CN111944937A - 一种碳铁复合炉料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳铁复合炉料的制备方法，包括以下步骤：1)干燥降水，将铁矿粉放入干燥箱中进行通风干燥处理；2)筛分，将步骤1)中所得铁矿粉利用圆孔筛对其进行筛分操作，得到符合要求的小颗粒铁矿粉；3)破碎与混合，将基础配合煤加入破碎机中进行机械破碎，后与步骤2)所得铁矿粉再加粘结剂进行搅拌混合，得混合物料；4)产品制备，将混合物料加入对辊压球机中压制成枕状物料，对辊压球过程连续加料，连续出料；5)物料炭化，将压制好的物料放入物料罐中，再放入微波加热炉中进行物料静态加热，出炉后将物料加入氮气中冷却。本发明解决了铁矿粉只能用于烧结和造球，同时为制备高反应性碳铁复合炉料，找到了一种新的合适原料。

Description

一种碳铁复合炉料的制备方法
技术领域
本发明涉及高炉炼铁原料，更具体地说，涉及一种碳铁复合炉料的制备方法。
背景技术
近年来，全球变暖等环境问题形势日益严峻，CO2减排已成为人类共同面对的挑战。2015年12月12日，联合国气候变化巴黎大会成功通过《巴黎协定》。巴黎大会上，中国政府承诺将于2030年左右CO2排放达到峰值并实现单位GDP的CO2排放量比2005年下降60％～65％。由于钢铁工业CO2排放量占CO2总排放量的15％以上，钢铁企业将长期承受巨大的碳减排压力。在当前乃至未来相当长一段时期内，高炉-转炉流程仍是钢铁生产的主要流程，该流程中高炉炼铁CO2排放量和能耗分别占整个流程的80％和70％以上。因此，高炉炼铁是钢铁工业降低能耗和减少CO2排放的关键。
我国每年生产的炼铁产能均在8亿吨以上，这需要非常多焦炭，而生产焦炭需要使用炼焦煤资源，随着炼焦煤资源的大量消耗，炼焦煤资源越来越少，如何更多使用低变质程度的煤，或者更少使用炼焦煤资源已成为目前最大的课题。
国外很多科研专家以及国内学者研究表明，铁元素和碱金属元素化合物对焦炭气化反应有正催化作用，促进高炉内CO的生成，从而可以促进焦炭与矿石在高炉内的反应，可作为炼制高反应焦炭的原料，依据Rist操作线原理，高反应性焦炭可以降低高炉热储备区温度，提高炉身还原效率，提高煤气利用率，提高矿石的还原程度，从而达到降低焦比，降低高炉生产成本。高炉降低生产成本，提高高炉生产效率是炼铁的永恒主题，从而如何制备高反应焦炭或者类似物料成为当前炼铁同仁研究的热点。如公开号CN106048114A、CN104119939A、CN106635067A等专利均提出了铁焦的生产方法和炭化方法，但他们的铁焦生产方法均是采用的热压方法，同时热压后的铁焦均是采用竖炉炭化方法，竖炉炭化分为内热式和外热式碳化，外热式炭化属于间接传热，效率低、产能很低，而内热式炭化则由于气体与物料直接接触，容易导致物料发生熔损而导致物料强度很差，在物料加热的过程中炉内气氛很难控制。
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碳铁复合炉料的制备方法，解决了铁矿粉只能用于烧结和造球，同时为制备高反应性碳铁复合炉料，找到了一种新的合适原料。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种碳铁复合炉料的制备方法，包括以下步骤：
1)干燥降水，将铁矿粉放入干燥箱中进行通风干燥处理；
2)筛分，将步骤1)中所得铁矿粉利用圆孔筛对其进行筛分操作，得到符合要求的小颗粒筛下物铁矿粉；
3)破碎与混合，将基础配合煤加入破碎机中进行机械破碎，后与步骤2)所得铁矿粉再加粘结剂进行搅拌混合，得混合物料；
4)产品制备，将步骤3)所得混合物料加入对辊压球机中压制成枕状物料，对辊压球过程连续加料，连续出料；
5)物料炭化，将压制好的物料放入物料罐中，再放入微波加热炉中进行物料静态加热，出炉后将物料加入氮气中冷却，形成碳铁复合炉料；
6)对冷却后的碳铁复合炉料进行质量检测。
所述铁矿粉的含量为0.4～0.5％的CaO、61～66％的TFe、0.4～0.5％的MgO、4～5％的SiO2。
所述基础配合煤的含量为5～9％的Ad、15～20％的VMd。
所述步骤1)中，铁矿粉干燥后要求水分含量小于1％。
所述步骤2)中，筛下物铁矿粉为粒度小于0.1mm。
所述步骤3)中，基础配合煤破碎后的粒度小于3mm。
所述步骤3)中，混合时，铁矿粉的使用量为10～30％，基础配合煤的使用量为70～90％，粘接剂的使用量为铁矿粉和基础配合煤混合物的4～8％。
所述粘接剂为高温沥青或中温沥青或SOP中的一种或两种组合。
所述步骤4)中，对辊压球机设置为4～5t/cm的压力常温。
所述步骤5)中，微波加热炉功率为6000～6250kw，频率为915MHz，每天产量为30t。
所述步骤5)中，物料静态加热具体加热制度为以3～6℃/min将物料加热到1000℃后，在1000℃条件下恒温2～3h。
所述物料静态加热过程中产生的热解煤气通过初步处理后直接用于燃气发电，产生的电能供应给微波加热炉，形成能源循环。
在上述的技术方案中，本发明所提供的一种碳铁复合炉料的制备方法，利用铁矿粉经过干燥筛分后与煤以及粘结剂混合后进行对辊压球后进行微波炭化处理制备碳铁复合炉料，产生煤气用于发电并供应给微波炭化炉使用，解决了铁矿粉只能用于烧结或者用于造球问题，同时可以有效缓解了由于钢铁产能巨大消耗大量焦炭而造成的炼焦用煤大量使用造成的短缺问题，为铁矿粉的加工利用找到了一条新的使用方法，同时为低变质程度炼焦用煤的使用找到了一条新路。同时为生产高反应碳铁复合炉料的制备找到了一个新的方法。充分利用了铁矿石中铁及其氧化物，有效的利用了低变质程度炼焦用煤或弱粘结性煤。利用微波加热方法炭化碳铁复合炉料有效的解决了内热式竖炉碳化时气体与物料接触从而造成氧化性气体与物料反应，物料强度大幅降低答题。利用微波加热时物料是静止的，从而避免了物料在竖炉中炭化由于连续运动连续生产而造成的物料间的相互挤压和摩擦，从而导致物料粉化成品率降低，同时避免了物料粘接难以排料问题。利用微波加热方法可以实现连续生产，从而解决了批量生产问题，具有很强的实用性。高反应碳铁复合炉料的制备使用，利于CO的大量产生，减少炼焦过程的炼焦煤的消耗，有效降低了炼铁过程CO2排放，有效的降低了炼焦过程和高炉生产过程的成本，具有很好的环境效益和经济效益，碳铁复合炉料的制备工艺有效利用了微波特性，从而使生产的碳铁复合炉料质量及性能良好，并将产生的煤气输送至燃气发电机组进行发电的煤气补充，有效利用煤气，将产生的电能补充与微波装置，从而形成有效利用的循环。
附图说明
图1是本发明制备方法的流程示意图。
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所示，本发明所提供的一种碳铁复合炉料的制备方法，包括以下步骤：
1)干燥降水，将铁矿粉放入干燥箱中进行通风干燥处理，干燥后的铁矿粉要求水分含量小于1％，以利于对铁矿粉进行筛分处理。
2)筛分，铁矿粉的含量为0.4～0.5％的CaO、61～66％的TFe、0.4～0.5％的MgO、4～5％的SiO2，将步骤1)中所得铁矿粉利用圆孔筛对其进行筛分操作，粒度小于0.1mm的筛下物铁矿粉作为物料使用，去除大颗粒的筛上物，利于铁矿粉在基础配合煤中均匀的分散开来，保证碳铁复合炉料质量。
3)破碎与混合，基础配合煤的含量为5～9％的Ad、15～20％的VMd，将粒度小于5mm的基础配合煤加入破碎机中进行机械破碎，破碎后的粒度小于3mm，后与步骤2)所得铁矿粉再加粘结剂进行搅拌混合，混合时，铁矿粉的使用量为10～30％，基础配合煤的使用量为70～90％，粘接剂的使用量为铁矿粉和基础配合煤混合物的4～8％，粘接剂为高温沥青或中温沥青或SOP中的一种或两种组合。
4)产品制备，将步骤3)所得混合物料加入对辊压球机中以4～5t/cm的压力常温压制成枕状物料，对辊压球过程连续加料，连续出料。
5)物料炭化，将压制好的物料放入物料罐中，再放入微波加热炉(微波加热炉功率为6000～6250kw，频率为915MHz，每天产量为30t)中进行物料静态加热，具体加热制度为以3～6℃/min将物料加热到1000℃后，在1000℃条件下恒温2～3h，出炉后将物料加入氮气中冷却。物料静态加热过程中产生的热解煤气(约173.4～209.3m3/t)通过初步处理后直接用于燃气发电，产生的电能供应给微波加热炉，形成能源循环，既保证了煤气的充分利用，同时又可以为微波加热解决部分电能问题。
6)对冷却后的碳铁复合炉料进行质量检测。
实施例1
将来自生产厂的铁矿粉进行干燥处理，干燥后铁矿粉的水分小于1％，干燥后利用圆孔筛进行筛分，铁矿粉中主要物质的含量为CaO(0.4％)、TFe(61％)、MgO(0.4％)，SiO2(4％)，筛下物粒度小于0.1mm的铁矿粉作为使用物料进行使用。将来自生产厂的粒度小于5mm基础配合煤(Ad＝9％,VMd＝15％)加入破碎机中进行机械破碎，破碎后的粒度小于3mm，后将处理后的铁矿粉与来自生产厂破碎后的基础配合煤以及粘结剂进行搅拌混合，铁矿粉的使用量为10％，基础配合煤使用量为90％，外加粘结剂的使用量为铁矿粉和基础配合煤混合物的4％。将混合物料加入对辊压球机中以4t/cm的压力常温压制成枕状物料，后将成型物料放入物料罐中放入微波加热炉中(功率为6000kw，频率为915MHz，每天产量为30t)物料静态加热，具体加热制度为以3℃/min将物料加热到1000℃后在1000℃条件下恒温3h，出炉后将物料加入氮气中冷却。加热物料过程中产生的热解煤气约173.4m3/t通过初步处理后直接用于燃气发电，产生的电能供应给微波加热炉形成循环。对冷却后的碳铁复合炉料进行质量检测。检测结果为：抗压强度为3323N，CRI为38％，CSR为21％。
实施例2
将来自生产厂的铁矿粉进行干燥处理，干燥后铁矿粉的水分小于1％，干燥后利用圆孔筛进行筛分，铁矿粉中主要物质的含量为CaO(0.45％)、TFe(63％)、MgO(0.45％)，SiO2(5％)，筛下物粒度小于0.1mm的铁矿粉作为使用物料进行使用。将来自生产厂的粒度小于5mm基础配合煤(Ad＝8％,VMd＝16％)加入破碎机中进行机械破碎，破碎后的粒度小于3mm，后将处理后的铁矿粉与来自生产厂破碎后的基础配合煤以及粘结剂进行搅拌混合，铁矿粉的使用量为20％，基础配合煤使用量为80％，外加粘结剂的使用量为铁矿粉和基础配合煤混合物的5％。将混合物料加入对辊压球机中以4t/cm的压力常温压制成枕状物料，后将成型物料放入物料罐中放入微波加热炉中(功率为6250kw，频率为915MHz，每天产量为30t)物料静态加热，具体加热制度为以4℃/min将物料加热到1000℃后在1000℃条件下恒温2.5h，出炉后将物料加入氮气中冷却。加热物料过程中产生的热解煤气约185m3/t通过初步处理后直接用于燃气发电，产生的电能供应给微波加热炉形成循环。对冷却后的碳铁复合炉料进行质量检测。检测结果为：抗压强度为3302N，CRI为40.2％，CSR为19.6％。
实施例3
将来自生产厂的铁矿粉进行干燥处理，干燥后铁矿粉的水分小于1％，干燥后利用圆孔筛进行筛分，铁矿粉中主要物质的含量为CaO(0.5％)、TFe(65％)、MgO(0.5％)，SiO2(5％)，筛下物粒度小于0.1mm的铁矿粉作为使用物料进行使用。将来自生产厂的粒度小于5mm基础配合煤(Ad＝6％,VMd＝19％)加入破碎机中进行机械破碎，破碎后的粒度小于3mm，后将处理后的铁矿粉与来自生产厂破碎后的基础配合煤以及粘结剂进行搅拌混合，铁矿粉的使用量为25％，基础配合煤使用量为75％，外加粘结剂的使用量为铁矿粉和基础配合煤混合物的7％。将混合物料加入对辊压球机中以5t/cm的压力常温压制成枕状物料，后将成型物料放入物料罐中放入微波加热炉中(功率为6000kw，频率为915MHz，每天产量为30t)物料静态加热，具体加热制度为以6℃/min将物料加热到1000℃后在1000℃条件下恒温2h，出炉后将物料加入氮气中冷却。加热物料过程中产生的热解煤气约192.2m3/t通过初步处理后直接用于燃气发电，产生的电能供应给微波加热炉形成循环。对冷却后的碳铁复合炉料进行质量检测。检测结果为：抗压强度为3293N，CRI为41.5％，CSR为15.8％。
实施例4
将来自生产厂的铁矿粉进行干燥处理，干燥后铁矿粉的水分小于1％，干燥后利用圆孔筛进行筛分，铁矿粉中主要物质的含量为CaO(0.5％)、TFe(66％)、MgO(0.5％)，SiO2(5％)，筛下物粒度小于0.1mm的铁矿粉作为使用物料进行使用。将来自生产厂的粒度小于5mm基础配合煤(Ad＝5％,VMd＝20％)加入破碎机中进行机械破碎，破碎后的粒度小于3mm，后将处理后的铁矿粉与来自生产厂破碎后的基础配合煤以及粘结剂进行搅拌混合，铁矿粉的使用量为30％，基础配合煤使用量为70％，外加粘结剂的使用量为铁矿粉和基础配合煤混合物的8％。将混合物料加入对辊压球机中以5t/cm的压力常温压制成枕状物料，后将成型物料放入物料罐中放入微波加热炉中(功率为6250kw，频率为915MHz，每天产量为30t)物料静态加热，具体加热制度为以5℃/min将物料加热到1000℃后在1000℃条件下恒温2h，出炉后将物料加入氮气中冷却。加热物料过程中产生的热解煤气约209.3m3/t通过初步处理后直接用于燃气发电，产生的电能供应给微波加热炉形成循环。对冷却后的碳铁复合炉料进行质量检测。检测结果为：抗压强度为3285N，CRI为43％，CSR为12.6％。
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 (12)

1.一种碳铁复合炉料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)干燥降水，将铁矿粉放入干燥箱中进行通风干燥处理；
2)筛分，将步骤1)中所得铁矿粉利用圆孔筛对其进行筛分操作，得到符合要求的小颗粒筛下物铁矿粉；
3)破碎与混合，将基础配合煤加入破碎机中进行机械破碎，后与步骤2)所得铁矿粉再加粘结剂进行搅拌混合，得混合物料；
4)产品制备，将步骤3)所得混合物料加入对辊压球机中压制成枕状物料，对辊压球过程连续加料，连续出料；
5)物料炭化，将压制好的物料放入物料罐中，再放入微波加热炉中进行物料静态加热，出炉后将物料加入氮气中冷却，形成碳铁复合炉料；
6)对冷却后的碳铁复合炉料进行质量检测。
2.如权利要求1所述的一种碳铁复合炉料的制备方法，其特征在于：所述铁矿粉的含量为0.4～0.5％的CaO、61～66％的TFe、0.4～0.5％的MgO、4～5％的SiO2。
3.如权利要求1所述的一种碳铁复合炉料的制备方法，其特征在于：所述基础配合煤的含量为5～9％的Ad、15～20％的VMd。
4.如权利要求1所述的一种碳铁复合炉料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，铁矿粉干燥后要求水分含量小于1％。
5.如权利要求1所述的一种碳铁复合炉料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，筛下物铁矿粉为粒度小于0.1mm。
6.如权利要求1所述的一种碳铁复合炉料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，基础配合煤破碎后的粒度小于3mm。
7.如权利要求1所述的一种碳铁复合炉料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，混合时，铁矿粉的使用量为10～30％，基础配合煤的使用量为70～90％，粘接剂的使用量为铁矿粉和基础配合煤混合物的4～8％。
8.如权利要求7所述的一种碳铁复合炉料的制备方法，其特征在于：所述粘接剂为高温沥青或中温沥青或SOP中的一种或两种组合。
9.如权利要求1所述的一种碳铁复合炉料的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中，对辊压球机设置为4～5t/cm的压力常温。
10.如权利要求1所述的一种碳铁复合炉料的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中，微波加热炉功率为6000～6250kw，频率为915MHz，每天产量为30t。
11.如权利要求10所述的一种碳铁复合炉料的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中，物料静态加热具体加热制度为以3～6℃/min将物料加热到1000℃后，在1000℃条件下恒温2～3h。
12.如权利要求11所述的一种碳铁复合炉料的制备方法，其特征在于：所述物料静态加热过程中产生的热解煤气通过初步处理后直接用于燃气发电，产生的电能供应给微波加热炉，形成能源循环。
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