CN111534691A - 一种循环利用密闭矿热炉尾气生产高碳铬铁的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种循环利用密闭矿热炉尾气生产高碳铬铁的工艺，包括如下步骤：1)铬铁矿球团的制备；2)将预处理后的密闭矿热炉尾气从下方送入反应竖炉，将铬铁矿球团从上方加入反应竖炉，矿热炉尾气与下降的铬铁矿球团接触后发生还原反应，同时铬铁矿球团中的碳在热状态下也发生还原反应，生成金属化球团；3)将生成的金属化球团送入密闭矿热炉中加入熔剂和还原剂熔融，渣铁分离后制得高碳铬铁，产生的密闭矿热炉尾气进入到步骤2)中经预处理后循环利用。该工艺循环利用了密闭矿热炉尾气，使成品焦炭的使用量减少、电耗降低了，生产能力提高，从而节约了资源、能源，改善了环境，提高了产品质量。

Description

一种循环利用密闭矿热炉尾气生产高碳铬铁的工艺
技术领域
本发明涉及一种高碳铬铁的生产工艺。
背景技术
铬是决定不锈钢性属的唯一元素，没有不含铬的不锈钢。上世纪五六十年代，开发了真空脱碳VOD技术和氩氧精炼AOD技术，高碳铬铁成为不锈钢冶炼的原料。生产3.3吨不锈钢需要1吨高碳铬铁。1919年，挪威Carl William Soderberg博士发明了使用自培电极的矿热炉。传统高碳铬铁工艺已有百年历史。传统的高碳铬铁冶炼是以铬矿为原料，以硅石作为造渣熔剂，用焦炭在电加热的矿热还原炉内进行碳还原，是连续熔炼和间断出炉的电热法工艺。传统冶炼方法，每吨高碳铬铁消耗焦炭450-550公斤，耗电3200-3600度。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产高碳铬铁的工艺，该生产工艺循环利用密闭矿热炉尾气，使生产高铬碳铬铁使用的成品焦炭的使用量减少了二分之一，电耗降低了三分之一，生产能力提高了三分之一，节约了资源、能源，改善了环境，提高了产品质量。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种循环利用密闭矿热炉尾气生产高碳铬铁的工艺，包括如下步骤：
1)铬铁矿球团的制备；
2)将预处理后的密闭矿热炉尾气从下方送入反应竖炉，将铬铁矿球团从上方加入反应竖炉，密闭矿热炉尾气与下降的铬铁矿球团接触后发生还原反应，同时铬铁矿球团中的碳在热状态下也发生还原反应，生成金属化球团；
3)将生成的金属化球团送入密闭矿热炉中，加入熔剂和还原剂熔融，渣铁分离后制得高碳铬铁，产生的密闭矿热炉尾气进入步骤2)经预处理后进行循环利用。
其中，密闭矿热炉尾气的预处理包括：尾气变换、净化和预热。
所述尾气变换是指将密闭矿热炉尾气送入变换炉，将密闭矿热炉尾气中的部分CO变换为H2，使变换气中H2和CO的体积比达到1.5。
所述净化是指尾气变换完成后的密闭矿热炉尾气进行低温甲醇洗，脱去气体中的酸性组分。
所述预热指利用反应竖炉上方排出的气体将完成尾气变换、净化的密闭矿热炉尾气预热至温度≥1000℃。
步骤1)中，所述铬铁矿球团的制备是指根据铬铁矿成分和金属化率要求配入筛下焦和膨润土，将铬铁矿、筛下焦及膨润土经磨细、润湿、造球、干燥后制成铬铁矿球团。
优选得，金属化球团的金属化率要求保持在60-70％。
步骤3)中，金属化球团送入密闭矿热炉中是指将金属化球团通过热输送装置连续加入密闭矿热炉中，送入密闭矿热炉的金属化球团温度保持在600℃以上。所述的热输送装置为带耐火材料内衬的储罐，反应竖炉产出的金属化球团放入储罐中，运至密闭矿热炉上方的料仓中加入炉内。
优选得，步骤3)中，所述熔剂为硅石，所述还原剂为焦炭。
优选得，进入密闭矿热炉的硅石和焦炭在进入密闭矿热炉前在矿热炉炉顶的预热窑中预热至600℃以上，预热的热源是反应竖炉上方排出的气体。
本发明的特点和具有的技术效果：
1)本发明所述工艺改变了传统的铬铁矿熔融还原工艺，循环利用密闭炉矿热炉尾气还原铬铁矿球团，成品焦炭的使用量减少了二分之一，降低了冶金工厂的焦化工艺污染；
2)本发明使用金属化球团冶炼，炉料热装，高碳铬铁电耗降低了三分之一。
3)本发明所述的工艺将矿热炉的冶炼能力增加了三分之一；
4)本发明所使用的工艺颗粒物、硫化物、氮氧化物产生量少，清洁、环保；
5)本发明还原气体较纯净，利用本发明所述的工艺生产出来的产品有害杂质少，质量好。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明
图1为本发明所述生产工艺的流程图；
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种循环利用密闭矿热炉尾气生产高碳铬铁的工艺，包括如下步骤：
1)铬铁矿球团的制备：指根据铬铁矿成分和金属化率要求配入筛下焦(筛出成品焦炭后的筛下物)和膨润土，将铬铁矿、筛下焦及膨润土经磨细、润湿、造球、干燥后制成铬铁矿球团，其中干燥的热源是反应竖炉上方排出的气体；
2)将预处理后的密闭矿热炉尾气从下方送入反应竖炉，步骤1)制备的铬铁矿球团经输送设备、布料设备在反应竖炉上部进入炉内，密闭矿热炉尾气和铬铁矿球团相遇逆流相向接触发生还原反应，同时铬铁矿球团中的碳在热状态下也发生还原反应，铬铁矿球团中的尖晶石结构被破坏，大部分金属被还原，生成金属化球团；
密闭矿热炉尾气的预处理包括：尾气变换、净化和预热。
尾气变换是指将矿热炉尾气送入变换炉，将部分CO变换为H2，使变换气中H2和CO的体积比达到1.5。
净化是指尾气变换完成后的密闭矿热炉尾气进行低温甲醇洗，脱去气体中的酸性组分。经过低温甲醇洗工艺，净化后气体中的CO2≤1％、H2S～100ppm，这样可以保护预热炉管不受金属尘化腐蚀。
预热指利用反应竖炉上方排出的气体将完成尾气变换、净化的密闭矿热炉尾气预热至温度≥1000℃。
其中，反应竖炉具有金属外壳和耐磨耐火衬里；
3)将生成的金属化球团放入有耐火材料内衬保温的储罐中，运至密闭矿热炉上方料仓加入炉内，加入熔剂和还原剂熔融，渣铁分离后制得高碳铬铁，产生的密闭矿热炉尾气进入步骤2)经预处理后进行循环利用。
反应竖炉产出的金属化球团，进入矿热炉的金属化球团温度要≥600℃。
根据金属化球团成分和冶炼模型配入一定量的熔剂-硅石，用于调整炉渣熔点；少量的还原剂-焦炭，用于还原扫尾和合金增碳。硅石和焦炭在矿热炉炉顶的预热窑预热到600℃以上，通过溜管连续加入矿热炉内。预热硅石和焦炭的燃料是反应竖炉排放的气体。
在加入金属化球团及硅石和焦炭后，电力经变压器、短网、电极把持器和自焙电极进入电炉，提供反应热量，金属化球团与硅石、焦炭反应生成高碳铬铁和炉渣，按照一定的时间间隔，打开出铁口，排放渣铁。
本领域技术人员将会认识到，在不偏离本发明的保护范围的前提下，可以对上述实施方式进行各种修改、变化和组合，并且认为这种修改、变化和组合是在独创性思想的范围之内的。

Claims (10)

1.一种循环利用密闭矿热炉尾气生产高碳铬铁的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)铬铁矿球团的制备；
2)将预处理后的密闭矿热炉尾气从下方送入反应竖炉，将铬铁矿球团从上方加入反应竖炉，密闭矿热炉尾气与下降的铬铁矿球团接触后发生还原反应，同时铬铁矿球团中的碳在热状态下也发生还原反应，生成金属化球团；
3)将生成的金属化球团送入密闭矿热炉中，加入熔剂和还原剂熔融，渣铁分离后制得高碳铬铁，产生的密闭矿热炉尾气进入步骤2)经预处理后进行循环利用。
2.如权利要求1所述的一种循环利用密闭矿热炉尾气生产高碳铬铁的工艺，其特征在于，密闭矿热炉尾气的预处理包括：尾气变换、净化和预热。
3.如权利要求2所述的一种循环利用密闭矿热炉尾气生产高碳铬铁的工艺，其特征在于，所述尾气变换是指将密闭矿热炉尾气送入变换炉，将密闭矿热炉尾气中的部分CO变换为H2，使变换气中H2和CO的体积比达到1.5。
4.如权利要求2所述的一种循环利用密闭矿热炉尾气生产高碳铬铁的工艺，其特征在于，所述净化是指尾气变换完成后的密闭矿热炉尾气进行低温甲醇洗，脱去气体中的酸性组分。
5.如权利要求2所述的一种循环利用密闭矿热炉尾气生产高碳铬铁的工艺，其特征在于，所述预热指利用反应竖炉上方排出的气体将完成尾气变换、净化的密闭矿热炉尾气预热至温度≥1000℃。
6.如权利要求1所述的一种循环利用密闭矿热炉尾气生产高碳铬铁的工艺，其特征在于，步骤1)中，所述铬铁矿球团的制备是指根据铬铁矿成分和金属化率要求配入筛下焦和膨润土，将铬铁矿、筛下焦及膨润土经磨细、润湿、造球、干燥后制成铬铁矿球团。
7.如权利要求6所述的一种循环利用密闭矿热炉尾气生产高碳铬铁的工艺，其特征在于，金属化球团的金属化率要求保持在60-70％。
8.如权利要求1所述的一种循环利用密闭矿热炉尾气生产高碳铬铁的工艺，其特征在于，步骤3)中，金属化球团送入密闭矿热炉中是指将金属化球团通过热输送装置连续加入密闭矿热炉中，送入密闭矿热炉的金属化球团温度保持在600℃以上。
9.如权利要求1所述的一种循环利用密闭矿热炉尾气生产高碳铬铁的工艺，其特征在于，步骤3)中，所述熔剂为硅石，所述还原剂为焦炭。
10.如权利要求9所述的一种循环利用密闭矿热炉尾气生产高碳铬铁的工艺，其特征在于，进入密闭矿热炉的硅石和焦炭在进入密闭矿热炉前在矿热炉炉顶的预热窑中预热至600℃以上，预热的热源是反应竖炉上方排出的气体。
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