CN113789438A - 一种含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法 - Google Patents

一种含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法，属于钢铁冶炼的技术领域。所述方法包括如下步骤：S1：将含碳有机物材料处理成颗粒材料或炭黑材料；S2：将步骤S1中的颗粒材料或炭黑材料与原料、熔剂及辅助燃料进行搅拌混合和强化制粒，获得烧结混合料；S3：将烧结混合料进行烧结，获得炼铁用烧结矿。本发明的方法能够实现烧结经济技术指标的大幅度改善和烧结固体燃耗的有效降低，同时实现烧结矿的质量大幅度提升，所生产烧结矿的还原性、低温还原粉化性能和软熔性能均符合高炉入炉要求；具有非常好的经济效益和环境效益，利于工业大规模生产和推广。

Description

一种含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼的技术领域，涉及一种含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法。
背景技术
烧结矿作为高炉的主要原材料，其平均入炉比例在75％左右，是我国钢铁冶炼工业的重要组成部分。每年我国烧结矿的产量巨大，其烧结过程对于焦炭和煤炭资源消耗较大，面对目前“双碳”战略，烧结生产工艺降低固体燃料消耗，降低煤炭资源利用，促进SO2、NOx、CO2的减排，意义重大。
含碳有机物材料作为可再生能源的重要组成部分，其价值的高效开发利用，对解决能源、生态环境问题等将起到十分积极的作用，我国作为农业大国每年产生大量的农业副产物，如玉米杆、棉花杆、稻壳等，其中稻壳资源较为丰富，年产量约4 000万吨，约占稻谷质量的20％。因营养价值低，稻壳大多被焚烧处理，不仅会造成空气污染，还极大地浪费了资源，不利于可持续发展。对于此类含碳有机物材料，可以通过炭化等方式收集其固定碳，作为铁矿石烧结的燃料，降低对于煤炭资源的依赖和消耗。
专利CN 102839280 A公开了一种强化生物质能铁矿烧结的燃料选择性分布制粒方法，是通过两段制粒将生物质燃料分布在烧结前混合料芯部，以适当降低生物质燃料的燃烧速度，并提高生物质燃料的燃烧程度，从而达到强化生物质能烧结的目的。该种方法中的制粒方式复杂，且所造粒的结构和燃烧速度都需要进行特别控制，操作难度大，不利于工业大规模生产和推广。
专利CN 109135861 A公开了一种铁矿石烧结用生物质炭包覆燃料的制备方法，需要测量出生物质炭、焦炭分别与氧气燃烧反应的本征反应动力学参数，之后根据所测得的本征反应动力学参数，将生物质炭根据粒径分为多个粒径组，并计算出应在各粒径组的生物质炭周围形成的包覆层的结构参数。不仅计算量较大，而且计算结果和包覆结果存在偏差，结构控制难度较大。
综上所述，现阶段替换烧结矿中的传统燃料选择是通过在生物质炭表面制备焦炭和煤炭包覆层来实现，而这种核壳结构的燃料造粒制备操作复杂，结构控制难度大，不利于工业大规模生产和推广，亟需一种工艺简单、有效提产、能够有效利用含碳有机物材料、且大幅度降低铁矿石烧结矿制备过程中传统燃料燃耗的工艺方法。
发明内容
本发明解决的技术问题是现阶段替换烧结矿中的传统燃料放入造粒制备操作难度大，所制备燃料的结构不好控制，用于铁矿石烧结矿的方式并不能够将燃料的性能充分利用，替换率低，不利于工业大规模生产和推广。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法，所述方法包括如下步骤：
S1：将含碳有机物材料处理成颗粒材料或炭黑材料；
S2：将步骤S1中的颗粒材料或炭黑材料与原料、熔剂及辅助燃料进行搅拌混合和强化制粒，获得烧结混合料；
S3：将烧结混合料进行烧结，获得炼铁用烧结矿。
优选地，所述步骤S2中，具体包括如下步骤：称取步骤S1中的颗粒材料或炭黑材料输送至烧结一混滚筒中，与原料、熔剂、辅助燃料进行搅拌与混合得到混合料一；之后将形成的混合料一输送至烧结二混滚筒中进行强化制粒得到混合料二；
所述步骤S3中，具体包括如下步骤：
S31：将步骤S2中的混合料二输送至混合料仓，再将混合料二布料铺设至烧结台车上；
S32：对步骤S31中的烧结台车内铺设的混合料二上层进行点火，控制烧结台车底部负压，并调整控制烧结风量、机速和烧结终点等参数，得到高炉炼铁用的烧结矿。
优选地，所述步骤S1中颗粒材料的粒度小于3mm。
优选地，所述步骤S1中的含碳有机物材料处理成颗粒材料包括以下两种：
第一种：将收集得到的含碳有机物材料进行压缩形成饼状物，然后将饼状物添加至切割处理形成；
第二种：将收集得到的含碳有机物材料直接进行切割处理形成。
优选地，所述步骤S1中的炭黑材料是将颗粒材料加入至100-900℃的炭化设备中炭化形成的高热值炭黑材料。
优选地，所述步骤S1中的含碳有机物材料包括农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物、动物粪便、各种塑料、轮胎及蛇皮袋中的至少两种。
优选地，所述步骤S2中的原料为铁矿石，熔剂为生石灰、石灰石或白云石，辅助燃料为焦粉或煤粉。
优选地，所述步骤S31中的将混合料二布料铺设的料层厚度为600-1000mm。
优选地，所述步骤S31中烧结台车台车内的底部铺一层粒度10-25mm烧结返矿作为铺底料，在上层铺上混合料二。
优选地，所述步骤S32中的点火工艺参数为：点火时间58-62s，点火真空度4-6kpa，点火深度10-20mm。
本发明实施例提供的上述技术方案，至少具有如下有益效果：
上述方案中，含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法，以农作物或木材等含碳有机物材料为主要燃料，铁矿石为原料，焦粉或煤粉为辅助燃料，生石灰、石灰石或白云石等为熔剂，实现炼铁领域的铁矿石烧结。
故而本发明的方法能够实现烧结经济技术指标的大幅度改善和烧结固体燃耗的有效降低，同时实现烧结矿的质量大幅度提升，所生产烧结矿的还原性、低温还原粉化性能和软熔性能均符合高炉入炉要求；具有非常好的经济效益和环境效益，利于工业大规模生产和推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
实施例1
如图1所示，含碳有机物材料选用玉米杆、棉花杆和稻杆，其中玉米杆的占比为40wt％，棉花杆的占比为30wt％，稻杆的占比为30wt％，直接粉碎至3mm以下，然后在800℃下炭化0.5h，形成炭黑材料。
以炭黑材料为燃料，选用PB粉、纽曼矿粉、金布巴矿粉和铁精粉为铁矿石，其中炭黑材料配比为7wt％，PB矿粉配比为15wt％，纽曼粉配比为8wt％，金布巴矿粉配比为8wt％，铁精粉的配加比例为3wt％，其余为其他含铁原料、燃料和熔剂配比。
将炭黑材料通过风力输送至烧结一混滚筒进行混合，混合时间为3min，其余材料通过皮带输送至烧结一混滚筒，并加入7.5wt％的水分进行搅拌混合得到混合料一，之后将混合料一输送至烧结二混滚筒进行强化制粒得到混合料二，混合时间为5min。之后混合料二通过皮带输送至混合料料仓。
在烧结台车底部铺一层粒度10-25mm烧结返矿作为铺底料，在上层铺上混合料二，使烧结料层厚度为700mm，对台车上的混合料二料层表面进行点火，点火时间通常为58秒，点火真空度为4-6kpa，点火深度为10-20mm。准确控制烧结风量大约为每吨烧结矿需风量为3300m3，机速控制在1.5-4m/min，最终产出还原性、低温还原粉化性能和软熔性能均符合高炉入炉要求的烧结矿。
实施例2
如图1所示，含碳有机物材料选用核桃壳、废旧塑料袋及废旧轮胎，其中核桃壳的占比为25wt％，废旧塑料袋的占比为30wt％，废旧轮胎的占比为45wt％，将其压缩至饼状物，然后粉碎至3mm以下，然后在500℃下炭化1.0h，形成炭黑材料。
以炭黑材料为燃料，选用煤粉、巴西卡粉、PB粉和铁精粉等为铁矿石，其中炭黑材料配比为4.8wt％，煤粉配比1.3wt％，巴西卡粉配比为30wt％，PB粉配比为10wt％，铁精粉的配加比例为8wt％，其余为其他含铁原料、燃料和熔剂配比。
将原燃料通过皮带输送至烧结一混滚筒，并喷入9.0wt％的水分进行混合搅拌得到混合料一；之后将混合料一输送至烧结二混滚筒进行混合得到混合料二，烧结一混滚筒内混合时间为3min，烧结二混滚筒内混合时间为3min。之后混合料二通过皮带输送至混合料料仓。
在烧结台车底部铺一层粒度10-25mm烧结返矿作为铺底料，在上层铺上混合料二，使混合料二的料层厚度为980mm，对台车上的混合料二的料层表面进行点火，点火时间通常为60秒，点火真空度为4-6kpa，点火深度为10-20mm。准确控制烧结风量大约为每吨烧结矿需风量为3200m3，机速控制在1.5-4m/min，最终产出还原性、低温还原粉化性能和软熔性能均符合高炉入炉要求的烧结矿。
实施例3
如图1所示，含碳有机物材料选用小麦秸秆、掉落的干燥树枝，其中小麦秸秆的占比为50wt％，掉落的干燥树枝占比为50wt％，将其压缩至饼状物，然后粉碎至2mm以下。
选用上述粉碎的含碳有机物材料为燃料，选用超特矿粉、麦克粉和铁精粉等为铁矿石，其中含碳有机物材料配比为12wt％，超特矿粉配比14wt％，麦克粉配比为10wt％，铁精粉的配加比例为10wt％，其余配比为其他含铁原料、燃料和熔剂。
将原燃料通过皮带输送至烧结一混滚筒，并喷入9.0wt％的73℃热水进行混合搅拌得到混合料一；之后将混合料一输送至烧结二混滚筒进行混合得到混合料二，烧结一混滚筒内混合时间为3min，烧结二混滚筒内混合时间为3min。之后混合料二通过皮带输送至混合料料仓。
在烧结台车底部铺一层粒度10-25mm烧结返矿作为铺底料，在上层铺上混合料二，使混合料二的料层厚度为800mm，对台车上的混合料二的料层表面进行点火，点火时间通常为62秒，点火真空度为4-6kpa，点火深度为10-20mm。准确控制烧结风量大约为每吨烧结矿需风量为3100m3，机速控制在1.5-4m/min，最终产出还原性、低温还原粉化性能和软熔性能均符合高炉入炉要求的烧结矿。
上述方案中，含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法，以农作物或木材等含碳有机物材料为主要燃料，铁矿石为原料，焦粉或煤粉为辅助燃料，生石灰、石灰石或白云石等为熔剂，实现炼铁领域的铁矿石烧结。
故而本发明的方法能够实现烧结经济技术指标的大幅度改善和烧结固体燃耗的有效降低，同时实现烧结矿的质量大幅度提升，所生产烧结矿的还原性、低温还原粉化性能和软熔性能均符合高炉入炉要求；具有非常好的经济效益和环境效益，利于工业大规模生产和推广。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1：将含碳有机物材料处理成颗粒材料或炭黑材料；
S2：将步骤S1中的颗粒材料或炭黑材料与原料、熔剂及辅助燃料进行搅拌混合和强化制粒，获得烧结混合料；
S3：将烧结混合料进行烧结，获得炼铁用烧结矿。
2.根据权利要求1所述的含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法，其特征在于，
所述步骤S2中，具体包括如下步骤：称取步骤S1中的颗粒材料或炭黑材料输送至烧结一混滚筒中，与原料、熔剂、辅助燃料进行搅拌与混合得到混合料一；之后将形成的混合料一输送至烧结二混滚筒中进行强化制粒得到混合料二；
所述步骤S3中，具体包括如下步骤：
S31：将步骤S2中的混合料二输送至混合料仓，再将混合料二布料铺设至烧结台车上；
S32：对步骤S31中的烧结台车内铺设的混合料二上层进行点火，控制烧结台车底部负压，并调整控制烧结风量、机速和烧结终点等参数，得到高炉炼铁用的烧结矿。
3.根据权利要求2所述的含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法，其特征在于，所述步骤S1中颗粒材料的粒度小于3mm。
4.根据权利要求2所述的含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法，其特征在于，所述步骤S1中的含碳有机物材料处理成颗粒材料包括以下两种：
第一种：将收集得到的含碳有机物材料进行压缩形成饼状物，然后将饼状物添加至切割处理形成；
第二种：将收集得到的含碳有机物材料直接进行切割处理形成。
5.根据权利要求2所述的含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法，其特征在于，所述步骤S1中的炭黑材料是将颗粒材料加入至100-900℃的炭化设备中炭化形成的高热值炭黑材料。
6.根据权利要求2所述的含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法，其特征在于，所述步骤S1中的含碳有机物材料包括农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物、动物粪便、各种塑料、轮胎及蛇皮袋中的至少两种。
7.根据权利要求2所述的含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法，其特征在于，所述步骤S2中的原料为铁矿石，熔剂为生石灰、石灰石或白云石，辅助燃料为焦粉或煤粉。
8.根据权利要求2所述的含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法，其特征在于，所述步骤S31中的将混合料二布料铺设的料层厚度为600-1000mm。
9.根据权利要求2所述的含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法，其特征在于，所述步骤S31中烧结台车台车内的底部铺一层粒度10-25mm烧结返矿作为铺底料，在上层铺上混合料二。
10.根据权利要求2所述的含碳有机物材料用于铁矿石烧结的方法，其特征在于，所述步骤S32中的点火工艺参数为：点火时间58-62s，点火真空度4-6kpa，点火深度10-20mm。
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