CN110788113B

CN110788113B - 一种转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法

Info

Publication number: CN110788113B
Application number: CN201910987696.4A
Authority: CN
Inventors: 彭程; 曹志成; 刘长正; 崔慧君; 付晓燕; 育席丹; 李国良
Original assignee: Baowu Group Environmental Resources Technology Co Ltd
Current assignee: Baowu Group Environmental Resources Technology Co Ltd
Priority date: 2019-10-17
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2021-06-29
Anticipated expiration: 2039-10-17
Also published as: CN110788113A

Abstract

本发明公开了一种转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法，包括以下步骤：1)将含锌粉尘、膨润土经气力输送到料仓，混合后形成混合料，再经分料器分成两部分；2)一部分混合料与复合添加剂混合均匀后，送入一号压球机，压制成一号球团送入烘干机，烘干后的一号球团经一号振动布料器布入转底炉；3)另一部分混合料送入二号压球机，压制成二号球团送入烘干机，烘干后的二号球团经二号振动布料器布入转底炉；4)布置到转底炉炉底的球团，在转底炉内完成还原过程。本发明从源头上彻底解决含锌粉尘在转底炉中还原粉化的问题。

Description

一种转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法

技术领域

本发明涉及转底炉处理含锌粉尘所得金属化球团返回高炉、转炉/电炉或烧结工艺，更具体地说，涉及一种转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法。

背景技术

我国每年粗钢产量约8亿吨，钢铁粉尘总量一般为钢产量的8％～12％，按照10％计算，共计约8000万吨，其中含锌粉尘约2000万吨，富含铁、锌和碳元素。含锌粉尘返回烧结工序，其中的锌会侵蚀炉衬，造成高炉结瘤，影响高炉顺行，严重的会造成高炉停产。因此，实现钢铁厂含锌粉尘的高效利用，不仅可以保证高炉顺产，而且可以充分利用其中的铁、锌等有价资源，对于实现中国钢铁工业的可持续发展具有十分重要的意义。

国内钢铁企业对于含锌粉尘的典型处理工艺有转底炉工艺、回转窑工艺及OxyCup竖炉工艺等。其中，回转窑工艺处置低锌物料不太适宜，铁料金属化率低，生产过程中常发生结圈现象，作业率较低，一般仅为70％。OxyCup竖炉处理含锌粉尘是通过将含锌粉尘造块后与焦炭及造渣剂一起装入OxyCup竖炉冶炼，在炉底形成金属和渣相熔池，可以得到铁水，但炉衬寿命短，造块成本高，作业率偏低。

目前，转底炉处理含锌粉尘工艺比较成熟，已在国内多家钢厂应用，转底炉处理含锌粉尘的工艺是：将含锌粉尘合理配料，经过混合、压球/造球、烘干后直接投入转底炉内进行焙烧还原，在转底炉内，铁的氧化物被逐渐还原成单质，生成的金属化球团从转底炉排出，一般经筛孔尺寸为5mm的筛子筛分，筛上的金属化球团用作高炉炼铁或转炉/电炉炼钢的原料，筛下物通常的利用方式包括：返回烧结、再压块送入高炉炼铁或转炉/电炉炼钢；锌的氧化物被还原成锌蒸汽从球团中逸出，随着烟气进入烟道，被氧化为氧化锌，并通过布袋收尘系统回收，得到富含氧化锌的产品。

转底炉处理含锌粉尘的一个技术难题是含锌粉尘还原粉化问题，这就导致钢铁企业必须增加筛分装置，筛下物返回烧结工序或再压块送给高炉，但由于筛下物金属化率偏低，锌含量较高，钢铁厂一般都不会使用这种原料。然而，针对转底炉处理含锌粉尘出现的还原粉化问题，目前研究很少或几乎没有研究。如公开号CN106544498A公开了一种含铁粉尘高效烧结方法，将炼铁区域产生的低锌含铁粉尘与粘接剂配料混匀，在圆盘造球机上制成直径3～12mm的粉尘球团，加入混合料中得到烧结原料，通过布料器将烧结原料布到烧结台车上，进行点火、烧结、冷却、整粒，得到成品烧结矿成品率74％左右。该发明的领域为烧结工艺，没有对锌进行回收，同时其实施例中成品率也仅为80％左右，没有彻底解决烧结粉化的问题。

如公开号CN109022762A公开了一种利用烧结工艺处理含铁粉尘的方法，在除尘灰中喷洒石灰悬浊液并制粒，得到除尘灰颗粒；将除尘灰颗粒加入到烧结混合料中，混匀制粒得到烧结混匀料，将烧结混匀料布料、烧结、破碎、冷却、筛分制备烧结矿，烧结矿的质量明显改善。该发明的领域为高炉炼铁的前端烧结工艺，其研究原料仅为含铁粉尘，实施例中成品率也仅为80％左右，没有彻底解决烧结粉化的问题。

尽管转底炉处理含锌粉尘工艺较为成熟，但仍存在非常明显的缺点，即转底炉排出的金属化球团粉化严重，一般各大钢厂转底炉排出的金属化球团5mm筛下物为20％～35％，筛下物多说明含锌粉尘球团在转底炉内还原出现了严重的粉化现象。含锌粉尘球团在转底炉内还原粉化会造成如下多个弊端：

1)会造成转底炉产出的成品金属化球团(筛上物)减少，降低系统生产率；

2)由于含锌粉尘球团在炉内还原过程中粉化，增大了其与烟气接触的比表面积，造成其中的大量碳燃烧掉，没有起到还原的作用，因而导致其金属化率和脱锌率降低，产品质量变差；

3)钢铁企业都希望转底炉排出金属化球团可以直接被送往高炉炼铁或转炉/电炉炼钢，然而由于粉化现象，不得不增加了筛分装置，工艺流程加长，也增加了投资；

4)由于筛下物金属化率偏低，锌含量较高，即使免费送给高炉烧结，高炉炼铁厂也不愿意使用，直接降低了经济效益；

5)筛下物不及时处理，即使是在现场堆存几个小时，由于其比表面积大，其中被还原的铁极易氧化发热，造成自燃现象，不仅污染环境，同时存在极大的安全隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法，从源头上彻底解决含锌粉尘在转底炉中还原粉化的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法，包括以下步骤：

1)将含锌粉尘、膨润土经气力输送到料仓，混合后形成混合料，再经分料器分成两部分；

2)一部分混合料与复合添加剂混合均匀后，送入一号压球机，压制成一号球团送入烘干机，烘干后的一号球团经一号振动布料器布入转底炉；

3)另一部分混合料送入二号压球机，压制成二号球团送入烘干机，烘干后的二号球团经二号振动布料器布入转底炉；

4)布置到转底炉炉底的球团，在转底炉内完成还原过程。

所述一部分混合料占混合料总量的2/3，另一部分混合料占混合料总量的1/3。

所述2/3混合料中含锌粉尘与复合添加剂的质量比为100：13～15。

所述复合添加剂的粒度组成为：

2mm～3mm占40％～50％；

1mm～2mm占10％～30％；

1mm以下占20％～50％；

所述复合添加剂的粘接指数为80～100。

所述步骤1)中，含锌粉尘与膨润土的质量比为100：3。

所述含锌粉尘中含锌量为3％～25％，含铁量为20％～50％，含碳量为12％～20％；

所述膨润土为钠基膨润土。

所述烘干机分为两层，分别用于一号球团、二号球团的烘干，并经由两个出料口排出至对应的一号振动布料器、二号振动布料器，最终再装入转底炉。

所述烘干机的烘干温度为250℃～300℃，烘干后的一号球团、二号球团的水分需≤2％。

所述转底炉内一号球团数量是二号球团数量的两倍，二号球团布于一号球团的上方。

所述一号球团的布料厚度为16mm～32mm，二号球团的布料厚度为8mm～16mm。

所述转底炉的还原温度为1000℃～1300℃，还原时间为15min～35min。

所述转底炉完成还原后所排出的金属化球团需满足：粉化率＜2％，抗压强度≥1500N/个，金属化率≥95％，脱锌率≥98％。

本发明所提供的一种转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法，还具有以下几点有益效果：

1)本发明方法可将金属化球团粉化率降低到2％以下，无需增加后续设备或工序，转底炉排出的金属化球团可以100％作为原料送入高炉或转炉/电炉生产，大大地提高了生产效率；

2)本发明方法球团金属化率达95％以上(粉化料金属化率60％～70％)，脱锌率可达98％以上(粉化料脱锌率约50％～70％)，不仅有效增加了企业的经济效益，同时增加了环保和社会效益；

3)如果一个年产20万吨金属化球团的生产厂，未使用本发明，按照粉化率25％计算，粉化的球团为5万吨(不计价返回烧结)，按照每吨金属化球团1000元计价，年损失金额为5000万元；本发明方法所增加的复合添加剂成本约为2500万元，产出的金属化球团100％可以作为产品返回高炉生产，将增加5000-2500＝2500万元的利润，此外还有锌回收率提高的额外效益，环境效益。

附图说明

图1是本发明方法的工艺流程图；

图2是本发明方法中转底炉运转及球团布料位置的示意图；

图3是图2中转底炉炉体侧面的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1至图3所示，本发明所提供的一种转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法，包括以下步骤：

1)将含锌粉尘、膨润土经气力输送到料仓，混合后形成混合料，再经分料器分成两部分，一部分混合料占混合料总量的2/3，另一部分混合料占混合料总量的1/3；

2)将2/3混合料与复合添加剂混合均匀后，送入一号压球机，压制成一号球团送入烘干机，烘干后的一号球团经一号振动布料器布入转底炉；

3)将余下1/3混合料送入二号压球机，压制成二号球团送入烘干机，烘干后的二号球团经二号振动布料器布入转底炉；

4)布置到转底炉炉底的球团，在转底炉内完成还原过程。

较佳的，所述2/3混合料中含锌粉尘与复合添加剂的质量比为100：13～15。

较佳的，所述复合添加剂的粒度组成为：

2mm～3mm占40％～50％；

1mm～2mm占10％～30％；

1mm以下占20％～50％；

较佳的，所述复合添加剂的粘结指数为80～100。

较佳的，所述步骤1)中，含锌粉尘与膨润土的质量比为100：3。

较佳的，所述含锌粉尘中含锌量为3％～25％，含铁量为20％～50％，含碳量为12％～20％；

较佳的，所述膨润土为钠基膨润土。

较佳的，所述烘干机分为两层，分别用于一号球团、二号球团的烘干，并经由两个出料口排出至对应的一号振动布料器、二号振动布料器，最终再装入转底炉。

较佳的，所述烘干机的烘干温度为250℃～300℃，烘干后的一号球团、二号球团的水分需≤2％。

较佳的，所述转底炉内一号球团数量是二号球团数量的两倍，二号球团布于一号球团的上方。

较佳的，所述一号球团的布料厚度约为两层(16mm～32mm)，二号球团的布料厚度约为一层(8mm～16mm)，总的布料厚度为三层球团(厚度约24mm～48mm)。

较佳的，所述转底炉的还原温度为1000℃～1300℃，还原时间为15min～35min。

较佳的，所述转底炉完成还原后所排出的金属化球团需满足：粉化率＜2％，抗压强度≥1500N/个，金属化率≥95％，脱锌率≥98％。

上述的一号球团与二号球团加料位置见图2，一号振动布料器与二号振动布料器之间加料位置非常接近(小于20cm)，能够保证一号球团随着炉底运转很快运动到二号振动布料器下，被二号振动布料器落下的二号球团覆盖在下层，详见图3。

采用本发明能确保转底炉处理含锌粉尘所得金属化球团(DRI)粉化率降低到2％以下，因为按照质量比计算，含锌粉尘：膨润土＝100:3时，经过混合、压球、烘干后布到转底炉中，球团还原粉化率与布料厚度有很大的关系，当布料厚度为单层球团即一层球团时，转底炉排出的金属化球团几乎没有粉化现象，当布料厚度为两层以上球团时，转底炉排出的金属化球团出现了明显的粉化现象；同时，对转底炉中取出不同层数的球团的粉化率测定，发现上层球团粉化率小于2％，位于上层球团的下层球团还原粉化率均大于20％，因此将含锌粉尘与膨润土制成的球团布置在转底炉炉底的最上层，且仅布置一层球团。

在转底炉实际生产中，仅布置一层球团的生产效率太低，因此国内外的转底炉生产厂一般布料厚度均为两、三层球团，这就造成了转底炉排出的金属化球团(DRI)粉化率达到20％～35％，迫使企业增加了筛分装置，只有5mm以上的金属化球团才可以被送入高炉，5mm以下的金属化球团返回烧结工序(由于锌含量高，金属化率低，烧结厂不太愿意使用)，也有企业被迫增加了热压块装置，增加了生产成本。

为了解决上述问题，在含锌粉尘中配加一定量的复合添加剂，经混合、压球和烘干后，再布置到转底炉中进行还原，即使布料厚度两至四层球团时，转底炉中各层含锌粉球团还原后所得的金属化球团(DRI)粉化率也低于2％，其中对复合添加剂的要求是粘结指数为80～100，粒度组成为2～3mm占40％～50％，1～2mm占10％～30％,1mm以下占20％～50％，这种粒度可以保证压出的冷球团强度较高。复合添加剂在加热时能产生热稳定性很高的胶质体，可以有效地“固结”含锌粉尘球团，防止其粉化，复合添加剂中的铁元素在还原过程中与粉尘中被还原出的铁容易形成“铁须网状”结构，且随着还原进程的深入，“铁须”结构会变的更加粗大致密，球团强度进一步提高。同时，合适的复合添加剂量为含锌粉尘质量的13％～15％，当复合添加剂量低于13％时，球团强度低于1500N/个，粉化率会随着添加剂量的降低而增加；当复合添加剂量大于15％时，随着复合添加剂量的增加，球团强度也会增加，粉化率会降低，但球团金属化率与锌的挥发率会降低，合适的复合添加量为13％～15％。

同时，为了解决含锌粉尘球团在转底炉中粉化的现象，采用了两套布料系统，将配有复合添加剂的球团布置在转底炉中的下层，未配加复合添加剂的球团布置在转底炉中的上层，得到了金属化球团抗压强度≥1500N/个，粉化率小于2％的有益效果。金属化球团粉化率可降低到2％以下，无需增加后续处理设备或工序，转底炉排出的金属化球团可以100％作为原料送入高炉或转炉/电炉生产，大大地提高了生产效率，球团金属化率可达95％以上(粉化料金属化率50％～70％)，脱锌率可达98％以上(粉化料脱锌率约50％～70％)，不仅有效增加了企业的经济效益，同时增加了环保和社会效益。

在本发明方法中，转底炉排出球团的粉化率指的是：转底炉排出所有金属化球团经过5mm的筛子筛分，5mm以下的筛下物占所有金属化球团的百分比率；金属化率指的是球团中的金属铁占全铁的百分比率；脱锌率指的是进入转底炉球团中的锌金属量减去还原后金属化球团中的锌金属量之差，再除以进入转底炉球团中的锌金属量的百分比。

实施例一

某钢铁厂对各种粉尘进行混合配料，混合后含锌粉尘主要化学成分：TFe：46.91％，Zn：3.88％，C：16.64％,CaO：0.4％，MgO：0.91％，SiO₂：5.75％，Al₂O₃：1.08％，复合添加剂粘结指数85。混合后的含锌粉尘首先与膨润土按照质量比100:3进行混合均匀，混合料经由分料器分成两部分，一部分占2/3，一部分占1/3。如图1所示，其中占2/3的含锌粉尘混合料、复合添加剂按照质量比100:13进一步混合均匀，送入压球机压球，压制好的一号球团进入烘干机烘干，烘干至含水≤2％的球团送入转底炉进行焙烧还原；其中占1/3的含锌粉尘混合料直接送入另一台压球机压球，压制好的二号球团进入烘干机烘干，烘干至含水≤2％的球团送入转底炉进行焙烧还原。其中一号球团与二号球团共用一台烘干机，分别从烘干机的两个出口排出，经由皮带输送，一号球团布置在二号球团的下层，一号球团布料厚度为两层球团，二号球团布料厚度为一层球团，转底炉内从预热区到高温区还原温度为1000℃～1250℃，还原时间25min。对转底炉排出的金属化球团检测结果为：金属化球团粉化率为1.52％，抗压强度1635N/个，金属化率95.29％，脱锌率98.72％。

实施例二

某钢铁厂对各种粉尘进行混合配料，混合后含锌粉尘主要化学成分：TFe：42.91％，Zn：16.21％，C：17.64％,CaO：0.65％，MgO：0.31％，SiO₂：3.21％，Al₂O₃：0.29％，复合添加剂粘结指数92。混合后的含锌粉尘首先与膨润土按照质量比100:3进行混合均匀，混合料经由分料器分成两部分，一部分占2/3，一部分占1/3。如图1所示，其中占2/3的含锌粉尘混合料、复合添加剂按照质量比100:15进一步混合均匀，送入压球机压球，压制好的一号球团进入烘干机烘干，烘干至含水≤2％的球团送入转底炉进行焙烧还原；其中占1/3的含锌粉尘混合料直接送入另一台压球机压球，压制好的二号球团进入烘干机烘干，烘干至含水≤2％的球团送入转底炉进行焙烧还原。其中一号球团与二号球团共用一台烘干机，分别从烘干机的两个出口排出，经由皮带输送，一号球团布置在二号球团的下层，一号球团布料厚度为两层球团，二号球团布料厚度为一层球团，转底炉内从预热区到高温区还原温度为1000℃～1280℃，还原时间28min。对转底炉排出的金属化球团检测结果为：金属化球团粉化率为1.48％，抗压强度1780N/个，金属化率96.29％，脱锌率99.12％。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims

1.一种转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

4)布置到转底炉炉底的球团，在转底炉内完成还原过程，

所述转底炉完成还原后所排出的金属化球团需满足：粉化率＜2％，抗压强度≥1500N/个，金属化率≥95％，脱锌率≥98％，

其中，所述步骤1)中，含锌粉尘与膨润土的质量比为100：3；

所述复合添加剂的粘接指数为80～100；

所述复合添加剂的粒度组成为：2mm～3mm占40％～50％；1mm～2mm占10％～30％；1mm以下占20％～50％；

未添加复合添加剂的球团布置在转底炉炉底的最上层，且仅布置一层。

2.如权利要求1所述的转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法，其特征在于：所述一部分混合料占混合料总量的2/3，另一部分混合料占混合料总量的1/3。

3.如权利要求2所述的转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法，其特征在于：所述2/3混合料中含锌粉尘与复合添加剂的质量比为100：13～15。

4.如权利要求1所述的转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法，其特征在于：所述含锌粉尘中含锌量为3％～25％，含铁量为20％～50％，含碳量为12％～20％；

所述膨润土为钠基膨润土。

5.如权利要求1所述的转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法，其特征在于：所述烘干机分为两层，分别用于一号球团、二号球团的烘干，并经由两个出料口排出至对应的一号振动布料器、二号振动布料器，最终再装入转底炉。

6.如权利要求5所述的转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法，其特征在于：所述烘干机的烘干温度为250℃～300℃，烘干后的一号球团、二号球团的水分需≤2％。

7.如权利要求1所述的转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法，其特征在于：所述转底炉内一号球团数量是二号球团数量的两倍，二号球团布于一号球团的上方。

8.如权利要求7所述的转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法，其特征在于：所述一号球团的布料厚度为16mm～32mm，二号球团的布料厚度为8mm～16mm。

9.如权利要求8所述的转底炉中抑制含锌粉尘球团还原粉化的方法，其特征在于：所述转底炉的还原温度为1000℃～1300℃，还原时间为15min～35min。