利用轉底爐直接還原生產高爐護爐用含鈦金屬化球團的方法
2023-05-30 10:19:41 1
專利名稱：利用轉底爐直接還原生產高爐護爐用含鈦金屬化球團的方法
技術領域：
本發明屬於冶金工業煉鐵領域，涉及一種利用轉底爐直接還原生產高爐護爐用含鈦金屬化球團的方法。
背景技術：
瓦斯灰/泥是煉鐵高爐在冶煉過程中排出的固體顆粒經過除塵後得到的產物，主要包括微細粒礦物粉、焦炭粉和熔劑粉塵，富含鐵、鋅、碳等成分，其既是一種環境汙染物，又是一種潛在的資源。我國是世界首屈一指的鋼鐵生產大國，年產鋼鐵約5億噸，同時副產出瓦斯灰約400萬-600萬噸。由於瓦斯灰成分複雜、粒度細小、水分含量波動大等原因，對它的利用較為困難。按美國等西方發達國家的法律，此類含鉛、鋅的鋼鐵煙塵被劃歸為〃有毒固體廢物〃，要求對其中的鉛、辭等進行回收或鈍化處理，否則必須密封堆放。在我國，有 的企業將之直接或經選礦而返回燒結煉工序，以回收利用其中的鐵和碳，有的則是將其送水泥廠做配料使用或直接排放堆存，這既造成寶貴資源的浪費，又佔用土地資源，還對環境造成汙染。目前對於瓦斯灰的利用主要集中於鐵和碳的回收，但是其仍然存在著許多缺點，比如日本新日鐵公司將高爐煉鐵及煉鋼煙塵、鐵精礦、炭粉和粘結劑混合造球，烘乾後置於轉底爐，外加熱使鉛和其他金屬雜質還原蒸發並隨煙氣一起排出而沉積在除塵器內；同時鐵也被碳還原成金屬而生成金屬化球團，可直接加入高爐煉鐵。該工藝的優點是物料成分利用較合理，缺點為處理後的金屬球團中仍含有較高雜質，高爐要求球團含鐵品位高(一般> 60%)，這就必須另配入高品位含鐵物料，而不能單獨直接使用瓦斯灰。瓦斯灰內含有碳，而回收利用瓦斯灰內的碳組分，比如用作護爐使用則無人嘗試。隨著高爐冶煉的強化，高爐爐料日益劣化，高爐壽命日趨縮短，已影響著鋼鐵企業綜合經濟效益的提高，成為當前高爐冶煉相當突出的亟待解決的重要問題。為了儘量延長高爐壽命，除日常操作制度上進行調整外，國內外普遍採用加入含鈦礦，風口噴吹釩鈦精粉以及風口餵鈦線等方式進行高爐護爐。其主要是利用了 TiO2在高爐中被還原成了 Ti(CN)高熔點物質，這種物質由於熔點高，在高爐爐缸底部及邊緣低溫區凝固，起到了補爐的作用。風口噴吹鈦精粉和餵鈦線護爐方式成本較高，且適用於定點、定區域、補救性護爐。而高爐加入含鈦礦則是一種預防性護爐方式，成本較低。實際生產中，高爐生產到爐役後期，就要考慮護爐操作，即高爐入爐料加入適量含鈦礦，保證一定的鈦負荷，使鐵水中維持鈦含量在一定水平。但不同含鈦護爐料加入高爐中，對高爐操作影響也不一樣。傳統加入高爐中的含鈦護爐料主要為含鈦燒結礦或酸性含鈦氧化球團，一方面由於含鈦礦的加入，降低了入爐料的綜合品位，降低高爐生產效率，不利於生產，另一方面含鈦礦對高爐內的爐料反應及爐渣性能產生不利影響。為了克服上述含鈦護爐料的缺陷，發明了一種轉底爐直接還原生產高爐護爐用含鈦金屬化球團的方法
發明內容
為克服現在技術的不足，本發明提供一種轉底爐直接還原生產高爐護爐用含鈦金屬化球團的方法，從而得到一種更經濟，冶金性能更好的高爐護爐含鈦金屬化球團。本發明的技術方案為以瓦斯灰(高爐重力灰和或者布袋灰、瓦斯泥)、含鈦精粉及複合粘結劑為原料，通過轉底爐直接還原生產高爐護爐用含鈦球金屬化球團，其生產流程配料一加溼混合一對輥壓球一烘乾一轉底爐還原一含鈦金屬化球團產品。具體過程為含鈦精粉，按照混合料中C/0原子比1-1. 2 :1，配入一定比例的高爐重力灰和或者布袋灰(含碳量25%_40%)，同時，配入瓦斯灰和精粉的重量和的1%_3%的複合粘結劑，通過配料、加溼混合、對輥壓球、烘乾、轉底爐1000-1350 V高溫還原，生產出含二氧化鈦的金屬化球團產品，作為高爐優質護爐料供高爐使用。所述含鈦精粉為TiO2含量存在一定比例的鐵精礦粉，其中=TiO2含量6 15%，TFe含量45 60%，SiO2含量I 10%，CaO含量O. I 4%，Al2 O3含量O. I 5%，MgO含量O. I 3%。所述重力灰和布袋灰為煉鐵的副產品。在高爐冶煉過程中，鐵礦所含的鋅、鉛、鹼金屬等被還原並形成蒸汽，與礦石、焦炭和熔劑等的微細粉塵一起隨高爐煤氣被帶出爐外，再通過爐外的煤氣除塵淨化系統將之捕著除去。煤氣除塵系統自重力除塵和精細除塵兩段組成，經第一段捕集下來的乾式粗粒粉塵稱為重力灰；第二段精細除塵器採用乾式布袋收塵器或溼法除塵系統，用前者捕集下來的乾式細粒粉塵稱為布袋灰，用後者經沉澱處理所得之汙泥稱為瓦斯泥，瓦斯泥烘乾處理後，可以與布袋灰一樣使用。所述布袋灰比較細(大部分在200目以下)，在製作燒結球團時不但會產生粉塵汙染，而且影響燒結球團燒結過程的透氣性，增加了鋼鐵廠的能耗，影響了環保水平。其主要成分包括TFe含量20 35%，C含量28 40%，SiO2含量2 8%，ZnO含量O. I 18%，其餘的組分還包括鈣、鎂、鋁及鉛、鹼金屬等。所述的重力灰粒度也很小(大部分在200目以下)，主要成分包括TFe含量25 40%，C含量25 35%，SiO2含量2 8%，ZnO含量O. I 15%，其餘的組分還包括鈣、鎂、鋁及鉛、喊金屬等。此處複合粘結劑為有機粘合劑和無機粘合劑的配合粘結劑，其中有機粘合劑包括腐植酸，無機粘合劑包括膨潤土，其使用方法為公知常識。此處工藝中，加溼可以防止造成粉塵汙染，防止燒結時影響透氣性，加溼時，控制水分在6 12%左右為宜。還原過程中，控制還原溫度在1000 1350°C，還原時間為15_30min，轉底爐的具體還原工藝為本領域的公知常識。本發明的效果是綜合考慮了資源有效利用，得到了鐵品位更高、冶金性能更好且更經濟的高爐護爐料。與原有含鈦護爐料相比，此含鈦護爐料可以提高入爐料綜合含鐵品位，並改善了高爐技術經濟指標。同時，充分利用了高爐重力灰及布袋灰中的碳元素，有效消除了有害元素鋅、鉛及鹼金屬等在高爐內循環富集帶來的生產不利影響。
圖I是以瓦斯灰、含鈦精粉及複合粘結劑為原料，通過轉底爐直接還原生產高爐護爐用含鈦球金屬化球團工藝流程圖。
具體實施例方式結合萊鋼轉底爐直接還原生產高爐護爐用含鈦金屬化球團實例對本發明進行說明。本發明工藝流程配料一加溼混合一對輥壓球一烘乾一轉底爐還原一含鈦金屬化球團
女口
廣叩ο實施例I :原料高爐重力灰、含鈦精粉及複合粘結劑。其中高爐重力灰含碳32%，含TFe為36% ;含鈦精粉含TiO2為7. 8%，含TFe為59. 2%。實施過程通過計算碳與鐵氧化物中的氧原子比C/0為L 2，確定50%高爐重力灰+50%含鈦精粉+3%複合粘結劑(兩種粘結劑等比例混合)混合配比，加溼控制水份在8%，通 過強力混合機混合，混合好後加入對輥壓球機壓球，經過鏈篦機烘乾進入轉底爐，轉底爐預熱段、還原二段、均熱二段使用高爐煤氣，還原一段及均熱一段均使用焦爐煤氣，控制轉底爐五段溫度分別為預熱段1050-1150°C、還原一段1100-1250°C、還原二段1150-1300°C、均熱一段1200-1300°C、均熱二段1100-1200°C，高溫還原時間為25min，得到金屬化球團產品。金屬化球團產品中TiO2含量為5. 6%，TFe68. 6%, MFe48. 02%,金屬化率為70%。萊鋼股份4#1000m3高爐使用轉底爐含鈦金屬化球團進行護爐，高爐入爐料綜合鐵品位57%，為控制入爐料的鈦負荷不超過8kg/tfe，生產中用轉底爐含鈦金屬化球團按8%替代酸性球團加入高爐中，高爐爐況良好，鐵水中鈦含量達到了預期要求，起到了替代原有鈦礦護爐的作用。實施例2:原料聞爐布袋灰、聞爐重力灰、含欽精粉及複合粘結劑。其中聞爐布袋灰含碳30%，含TFe為20% ;高爐重力灰含碳32%，含TFe36% ;含鈦精粉含TiO2為6. 7%，含TFe為59. 2%。實施過程通過計算碳與鐵氧化物中的氧原子比C/0為I. 1，按照20%高爐重力灰+30%高爐布袋灰+50%含鈦精粉+3%複合粘結劑(兩種粘結劑等比例混合)混合，加溼控制水份在8%，通過強力混合機混合，混合好後加入對輥壓球機壓球，經過鏈篦機烘乾進入轉底爐，轉底爐預熱段、還原一段、還原二段、均熱一段及均熱二段均使用焦爐煤氣，控制轉底爐五段溫度分別為預熱段1050-1150°C、還原一段1100-1250°C、還原二段1150-1300°C、均熱一段1200-1300°C、均熱二段1100-1200°C，高溫還原時間為30min，得到金屬化球團產品。金屬化球團產品中TiO2含量為3. 52%，TFe67. 02%, MFe55. 29%,金屬化率為82. 49%。萊鋼股份4#1000m3高爐使用轉底爐含鈦金屬化球團進行護爐，高爐入爐料綜合鐵品位57%，為控制入爐料的鈦負荷不超過8kg/tfe，生產中用轉底爐含鈦金屬化球團按10%替代酸性球團加入高爐中，高爐爐況良好，鐵水中鈦含量達到了預期要求，起到了替代原有鈦礦護爐的作用。實施例3 原料高爐布袋灰、含鈦精粉及複合粘結劑。其中高爐布袋灰含碳25%，含TFe為38% ;含鈦精粉含TiO2為14. 7%，含TFe為45. 3%。實施過程通過計算碳與鐵氧化物中的氧原子比C/0為I. 1，確定40%高爐布袋灰+60%含鈦精粉+1%複合粘結劑(兩種粘結劑等比例混合)混合配比，加溼控制水份在6%，通過強力混合機混合，混合好後加入對輥壓球機壓球，經過鏈篦機烘乾進入轉底爐，轉底爐預熱段、還原一段、還原二段、均熱一段、均熱二段均使用焦爐煤氣，控制轉底爐五段溫度分別為預熱段1050-1150°C、還原一段1100-1250°C、還原二段1150-1300°C、均熱一段1200-1300°C、均熱二段1100-1200°C，高溫還原時間為15min，得到金屬化球團產品。金屬化球團產品中TiO2含量為11. 36%，TFe54. 61%,MFe40. 96%,金屬化率為75%。萊鋼股份4#1000m3高爐使用轉底爐含鈦金屬化球團進行護爐，高爐入爐料綜合鐵品位57%，為控制入爐料的鈦負荷不超過8kg/tfe，生產中用轉底爐含鈦金屬化球團按3%替代酸性球團加入高爐中，高爐爐況良好，鐵水中鈦含量達到了預期要求，起到了替代原有鈦礦護爐的作用。實施例4 原料烘乾後的瓦斯泥、含鈦精粉及複合粘結劑。其中瓦斯泥(烘乾後)含碳40%，含TFe為20% ;含鈦精粉含TiO2為10. 7%，含TFe為51. 2%。
實施過程通過計算碳與鐵氧化物中的氧原子比C/0為I. 0，確定25%瓦斯泥+75%含鈦精粉+2%複合粘結劑(兩種粘結劑等比例混合)混合配比，加溼控制水份在12%，通過強力混合機混合，混合好後加入對輥壓球機壓球，經過鏈篦機烘乾進入轉底爐，轉底爐預熱段、還原二段、均熱二段使用高爐煤氣，還原一段及均熱一段均使用焦爐煤氣，控制轉底爐五段溫度分別為預熱段1050-1150°C、還原一段1100-1250°C、還原二段1150-1300°C、均熱一段1200-1300°C、均熱二段1100-1200°C，高溫還原時間為25min，得到金屬化球團產品。金屬化球團產品中TiO2含量為10. l%，TFe55. 05%, MFe37. 06%,金屬化率為67. 32%。萊鋼股份4#1000m3高爐使用轉底爐含鈦金屬化球團進行護爐，高爐入爐料綜合鐵品位57%，為控制入爐料的鈦負荷不超過8kg/tfe，生產中用轉底爐含鈦金屬化球團按3. 5%替代酸性球團加入高爐中，高爐爐況良好，鐵水中鈦含量達到了預期要求，起到了替代原有鈦礦護爐的作用。
權利要求
1.ー種利用轉底爐直接還原生產高爐護爐用含鈦金屬化球団的方法，包括 含鈦精粉，瓦斯灰，以及粘結劑混合均勻得到混合料，通過配料、加溼混合、壓球、供幹、轉底爐高溫還原，得到產品； 所述瓦斯灰包括高爐重力灰或布袋灰，或烘乾後的瓦斯泥，或者其組合； 所述混合料內C和鐵氧化物中氧原子比例為I I. 2 :1 ; 所述粘結劑的重量佔含鈦精粉與瓦斯灰重量和的I 3%。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述的瓦斯灰都含有碳，且碳含量為25%-40%，TFe 含量為 20 40%。
3.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述的含鈦精粉中TiO2含量為6%-15%，TFe含量為45 60%。
4.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述的粘結劑為有機和無機複合粘結劑，其中無機粘結劑為膨潤土，有機粘結劑為腐植酸。
5.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述加溼過程中，混合料中的水份的含量為6 12%。
6.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述轉底爐高溫還原過程分為預熱段、還原一段、還原ニ段、均熱一段、均熱ニ段五個階段，且各階段溫度控制在1000-1350°C之間，還原溫時間為15 30分鐘。
7.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述金屬化球團產品生產過程中，鐵氧化物還原成為金屬鐵，且金屬化率達到60%-95%。
8.根據權利要求I 7任一方法所製備的金屬化球団。
全文摘要
本發明公開了一種利用轉底爐直接還原生產高爐護爐用含鈦金屬化球團的方法。含鈦精粉，按照混合料中碳與鐵氧化物中的氧原子比為1-1.2，配入一定比例的瓦斯灰(含碳量25%-40%)，同時，配入1%-3%的複合粘結劑，通過配料、加溼混合、對輥壓球、烘乾、轉底爐1000-1350℃高溫還原，生產出含二氧化鈦的金屬化球團產品，作為高爐優質護爐料供高爐使用。這種生產工藝，充分利用高爐重力灰及布袋灰中的碳作為還原劑；消除了鉀、鈉、鋅等有害元素在高爐煉鐵中循環富集帶來的不利影響；得到了經濟高爐護爐用金屬化球團產品。
文檔編號C22B1/24GK102839281SQ20121033938
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月13日 優先權日2012年9月13日
發明者曾暉, 周小輝, 梁棟, 陳偉, 張英, 羅霞光, 王延平, 周林, 安進博 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司