CN104928428A

CN104928428A - 低品位铁资源的煤粉熔分回收方法

Info

Publication number: CN104928428A
Application number: CN201510205237.8A
Authority: CN
Inventors: 张俊; 齐渊洪; 严定鎏; 程相利
Original assignee: CISRI SHENGHUA ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd; Central Iron and Steel Research Institute
Current assignee: CISRI SHENGHUA ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd; Central Iron and Steel Research Institute
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2015-09-23
Anticipated expiration: 2035-04-27
Also published as: CN104928428B

Abstract

一种低品位铁资源的煤粉熔分回收方法，属于钢铁冶金及环境保护技术领域。涉及将煤粉、含铁原料和熔剂混合制备含碳球团并快速直接还原，金属化球团热装进入熔分炉，风口鼓入的热风与金属化球团中残留的热煤燃烧提供熔分所需的热量，完成渣、铁分离和铁的回收。优点在于，提高了热量利用率，避免了熔分过程中焦炭的使用，降低了能耗和生产成本。冶金固废及贫铁矿由于渣量大、铁品位低，采取传统的高炉工艺回收铁不经济，以往的煤基熔分工艺由于没有焦炭层的存在，铁水渗碳不充分，且渣层的导热系数低，导致铁熔化困难。此工艺保证了铁水熔化所需的高温和高的热利用效率，适于处理低品位含铁资源，将极大地改变冶金固废及贫矿的利用现状。

Description

低品位铁资源的煤粉熔分回收方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金及环境保护技术领域，特别是涉及一种低品位铁资源的煤粉熔分回收方法，适用于低品位冶金固废及铁矿中铁元素的回收利用。

背景技术

国内铜产量的97％通过火法冶炼获得，吨铜的铜渣产量约为2.2t，造成铜渣产量巨大。铜渣中的铁品位一般为30～40％，同时含有0.5～2％的铜。采用闪速炉冶炼1t镍约产生镍渣6～16t镍渣，金川有色金属公司每年约产生镍渣80万t，大部分堆积。镍冶炼弃渣中的铁含量与铜渣相当，镍含量约为0.2～0.7％，除此之外，还含有一定含量的铜及钴等有价元素。因此，这类有色冶金的固废具有很高的回收利用价值，弃之不用不仅会造成资源浪费，还会占用占用大量的土地，造成环境污染。另外，我国铁矿石的品位普遍偏低，通过选矿、烧结造球后才能入炉，工序长、能耗高，非高炉炼铁才是处理低品位铁资源矿的合理途径。

目前煤基非高炉炼铁工艺五花八门，其根本宗旨是避免焦炭的利用，但由于渣层的导热系数低，没有焦炭层的导热作用导致热效率不高。本工艺中，熔分阶段所需燃料存在于球团内部，产生的热量易于被球团吸收，热利用效率高，且热风-热煤燃烧工艺提高了理论燃烧温度，在熔化低碳铁水上具有优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低品位铁资源的煤粉熔分回收方法，将煤粉、含铁原料和熔剂混合制备含碳球团并快速直接还原，金属化球团热装进入熔分炉，风口鼓入的热风与金属化球团中残留的热煤燃烧提供熔分所需的热量，完成渣、铁分离和铁的回收。

本发明的含碳球团中的煤粉用于还原和熔分阶段燃烧放热，含碳球团首先经历预还原，金属化球团热装进入熔分炉，球团残留的热煤与热风燃烧产生高温，之后发生熔化实现渣、铁分离。具体工艺步骤如下：

(1)含碳球团在转底炉中1250～1300℃的温度范围内还原15～25min，球团金属化率达到85％以上，球团出口温度1000～1100℃。

Fe_yO_x+xC＝xCO+yFe (1)

(2)1000～1100℃的金属化球团热装进入熔分炉，球团中残存的热煤与风口鼓入的1100～1200℃热风发生燃烧反应，碳氧摩尔比控制在1.0～1.5(除去还原剩余铁氧化物所需的碳，金属化球团中的残碳与空气中氧的摩尔比)，碳发生不完全燃烧反应，理论燃烧温度达到1500～1700℃，尾气出口温度1100～1200℃。

C+O₂＝CO (2)

(3)高温尾气无需除尘直接作为预还原阶段的燃料气，物理热和化学热得到充分利用。

2CO+O₂＝2CO₂ (3)

(4)球团在1400～1450℃的温度范围内熔分，实现渣、铁两相的分离，得到的铁水碳含量低于1.5％，属于半钢产品。

含碳球团在1280℃左右快速还原，金属化率达到85％以上，金属化球团在1000℃左右排出；热煤粉与风口鼓入的热风发生不完全燃烧反应，即碳氧摩尔比高于1.0，保证熔分过程的还原性气氛，避免铁的氧化，配煤量通过热平衡计算得到；熔分炉排出的高温煤气温度约为1100℃，可以作为还原炉的燃料气；由于不含焦炭层，得到铁水的碳含量低于1.5％。

含碳球团中煤粉的作用包括两个方面，一是作为还原阶段的还原剂，二是金属化球团中的残碳作为熔分阶段的固体燃料，与热风燃烧放出的热量满足熔分要求；另外，还原后的金属化球团热装进入熔分炉，球团残存的煤粉具有较高的温度，提高了理论燃烧温度。此工艺提高了热量利用率，避免了熔分过程中焦炭的使用，降低了能耗和生产成本。冶金固废及贫铁矿由于渣量大、铁品位低，采取传统的高炉工艺回收铁不经济，以往的煤基熔分工艺由于没有焦炭层的存在，铁水渗碳不充分，且渣层的导热系数低，导致铁熔化困难。此工艺保证了铁水熔化所需的高温和高的热利用效率，适于处理低品位含铁资源，将极大地改变冶金固废及贫矿的利用现状，有着广阔的应用前景。

附图说明

图1为热风-热煤熔分实验装置示意图。

图2为热风-热煤熔分工艺流程示意图。

具体实施方式

实施例1

云南水淬铜渣，TFe含量为40.57％，自然碱度为0.15。将铜渣研磨至粒度小于0.125mm的粉末，与石灰、煤粉混和均匀制备R＝1的含碳球团。干燥后的球团放置在底部带有箅子的刚玉坩埚内。球团首先在1280℃的温度下还原至金属化率为95％的金属化球团，之后在1450℃进行熔分，底部上升的热空气通过箅子小孔与球团对流，球团熔化后通过小孔滴落在下面的坩埚内并形成渣、铁分层。熔分阶段根据碳氧比控制管式炉底部通入的空气量，金属化球团的残碳量控制在10％左右，O/C比分别控制为1.5、1.0和0.8时，得到粒铁的收得率为分别76％、92％和95％，碳氧比提高时粒铁的收得率提高，但碳氧比高于1.0的情况下进一步提高时粒铁的收得率变化不明显。

实施例2

将云南水淬铜渣配入熔剂和煤粉制备R＝1的含碳球团，在1280℃下分别还原至金属化率为78％、85％、95％的金属化球团，之后在1450℃的温度区间内进行熔分。熔分阶段C/O比控制为1.0时，熔分得到粒铁的收得率分别为93％、91％和92％，金属化球团的还原度对熔分阶段的影响不大，但考虑到熔分炉软熔带的影响，金属化率应控制在85％以上。

案例3

江铜渣，TFe含量为42.94％，自然碱度为0.07；金昌低镍水渣，TFe含量为40.78％，自然碱度为0.05；金昌高镍水渣，TFe含量为32.97％，自然碱度为0.17。将以上几种渣磨细后分别与石灰、煤粉混合制备含碳球团，球团碱度R＝1.0。干燥后的球团采取以上还原熔分工艺处理后，粒铁的收得率为均在90％以上，表明该工艺处理低品位冶金渣是可行的。

Claims

1.一种低品位铁资源的煤粉熔分回收方法，其特征在于，工艺步骤及控制的技术参数如下：

1)含碳球团在转底炉中1250～1300℃的温度范围内还原15～25min，球团金属化率达到85％以上，球团出口温度1000～1100℃。

Fe_yO_x+xC＝xCO+yFe (1)

2)1000～1100℃的金属化球团热装进入熔分炉，球团中残存的热煤与风口鼓入的1100～1200℃热风发生燃烧反应，碳氧摩尔比控制在1.0～1.5(除去还原剩余铁氧化物所需的碳，金属化球团中的残碳与空气中氧的摩尔比)，碳发生不完全燃烧反应，理论燃烧温度达到1500～1700℃，尾气出口温度1100～1200℃。

C+O₂＝CO (2)

3)高温尾气无需除尘直接作为预还原阶段的燃料气，物理热和化学热得到充分利用。

2CO+O₂＝2CO₂ (3)

4)球团在1400～1450℃的温度范围内熔分，实现渣、铁两相的分离，得到的铁水碳含量低于1.5％，属于半钢产品。