CN1733944A

CN1733944A - 一种海绵铁的生产方法

Info

Publication number: CN1733944A
Application number: CN 200510017092
Authority: CN
Inventors: 郑方银; 郭铁珊; 王录德; 葛伦贵
Original assignee: Jilin Shansonggang Mining Group Fusen Sponge Iron Co Ltd
Current assignee: Jilin Shansonggang Mining Group Fusen Sponge Iron Co Ltd
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2025-08-31
Also published as: CN1300343C

Abstract

一种海绵铁的生产方法，属于铁的冶炼技术领域，具体涉及一种海绵铁的生产方法；包括以下步骤：铁矿粉和还原剂、脱硫剂和燃气煤的准备；还原物料的混配、装入金属反应罐、烧制、冷却、倒罐清理；本发明的特点是：①将铁矿粉制成氧化球团；②将氧化球团、还原煤、脱硫剂混合物料装入耐热钢金属反应罐，罐的中央放置有Φ50毫米的耐热钢金属管；每个窑车16个罐，呈4×4方阵均匀放置，每个相邻罐最小距离为150毫米；③烧制步骤是在隧道窑采用煤气加热，煤气由两台Φ3米的混合煤气发生炉制备，其中一台生产，一台备用，经净化后送至窑的两侧由喷嘴燃烧加热；本发明具有生产成本低、产品质量高、能耗低、反应速度快、反应罐寿命长、不卡罐、可连续生产的积极效果。

Description

一种海绵铁的生产方法

技术领域

本发明属于铁的冶炼技术领域，具体涉及一种海绵铁的生产方法，国际专利分类号：C21B 13/04。

背景技术

当前，海绵铁的生产方法可分为两大类，一类是气基法，约占海绵铁总产量的85％以上，所述的气基法一般指通过天然气裂解成还原性气氛完成对铁矿石或人造块矿的还原而生成还原铁；气基法生产海绵铁生产工艺的主导条件是要有丰富的天然气，在天然气匮乏的地区不能采用气基法，而采用另一种生产方法——煤基法；煤基法就是用煤作为还原剂直接对铁矿进行还原，煤基法直接还原现在以回转窑为主要代表，还有一些其它的煤基法直接还原工艺；回转窑法虽然产能比较大，但也存在着一次性投资大、能耗高、易结圈、操作控制困难等不足，不适合中小企业使用；而其它的煤基法直接还原工艺如普通的隧道窑是将铁精粉和还原剂(煤)分层装入粘土罐或碳化硅罐中，放在台车上推入隧道窑中进行焙烧，其热源是手烧煤炉，这种方法虽然一次性投资较小，但也存在许多不良的结果，具体是：

1、反应罐传热效率低，还原时间长，产能低，经济效益差；

2、产品质量不稳定；

3、工业污染大；

4、还原罐损坏后不能回收，造成生产成本过高。

CN1142541A公布的金属罐滚动还原料斜坡炉无法克服罐体在高温下断裂及生产中发生卡罐现象，无法实现连续生产；

另外，现有技术采用的铁粉与还原剂分环入罐的方式，由于铁矿粉的厚度大，还原剂与铁矿粉接触面积小，还原渗透作用难度大，还原速度慢，影响生产量，经济效益不好。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种生产成本低、产品质量高、能耗低、反应速度快、反应罐寿命长、不卡罐、可连续生产的一种海绵铁的生产方法。

本发明的特点是：

①将铁矿粉制成氧化球团；

②将氧化球团、还原煤、脱硫剂混合物料装入耐热钢金属反应罐，罐的中央放置有Φ50毫米的耐热钢金属管；每个窑车16个罐，呈4×4方阵均匀放置，每个相邻罐最小距离为150毫米；

③烧制步骤是在隧道窑采用煤气加热，煤气由两台Φ3米的混合煤气发生炉制备，其中一台生产，一台备用，经净化后送至窑的两侧由喷嘴燃烧加热。

本发明的技术方案是：

一、原料的准备

1、铁矿粉

来源A：铁矿石经破碎、磨矿、选矿制成精矿粉，品位≥68％，水份6-7％，粒度200目≥80％，硫＜0.03％，磷＜0.015％；

来源B：其它铁的氧化物铁鳞、造球的返料、或其它工艺过程中铁的返料经润磨机磨至粒度200目≥80％，品位≥68％；

2、氧化球团

准备好的铁矿粉由电子皮带秤自动配料、圆盘给料机给料、与粘结剂(无机粘结剂如膨润土1.5-3％，由螺旋输送机给料)配合，经润磨机润磨充分后，由皮带机送至造球盘造球，粒度控制在Φ6-Φ12毫米，造出的球经辊轴筛筛分，合格的球送到竖炉焙烧，焙烧温度为800-1100℃±50℃，焙烧时间为20分钟，出炉冷却至常温；

3、还原剂制备

还原剂采用褐煤、非粘结烟煤、无烟煤，要求固定炭≥80％、硫＜0.5％，还原煤经洗煤晾干，水份＜10％，筛分选出粒度3-10毫米，大于10毫米的块送辊式破碎机破碎，再行筛分选出合格粒级；

4、脱硫剂的准备

脱硫剂选用石灰或石灰石为原料，直接购买，粒度≤0.5毫米，石灰石中的氧化钙≥50％；

5、燃气煤的准备

本发明主体隧道窑采用煤气加热，煤气由两台Φ3米的混合煤气发生炉制备，其中一台生产，一台备用，发生炉用煤质量标准：热稳定性好，不结碴(焦碴特性≤3)，产气率大(3立方米/千克)，粒度25-50毫米，发热量≥5000大卡/千克，灰份＜20％，含矸＜1％，全水份＜10％，这种煤可以直接购进，如大同的水洗中块、铁法的水洗中块等；

二、生产方法

1、还原物料的混配

氧化球团、还原煤、脱硫剂按化学反应的当量数配比，还原剂过量30-50％，脱硫剂过量30-50％，氧化球团、还原煤、脱硫剂重量份比为：1∶0.5-0.7∶0.05-0.10；

混合过程：将此三种原料分别装入仓中，由振动给料器及电子皮带秤控制，按要求给料后进入给料皮带送入混料仓，均匀混合；

2、装罐

混料仓下部设有放料漏斗，每组4个，可设多组，由插板控制给料；金属罐内先铺一层5-10厘米的底煤，然后装入混合料，顶部封以5-10厘米的耐火土；金属罐属于半封闭状态，加热后金属罐为微正压，缺氧的强还原性气氛；

所述的金属罐为耐热钢金属罐，圆筒型，罐的中央放置有Φ50毫米的耐热钢金属管；

3、烧制

装好的罐由专用机械置于窑车上，每车16个罐，呈4×4方阵均匀放置，每个相邻罐最小距离为150毫米，窑车由无级绳绞车吊至窑炉门前，打开炉门用顶推机(50吨推力)将窑车依次顶入窑内，推车时间间隔为15-40分钟(根据窑体的长度而定)；窑车经预热带、烧成带、冷却带完成整个还原过程；预热带温度为：室温-1100℃；烧成带温度为：1100℃±25℃；冷却带温度为：1100℃-300℃；烧成时间为13-15小时；

隧道窑由混合煤气发生炉发生煤气，经净化后送至窑的两侧由喷嘴燃烧加热；

4、冷却

出窑温度一般在300-400℃，出窑窑车依次进入窑式风冷机，强制风冷，使温度降至100℃以下；

5、倒罐清理

冷却后的罐车经吊车卸下，推入翻车机翻倒，大块破碎，经固定格筛筛分，用磁选机分选，分选出的海绵铁经自磨机进一步自磨洁净表面，再经筛分，除去粉料即为海绵铁产品，完成本发明。

关于氧化球团工艺：

湿球入窑及生球经低温250-300℃烘干后入窑，粉化严重，造成结块及原料的浪费，使生产率下降；同时湿球入窑与还原剂混配无法操作，即便操作，效率也相当低下，无法规模生产；同时湿球也易与还原剂、脱硫剂粘结，增加海绵铁的杂质含量，导致产品不合格，如果配合不好，球与球粘结成大块，还原不好。

采用氧化球团工艺的优点是：

(1)球团烧结过程中可脱除球团中85％以上的硫，减少还原过程中硫的负荷，有利于提高产品的质量；

(2)氧化球团强度高，配料运输过程中不粉化，便于实施机械化操作，实现规模化生产，增加产量，降低能耗；

(3)球团粒度Φ6-Φ12毫米，与还原剂混合均匀，处在还原剂包裹之中，接触面积大，反应速度快；

所述的装罐可以采用两种方式：

第一种方式：即“二、生产方法”所述的“1、还原物料的混配”和“2、装罐”；煤中的硫加热后以H₂S和COS的形式存在于还原气体中；球团中的硫以FeS的形式存在；

还原气体主要成分：CO、H₂，CO由以下反应获得：

(a)

(b)

(c)

第二种方式：还原物料水平分层装入金属罐中，最底层为垫底煤50-100毫米；下层为还原气体产生层，装入还原煤与石灰石(CaCO₃)混料；中层为气体过滤层，装入石灰石(CaCO₃)50-100毫米；上层为还原反应层，装入氧化球团与石灰石(CaCO₃)混料；最上层用50-100毫米耐火土封顶；

上层脱硫反应方程式： (1)

中层、下层脱硫反应方程式： (2)

还原反应方程式： (3)

还原物料水平分层装罐方式能够有效减低反应气氛中H₂S、COS气体的浓度，使上述反应(1)向正方向进行，有效地去除球团中的硫含量；

本发明与普通隧道窑主要指标对比如下：

项目	普通隧道窑	本发明
项目	普通隧道窑	本发明	还原时间	55-70小时	13-15小时
还原温度	1150-1200℃	1100-1200℃	还原时间	55-70小时	13-15小时
还原温度	1150-1200℃	1100-1200℃	还原状态	不稳定	稳定
产品性能	质量不好	质量好	还原状态	不稳定	稳定
产品性能	质量不好	质量好	能耗(相同炉长下)	1.3吨标煤/吨	1.2吨标煤/吨
环保情况	污染较大、工业垃圾多	无	能耗(相同炉长下)	1.3吨标煤/吨	1.2吨标煤/吨

本发明具有生产成本低、产品质量高、能耗低、反应速度快、反应罐寿命长、不卡罐、可连续生产的积极效果。

附图说明：

图1为本发明反应罐的结构示意图；

图2为本发明反应罐的俯视图；

图3为本发明反应罐的混合物料装罐示意图(实施例1)；

图4为本发明反应罐的混合物料装罐示意图(实施例2)。

具体实施方式

实施例1：

一、原料的准备

1、铁矿粉

2、氧化球团

3、还原剂制备

还原剂采用褐煤、非粘结烟煤、无烟煤，要求固定炭C≥80％、硫＜0.5％，还原煤经洗煤晾干，水份＜10％，筛分选出粒度3-10毫米，大于10毫米的块送辊式破碎机破碎，再行筛分选出合格粒级；

4、脱硫剂的准备

5、燃气煤的准备

二、生产方法

1、还原物料的混配

2、装罐

混料仓下部设有放料漏斗，每组4个，可设多组，由插板控制给料；在金属反应罐1内先铺一层5-10厘米的底煤5，然后装入混合料4，顶部封以5-10厘米的耐火土3；金属反应罐属于半封闭状态，加热后金属反应罐为微正压，缺氧的强还原性气氛；

所述的金属反应罐1为耐热钢金属罐由高铬高镍耐热合金制成，使用周期在180次以上，其导热系数是碳化硅罐的20-30倍，圆筒型，外径Φ400毫米、内径Φ380毫米、高1800毫米；反应罐1的中央放置有Φ50毫米的耐热钢金属管2，耐热钢金属管2导热快的特点，可使反应罐的混合料4里外同时加热，从传热角度看等于被加热的混合料厚度变薄，因而传热速度加快，缩短达到1100℃的时间，金属反应罐1内温度均匀，防止产生黑心，同时又便于倒罐，并且反应时间可比其它方式减少三分之二；

3、烧制

隧道窑由混合煤气发生炉发生煤气，经净化后送至窑的两侧由喷嘴燃烧加热；与手烧炉相比易于控制，保证还原质量；

4、冷却

5、倒罐清理

实施例2：

二、生产方法的2、装罐步骤为下述方式：

还原物料4水平分层装入金属反应罐1中，最底层5为垫底煤50-100毫米；下层为还原气体产生层，装入还原煤与石灰石(CaCO₃)混料7；中层为气体过滤层6，装入石灰石(CaCO₃)50-100毫米；上层为还原反应层，装入氧化球团与石灰石(CaCO₃)混料4；最上层用50-100毫米耐火土3封顶；

其它与实施例1相同。

Claims

1、一种海绵铁的生产方法，包括以下步骤：铁矿粉和还原剂、脱硫剂和燃气煤的准备；还原物料的混配、装入金属反应罐、烧制、冷却、倒罐清理；其特征是：

a、将所述的铁矿粉制成氧化球团：准备好的铁矿粉由电子皮带秤自动配料、圆盘给料机给料、与粘结剂配合，无机粘结剂如膨润土1.5-3％，由螺旋输送机给料，经润磨机润磨充分后，由皮带机送至造球盘造球，粒度控制在Φ6-Φ12毫米，造出的球经辊轴筛筛分，合格的球送到竖炉焙烧，焙烧温度为800-1100℃±50℃，焙烧时间为20分钟，出炉冷却至常温；

b、所述的装入金属反应罐步骤是：将氧化球团、还原煤、脱硫剂含量按重量份比1∶0.5-0.7∶0.05-0.10均匀混合后装入罐中，在罐的底部先装入50-100毫米的垫底煤，在混合物料的上部盖上50-100毫米的耐火土封顶；

所述的装入金属反应罐步骤也可以是：将还原物料水平分层装入金属罐中，最底层为垫底煤50-100毫米；下层为还原气体产生层，装入还原煤与石灰石混料；中层为气体过滤层，装入石灰石50-100毫米；上层为还原反应层，装入氧化球团与石灰石混料；最上层用50-100毫米耐火土封顶；

c、所述的烧制步骤是：

装好的罐由专用机械置于窑车上，每车16个罐，呈4×4方阵均匀放置，每个相邻罐最小距离为150毫米，窑车由无级绳绞车吊至窑炉门前，打开炉门用顶推机将窑车依次顶入窑内，推车时间间隔为15-40分钟；窑车经预热带、烧成带、冷却带完成整个还原过程；预热带温度为：室温-1100℃；烧成带温度为：1100℃±25℃；冷却带温度为：1100℃-300℃；烧成时间为13-15小时。

2、根据权利要求1所述的一种海绵铁的生产方法，其特征是：所述的金属罐为耐热钢反应罐，耐热钢反应罐为圆形，中间放置有Φ50毫米的耐热钢金属管。

3、根据权利要求1所述的一种海绵铁的生产方法，其特征是：所述的烧制步骤是在隧道窑采用煤气加热，煤气由混合煤气发生炉制备，经净化后送至窑的两侧由喷嘴燃烧加热。