CN103937970A - 一种转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法包括以下步骤：控制高温沥青粉末的含水量≤5wt％、铁精矿的含水量≤8wt％，将高温沥青粉末与铁精矿、含碳补充还原剂均匀混合得到混合料，高温沥青粉末的配入量不低于混合料总量的3wt％，含碳补充还原剂的配入量占混合料总量的0～25wt％；将混合料压球并得到球团，其中，控制混合料中的含水量为5～6.5wt％、混合料的温度为90～130℃。本发明解决了传统工艺造球制备生产成本高的问题，同时可辅助解决采用无机粘接剂造球时带入灰分等杂质的工艺缺陷，具有良好的推广应用前景。

Description

一种转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，更具体地讲，涉及一种转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法。

背景技术

随着资源的日趋紧张，特别是高品质含铁原料和炼焦用煤的稀缺，传统高炉冶炼钢铁企业的生存和发展受到了很大的挑战。而资源限制性小、灵活性大、流程短的非高炉炼铁技术则受到越来越多的关注和重视，近几年，由于转底炉具有的工艺和设备特点，其逐渐受到炼铁界的重视，并将其应用于铁矿石直接还原的生产，获得了快速发展。

在实际生产中，将包括钒钛磁铁矿在内的铁精矿资源采用转底炉直接还原生产，但受我国铁精矿品位总体不高的制约，只能选择铁精矿与还原剂（如煤粉）混合后造球的入炉原料制备方式。因此，铁精矿与还原剂（如煤粉）混合后造球必须外加粘接剂，以满足球团制备及转运至转底炉运输的强度要求。

由于含碳球团的制备过程中需外加粘接剂，若粘接剂为无机型时，造成球团制备生产成本增加的同时将增加后续工序的处理负担，造成无谓处理量或电耗的增大；若采用有机型粘接剂时，受其价格总体较高的影响，成本增加幅度更大。

因此，需要寻求一种不额外增加生产成本但同时能够保证球团的质量和强度要求的造球方法。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的在于解决上述技术问题中的一个或多个。

本发明的目的在于提供一种不额外增加生产成本并同时保证球团的质量和强度要求的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法，所述造球方法包括以下步骤：a、控制高温沥青粉末的含水量≤5wt％、铁精矿的含水量≤8wt％，将所述高温沥青粉末与铁精矿、含碳补充还原剂均匀混合得到混合料，其中，所述高温沥青粉末的配入量不低于所述混合料总量的3wt％，含碳补充还原剂的配入量占混合料总量的0～25wt％，；b、将所述混合料压球并得到球团，其中，控制所述混合料中的含水量为5～6.5wt％、所述混合料的温度为90～130℃。

根据本发明的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法的一个实施例，所述高温沥青粉末是由高温沥青在常温下破碎得到的，所述高温沥青粉末中粒度在40目以下的粉末的比重占25wt％以上。

根据本发明的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法的一个实施例，所述高温沥青粉末的配入量占所述混合料总量的3～15wt％。

根据本发明的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法的一个实施例，所述含碳补充还原剂为煤粉、焦粉或石墨。

根据本发明的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法的一个实施例，在步骤b中，将所述混合料输入压球机的储料仓后进行压球，其中，从储料仓底部向混合料中通入废热烟气或水蒸气进行干燥加热处理或润湿加热处理。

根据本发明的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法的一个实施例，当混合料的含水量≥6.5wt％，向混合料中通入废热烟气进行干燥加热处理。

根据本发明的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法的一个实施例，当混合料的含水量≤5wt％，向混合料中通入水蒸气进行润湿加热处理。

根据本发明的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法的一个实施例，所述废热烟气或水蒸气来源于转底炉。

根据本发明的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法的一个实施例，所述储料仓底部设置混合料含水量测量仪、混合料温度测量仪、废热烟气或水蒸气流量控制阀、废热烟气或水蒸气温度测量仪。本发明结合铁精矿造球过程中添加碳质还原剂的生产工艺特点，在不外加粘接剂的基础上，采用以碳为主要成分的高温沥青粉末作为还原剂和粘接剂的处理方法，既不额外增加生产成本，又能够同时保证球团的质量和强度要求。本发明解决了传统工艺造球制备生产成本高的问题，同时可辅助解决采用无机粘接剂造球时带入灰分等杂质的工艺缺陷，具有良好的推广应用前景。

具体实施方式

在下文中，将详细描述本发明的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法。

本发明的造球方法主要适用于转底炉直接还原生产工艺用的含碳球团制备，但本发明不限于此。本发明不采用常规的无机或有机型粘接剂，转而采用具备含碳特性和粘接性的高温沥青同时作为还原剂和粘接剂与铁精矿混合造球制备含碳球团，既不额外增加生产成本，同时能够保证球团的质量和强度要求。

具体地，根据本发明示例性实施例的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法包括以下步骤：

首先，控制高温沥青粉末的含水量≤5wt％、铁精矿的含水量≤8wt％。其中，高温沥青是煤焦油蒸馏残液部分，它是由三环以上的芳香族化合物和含氧、含氮、含硫杂环化合物及少量高分子碳素物质组成，高温沥青在常温下是体积密度为1.25～1.35g/cm³的黑色固体，其含碳量约在45wt％左右，灰分含量一般低于0.5wt％，加热到95～120℃的软化点温度即呈软化状态。

本发明采用高温沥青作为粘接剂和还原剂，一方面利用了其常温下的冷脆性，因而易于制粉；另一方面利用了其在95～120℃条件下软化时具备的良好粘性，因而便于压制球团。此外，所制备的球团中高温沥青内约45wt％的碳也可在后续工序中作为还原剂制备金属化球团，还原过程中由于金属铁的产生，即使其粘性失效也不会降低球团的强度，并且高温沥青中极低的灰分含量基本对球团没有污染。

根据本发明，高温沥青粉末是由高温沥青在常温下破碎得到的，为了保证高温沥青粉末与铁精矿的混合均匀性并提高其还原性和粘接性，优选地使所述高温沥青粉末中粒度在40目以下的粉末的比重占25wt％以上。由于本发明采用对物料粒度要求不高的压球成型方式，故对于铁精矿的粒度不作特别要求。在配料、混料前控制高温沥青粉末和铁精矿的含水量是为了防止物料水份过高而难于混料均匀，同时保证物料混料的均匀性，并且还可以防止混合料中水份过高并避免混合物逸出含沥青粉末的水造成环境和设备污染。其中，控制含水量的措施不限，例如可以通过预热、干燥等方式来使高温沥青粉末和铁精矿的含水量符合要求。

然后，将高温沥青粉末与铁精矿、含碳补充还原剂均匀混合得到混合料，其中，所述高温沥青粉末的配入量不低于所述混合料总量的3wt％，含碳补充还原剂的配入量占混合料总量的0～25wt％，其余为铁精矿。优选地，高温沥青粉末的配入量占所述混合料总量的3～15wt％。

根据本发明，根据按干基折算的铁精矿与碳质还原剂的所需配料比例来配加铁精矿和高温沥青粉末，但若计算的高温沥青粉末的加入比例较高，可另配加适宜的含碳补充还原剂如煤粉、焦粉、石墨等含碳物质替代部分高温沥青粉末，各物料的加入量总体满足混合料所需的配料比例关系即可，本发明对铁精矿、高温沥青粉末及含碳补充还原剂的加入方式不作特别要求。各物料的混料操作可在各类搅拌机、碾混机上进行在线连续或间断式的混料，混料效果以满足各物料充分混匀即可。

最后，将所得的混合料压球并得到球团，其中，控制混合料中的含水量为5～6.5wt％、混合料的温度为90～130℃。本发明条件下的混合料压球对水份的要求较高，控制压球前的混合料中的含水量为5～6.5wt％是为了保证压球的成球率和强度指标，若混合料中的含水量过高或过低，成球率难于保证并且球团强度不高，易造成返料量过大影响生产效率。当压料前的混合料温度控制为90～130℃时，混合料中含有的高温沥青软熔并使混合料具备粘接特性而便于成球，但若温度超过130℃，易造成混合料自身粘接以及混合料粘设备，造成物料输送困难，若温度超出过高，还易导致混合料中的高温沥青有机组分挥发造成环境污染；若温度低于90℃，混合料中的高温沥青尚未软熔，混合料不具粘接性且难于压制成球。进一步地，上述混合料的含水量和温度控制范围也可根据后续压球设备的实际情况和要求进行灵活地调整。

具体地，在上述压球的步骤中，可以先将混合料输入压球机的储料仓后进行压球，再从储料仓底部向混合料中通入废热烟气或水蒸气对混合料进行干燥加热处理或润湿加热处理以使混合料的含水量和温度达到上述要求，通入的废热烟气或水蒸气的流量和时间可以根据实际情况调整。根据本发明，上述废热烟气或水蒸气由转底炉生产或制备得到，但本发明不限于此，可以根据所采用的直接还原设备灵活调整或单独制备废热烟气或水蒸气。

根据本发明的一个实施例，当混合料的含水量≥6.5wt％，向混合料中通入废热烟气进行干燥加热处理，使压料操作时混合料的含水量为5～6.5wt％、混合料的温度为90～130℃；当混合料的含水量≤5wt％，向混合料中通入水蒸气进行润湿加热处理，也使压料操作时混合料的含水量为5～6.5wt％、混合料的温度为90～130℃。之后再对满足含水量和温度要求的混合料进行压球操作并最终制备得到含碳球团，为后续的直接还原工序提供符合要求的球团。

为了准确、及时的获知混合料的含水量、温度和废热烟气或水蒸气的温度、流量，优选地在储料仓底部设置混合料含水量测量仪、混合料温度测量仪、废热烟气或水蒸气流量控制阀、废热烟气或水蒸气温度测量仪并进行实时的测量和监控。

事实上，控制压球时混合料的含水量和温度的操作方法可灵活变通，不一定要在混料后、压料前的步骤进行，例如还可以先采用废热烟气单独预热并干燥铁精矿，然后进行配料、混料，之后只对压球机储料仓中的混合料采用水蒸气润湿的操作方式；例如还可以先干燥并加热铁精矿的温度至200℃以上，再在混料过程中直接加水混合制备混合料，使混合料直接满足压球时的混合料含水量和温度要求并直接压球的操作方式，也即只要最终使得压球时的混合料达到了含水量和温度的要求即可，具体的控制和处理方式不限。

下面结合具体示例进一步说明本发明。

示例1：

铁精矿的含水量为7.9wt％，高温沥青粉末的含水量为5.0wt％，高温沥青粉末的粒度为40目以下的粉末的比重占25.5wt％。将铁精矿与高温沥青粉末按照96.9wt％、3.1wt％的比例配料并在碾混机上混料5min，之后使所得混合料进入压球机的储料仓。经检测，此时的混合料含水量为7.8wt％、温度为32℃，从储料仓底部向混合料中通入602℃的废热烟气3min，此时混合料的含水量为6.4wt％、温度为91℃，之后开始压球，压制所得的含碳球团的落下强度≥6次/50cm，满足后续运输要求。

示例2：

铁精矿的含水量为2.3wt％，高温沥青粉末的含水量为1.8wt％，高温沥青粉末的粒度为40目以下的粉末的比重占60.8wt％。将铁精矿、高温沥青粉末、无烟煤粉按照81wt％、5wt％、14wt％的比例配料并在碾混机上混料8min，之后使所得混合料进入压球机的储料仓。经检测，此时的混合料含水量为1.8wt％、温度为48℃，从储料仓底部向混合料中通入水蒸气4min，此时混合料的含水量为5.1wt％、温度为99℃，之后开始压球，压制所得的含碳球团的落下强度≥8次/50cm，满足后续运输要求。

本发明采用高温沥青粉末自身的含碳特性和粘接性而将其作为转底炉含碳球团的还原剂和粘接剂的处理方法，不额外增加生产成本，操作温度低、设备要求低且通用性好，同时能够保证球团的质量和强度要求，彻底解决了含碳球团生产成本过高或灰分杂质的问题。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (9)

1.一种转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法，其特征在于，所述造球方法包括以下步骤：

a、控制高温沥青粉末的含水量≤5wt％、铁精矿的含水量≤8wt％，将所述高温沥青粉末与铁精矿、含碳补充还原剂均匀混合得到混合料，其中，所述高温沥青粉末的配入量不低于所述混合料总量的3wt％，含碳补充还原剂的配入量占混合料总量的0～25wt％；

b、将所述混合料压球并得到球团，其中，控制所述混合料中的含水量为5～6.5wt％、所述混合料的温度为90～130℃。

2.根据权利要求1所述的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法，其特征在于，所述高温沥青粉末是由高温沥青在常温下破碎得到的，所述高温沥青粉末中粒度在40目以下的粉末的比重占25wt％以上。

3.根据权利要求1所述的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法，其特征在于，所述高温沥青粉末的配入量占所述混合料总量的3～15wt％。

4.根据权利要求1所述的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法，其特征在于，所述含碳补充还原剂为煤粉、焦粉或石墨。

5.根据权利要求1所述的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法，其特征在于，在步骤b中，将所述混合料输入压球机的储料仓后进行压球，其中，从储料仓底部向混合料中通入废热烟气或水蒸气进行干燥加热处理或润湿加热处理。

6.根据权利要求5所述的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法，其特征在于，当混合料的含水量≥6.5wt％，向混合料中通入废热烟气进行干燥加热处理。

7.根据权利要求5所述的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法，其特征在于，当混合料的含水量≤5wt％，向混合料中通入水蒸气进行润湿加热处理。

8.根据权利要求5所述的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法，其特征在于，所述废热烟气或水蒸气来源于转底炉。

9.根据权利要求5所述的转底炉直接还原生产工艺用球团的造球方法，其特征在于，所述储料仓底部设置混合料含水量测量仪、混合料温度测量仪、废热烟气或水蒸气流量控制阀、废热烟气或水蒸气温度测量仪。