CN113366128A - 一种将球团矿粉末、dri淤渣、dri粉末和来自dri粉尘处理系统的残留粉末压制成型煤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种将球团矿粉末、直接还原铁(DRI)淤渣、直接还原铁(DRI)粉末和来自直接还原铁(DRI)粉尘处理系统的残留粉末压制成型煤的方法，该方法包括：使用液态硅酸钠和膨润土或复合硅酸盐水泥为粘结剂，用辊压机进行压制；筛选型煤；精炼型煤的切边和废料的处理；以及固结型煤并改善其物理性质，例如强度特性。固结后的精炼型煤可以储存或直接作为原料在还原炉或反应器中使用HyL工艺和Midrex工艺炼制直接还原铁(DRI)。
Description
技术领域
本发明目的是创建一种将球团矿粉末、直接还原铁(DRI)淤渣、直接还原铁(DRI)粉末和来自直接还原铁(DRI)粉尘处理系统的残留粉末压制成型煤的方法。这样可以循环再利用这些过程生成的副产品，还可以最大限度地减少此类材料的库存，从而改善环境。
背景技术
型煤生产方法需使用辊压机对原料进行压缩使原料附聚，并根据原料的特性，使用粘结剂来促使压块形成适当的抗压强度，以便在后续过程中进行处理。
型煤的尺寸和形状取决于最终用途。
钢铁工业存在一种将冶炼中产生的副产品压制成型煤的方法，这种方法不同于现在主流方法，其可以增加产量(海绵铁型煤)或产生更多能源(炭粉型煤)。此外，还有采用卧式还原反应器压制精炼球团矿粉末型煤和铁矿粉型煤的方法。
公开号为EP 1425427 A4的专利文献1中公开了一种将水合铁矿石和熔剂的混合物(均为经过精心筛选的针铁矿矿石和熔剂灰岩)用作高炉或直接还原炉原料的压制成易燃型煤的方法，这与本发明有所不同，其中，本发明工艺使用来自直接还原铁(DRI)除尘系统的球团矿粉末、直接还原铁(DRI)淤渣、直接还原铁(DRI)粉末并且不添加石灰石，上述专利工艺需使用熔炉将型煤燃至至少1200℃温度(优选为1380℃)15分钟，这样可以使型煤固结并可以更好地处理。两者的不同之处在于：本发明的工艺过程是在室温下来实现型煤固结，而不用达到上述发明专利的温度。
公开号为US 2865731 A的专利文献1中公开了一种使用活塞式液压缸从铁矿石和作为粘结剂的纸浆生产圆柱形型煤的方法，铁矿石为赤铁矿浮选精矿。这与本发明有所不同，其中，本发明方法使用来自直接还原铁(DRI)除尘系统的球团矿粉末、直接还原铁(DRI)淤渣、直接还原铁(DRI)粉末并添加无机粘结剂后再使用辊压机压制型煤。
专利文献3：公开号为US 3125437 A的专利文献1中公开了一种使用一小部分赤铁矿粉末在700到1300°F的温度下压制，并使用温度低于1500°F的还原剂进行压制，最终得到型煤的方法。这与本发明有所不同，其中，本发明方法使用直接还原铁(DRI)除尘系统的球团矿粉末、直接还原铁(DRI)淤渣、直接还原铁(DRI)粉末并添加有机粘结剂并在室温环境下使用辊压机压制型煤。
公开号为US 2012/0210824 A1的专利文献1中公开了一种使用铁矿石通过在圆盘制粒机或转鼓造粒机生成细粒或微粒铁载体的团聚体的方法，铁矿石细粒度优选80％低于325目。或微型球团矿烧结厂使用钢铁工业的副产品(如EAF和BOF粉末、烧结矿粉末或烧结矿，或铁精矿粉)作为粘结剂，或使用波特兰水泥或熔渣或有机粘结剂(例如、丙烯酰胺或羧甲基纤维素)通过球团矿高炉制作团聚体的工艺方法。这与本发明有所不同，其中，型煤由球团矿粉末、直接还原铁(DRI)淤渣、直接还原铁(DRI)粉末和来自直接还原铁(DRI)粉尘处理系统的残留粉末组成，并添加膨润土和液体硅酸钠作为粘结剂通过辊压机压制并由直接还原炼铁厂压制而成。
公开号为US 2005/0050996 A1的专利文献中公开了一种在低压辊压机由铁矿石特别是赤铁矿、磁铁矿、针铁矿或它们的混合物生产自熔性型煤的方法。这些铁矿石都被粉碎到小于4毫米的尺寸并与石灰石助熔剂混合，优选尺寸小于100微米的石灰石，以这种方式获得的煤球称为环保型煤，然后在1200-1380℃的温度范围内在烘箱中固结15-40分钟，这些固结型煤可用于高炉或直接还原厂。这与本发明有所不同，其中，本发明方法将来自直接还原铁(DRI)除尘系统的球团矿粉末、直接还原铁(DRI)淤渣、直接还原铁(DRI)粉末在使用膨润土和液体硅酸钠作为粘结剂的辊压机中压制成型煤，型煤固结可在室温下的封闭仓库中进行，也可选择在80-100℃的干燥炉中进行，这些型煤可用于直接还原厂。
附图简要说明
图1是将球团矿粉末、直接还原铁(DRI)淤渣、直接还原铁(DRI)粉末和来自直接还原铁(DRI)粉尘处理系统的残留粉末压制成型煤的方法流程图。
发明内容
本发明提供一种将钢铁行业的下列副产品压制成型煤的方法：
球团矿粉末：由氧化铁球团筛选中获得，用作高炉或直接还原反应器的原料。
直接还原铁(DRI)淤渣：通过直接还原反应器的进料区和反应区进行气体洗涤，从集尘系统中获得。
直接还原铁(DRI)粉末：从直接还原铁(DRI)进行筛选后获得。
来自直接还原铁(DRI)粉尘处理系统的残留粉末：从处理或携带直接还原铁或DRI的设备的粉尘排放控制系统中获得。
由于型煤具有用于直接还原铁(DRI)的物理、化学和冶金特性，所以型煤的最终用途是部分替代氧化铁球团作为使用HyL工艺和Midrex工艺的直接还原反应器中的原料，型煤的加工包括以下内容阶段：
a)球团矿粉末的筛分和破碎
球团矿粉末通过1/8英寸(3.17毫米)孔径的筛网筛分，得到小于1/8英寸(3.17毫米)的初级球团矿粉末颗粒，随后将其放置在传送带上，一些大于1/8英寸(3.17毫米)的粉末颗粒通过颚式破碎机(1)破碎，得到尺寸小于1/8英寸(3.17毫米)的二次粉末颗粒，然后将二次粉末颗粒连同小于1/8英寸(3.17毫米)的初级粉末颗粒一起放置在传送带上筛分，得到尺寸小于1/8英寸(3.17毫米)的最终粉末颗粒。
b)直接还原铁(DRI)淤渣筛选和破碎
将湿度小于10％(优选为小于5％)的直接还原铁(DRI)淤渣用孔径为1/8英寸(3.17毫米)的筛网筛分，得到小于1/8英寸(3.17毫米)的初级直接还原铁(DRI)淤渣颗粒，后放置在传送带上，使用颚式破碎机(2)将大于1/8英寸(3.17毫米)的直接还原铁(DRI)淤渣颗粒粉碎，得到小于1/8英寸(3.17毫米)的二次直接还原铁(DRI)浆料颗粒，随后将二次直接还原铁(DRI)浆料颗粒与小于1/8英寸(3.17毫米)的初级直接还原铁(DRI)淤渣颗粒一起放置在传送带上筛分，得到尺寸小于1/8英寸(3.17毫米)的最终直接还原铁(DRI)淤渣颗粒。
c)直接还原铁(DRI)粉末的筛选
直接还原铁(DRI)粉末是一种材料，其制造工厂已经进行过筛选过程并确保尺寸均匀。直接还原铁(DRI)粉末再次通过具有1/4英寸(6.34毫米)开口尺寸的筛网(3)进行筛选，得到小于1/4英寸(6.34毫米)的最终直接还原铁(DRI)粉末。上述直接还原铁(DRI)粉末置于传送带上进行压块过程，大于1/4英寸(6.34毫米)的直接还原铁(DRI)粉末被作为电钢炉中的燃料使用。
d)来自直接还原铁(DRI)粉尘处理系统的残留粉末的储存
来自直接还原铁(DRI)粉尘处理系统的残留粉末储存在料斗或筒仓(4)中，以便通过计量系统将它们用于压块过程。
e)将球团矿粉末、直接还原铁(DRI)淤渣、直接还原铁(DRI)粉末和来自直接还原铁(DRI)粉尘处理系统的残留粉末与粘结剂混合
将得到的小于1/8英寸的球团矿粉末、小于1/8英寸的直接还原铁(DRI)淤渣、小于1/4英寸的直接还原铁(DRI)粉末和来自直接还原铁(DRI)粉尘处理系统的残留粉末与液体和粉末组合型粘结剂(液体硅酸钠粘结剂(5)最佳比例为1％至12％，粉状膨润土(6)最佳比例为1％至10％)混合，并与适当的水(7)配比，使其在混合器(8)中达到合适的湿度，最终获得用于压制型煤的最终混合物。使用HyL工艺和Midrex工艺的直接还原反应器(DRI)压制型煤时使用液体和粉末组合型粘结剂，可以为型煤获得良好性能提供所需的孔隙率和物理强度特性。
可以选择仅混合小于1/8英寸的球团矿粉末细粒和小于1/8英寸的直接还原铁(DRI)淤渣颗粒与液体和粉末组合型粘结剂混合获得用于压制型煤阶段的最终混合物，小于1/8英寸的球团矿粉末细粒和小于1/8英寸的直接还原铁(DRI)淤渣颗粒的比例范围为：自10％球团矿粉末-90％直接还原铁(DRI)淤渣至90％球团矿粉-10％直接还原铁(DRI)淤渣。任选地，复合波特兰水泥用作粘结剂，比例优选为1％至10％，可以替代粉状膨润土使用。
f)将球团矿粉末、直接还原铁(DRI)淤渣、直接还原铁(DRI)粉末和来自直接还原铁(DRI)粉尘处理系统的残留粉末以及液体和粉末组合型粘结剂的混合物压制成型煤。
将获得的最终混合物送入辊压机(9)的进料斗，通过液压活塞系统优选使用0至147kN/线性辊厘米(相当于0-15吨/线性辊厘米)的特定压缩力压制型煤。作为压制所获的精炼球状型煤，优选较宽部分的直径小于3.2cm，体积小于7.5cm3。
g)筛选精炼球状型煤
精炼球状型煤通过1/4英寸开口的倾斜式单筛床振动筛，去除小于1/4英寸(6.34毫米)的精炼球状型煤的边缘和残留物，从而获得筛选过精炼型煤；尺寸小于1/4英寸的精炼球状型煤进入粉碎系统(11)，随后被重新送至辊压机的进料斗并与步骤f)中的最终混合物一起压制。
h)固结筛选的精炼型煤
精炼筛选的型煤在密闭仓库(12)中常温条件下固结至少24小时以提高其抗性，在此期间型煤获得抗压强度，使其在处理过程中不会降解，从而获得孔隙率为18％至28％(体积)的固结型煤，优选21至25体积％，这样可以通过反应器进行直接还原铁生产工艺从而改善型煤的还原性能。提高电阻特性和孔隙率可以改善型煤冶金性能。在HyL直接还原法进行工业测试，得出型煤金属化超过92.5％，可以理解为当直接还原反应器压制型煤时，型煤所含金属元素铁几乎达到100％。
任选的，精炼型煤在支架立式干燥炉中以加速方式固结，该干燥炉在高于环境温度(优选为80至100℃)下工作，固结时间优选大于2小时，以提高型煤的耐受性，在此期间固结型煤获得足够的聚力，以便后续处理。
固结后的型煤可用于使用HyL工艺和Midrex工艺直接进行还原铁的加工。
Claims (11)
1.一种将球团矿粉末、直接还原铁(DRI)淤渣、直接还原铁(DRI)粉末和来自直接还原铁(DRI)粉尘处理系统的残留粉末压制成型煤的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)球团矿粉末的筛分和破碎；
b)DRI淤渣的筛分和破碎；
c)DRI粉末的筛选；
d)来自DRI粉尘处理系统的残留粉末的储存；
e)将筛选后的来自DRI除尘系统的球团矿粉末、DRI淤渣、DRI粉末的颗粒与粘结剂混合；
f)将球团矿粉末、DRI淤渣、DRI粉末和DRI粉尘处理系统的残留粉末的混合液体和粉末粘结剂的最终混合物压制成型煤；
g)筛选精炼型煤；
h)固结筛选的精炼型煤。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，将球团矿粉末、DRI淤渣、DRI粉末和来自DRI粉尘处理系统的残留粉末压制成型煤。
3.根据权利要求1中所述的将球团矿粉末、DRI淤渣、DRI粉末和来自DRI粉尘处理系统的残留粉末压制成型煤的方法，其特征在于，在步骤e)中，在进行最后的压制前，球团矿粉末细颗粒需小于1/8英寸，DRI淤渣颗粒需小于1/8英寸、DRI粉末颗粒需小于1/4英寸，来自DRI粉尘处理系统的残留粉末需与液体和粉末组合型粘结剂混合，并与适当的水配比，使其在混合机中达到合适的湿度，以获得用于压制型煤阶段的最终混合物。
4.根据权利要求1中所述的将球团矿粉末、DRI淤渣、DRI粉末和来自DRI粉尘处理系统的残留粉末压制成型煤的方法，其特征在于，在步骤e)中，任选的，仅将小于1/8英寸的球团矿粉末细颗粒和小于1/8英寸的DRI淤渣颗粒与液体和粉末组合型粘结剂混合以获得用于压制型煤阶段的最终混合物，小于1/8英寸的球团矿粉末细颗粒和小于1/8英寸的DRI淤渣颗粒混合的比例范围为：10％球团矿粉末-90％DRI淤渣至90％球团矿粉粉末-10％DRI淤渣。
5.根据权利要求3中所述的将球团矿粉末、DRI淤渣、DRI粉末和来自DRI粉尘处理系统的残留粉末压制成型煤的方法，其特征在于，所述液体为比例为1％至12％的液体硅酸钠，所述粉末粘结剂为比例为1％至10％的粉状膨润土。
6.根据权利要求5中所述的将球团矿粉末、DRI淤渣、DRI粉末和来自DRI粉尘处理系统的残留粉末压制成型煤的方法，其特征在于，使用复合波特兰水泥作为粉末粘结剂替代粉状膨润土使用，所述复合波特兰水泥的比例1至10％。
7.根据权利要求3中所述的将球团矿粉末、DRI淤渣、DRI粉末和来自DRI粉尘处理系统的残留粉末压制成型煤的方法，其特征在于，使用双轴卧式混合机进行压制。
8.根据权利要求1中所述的将球团矿粉末、DRI淤渣、直DRI粉末和来自DRI粉尘处理系统的残留粉末压制成型煤的方法，其特征在于，在步骤f)中，将获得的最终混合物送入辊压机的进料斗，优选使用0到147kN/线性辊厘米(相当于0-15吨/线性辊厘米)之间的特定压缩力压制型煤；所获的精炼球状型煤，较宽部分直径小于3.2cm，体积小于7.5cm3。
9.根据权利要求1中所述的将球团矿粉末、DRI淤渣、DRI粉末和来自DRI粉尘处理系统的残留粉末压制成型煤的方法，其特征在于，在步骤g)中，精炼球状型煤通过1/4英寸开口的倾斜式单筛床振动筛，去除小于1/4英寸(6.34毫米)的精炼煤球的边缘和残留物，从而获得筛选过精炼型煤；去除的边缘和残留物将通过粉碎设备后被送到辊压机的进料斗并重新压制后返回步骤f)。
10.根据权利要求1中所述的将球团矿粉末、DRI淤渣、DRI粉末和来自DRI粉尘处理系统的残留粉末压制成型煤的方法，其特征在于，在步骤h)中，精炼筛选的型煤在密闭仓库中在常温条件下固结至少24小时以提高其抗性，在此期间型煤获得抗压强度，使其在处理过程中不会降解，从而获得孔隙率为18％至28％(体积)的固结型煤，优选为21至25体积％，这样可以通过反应器进行直接还原铁生产工艺改善型煤的还原性能。
11.根据权利要求1中所述的将球团矿粉末、DRI淤渣、DRI粉末和来自DRI粉尘处理系统的残留粉末压制成型煤的方法，其特征在于，在步骤h)中，筛选后的精炼型煤在支架立式干燥炉中以加速方式固结，该干燥炉在高于环境温度(优选为80至100℃)下工作，固结时间大于2小时，以提高型煤的耐受性，在此期间固结型煤获得足够的聚力，以便后续处理。
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