CN116926317B - 一种预还原块矿的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及炼铁生产技术领域，提出了一种预还原块矿的生产方法，包括以下步骤：将铁料通过烧结法或焙烧热法造块得到的块矿，从1200℃冷却至150℃的过程中通入还原性气体，得到预还原块矿。通过上述技术方案，解决了现有技术中的预还原块矿的低温还原粉化性能差、转鼓指数低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及炼铁生产技术领域，具体的，涉及一种预还原块矿的生产方法。
背景技术
块矿进入高炉后，在焦炭等燃料提供热量和还原气氛下，经过一系列的物理化学反应，最终还原成铁水，为炼钢工艺提供优质原料，但存在高炉上部低温还原粉化多、焦炭依赖性重的问题，为了缓解一部分上述问题，开发出了预还原块矿工艺。
预还原块矿工艺符合未来钢铁行业高效、低耗、低碳、低排放的发展方向，是一种更加先进、科学的预处理焙烧方式。专利CN110819792A与CN205774718U公布了铁矿石预还原的方法，但二者都是利用烧结成块的过程对铁矿石进行预还原，二者均采用了多层的布料方法在实际生产中实现比较困难，生产出的预还原烧结矿还存在强度较传统烧结矿低，容易发生再次氧化等诸多问题。
此外，虽然预还原块矿技术可以在一定程度上缓解低温还原粉化性能，但仍然存在缓解能力有限和转鼓指数低的问题。
发明内容
本发明提出一种预还原块矿的生产方法，解决了相关技术中的预还原块矿的低温还原粉化性能差、转鼓指数低的问题。
本发明的技术方案如下：
一种预还原块矿的生产方法，包括以下步骤：块矿从1200℃冷却至150℃的过程中通入还原性气体，得到预还原块矿。
作为进一步的技术方案，块矿从1000℃冷却至200℃的过程中通入还原性气体。
作为进一步的技术方案，所述还原性气体包括CO、H2、CH4、C2H2、C3H8中的一种或几种。
作为进一步的技术方案，所述还原性气体的用量为20~4000m3/吨，以块矿的重量计。
作为进一步的技术方案，所述块矿由铁料通过烧结法或焙烧热法得到。
作为进一步的技术方案，所述烧结法包括以下步骤：
将铁料、含碳原料、熔剂混合，喷洒含硼物质，进行烧结，得到块矿；
所述含硼物质包括硼酸三甲酯、硼酸、三溴化硼、硼酐、硼矿粉、硼砂中的一种或几种。
本发明通过喷洒含硼物质来提供B离子，阻止β型正硅酸钙转变为γ型正硅酸钙，从而提高了预还原块矿的转鼓指数和低温还原粉化性能。
作为进一步的技术方案，所述含碳原料包括煤粉、焦粉、生物质燃料中的一种或几种。
作为进一步的技术方案，所述铁料、含碳原料、熔剂、含硼物质的质量比为70~90:2~8:1~7:0.3~0.5。
作为进一步的技术方案，所述烧结的温度为1200~1450℃，抽风负压为4~20kPa。
作为进一步的技术方案，所述焙烧热法包括以下步骤：
将铁料、熔剂混合造球后，进行焙烧，得到块矿。
作为进一步的技术方案，所述铁料包括铁矿粉、铁精矿中的一种或几种；
所述熔剂包括石灰石、蛇纹石、白云石、消石灰、生石灰、膨润土中的一种或几种。
作为进一步的技术方案，所述焙烧的温度为1000~1500℃。
作为进一步的技术方案，所述铁料、熔剂的质量比为95:5~97:3。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明在块矿冷却过程利用由高温降至常温的温差空间通入还原性气体进行块矿的间接还原，将块矿中的三氧化二铁还原成四氧化三铁，实现块矿在高炉外的进一步还原，从而实现降低高炉冶炼焦比的目的。
2、本发明控制通入还原性气体时的冷却温度，提高了预还原块矿的转鼓指数和低温还原粉化性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
实施例1
将铁矿粉80份、焦粉5份、消石灰5份在混合机中混合，运至烧结台车点燃，通入200m3/吨的CO，进行抽风烧结，控制烧结过程中抽风负压为16.5kPa，温度为1350℃，烧结完成后，得到块矿，将块矿装入冷却机，在温度从1200℃冷却至150℃的过程中通入200m3/吨的CO，进行进一步的还原，得到预还原块矿。
实施例2
将铁矿粉80份、焦粉5份、消石灰5份在混合机中混合，运至烧结台车点燃，通入200m3/吨的CO，进行抽风烧结，控制烧结过程中抽风负压为16.5kPa，温度为1350℃，烧结完成后，得到块矿，将块矿装入冷却机，在温度从1000℃冷却至200℃的过程中通入200m3/吨的CO，进行进一步的还原，得到预还原块矿。
实施例3
将铁矿粉80份、焦粉5份、消石灰5份在混合机中混合，运至烧结台车点燃，通入200m3/吨的CO，进行抽风烧结，控制烧结过程中抽风负压为16.5kPa，温度为1350℃，烧结完成后，得到块矿，将块矿装入冷却机，在温度从1000℃冷却至200℃的过程中通入20m3/吨的CO，进行进一步的还原，得到预还原块矿。
实施例4
将铁矿粉80份、焦粉5份、消石灰5份在混合机中混合，运至烧结台车点燃，通入200m3/吨的CO，进行抽风烧结，控制烧结过程中抽风负压为16.5kPa，温度为1350℃，烧结完成后，得到块矿，将块矿装入冷却机，在温度从1000℃冷却至200℃的过程中通入600m3/吨的CO，进行进一步的还原，得到预还原块矿。
实施例5
将铁矿粉80份、焦粉5份、消石灰5份在混合机中混合，喷洒硼酸三甲酯0.4份运至烧结台车点燃，通入200m3/吨的CO，进行抽风烧结，控制烧结过程中抽风负压为16.5kPa，温度为1350℃，烧结完成后，得到块矿，将块矿装入冷却机，在温度从1000℃冷却至200℃的过程中通入200m3/吨的CO，进行进一步的还原，得到预还原块矿。
实施例6
将铁矿粉80份、焦粉5份、消石灰5份在混合机中混合，喷洒硼酸三甲酯0.3份运至烧结台车点燃，通入200m3/吨的CO，进行抽风烧结，控制烧结过程中抽风负压为16.5kPa，温度为1350℃，烧结完成后，得到块矿，将块矿装入冷却机，在温度从1000℃冷却至200℃的过程中通入200m3/吨的CO，进行进一步的还原，得到预还原块矿。
实施例7
将铁矿粉80份、焦粉5份、消石灰5份在混合机中混合，喷洒硼酸三甲酯0.5份运至烧结台车点燃，通入200m3/吨的CO，进行抽风烧结，控制烧结过程中抽风负压为16.5kPa，温度为1350℃，烧结完成后，得到块矿，将块矿装入冷却机，在温度从1000℃冷却至200℃的过程中通入200m3/吨的CO，进行进一步的还原，得到预还原块矿。
实施例8
将铁矿粉80份、焦粉5份、消石灰5份在混合机中混合，喷洒硼酸0.4份运至烧结台车点燃，通入200m3/吨的CO，进行抽风烧结，控制烧结过程中抽风负压为16.5kPa，温度为1350℃，烧结完成后，得到块矿，将块矿装入冷却机，在温度从1000℃冷却至200℃的过程中通入200m3/吨的CO，进行进一步的还原，得到预还原块矿。
实施例9
将铁矿粉80份、焦粉5份、消石灰5份在混合机中混合，喷洒三溴化硼0.4份运至烧结台车点燃，通入200m3/吨的CO，进行抽风烧结，控制烧结过程中抽风负压为16.5kPa，温度为1350℃，烧结完成后，得到块矿，将块矿装入冷却机，在温度从1000℃冷却至200℃的过程中通入200m3/吨的CO，进行进一步的还原，得到预还原块矿。
实施例10
将铁精矿90份、煤粉8份、石灰石7份在混合机中混合，喷洒硼酐0.1份运至烧结台车点燃，通入4000m3/吨的高炉煤气，进行抽风烧结，控制烧结过程中抽风负压为20kPa，温度为1450℃，烧结完成后，得到块矿，将块矿装入冷却机，在温度从1000℃冷却至200℃的过程中通入4000m3/吨的高炉煤气，进行进一步的还原，得到预还原块矿。
实施例11
将铁精矿70份、生物质燃料2份、白云石1份在混合机中混合，喷洒硼砂0.03份运至烧结台车点燃，通入100m3/吨的H2，进行抽风烧结，控制烧结过程中抽风负压为4kPa，温度为1200℃，烧结完成后，得到块矿，将块矿装入冷却机，在温度从1000℃冷却至200℃的过程中通入100m3/吨的H2，进行进一步的还原，得到预还原块矿。
实施例12
将铁精矿96份、膨润土4份在混合机中混合，造球后，通入3000m3/吨的高炉煤气，于1200℃下焙烧，得到块矿，将块矿装入冷却机，在温度从1000℃冷却至200℃的过程中通入3000m3/吨的高炉煤气，进行进一步的还原，得到预还原块矿。
对比例1
将铁矿粉80份、焦粉5份、消石灰5份在混合机中混合，运至烧结台车点燃，进行抽风烧结，控制烧结过程中抽风负压为16.5kPa，温度为1350℃，烧结完成后，得到块矿，将块矿装入冷却机，得到预还原块矿。
将实施例1~12及对比例1得到的预还原块矿进行冶金性能检测，参考GB/T 13242-2017《铁矿石 低温粉化试验 静态还原后使用冷转鼓的方法》的方法进行低温还原粉化性能的测试，并根据以下公式计算转鼓指数，结果记录在表1。
转鼓指数（%）=mD1÷mD0×100
mD0：转鼓前的试样质量，g；
mD1：留在6.30mm筛上的试样质量，g；
表1 低温还原粉化指数和转鼓指数
由表1可以看出，本发明提供的预还原块矿的生产方法低温还原粉化指数RDI＋3.15mm在87.2%以上，转鼓指数在74.2%以上，具有良好的低温还原粉化性能和高的转鼓指数。
实施例1与对比例1相比，实施例1在冷却过程中通入CO，进行进一步的还原，而对比例1在冷却过程中未通入CO，实施例1得到的预还原块矿的低温还原粉化指数和转鼓指数高于对比例1，说明在冷却过程中通入CO，进行进一步的还原，可以提高预还原块矿的低温还原粉化性能和转鼓指数。
实施例1与实施例2相比，实施例1在温度从1200℃冷却至150℃的过程中通入CO，实施例2在温度从1000℃冷却至200℃的过程中通入CO，实施例1得到的预还原块矿的低温还原粉化指数和转鼓指数低于实施例2，说明从1000℃冷却至200℃的过程中通入CO得到的预还原块矿的低温还原粉化性能和转鼓指数最好。
实施例2与实施例5~9相比，实施例2中未加入含硼物质，实施例5~9中添加了含硼物质，实施例5~9得到的预还原块矿的低温还原粉化指数和转鼓指数高于实施例2，说明添加含硼物质可以进一步提高预还原块矿的低温还原粉化性能和转鼓指数。
实施例5与实施例8~9相比，实施例5中添加硼酸三甲酯，实施例8中添加硼酸，实施例9中添加三溴化硼，实施例8~9得到的预还原块矿的低温还原粉化指数和转鼓指数低于实施例5，说明添加硼酸三甲酯比其他的含硼物质得到的预还原块矿的低温还原粉化性能和转鼓指数高。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种预还原块矿的生产方法，其特征在于，将铁矿粉80份、焦粉5份、消石灰5份在混合机中混合，喷洒硼酸三甲酯0.4份运至烧结台车点燃，通入200m3/吨的CO，进行抽风烧结，控制烧结过程中抽风负压为16.5kPa，温度为1350℃，烧结完成后，得到块矿，将块矿装入冷却机，在温度从1000℃冷却至200℃的过程中通入200m3/吨的CO，进行进一步的还原，得到预还原块矿。
2.一种预还原块矿的生产方法，其特征在于，将铁矿粉80份、焦粉5份、消石灰5份在混合机中混合，喷洒硼酸三甲酯0.3份运至烧结台车点燃，通入200m3/吨的CO，进行抽风烧结，控制烧结过程中抽风负压为16.5kPa，温度为1350℃，烧结完成后，得到块矿，将块矿装入冷却机，在温度从1000℃冷却至200℃的过程中通入200m3/吨的CO，进行进一步的还原，得到预还原块矿。
3.一种预还原块矿的生产方法，其特征在于，将铁矿粉80份、焦粉5份、消石灰5份在混合机中混合，喷洒硼酸三甲酯0.5份运至烧结台车点燃，通入200m3/吨的CO，进行抽风烧结，控制烧结过程中抽风负压为16.5kPa，温度为1350℃，烧结完成后，得到块矿，将块矿装入冷却机，在温度从1000℃冷却至200℃的过程中通入200m3/吨的CO，进行进一步的还原，得到预还原块矿。
4.一种预还原块矿的生产方法，其特征在于，将铁矿粉80份、焦粉5份、消石灰5份在混合机中混合，喷洒三溴化硼0.4份运至烧结台车点燃，通入200m3/吨的CO，进行抽风烧结，控制烧结过程中抽风负压为16.5kPa，温度为1350℃，烧结完成后，得到块矿，将块矿装入冷却机，在温度从1000℃冷却至200℃的过程中通入200m3/吨的CO，进行进一步的还原，得到预还原块矿。
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116926317A (zh) | 2023-10-24 |
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