CN103966428A - 一种用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法。所述方法包括：在回转窑中使用转底炉高温废烟气与硫含量不低于0.1％的高硫铁精矿逆流接触，以对高硫铁精矿进行预热、干燥和脱硫，并获得低硫铁精矿；将低硫铁精矿与褐煤按照重量比(65～80)：(20～35)形成混合料，褐煤含有20～40％的挥发分，黏结指数>60；进行高压热压处理，以形成热压球；在转底炉中于1250～1400℃还原热压球，获得金属化率不低于70％的低硫金属化球团，同时产生转底炉高温废烟气。本发明能够利用转底炉直接还原过后产生的废烟气，加热干燥并除去高硫铁精矿中的硫份，打通高硫铁精矿生产低硫金属化球团的流程。
Description
技术领域
本发明涉及非高炉炼铁技术领域，具体来讲，涉及一种用直接还原方法将高硫铁精矿生产为低硫金属化球团的方法。
背景技术
目前，攀枝花—西昌地区的攀枝花、白马、红格、太和等矿区钒钛磁铁矿矿床都是以铁、钛、钒三元素为主体，并伴生有铬、钴、镍、铜、硫、钪、硒、碲、镓和铂等多种组分。硫在钒钛磁铁矿中主要以磁黄铁矿形式存在，以粒状或粒状集合体星散浸染于铁、钛氧化物及硅酸盐粒之间。因此，在选矿过程中不能将硫全部选出导致部分硫进入铁精矿中。
转底炉直接还原技术具有高温、快速的工艺特点和炉料与炉底相对静止的设备特点，能较好的满足钒钛磁铁矿直接还原要求。为保证转底炉生产的金属化球团在还原过后在炉内不被二次氧化，转底炉炉内气氛为还原性气氛，致使铁精矿和煤粉中的硫在转底炉直接还原过后仍存在于金属化球团中，为后步熔分炉铁水脱硫带来了巨大的负担。
现有铁精矿脱硫方法均采用在原料中添加一定比例的脱硫剂的形式进行脱硫，该方法的缺点是既增加成本，同时对后步金属化球团冶炼后的炉渣品味产生了一定影响。
发明内容
本发明的目的解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。
例如，本发明的目的之一在于提供一种用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法。
本发明提供了一种用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法。所述方法包括步骤：在回转窑中使用转底炉高温废烟气与硫含量按重量百分比计不低于0.1％的高硫铁精矿逆流接触，以对高硫铁精矿进行预热、干燥和脱硫，并获得温度为500～750℃的高硫铁精矿；将温度为500～750℃的高硫铁精矿与褐煤按照重量比(65～80)：(20～35)形成混合料，所述褐煤含有按重量百分比计20～40％的挥发分，且所述褐煤的黏结指数>60；对混合料进行高压热压处理，以形成热压球，其中，高压热压处理的线压比为2～12t/cm2，高压热压处理的温度为200℃～380℃；在转底炉中于1250～1400℃还原热压球，获得金属化率不低于70％的金属化球团，同时产生转底炉高温废烟气。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够利用转底炉直接还原过后产生的废烟气，加热干燥并除去高硫铁精矿中的硫份，打通高硫铁精矿生产低硫金属化球团的流程，从而充分利用目前未能充分利用的高硫铁矿。
附图说明
图1示出了本发明的用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法的一个示例性实施例的工艺流程示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来详细说明本发明的实施例。
本发明的用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法包括以下步骤：在回转窑中使用转底炉高温废烟气(例如，其温度为960～1200℃)与硫含量按重量百分比计不低于0.1％(例如，硫含量可以为0.6％～1.2％)的高硫铁精矿逆流接触，以对高硫铁精矿进行预热、干燥和脱硫，并获得温度为500～750℃的高硫铁精矿；将温度为500～750℃的高硫铁精矿与褐煤按照重量比(65～80)：(20～35)形成混合料，优选地，在形成混合料的过程中控制温度为230℃～380℃，所述褐煤含有按重量百分比计20～40％的挥发分，且所述褐煤的黏结指数>60；对混合料进行高压热压处理，以形成热压球，其中，高压热压处理的线压比为2～12t/cm2，高压热压压制温度为200℃～380℃，优选地，高压热压处理的线压比可以为5～10t/cm2，高压热压处理的温度可以为200℃～350℃；在转底炉中于1250～1400℃还原热压球，优选地，转底炉的还原温度可以为1290～1350℃，获得金属化率不低于70％(例如，金属化率为75～93％)的金属化球团，同时产生转底炉高温废烟气。
其中，对高硫铁精矿进行预热、干燥和脱硫步骤可产生富含SO2的烟气，为了避免环境污染，先使用富含SO2的烟气对转底炉的助燃空气进行预热，然后对富含SO2的烟气进行除尘，接着使用富含SO2的烟气制取硫酸，然后排空。
此外，在用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法中，还可包括回收形成混合料的步骤产生的裂解气，或者回收形成混合料的步骤和高压热压处理步骤所产生的裂解气。
如图1所示，在本发明的一个示例性实施例中，用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法以转底炉高温废烟气为主要热源，以回转窑、高压热压机和转底炉为主要设备，利用高硫铁精矿粉和较高黏结指数褐煤为原料，经过预热干燥脱硫、配料、混料、高压热压块、转底炉还原等工序制得金属化率为70～93％的低硫金属化球团。在本示例性实施例中，除了包括作为主要设备的回转窑和转底炉外，辅助设备还可包括链板机、料仓、螺旋给料秤、混料机、裂解气回收装置和皮带输送设备。
在本示例性实施例中，用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法可以由以下步骤构成：
(1)高硫铁精矿(简称为铁精矿)预热干燥脱硫。铁精矿含有按重量百分比计不低于0.1％的硫，譬如，含有0.6％～1.2％的硫。例如，铁精矿可以由攀西地区的钒钛磁铁矿经选矿得到。铁精矿的粒度可以为-150目>80％，即铁精矿中能够通过150目筛的颗粒占总量的80％以上。转底炉高温废烟气(通常温度为960～1200℃，但本发明不限于此)从回转窑窑尾通入，铁精矿由窑头加入，通过逆向传热交换后，铁精矿中的水份和绝大部分硫以SO2形式进入烟气中，干燥过后铁精矿的温度为500～750℃。将干燥后的铁精矿用链板机输送至卧式双螺旋混料机。
(2)热铁精矿与褐煤配料、混料。采用圆盘给料机加螺旋给料秤形式进行配料。煤粉煤种为褐煤，其特性要求为：挥发分20～40％、黏结指数>60。煤粉粒度可以为-200目>80％，即煤粉中能够通过200目筛的颗粒占总量的80％以上，煤粉中水份<1％。铁精矿与煤粉的重量配比为：(铁精矿)：(煤粉)＝(65～80)：(20～35)。混料采用卧式双螺旋混料机，其转速可调。混料过程中将温度控制为230～380℃，混料完成后混合料温度也可为230～380℃。混料完成后，混合料由混料机的出料口直接进入高压热压机。在230～380℃的混料过程温度下，上述特性的煤粉即可发生热解并产生胶质体，而且该胶质体的黏结性能够有效地将煤粉与铁精矿粘结成块，从而通过高压热压处理能够获得更好的抗压强度和落下强度，并有利于后续的转底炉的还原过程。
(3)混合料高压热压成球。混合料采用高压热压机进行处理，高压热压机进料口设置螺旋预压装置；高压热压机的线压比为2～12t/cm2，优选为，5～10t/cm2，高压热压机的工作温度为200℃～380℃，优选为260℃～350℃。混合料通过高压热压机压制成球后，经过球团筛分系统将成球(即热压球)通过耐热皮带输送至转底炉装料系统，筛下物通过返料皮带返回混料机。
(4)热压球转底炉直接还原。热压球由转底炉装料系统进入转底炉，在炉内1250～1400℃温度条件下，还原预定时间(例如，10～75min)后由转底炉出料装置排出炉外。还原后的金属化球团，其金属化率不低于70％，例如，金属化率为75～93％。
(5)尾气回收。褐煤在形成混合料的过程中和高压热压成球的过程中均可能产生裂解气，因此设置裂解气回收装置对裂解气进行回收。例如，在混料机和高压热压机密封连通的情况下，裂解气回收装置可以仅与混料机连接，以回收混料过程和高压热压过程产生的裂解气。
此外，高硫铁精矿中硫份在高温(例如，960～1200℃)条件下以SO2形式进入废烟气中，为防止空气污染，在预热干燥脱硫步骤之后，可使用该转底炉废烟气先对转底炉助燃空气预热(例如，通过图1中的转底炉换热器来对转底炉所使用的助燃空气进行预热)，随后对该废烟气进行除尘，然后将经过除尘后的废烟气中的SO2通过制酸系统制取硫酸加以回收，最后，将经过上述一系列工序处理后的废烟气排空。
在本示例性实施例中，链板机撑料板、铁精矿螺旋给料秤螺旋、卧式双螺旋混料机混料螺旋、高压热压机辊坯均可采用高温耐热钢。为避免在形成混合料的过程中因煤粉热解而产生的热解气发生爆炸，在混料机(例如，卧式双螺旋混料机)中上部设置排气管，排气管尾部设置裂解气回收装置以将裂解气加以回收。为避免在长时间热压过程中高压热压机轴承出现损坏，高压热压机轴承可采用冷却水冷却。
下面结合具体示例来详细说明本发明的示例性实施例。
示例1
铁精矿成分如表1所示，其中，含硫量为0.91％。
将铁精矿从回转窑窑头装入，转底炉废烟气(其温度为1000±20℃)由回转窑窑尾通入。回转窑以4r/min转动，其倾角为4.5°。经回转窑处理后的铁精矿温度约为700℃。
将回转窑处理后的铁精矿通过链板机输送至卧式双螺旋混料机入口。铁精矿与煤粉的混合比例为(铁精矿)：(煤粉)＝74％：26％，经卧式双螺旋混料机进行混料处理后，形成混合料，并控制形成混合料过程中的温度为230～280℃。混合料通过高压热压机预压装置压入高压热压机中，高压热压机在250℃、以5t/cm2的线压比将混合料压制成球。热压球由转底炉装料系统均匀铺在炉底1～2层，在还原温度为1290℃条件下还原45min后由出料装置排出炉外，得到的金属化球团的化学成分如表2所示。同时，转底炉产生温度约为1000±20℃的转底炉废烟气。金属化球团的金属化率η为80.94。
表1示例1中的铁精矿成分/％
表2示例1中的还原过后金属化球团成分/％
示例2
铁精矿成分如表3所示，其中，含硫量为0.428％。
将铁精矿从回转窑窑头装入，转底炉废烟气(其温度为1050±20℃)由回转窑窑尾通入。回转窑以3.5r/min转动，其倾角为4°。经回转窑处理后的铁精矿温度约为720℃。
将回转窑处理后的铁精矿通过链板机输送至卧式双螺旋混料机入口。铁精矿与煤粉的混合比例为(铁精矿)：(煤粉)＝77％：23％，经卧式双螺旋混料机进行混料处理后，形成混合料，并控制形成混合料过程中的温度为240～300℃。混合料通过高压热压机预压装置压入高压热压机中，高压热压机在260℃、以8t/cm2的线压比将混合料压制成球。热压球由转底炉装料系统均匀铺在炉底1～2层，在还原温度为1350℃条件下还原40min后由出料装置排出炉外，得到的金属化球团的化学成分如表4所示。同时，转底炉产生温度约为1050±20℃的转底炉废烟气。金属化球团的金属化率η为75.15。
表3示例2中的铁精矿成分/％
表4示例2中的还原过后金属化球团成分/％
总体来讲，本发明工艺流程短、操作简单、温度可控性强、反应速度快、生产效率高、高硫铁精矿中硫分离较为彻底、成本低、易于实现自动化，此外，对转底炉废烟气热量得到了较为充分的利用。所采用的预还原工艺即转底炉煤基直接还原技术是炼铁领域的前沿技术，在国内外均有较好的发展趋势。
尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。
Claims (8)
1.一种用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在回转窑中使用转底炉高温废烟气与硫含量按重量百分比计不低于0.1％的高硫铁精矿逆流接触，以对高硫铁精矿进行预热、干燥和脱硫，并获得温度为500～750℃的高硫铁精矿；
将温度为500～750℃的高硫铁精矿与褐煤按照重量比(65～80)：(20～35)形成混合料，所述褐煤含有按重量百分比计20～40％的挥发分，且所述褐煤的黏结指数>60；
对混合料进行高压热压处理，以形成热压球，其中，高压热压处理的线压比为2～12t/cm2，高压热压处理的温度为200℃～380℃；
在转底炉中于1250～1400℃还原热压球，获得金属化率不低于70％的低硫金属化球团，同时产生转底炉高温废烟气。
2.根据权利要求1所述的用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法，其特征在于，所述对高硫铁精矿进行预热、干燥和脱硫步骤产生富含SO2的烟气，使用所述富含SO2的烟气对转底炉的助燃空气进行预热，然后对富含SO2的烟气进行除尘作业，接着使用所述富含SO2的烟气制取硫酸，然后排空。
3.根据权利要求1所述的用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法，其特征在于，所述形成混合料的步骤中控制温度为230℃～380℃。
4.根据权利要求1所述的用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法，其特征在于，所述高压热压处理的线压比为5～10t/cm2，高压热压处理的温度为260℃～350℃。
5.根据权利要求1所述的用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法，其特征在于，所述金属化球团的金属化率为75～93％。
6.根据权利要求1所述的用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法，其特征在于，所述高硫铁精矿的硫含量按重量百分比计为0.6％～1.2％。
7.根据权利要求1所述的用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法，其特征在于，所述转底炉高温废烟气的温度为960～1200℃。
8.根据权利要求1所述的用高硫铁精矿生产低硫金属化球团的方法，其特征在于，所述方法还包括回收所述形成混合料的步骤产生的裂解气，或者回收所述形成混合料的步骤和所述高压热压处理步骤所产生的裂解气。
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