CN105400952A - 一种应用于炼铁的炉料坯块、球或团的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种应用于炼铁的炉料制备方法，该制备方法中使用含铁原料、煤炭、助熔剂和粘结剂作为炼铁炉料，使得含铁原料与煤炭的投料量使铁元素与碳元素的质量比范围为1：（0.2～0.6），助熔剂的用量根据炉料中酸性物质的质量和渣的酸碱度来确定，酸碱度为0.8～1.2，粘结剂的用量为炉料总质量的0～5%。本发明采用了以煤代焦的技术手段，煤炭既作为还原剂，又作为燃料，使得在进行炼铁时完全不需要烧结物料和炼焦，生产成本低，工艺简单易行，降耗增效。

Description

一种应用于炼铁的炉料坯块、球或团的制备方法

技术领域

本发明属于炼铁炉料生产技术领域，特别涉及炼铁工艺中的炉料的制备。

背景技术

钢铁是工业的粮食，是国民经济的命脉，因此炼铁工艺的发展进步对整个国家的科技与经济都具有重要的意义。

目前最为成熟的炼铁工艺为高炉炼铁，其优点在于高炉的炉龄长、产能大、能耗低、操作简易。但高炉炼铁对炉料的要求十分苛刻，必须进行烧结和炼焦，这两个步骤生产线的建设投资巨大，要消耗大量的热量，且环境污染严重。为摆脱对烧结和炼焦这两个步骤的依赖，炼铁工业的研究者进行了艰苦卓绝的努力，希望能找到可以取代高炉炼铁的工艺。

非高炉炼铁工艺，可分为“直接还原法”和“熔融还原法”两大类。熔融还原法作为非高炉炼铁的主导研究方向，除COREX炉实现规模生产外，其他的非高炉炼铁工艺都还没有获得规模生产的技术水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于炼铁的炉料坯块、球或团的制备方法，应用该炉料坯块、球或团进行炼铁将不再需要烧结和炼焦，实现节能减排、降耗增效的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案来实现：

一种应用于炼铁的炉料制备方法，包含以下步骤：

（1）将含铁原料、煤炭、助熔剂和粘结剂，全部破碎，研磨成粉状或小颗粒状；

（2）将上述各组分物料按比例进行称量，充分混合均匀后，得到混合料；

（3）将混合料加水搅拌，进一步混合，加工成炉料坯块、球或团，加工的工艺参数使得坯块、球或团满足一定的强度以使得其在后续的焙烧工艺中不发生软化和破裂；

（4）风干待用。

本发明所使用的含铁原料优选为铁精粉，铁精粉为含铁品位大于55%（质量百分比）的铁的氧化物。铁精粉的有害杂质（硫、磷等）含量执行国家标准，对粉状铁精粉的颗粒大小不作限制，进入生产线的铁精粉的水分（包括重力水、毛细水和结晶水）要少于铁精粉质量的10%。

在本发明中所使用的煤炭中的固定碳既是还原剂又是燃料。对于煤炭的品种没有严格的要求，焦炭、烟煤、无烟煤均可。所用煤炭的有害杂质的含量（硫、磷等）执行国家标准。所用煤炭的发热量不低于4300大卡/kg煤，优选大于4800大卡/kg煤，更优选大于5300大卡/kg煤。此外，对所使用的煤炭的挥发份和灰分没有严格要求。所使用的煤炭必须经过破碎研磨成粉状，筛除颗粒直径大于5mm的粗颗粒，返回研磨机重新加工。控制煤炭的水分含量少于10%。上述铁精粉与煤炭的投料量使铁元素与碳元素的质量比范围为1：（0.2-0.6），优选其质量比范围在1：（0.35-0.55），进一步优选在1：（0.4-0.5）。

本发明采用生石灰作为助熔剂。生石灰的用量根据炉料中酸性物质的质量和渣的酸碱度来确定，酸碱度一般为0.8～1.2；其中，生石灰的有害杂质含量执行国家标准。生石灰的水分少于5%，生石灰必须经过破碎研磨成粉状。

本发明根据工艺需要采用粘结剂，优选采用膨润土作为粘结剂（生石灰同时也起到粘结作用）。粘结剂的用量一般为炉料总质量的0～5%，优选1%-3%。由于膨润土的吸水能力强，对水分不作硬性规定。膨润土的蒙脱石成分含量要求大于80%，优选大于90%。

本发明制备的炉料在后续工艺中用于炼铁，因此步骤（3）加工成型的工艺参数的选择不仅要使得混合料能够成型，另外还要保证成型的炉料坯块、球或团必须满足一定的强度，以使得其在后续的加热、焙烧工艺中仍然能够保持一定成型的形状，在该工艺中不发生倒坯和爆裂。

在本发明中，加工成型工艺可以选择挤压成型的方式，优选真空挤压成型，挤压压力和真空度是保证炉料坯块、球或团成型和在后续加热工序中不发生倒坯和爆裂的关键参数。本发明中挤压压力选择2.5-8MPa，优选3-7.5MPa，进一步优选为4-6MPa，真空度为(-0.03MPa)~(-0.10MPa)，优选（-0.06MPa）~（-0.08MPa）。在本发明选择的挤压压力和真空度在上述数值范围内，成型质量好，而且在高温焙烧时也能够基本保持原状，不易破损。

本发明在完成上述炉料坯块、球或团的制备工艺后，还可以进行干燥、预热和焙烧步骤，其目的为利用炉料坯块、球或团中的煤炭进行自燃，为该炉料坯块、球或团提供热量的同时，还能够提供一定的还原气氛，在进行后面的炼铁步骤时，可以大大地减少了熔炼炉的热负荷，进一步提高产能。

炉料块干燥的温度范围为≤80℃，预热的温度范围为80～600℃，焙烧的目的是更进一步提高炉料块的温度，焙烧的温度范围为600～1200℃。

本发明将全部炉料一次称量，混合配料，均匀地固化在炉料块中，炉料块将各个组分的物料直接带入熔炼炉，在干燥、预热、焙烧步骤中不喷入燃料，预热、焙烧采用炉料块自燃进行加热，进一步实现了节能减排的目的。

采用本发明的炉料制备方法所制备的炉料坯块、球或团，可用于高炉炼铁或非高炉炼铁。

本发明的炉料制备方法，采用了以煤代焦的技术手段，煤炭既作为还原剂，又作为燃料，使得在进行炼铁时完全不需要烧结物料和炼焦，生产成本低，工艺简单易行。

附图说明

图1是本发明的炉料制备方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

实施例1：

铁精粉：1.6吨（含铁品位60%）；无烟煤：0.5吨（发热量为6300大卡/kg煤）；生石灰：0.23吨；膨润土：0.045吨。

如图1所示，按上述比例准备铁精粉、无烟煤、生石灰和膨润土，铁精粉预先经破碎研磨，控制水分含量少于铁精粉质量的10%。煤炭预先经破碎研磨成粉状，筛除颗粒直径大于5mm的粗颗粒，返回研磨机重新加工，控制煤炭的水分少于10%。生石灰预先经破碎研磨成粉状，控制生石灰的水分少于5%。膨润土预先经过破碎研磨成粉状，膨润土的蒙脱石成分含量大于90%，进行充分混合均匀后，得到混合料，将混合料加水搅拌，进一步混合，挤压成炉料坯块，挤压压力为5.2MPa，真空度为-0.05MPa，自然或强制风干待用。

实施例2：

铁精粉：2.0吨（含铁品位55%）；无烟煤：0.8吨（发热量为5500大卡/kg煤）；生石灰：0.34吨；膨润土：0.06吨。

如图1所示，按上述比例准备铁精粉、无烟煤、生石灰和膨润土，铁精粉预先经破碎研磨，控制水分含量少于铁精粉质量的10%。煤炭预先经破碎研磨成粉状，筛除颗粒直径大于5mm的粗颗粒，返回研磨机重新加工，控制煤炭的水分少于10%。生石灰预先经破碎研磨成粉状，控制生石灰的水分少于5%。膨润土预先经过破碎研磨成粉状，膨润土的蒙脱石成分含量大于90%，进行充分混合均匀后，得到混合料，将混合料加水搅拌，进一步混合，加工成炉料团块，压力为4.8MPa，真空度为-0.04MPa，自然风干后将炉料送入隧道窑进行干燥、预热和焙烧，炉料团块升温至500-600℃，出窑时炉料块的温度达到1000～1200℃。

将上述实施例1和实施例2制得的炉料放入熔炼炉进行熔炼，获得铁。经计算，使用该制备的炉料进行炼铁比现有技术节能10%~30%。

Claims (10)

1.一种用于炼铁的炉料制备方法，包含以下步骤：

（1）将含铁原料、煤炭、助熔剂和粘结剂，全部破碎，研磨成粉状或小颗粒状；

（2）将上述各组分物料按比例进行称量，充分混合均匀后，得到混合料；

（3）将混合料加水搅拌，进一步混合，加工成炉料坯块、球或团，加工的工艺参数使得坯块、球或团满足一定的强度以使得其在后续的焙烧工艺中不发生倒坯和爆裂；

（4）风干待用；

其特征在于：含铁原料与煤炭的投料量使铁元素与碳元素的质量比范围为1：（0.2～0.6），助熔剂的用量根据炉料中酸性物质的质量和渣的酸碱度来确定，酸碱度为0.8～1.2，粘结剂的用量为炉料总质量的0～5%。

2.根据权利要求1所述的炉料制备方法，其特征在于：步骤（3）的加工采用挤压成型，挤压压力为2.5-8MPa。

3.根据权利要求1所述的炉料制备方法，其特征在于：步骤（3）的加工采用真空挤压成型，挤压时的真空度为(-0.03MPa)~(-0.10MPa)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的炉料制备方法，其特征在于：含铁原料为铁精粉，所述助熔剂为生石灰，所述粘结剂为生石灰和/或膨润土。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的炉料制备方法，其特征在于：所述煤炭的发热量不低于4300大卡/kg煤。

6.根据权利要求4所述的炉料制备方法，其特征在于：含铁原料与煤炭的投料量使铁元素与碳元素的质量比范围为1：（0.2～0.6）。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的炉料制备方法，其特征在于：该方法还包括以下步骤：

（5）将步骤（4）的炉料坯块、球或团送入隧道窑进行干燥、预热和焙烧。

8.根据权利要求7所述的炉料制备方法，其特征在于：在干燥、预热、焙烧步骤中不喷入燃料。

9.根据权利要求8所述的炉料制备方法，其特征在于：预热、焙烧采用炉料块自燃进行加热。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的炉料制备方法所制备的炉料坯块、球或团，其特征在于，所述炉料坯块、球或团可用于高炉炼铁或非高炉炼铁。