CN118222821A - 一种铁矿粉金属化复合烧结制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高炉炼铁技术领域，具体是一种铁矿粉金属化复合烧结制备方法，包括以下步骤S1：制备4～8mm含碳小球，S2：混合形成混合基料，S3：将含碳小球和混合基料按照一定的质量百分比，采用圆筒制粒机进行二次混合制粒，形成含碳复合小球和烧结基体料，S4：将含碳复合小球和烧结基体料形成的混料，以偏析布料的方式在带式烧结机上进行布料、点火、焙烧，控制烧结机的机速和抽风负压，焙烧完成后采用罐式冷却的方法控制冷却气中的氧含量以一定的冷却速度冷却，形成金属化复合烧结矿，通过本发明避免表层过熔化，同时在还原小球表面形成保护层避免再氧化，降低烧结矿整体的金属化率。
Description
技术领域
本发明涉及高炉炼铁技术领域，具体是一种铁矿粉金属化复合烧结制备方法。
背景技术
钢铁工业是发展国民经济与国防建设的物质基础，也是衡量一个国家工业化的标志。通常把钢产量作为衡量各国经济实力的一项重要指标。随着我国经济的快速发展，我国钢铁工业也获得长足进步。钢铁生产工序中，烧结-高炉铁前系统的CO2排放占比最大，占整个钢铁系统CO2排放总量的70％以上，因此，烧结-高炉炼铁是钢铁行业碳减排的重点，是钢铁行业实现双碳目标的关键。
现有钢铁公司进行了大量的研究工作，开发了预还原烧结技术，获得较高还原度(40％～70％)的预还原烧结矿。该方法是把粒度小于1mm的含CaO的物料、粒度小于125μm的高品位铁矿粉混合，用作还原剂的焦粉粒度小于1mm，用圆盘造球机制粒造成8～11mm的小球，研究表明，预还原烧结矿还原度提高1％，可以有效降低高炉焦比2％，使高炉增加产量3％。
但这些方法存在以下问题：
(1)原料制备及料层结构分配要合理。要求制备出高燃料比的内配碳球团，同时需要保证烧结料层燃料的合理分配，以获得高强度、高还原度的预还原烧结矿；
(2)再氧化、过熔化须控制。要求在氧化性气氛下获得还原度40％以上的预还原烧结矿，还须保证预还原烧结矿的技术经济指标及冶金性能；
(3)高CO烟气循环利用少排放。要求预还原烧结过程产生的高CO烟气循环利用，防止污染环境和造成能源的浪费；
(4)热态预还原料后续处理有难度。要求尽量减少后续处理的再氧化、磨损破碎和能量浪费。因此，因此，要解决上述技术问题，就必须从原料制备、工艺流程、系统参数等各方面优化改进，以真正实现其工业化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁矿粉金属化复合烧结制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种铁矿粉金属化复合烧结制备方法，包括以下步骤：
S1：将占所有原料百分比5％～30％的细粒级铁精粉、第一燃料、粘结剂、冶金石灰按照一定的质量百分比进行配料、混匀、加水闷料，采用圆盘造球机制备4～8mm含碳小球；
其中，所述细粒级铁精粉全铁含量不低于65％、小于0.075mm细粒级部分质量百分比不低于50％；
所述第一燃料粒度小于0.075mm的质量百分比不低于50％；
所述冶金石灰的CaO含量不低于80％，活性不低于320，粒度小于0.075mm的质量百分比不低于50％；
所述粘结剂加入量为0～2％；
S2：将占所有原料90％～70％粗粒级铁矿粉、返矿、杂料、熔剂、第二燃料等物料以一定的质量百分比进行配料，采用圆筒混料机进行一次混合，形成混合基料，混合基料的碱度为1.7～2.4；
其中，所述熔剂加入量占比为5％～10％；
所述第二燃料加入量为3％～5％，粒径0.5～3.0mm的部分不低于80％；
所述返矿的质量百分比不高于30％；
所述杂料的质量百分比不超过4％；
所述熔剂为石灰石、白云石或菱镁石，其粒径不超过3.0mm；
S3：将含碳小球和混合基料按照一定的质量百分比，采用圆筒制粒机进行二次混合制粒，形成含碳复合小球和烧结基体料，其中，含碳复合小球的质量百分比为5％～30％，烧结基料比例为95％～70％。
S4：将含碳复合小球和烧结基体料形成的混料，以偏析布料的方式在带式烧结机上进行布料、点火、焙烧，控制烧结机的机速和抽风负压，焙烧完成后采用罐式冷却的方法控制冷却气中的氧含量以一定的冷却速度冷却，形成金属化复合烧结矿；
其中，所述点火温度为900～1150℃，点火时间为1～2min，料层厚度为800～1000mm，抽风负压为8～16kPa；经破碎、冷却，筛分，制备成高品位金属化复合烧结矿，冷却过程中，控制冷区气中的氧分压不高于16％。
作为本发明进一步的方案，所述含碳小球的配碳比为0.8～1.2，碱度为0.8～1.2，水分含量为4％～8％，粘结剂加入量为0～2％。
作为本发明进一步的方案，所述第一焦粉、无烟煤粉以及生物质炭的一种或几种组合。
作为本发明进一步的方案，所述杂料包括除尘灰、钢渣、污泥等含铁杂料。
作为本发明进一步的方案，所述第二燃料为焦粉和无烟煤。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1)含碳小球采用二混涂层制粒，外裹铁矿粉或者熔剂，避免表层过熔化，同时在还原小球表面形成保护层，避免再氧化；
(2)降低烧结矿整体的金属化率，仅追求含碳小球部分的高金属化率，整体金属化率从(40％～70％)降低至5％左右，含碳小球金属化率控制在40％以上，显著降低了烧结烟气中的CO含量；
(3)通过烧结矿矿相结构、控制抽风氧分压、料层厚度、罐式冷却等方法耦合优化，减少了热态预还原料的再氧化问题；
(4)通过碳的分配、焦粉粒度、抽风负压、氧分压以及偏析布料等耦合控制，实现焙烧过程热量的合理分布和还原势的控制，以便得到质量合格的金属化复合烧结矿。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1.
本发明提供了一种铁矿粉金属化复合烧结制备方法，包括以下步骤：
S1：将占所有原料百分比5％～30％的细粒级铁精粉、第一燃料、粘结剂、冶金石灰按照一定的质量百分比进行配料、混匀、加水闷料，采用圆盘造球机制备4～8mm含碳小球；
其中，所述细粒级铁精粉全铁含量不低于65％、小于0.075mm细粒级部分质量百分比不低于50％；
所述第一燃料粒度小于0.075mm的质量百分比不低于50％；
所述冶金石灰的CaO含量不低于80％，活性不低于320，粒度小于0.075mm的质量百分比不低于50％；
S2：将占所有原料90％～70％粗粒级铁矿粉、返矿、杂料、熔剂、第二燃料等物料以一定的质量百分比进行配料，采用圆筒混料机进行一次混合，形成混合基料，混合基料的碱度为1.7～2.4；
其中，所述熔剂加入量占比为5％～10％；
所述第二燃料加入量为3％～5％，粒径0.5～3.0mm的部分不低于80％；
所述返矿的质量百分比不高于30％；
所述杂料的质量百分比不超过4％；
所述熔剂为石灰石、白云石或菱镁石，其粒径不超过3.0mm；
S3：将含碳小球和混合基料按照一定的质量百分比，采用圆筒制粒机进行二次混合制粒，形成含碳复合小球和烧结基体料，其中，含碳复合小球的质量百分比为5％～30％，烧结基料比例为95％～70％。
S4：将含碳复合小球和烧结基体料形成的混料，以偏析布料的方式在带式烧结机上进行布料、点火、焙烧，控制烧结机的机速和抽风负压，焙烧完成后采用罐式冷却的方法控制冷却气中的氧含量以一定的冷却速度冷却，形成金属化复合烧结矿；
其中，所述点火温度为900～1150℃，点火时间为1～2min，料层厚度为800～1000mm，抽风负压为8～16kPa；经破碎、冷却，筛分，制备成高品位金属化复合烧结矿，冷却过程中，控制冷区气中的氧分压不高于16％；
进一步的，烧结混合料中含碳复合小球占10％，添加1.0％生物质粘结剂，碱度为1.0，在圆盘造球机内进行含碳小球制备混合料中粉矿部分占80％，其中配入15％的无烟煤煤粉和5.0％的冶金石灰。将剩余70％的铁矿粉、燃料、熔剂和杂料在一次圆筒混料机内混匀成混合料。将制备好的含碳小球和混合料在二次圆筒混料机内制粒，形成含碳复合小球和烧结基体料，在烧结机上偏析布料、点火、烧结、罐式冷却生成金属化烧结矿。其中，点火温度为1150℃，点火时间为1.5min，料层厚度为800mm，抽风负压为12kPa。获得的金属化复合烧结矿的成品率为79％，转鼓强度为65％，利用系数1.29t/m2·h，垂直烧结速度22.6mm/min；
进一步的，烧结混合料中含碳复合小球占20％，添加1.0％生物质粘结剂，碱度为1.0，在圆盘造球机内进行含碳小球制备混合料中粉矿部分占80％，其中配入15％的无烟煤煤粉和5.0％的冶金石灰。将剩余70％的铁矿粉、燃料、熔剂和杂料在一次圆筒混料机内混匀成混合料。将制备好的含碳小球和混合料在二次圆筒混料机内制粒，形成含碳复合小球和烧结基体料，在烧结机上偏析布料、点火、烧结、罐式冷却生成金属化烧结矿。其中，点火温度为1150℃，点火时间为1.5min，料层厚度为900mm，抽风负压为13kPa。获得的金属化复合烧结矿的成品率为80％，转鼓强度为67％，利用系数1.35t/m2·h，垂直烧结速度23.1mm/min。
在进一步的，烧结混合料中含碳复合小球占30％，添加1.0％生物质粘结剂，碱度为1.0，在圆盘造球机内进行含碳小球制备混合料中粉矿部分占80％，其中配入15％的无烟煤煤粉和5.0％的冶金石灰。将剩余70％的铁矿粉、燃料、熔剂和杂料在一次圆筒混料机内混匀成混合料。将制备好的含碳小球和混合料在二次圆筒混料机内制粒，形成含碳复合小球和烧结基体料，在烧结机上偏析布料、点火、烧结、罐式冷却生成金属化烧结矿。其中，点火温度为1150℃，点火时间为1.5min，料层厚度为1000mm，抽风负压为16kPa。获得的金属化复合烧结矿的成品率为82％，转鼓强度为69％，利用系数1.37t/m2·h，垂直烧结速度23.9mm/min。
实施例2.
本发明中，所述含碳小球的配碳比为0.8～1.2，碱度为0.8～1.2，水分含量为4％～8％，粘结剂加入量为0～2％。
实施例3.
本发明中，所述第一焦粉、无烟煤粉以及生物质炭的一种或几种组合。
实施例4.
本发明中，所述杂料包括除尘灰、钢渣、污泥等含铁杂料。
实施例5.
本发明中，所述第二燃料为焦粉和无烟煤。
综合以上所述，本发明的优势在于：
1)含碳小球采用二混涂层制粒，外裹铁矿粉或者熔剂，避免表层过熔化，同时在还原小球表面形成保护层，避免再氧化；
(2)降低烧结矿整体的金属化率，仅追求含碳小球部分的高金属化率，整体金属化率从(40％～70％)降低至5％左右，含碳小球金属化率控制在40％以上，显著降低了烧结烟气中的CO含量；
(3)通过烧结矿矿相结构、控制抽风氧分压、料层厚度、罐式冷却等方法耦合优化，减少了热态预还原料的再氧化问题；
(4)通过碳的分配、焦粉粒度、抽风负压、氧分压以及偏析布料等耦合控制，实现焙烧过程热量的合理分布和还原势的控制，以便得到质量合格的金属化复合烧结矿。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种铁矿粉金属化复合烧结制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将占所有原料百分比5％～30％的细粒级铁精粉、第一燃料、粘结剂、冶金石灰按照一定的质量百分比进行配料、混匀、加水闷料，采用圆盘造球机制备4～8mm含碳小球；
其中，所述细粒级铁精粉全铁含量不低于65％、小于0.075mm细粒级部分质量百分比不低于50％；
所述第一燃料粒度小于0.075mm的质量百分比不低于50％；
所述冶金石灰的CaO含量不低于80％，活性不低于320，粒度小于0.075mm的质量百分比不低于50％；
S2：将占所有原料90％～70％粗粒级铁矿粉、返矿、杂料、熔剂、第二燃料等物料以一定的质量百分比进行配料，采用圆筒混料机进行一次混合，形成混合基料，混合基料的碱度为1.7～2.4；
其中，所述熔剂加入量占比为5％～10％；
所述第二燃料加入量为3％～5％，粒径0.5～3.0mm的部分不低于80％；
所述返矿的质量百分比不高于30％；
所述杂料的质量百分比不超过4％；
所述熔剂为石灰石、白云石或菱镁石，其粒径不超过3.0mm；
S3：将含碳小球和混合基料按照一定的质量百分比，采用圆筒制粒机进行二次混合制粒，形成含碳复合小球和烧结基体料，其中，含碳复合小球的质量百分比为5％～30％，烧结基料比例为95％～70％。
S4：将含碳复合小球和烧结基体料形成的混料，以偏析布料的方式在带式烧结机上进行布料、点火、焙烧，控制烧结机的机速和抽风负压，焙烧完成后采用罐式冷却的方法控制冷却气中的氧含量以一定的冷却速度冷却，形成金属化复合烧结矿；
其中，所述点火温度为900～1150℃，点火时间为1～2min，料层厚度为800～1000mm，抽风负压为8～16kPa；经破碎、冷却，筛分，制备成高品位金属化复合烧结矿，冷却过程中，控制冷区气中的氧分压不高于16％。
2.根据权利要求1所述的一种铁矿粉金属化复合烧结制备方法，其特征在于，所述含碳小球的配碳比为0.8～1.2，碱度为0.8～1.2，水分含量为4％～8％，粘结剂加入量为0～2％。
3.根据权利要求1所述的一种铁矿粉金属化复合烧结制备方法，其特征在于，所述第一焦粉、无烟煤粉以及生物质炭的一种或几种组合。
4.根据权利要求1所述的一种铁矿粉金属化复合烧结制备方法，其特征在于，所述杂料包括除尘灰、钢渣、污泥等含铁杂料。
5.根据权利要求1所述的一种铁矿粉金属化复合烧结制备方法，其特征在于，所述第二燃料为焦粉和无烟煤。
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| CN202410338283.4A CN118222821A (zh) | 2024-03-25 | 2024-03-25 | 一种铁矿粉金属化复合烧结制备方法 |
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Family Applications (1)
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2024
- 2024-03-25 CN CN202410338283.4A patent/CN118222821A/zh active Pending
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