糖蜜等。

石灰石、萤石、苏打采用钢铁企业所用普通工业纯度的物料即可，粒度小于0.2mm。

2）转底炉还原熔分

在炉底上预先铺设一层10～15mm后的碳质铺底料，以促进球团的还原熔分，铺底料可以是镁碳砖粉、焦丁、石墨粉、电煅无烟煤粉等，粒度为2～5mm。干燥后的球团通过振动布料机布到转底炉的炉底上，料层厚度为1～2层球团。布料的同时，向球团中配入球团料量的0～10%的固硫剂，固硫剂可以是块状钢渣、白云石等，粒度为10～20mm。含碳球团在转底炉中所经历的温度阶段为：

（1）预热阶段（1150～1250℃）

此阶段球团被加热并初步还原，并起到将球团中硫部分挥发脱除的作用，整个阶段所经历的时间为5～10min。

（2）还原阶段（1250～1380℃）

此阶段球团被快速还原、渗碳并初步熔分，整个阶段所经历的时间为5～10min。

（3）熔分阶段（1380～1450℃）

球团完成渗碳、造渣反应并实现渣铁分离，整个阶段所经历的时间为3～5min。此阶段的热废气被引出转底炉去预热助燃风，同时防止珠铁吸收废气中的硫而回硫。

（4）冷却阶段（1450～1200℃）

此阶段熔分的渣铁被快速冷却至1200℃，使渣铁凝固，为出料做好准备，整个阶段所经历的时间为2～5min。

转底炉转动一周所经历的时间为15～30min，完成预热、还原、熔分和冷却四个过程，得到熔分的渣和珠铁。渣、珠铁、垫底料和固硫剂被螺旋出料机排出炉外，经二次冷却至200～300℃后，通过一次筛分、破碎、二次筛分、磁选等工序，回收铺底料，分离渣铁。珠铁的粒度大于3mm，珠铁中硫含量0.03～0.07%，磷含量<0.1%。最后磁选出来的含细粒铁珠的磁性料返回配料工序。

本发明相对于现有技术，其优点在于使用较低品位、较为劣质的原料，通过调整渣系，外加固硫剂并优化转底炉内的温度和气流分布实现含碳球团快速还原熔分，得到硫含量较低的优质电炉原料，且该方法熔分温度较低、高温保持时间短，从而降低能耗，并降低生产成本，减少排放，保护环境。

附图说明

图1本发明一种采用转底炉生产低硫炼钢生铁的方法的流程图。

具体实施方式

实施例1

将82重量份低品位铁矿粉、18重量份无烟煤粉、2重量份的有机豆粉粘结剂、24重量份石灰石（CaO含量为51%）、4重量份萤石、8重量份苏打，经过皮带输送至混料机混匀，并调节混匀料水分至8%。将混合好的混匀料经皮带输送至对辊压球机制成含碳球团，压力为15MPa，球团尺寸为40×30×20mm枕状椭球。生球经干燥后单层铺在转底炉的炉底上，事先在炉底上铺一层10～15mm厚的焦粉颗粒，粒度为3mm。预热段温度为1150～1250℃，时间为5min；还原阶段温度为1250～1380℃，时间为5min；熔分阶段温度为1380～1450℃，时间为3min；冷却阶段温度为1450～1200℃，时间为3min。渣、珠铁、垫底料和固硫剂被螺旋出料机排出炉外，经二次冷却至250℃后，通过一次筛分、破碎、二次筛分、磁选等工序，回收铺底料，分离渣铁，最终所得珠铁的硫含量为0.06%、磷含量为0.07%。铁矿粉、煤粉的成分分别见表1、2。

表1铁矿粉成分/%

表2煤粉成分/%

实施例2

将78.5重量份低品位铁矿粉、21.5重量份无烟煤粉、2重量份的有机豆粉粘结剂、22重量份石灰石（CaO含量为51%）、2重量份萤石、6重量份苏打，经过皮带输送至混料机混匀，并调节混匀料水分至12%。将混合好的混匀料经皮带输送至对辊压球机制成含碳球团，压力为15MPa，球团尺寸为40×30×20mm枕状椭球。在炉底上铺一层10～15mm厚的石墨粉颗粒，粒度为3mm。生球经干燥后单层铺在转底炉炉底的石墨粉上，同时向生球团中加入球团料量5%的块状钢渣，预热段温度为1150～1250℃，时间为10min；还原阶段温度为1250～1380℃，时间为10min；熔分阶段温度为1380～1450℃，时间为5min；冷却阶段温度为1450～1200℃，时间为3min。渣、珠铁、垫底料和固硫剂被螺旋出料机排出炉外，经二次冷却至300℃后，通过一次筛分、破碎、二次筛分、磁选等工序，回收铺底料，分离渣铁。煤粉成分和铁矿粉成分分别如表2、3所示，最终所得珠铁的硫含量为0.069%、磷含量为0.079%。

表3铁矿粉成分/%

实施例3

将85重量份低品位铁矿粉、25重量份半焦、4重量份的有机糊精粘结剂、15重量份石灰石（CaO含量为51%）、6重量份萤石、8重量份苏打，经过皮带输送至混料机混匀，并调节混匀料水分至12%。将混合好的混匀料经皮带输送至对辊压球机制成含碳球团，压力为15MPa，球团尺寸为40×30×20mm枕状椭球。在炉底上铺一层15mm厚的石墨粉颗粒，粒度为5mm。生球经干燥后单层铺在转底炉炉底的石墨粉上，同时向生球团中加入球团料量10%的块状钢渣，预热段温度为1150～1250℃，时间为10min；还原阶段温度为1250～1380℃，时间为10min；熔分阶段温度为1380～1450℃，时间为5min；冷却阶段温度为1450～1200℃，时间为5min。渣、珠铁、垫底料和固硫剂被螺旋出料机排出炉外，经二次冷却至300℃后，通过一次筛分、破碎、二次筛分、磁选等工序，回收铺底料，分离渣铁，得到高品质的低硫珠铁。所得珠铁的硫含量为0.03%、磷含量为0.06%。铁矿粉、半焦成分分别见表3、4。

表4半焦成分/%

实施例4

将75重量份低品位铁矿粉、15重量份焦粉、2重量份的有机糖蜜粘结剂、25重量份石灰石（CaO含量为51%）、4重量份萤石、2重量份苏打，经过皮带输送至混料机混匀，并调节混匀料水分至8%。将混合好的混匀料经皮带输送至对辊压球机制成含碳球团，压力为15MPa，球团尺寸为40×30×20mm枕状椭球。在炉底上铺一层10mm厚的镁碳砖粉颗粒，粒度为4mm。生球经干燥后单层铺在转底炉的炉底上，同时向生球团中加入球团料量5%的白云石，预热段温度为1150～1250℃，时间为5min；还原阶段温度为1250～1380℃，时间为5min；熔分阶段温度为1380～1450℃，时间为3min；冷却阶段温度为1450～1200℃，时间为2min。渣、珠铁、垫底料和固硫剂被螺旋出料机排出炉外，经二次冷却至200℃后，通过一次筛分、破碎、二次筛分、磁选等工序，回收铺底料，分离渣铁。最终所得珠铁的硫含量为0.07%、磷含量为0.067%.。铁矿粉、焦粉成分分别见表1、5。

表5焦粉成分/%

Claims

1.一种采用转底炉生产低硫炼钢生铁的方法，所述方法包括以下步骤：

1)将低品位铁矿粉75～85重量份、碳质还原剂15～25重量份、石灰石15～25重量份、萤石2～6重量份、苏打2～8重量份和有机粘结剂2～4重量份混匀、造球、烘干；

2)在炉底上预先铺设碳质铺底料，烘干后的球团铺在转底炉炉底的碳质铺底料上，同时加入固硫剂，经过预热阶段、还原阶段、熔分阶段和冷却阶段的处理；

3)步骤2)处理后的物料经二次冷却，通过一次筛分、破碎、二次筛分、磁选，得到含硫0.03～0.07％、含磷小于0.1％的珠铁；

其中，低品位铁矿粉的全铁品位为40～56％，含硫0.1～1％，粒度小于0.2mm；碳质还原剂的固定碳含量大于70％，含硫0.1～1％，粒度小于0.5mm；石灰石、萤石、苏打的粒度小于0.2mm；

所述步骤2)中预热阶段、还原阶段、熔分阶段和冷却阶段的工艺参数为：

预热阶段：温度为1150～1250℃，处理时间为5～10min；

还原阶段：温度为1250～1380℃，处理时间为5～10min；

熔分阶段：温度为1380～1450℃，处理时间为3～5min；

冷却阶段：温度为1450～1200℃，处理时间为2～5min。

2.如权利要求1所述的采用转底炉生产低硫炼钢生铁的方法，其特征在于，所述步骤2)中固硫剂的加入量为球团料量的10％以下。

3.如权利要求2所述的采用转底炉生产低硫炼钢生铁的方法，其特征在于，所述步骤2)中加入的固硫剂为块状钢渣或白云石。

4.如权利要求1所述的采用转底炉生产低硫炼钢生铁的方法，其特征在于，所述碳质还原剂为无烟煤、烟煤、焦粉和半焦中的任一种。

5.如权利要求1所述的采用转底炉生产低硫炼钢生铁的方法，其特征在于，所述步骤2)中碳质铺底料的厚度为10～15mm。

6.如权利要求5所述的采用转底炉生产低硫炼钢生铁的方法，其特征在于，所述碳质铺底料为镁碳砖粉、焦丁、石墨粉和电煅无烟煤粉中的任一种。

7.如权利要求1所述的采用转底炉生产低硫炼钢生铁的方法，其特征在于，所述熔分阶段产生的热废气被引出转底炉去预热助燃风。