CN104726691A

CN104726691A - 一种粉状铁矿石的隧道窑还原焙烧方法

Info

Publication number: CN104726691A
Application number: CN201510156712.7A
Authority: CN
Inventors: 王明华; 权芳民; 高泽宾; 展仁礼; 雷鹏飞; 张志刚; 鲁逢霖; 边立国; 李慧春; 付涛; 张颂尧; 王建平
Original assignee: Gansu Jiu Steel Group Hongxing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Gansu Jiu Steel Group Hongxing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2015-04-03
Filing date: 2015-04-03
Publication date: 2015-06-24

Abstract

本发明公开了一种铁矿石的隧道窑还原焙烧方法，以解决粉状铁矿石在隧道窑中还原焙烧时，传热效率低、还原时间长、物料还原质量不均匀等问题。本发明通过合理选择铁矿石粒度范围和布料方法，将不同粒度的铁矿石与还原煤混合并且分层布料，再对其进行还原焙烧处理，使得各粒级铁矿石达到相同的焙烧效果，提高了铁矿石焙烧后的金属回收率，提高了焙烧质量，缩短了焙烧时间，降低了焙烧温度，降低了生产成本。

Description

一种粉状铁矿石的隧道窑还原焙烧方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种粉状铁矿石的隧道窑还原焙烧方法。

背景技术

在铁矿石隧道窑直接还原过程中，对于粉状铁矿石采取的还原方法有粉矿造球还原法、隧道窑罐装法、粉矿与隧道窑粉料平铺和造球平铺还原法。

粉状铁矿石造球还原方法是将粉状铁矿石制粒后与还原煤进行配料、混合后装入到隧道窑内进行还原，这种方法存在着球团矿与还原煤间接接触、铁矿石还原速度低和还原质量不均等问题。

隧道窑罐装法是将精矿粉、煤粉、石灰石粉按照一定比例分别装入还原罐中，再把装有还原罐的窑车推入隧道窑中，还原罐经过窑内1150℃左右高温焙烧及冷却之后，可得到直接还原铁（海绵铁）；由于在还原过程中窑内传给还原罐的热量需首先通过还原罐的罐壁，存在着生产工艺复杂、传热效率较低和生产成本较高的问题。

粉矿与隧道窑粉料平铺和造球平铺还原法是将粉状铁矿石与还原煤的混合物平铺或造球后平铺在窑车上，窑车在隧道窑内从窑头往窑尾移动过程中，窑内燃料燃烧产生的热量，通过辐射和对流传热的形式把热量传给物料，使窑车上层物料优先受热，当上层物料温度达到一定值后，上层物料吸收的热量才开始往下通过传导方式进行传递，使下层物料的温度升高；当上层物料温度达到600℃以上时铁矿石开始还原；铁矿石在还原过程中需要吸收较多的热量，上层物料吸收的热量除一部分供物料进行还原，剩余的热量才能使物料的温度继续升高。因此，窑内空间传递给物料表面的热量较难传递到下层物料中去，使下层物料温度很难提高，只有当上层铁矿石还原到中后期（物料吸收的热量大于还原所需热量）时，上层物料温度才能继续升高，上层物料温度提高后才能把热量传递给下层物料，使下层物料的温度升高，当下层物料温度达到600℃以上时铁矿石开始还原；因此，在铁矿石还原过程中，下层物料温度低于上层物料，下层物料的还原需要较长时间；一般为使下层物料得到充分还原，采取提高隧道窑还原温度和还原时间的方法，但提高还原温度受到隧道窑的燃料、窑体设备制约，提高还原时间受到生产能耗和产品成本的制约。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题提供一种传热效率高、还原时间短、物料还原质量均匀的铁矿石隧道窑还原焙烧方法。

一种粉状铁矿石的隧道窑还原焙烧方法，包括以下步骤：

配料：将粒度不大于1mm的铁矿石和粒度不大于1mm的还原煤均匀混合得第一混合物料；将粒度1～5mm的铁矿石和粒度1～5mm的还原煤均匀混合得第二混合物料；将粒度5～15mm的铁矿石和粒度5～15mm的还原煤均匀混合得第三混合物料；所述铁矿石和还原煤的质量比为100:35～40；

分层布料：在窑车台面上由下到上依次铺设第一混合物料层、第二混合物料层和第三混合物料层，将窑车送入隧道窑内；

还原焙烧：对隧道窑内的混合物料依次进行预热、焙烧和冷却，当温度降低至300℃，将还原物料取出；

还原物料磨选：对还原物料依次进行干选、磨矿和磁选即得铁粉。

所述第一、第二混合物料层厚度为60～70mm，第三混合物料层厚度为80～90mm；

所述第三混合物料层上铺设有还原煤覆盖层；

所述还原煤覆盖层厚度为10～20mm；

所述还原煤覆盖层的还原煤粒度5～15mm；

所述窑车台面与第一混合物料层之间铺设有还原煤铺底层；

所述还原煤铺底层厚度为10mm；

所述铺底层的还原煤粒度不大于1mm；

所述预热温度为700～800℃，预热时间为4～5h；所述焙烧温度为1150～1250℃，焙烧时间为4～5h；

所述还原煤为碳含量74﹪以上的兰炭或无烟煤。

本发明具有以下有益效果：

粉状铁矿石通过本发明的方法进行还原焙烧时，位于上层的混合物料粒度以及颗粒之间空隙较大，其内部的辐射传热较易进行，同时上层混合物料中的铁矿石与还原煤接触面积较小，还原速度较低，还原过程中单位时间吸收的热量较小，使位于上层的混合物料吸收的热量更容易传递到位于下层的混合物料中，从而使各层混合物料的还原温差减小；位于上层的混合物料还原中优先受热其温度较高和还原时间较长，位于下层的混合物料还原中其温度较低和还原时间较短，因此，在铁矿石隧道窑直接还原中，采用粒度分级、分层布料的方法，可提高铁矿石在隧道窑直接还原中的传热效率，使不同粒度范围的铁矿石在隧道窑直接还原过程中得到均匀的还原。

本发明采取在第三混合物料上覆盖有还原煤覆盖层，可使还原过程产生的CO₂经过原煤覆盖层时产生碳气化反应，由于碳气化反应需要吸收一定的热量，混合物料温度升高的同时碳气化反应速度加快，使铁矿石表面温度保持在一定的范围内，避免上层混合物料表面出现过烧或软熔现象并且，碳气化反应产生的CO进入到窑内炉气中，可为窑内提供一定的燃料和气体压力，还原物料内部更易保持较高的还原气氛，提高了铁矿石的还原速度；从传质的过程分析，由于炉气中的氧化性气体(如O₂、CO₂、H₂O)与还原煤覆盖层接触时发生反应生成CO和H₂并返回到炉气中，避免了炉气中氧化性气体与混合物料表面的接触，有效防止还原煤二次氧化；从传热的过程分析，还原煤覆盖层增加了料层内部的压力，提高了物料内部的还原气氛，大幅缩短了还原时间。

本发明采取在窑车台面与第一混合物料层之间铺设还原煤铺底层，防止混合物料与窑车的粘结，同时为铁矿石还原焙烧提供额外的燃料。

铁矿石和还原煤粒度过大时，还原焙烧时会出现心表还原质量不均的现象，故铁矿石和还原煤粒度不大于15mm。

具体实施方式

实施例1

一种粉状铁矿石的隧道窑还原焙烧方法，包括以下步骤：

配料：选择铁品位31～33%、SiO₂含量为30～48%铁矿石，将粒度不大于1mm的铁矿石和粒度不大于1mm的兰炭均匀混合得第一混合物料；将粒度1～5mm的铁矿石和粒度1～5mm的兰炭均匀混合得第二混合物料；将粒度5～15mm的铁矿石和粒度5～15mm的兰炭均匀混合得第三混合物料，铁矿石和兰炭的质量比为100:35～37；

分层布料：在窑车台面上由下到上依次铺设兰炭铺底层、第一混合物料层、第二混合物料层、第三混合物料层和兰炭覆盖层，其中兰炭铺底层厚度为10mm，兰炭铺底层的兰炭粒度不大于1mm，第一、第二混合物料层厚度为60～70mm，第三混合物料层厚度为80～90mm，兰炭覆盖层厚度为10～20mm，兰炭覆盖层的兰炭粒度为5～15mm；

还原焙烧：将窑车从隧道窑的入窑端推入，在700～800℃下对混合物料预热4～5h，保持隧道窑高温段窑温1150～1250℃高温还原混合物料4～5h，对其进行冷却，当温度降低到300℃以下时，将还原物料从隧道窑内取出。

还原物料磨选：对还原物料进行干选，得到的残碳返回到隧道窑进行循环利用，得到的其它非磁性物料返回烧结进行利用，得到的磁性物料经磨矿使其粒度达到-200目占80%以上，采用弱磁选工艺进行磁选。

此工艺下得到的铁粉品位为88.5%，与现有的隧道窑还原焙烧技术相比提高了2.5%，金属回收率可达到92.4%，与现有的隧道窑还原焙烧技术相比提高了2.4%。此外，采用这项技术可提高产量约50%，降低竖炉的煤气消耗约40%，与现有的隧道窑还原焙烧技术相比时间缩短了50%，焙烧温度降低了50～70℃。

实施例2

一种粉状铁矿石的隧道窑还原焙烧方法，包括以下步骤：

配料：选择铁品位33～35%、SiO₂含量为25～30%铁矿石，将粒度不大于1mm的铁矿石和粒度不大于1mm的无烟煤均匀混合得第一混合物料；将粒度1～5mm的铁矿石和粒度1～5mm的无烟煤均匀混合得第二混合物料；将粒度5～15mm的铁矿石和粒度5～15mm的无烟煤均匀混合得第三混合物料，铁矿石和无烟煤的质量比为100:37～40；

分层布料：在窑车台面上由下到上依次铺设无烟煤铺底层、第一混合物料层、第二混合物料层、第三混合物料层和无烟煤覆盖层，其中无烟煤铺底层厚度为10mm，无烟煤铺底层的无烟煤粒度不大于1mm，第一、第二混合物料层厚度为60～70mm，第三混合物料层厚度为80～90mm，无烟煤覆盖层厚度为10～20mm，无烟煤覆盖层的无烟煤粒度为5～15mm；

此工艺下得到的铁粉品位为90.4%，与现有的隧道窑还原焙烧技术相比提高了4.4%%，金属回收率可达到95.3%，与现有的隧道窑还原焙烧技术相比提高了5.3%。此外，采用这项技术可提高产量约45%，降低竖炉的煤气消耗约30%，与现有的隧道窑还原焙烧技术相比时间缩短了40%，焙烧温度降低了50～70℃。

Claims

1.一种粉状铁矿石的隧道窑还原焙烧方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述一种粉状铁矿石的隧道窑还原焙烧方法，其特征在于：所述第一、第二混合物料层厚度为60～70mm，第三混合物料层厚度为80～90mm。

3.如权利要求1或2所述一种粉状铁矿石的隧道窑还原焙烧方法，其特征在于：所述第三混合物料层上铺设有还原煤覆盖层。

4.如权利要求3所述一种粉状铁矿石的隧道窑还原焙烧方法，其特征在于：所述还原煤覆盖层厚度为10～20mm。

5.如权利要求3所述一种粉状铁矿石的隧道窑还原焙烧方法，其特征在于：所述还原煤覆盖层的还原煤粒度为5～15mm。

6.如权利要求1或2所述一种粉状铁矿石的隧道窑还原焙烧方法，其特征在于：所述窑车台面与第一混合物料层之间铺设有还原煤铺底层。

7.如权利要求6所述一种粉状铁矿石的隧道窑还原焙烧方法，其特征在于：所述还原煤铺底层厚度为10mm。

8.如权利要求6所述一种粉状铁矿石的隧道窑还原焙烧方法，其特征在于：所述还原煤铺底层的还原煤粒度不大于1mm。

9.如权利要求1或2所述一种粉状铁矿石的隧道窑还原焙烧方法，其特征在于：所述预热温度为700～800℃，预热时间为4～5h；所述焙烧温度为1150～1250℃，焙烧时间为4～5h。

10.如权利要求1、2、4、5、7或8所述一种粉状铁矿石的隧道窑还原焙烧方法，其特征在于：所述还原煤为碳含量74﹪以上的兰炭或无烟煤。