一種生產直接還原鐵的可控氣氛轉底爐工藝的製作方法

2023-05-28 16:32:16 1

專利名稱：一種生產直接還原鐵的可控氣氛轉底爐工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種生產接還原鐵的方法，它採用可控氣氛轉底爐兩步法工藝能夠使用鐵精礦粉/高品位塊礦/軋鋼鐵鱗等含鐵氧化物(Fe ^ 68%)生產滿足鋼鐵行業使用的接還原鐵。
背景技術：
直接還原鐵也稱為海綿鐵是用鐵精礦粉/聞品位塊礦/乳鋼鐵鱗等含鐵氧化物在還原爐內經還原形成的低碳多孔狀物質，其化學成分穩定，雜質含量少，主要用作電爐煉鋼的原料，也可作為轉爐煉鋼的冷卻劑。近年來由於鋼鐵產品朝小型輕量化、功能高級化、複合化方向發展，故鋼材中非金屬材料和有色金屬使用比例增加，致使廢鋼質量不斷下降。廢鋼作為電爐鋼原料，由於其來源不同，化學成分波動很大，而且很難掌握、控制，這給電爐煉鋼作業帶來了極大的困難。如果用一定比例的直接還原鐵30-50%作為稀釋劑與廢鋼搭配， 不僅可增加鋼材的均勻性，還可以改善和提高鋼的物理性質，從而達到生產優質鋼的目的。 因此，直接還原鐵不僅僅是優質廢鋼的替代物，還是生產優質鋼材必不可少的高級原料，在爐料中搭配30-50%直接還原鐵，每噸爐料平均節約電能27%，節約煉鋼時間28%，耗氧量降低22%，鋼材物理性能明顯提高。就此，在電爐鋼爐料中搭配一定量直接還原鐵不僅可以提高電爐的生產能力，而且還能降低電耗和生產成本。要提高鋼的質量，如果原料仍以廢鋼為主，將是很困難的。這是因為廢鋼中有害雜質Sn、As、Cu、等幾乎100%殘留鋼中。因此，單純使用廢鋼提高煉鋼質量將是非常困難的，而使用部分直接還原鐵就避免了這些問題，所以對冶煉優質鋼和特種鋼，如石油套管、汽車用鋼、核電站用鋼、軍用鋼等配用直接還原鐵是非常重要的，也可以說生產特種鋼和優質鋼就必須配用直接還原鐵。因此，直接還原鐵是生產優質鋼和特種鋼的必用材料，是補充廢鋼不足的優質電爐原料，可作為轉爐煉鋼的冷卻劑。優質的直接還原鐵經過二次還原處理還可以用於粉末冶金行業生產還原鐵粉。
目前世界直接還原鐵生產方法中，主要分為氣基法和煤基法，其中轉底爐工藝是煤基法中一種重要工藝。轉底爐工藝是採用細粒度的礦和還原劑緊密結合，在1350°C高溫下快速還原，只需30 60min，生產周期短；料落在爐底後就不再運動，只隨爐底前行，故不致破碎，對球的強度要求不高；能量利用率高，還原產物CO經二次燃燒放出大量熱能，約相當於總供熱量的一半左右(國外有報導為三分之二);原料中如含有害雜質(鋅、鉛、砷等)，在轉底爐中可以部分或大部揮發，並可從煙氣中回收；爐內為微負壓系統，無煙氣洩出，也無工業汙水，煙氣中SO2排放量也大大低於燒結。
我國轉底爐工藝發展也有一定的歷史，近幾·年也相繼建設了多座轉底爐裝置，在處理複合礦、低品位難選鐵礦、鋼鐵廠含鋅粉塵、紅土礦等特殊含鐵物料取得了較好結果， 但是傳統的轉底爐由於爐內還原溫度差異較大，還原溫度不均勻，爐內氣氛可調控性差，導致生產的直接還原鐵存在產品含鐵品位低(TFe < 85%)，含硫高(S:0. 1% O. 2%)等缺點， 難以直接作為生產煉鋼用DRI，一般產品用於直接加入高爐煉鐵，用於降低焦比；另外轉底爐的雙螺旋出料機經常發生漏料、不出料等事故。發明內容
本發明的目的為了克服上述現有技術存在的問題，而提供一種生產直接還原鐵的可控氣氛轉底爐工藝，本發明採用預熱和還原兩步法工藝同時使用可控氣氛轉底爐很好的解決了上述問題，不僅能滿足多種物料的還原，而且爐膛內溫度均勻，產量合格率高、設備自動化程度高，工人操作簡便。
本發明技術方案為
一種生產直接還原鐵的可控氣氛轉底爐工藝，其特徵在於按以下幾個步驟進行
(1)將粉狀含鐵氧化物原料添加一定量粘結劑混料，其中鐵礦粉質量粘結劑質量=1 :0. 001 O. 03，再使用成型機軋製成直徑為30 40mm的球團；或，將粉狀含鐵氧化物原料添加一定量粘結劑和炭粉混料，其中鐵礦粉質量粘結劑質量炭粉質量=1 :0. 001 O. 03 :0. 05-0. 2，再使用成型機軋製成直徑為30 40mm的內配炭球團；
(2)將直徑為30 40mm球團/內配炭球團或5 25mm的塊礦裝入預熱系統預熱到700 1000°C，預熱系統採用鏈篦機迴轉窯；
(3)預熱後的物料通過給料器送入轉底爐頂的2級布料口布料；所述的轉底爐頂設有3個可調整高度的布料器，I級和3級布料口布還原劑，2級布球團/內配炭球團或塊礦；
(4)布料操作可控氣氛轉底爐爐底板逆時針轉動，從I級布料口先布還原劑底鋪在爐底板上厚度5 IOmm ;2級布料口再布球團/塊礦與還原劑混合物料，按球團或塊礦與還原劑質量比為1:0. 3 O. 5混入還原劑，布料高度30 70mm ；3級布料口最後布還原劑頂蓋在鐵球團/塊礦混合料上，頂蓋厚度5 IOmm ；
或，可控氣氛轉底爐爐底板逆時針轉動，在2級布料口只布內配炭球團布料高度 30 70mm ;
(5)所有物料在可控氣氛轉底爐內120(TC 1400°C運行3h 8h，可控氣氛轉底爐運行時間可以通過轉底爐傳動系統調節，再經過可通保護氣體的水冷螺旋出料機排出爐夕卜，排出料再經過傳輸帶送至產品料場進行磁選分離，最後得到海綿鐵球團，海綿鐵球團經過軋制，軋制後的壓塊可直接送煉鋼車間作為煉鋼原料，所述壓塊的尺寸長為100 150mm,寬為50 80mm,厚為30 60mm,比重3 4. 5g/ cm3 ;磁選後的廢還原劑可按一定比例與新還原劑混合使用，新還原劑質量舊還原劑質量=90% 60% :10% 40%。
本發明所用的還原劑為常規的無煙煤和脫硫劑按1:0.1 O. 15比的混合料。
本發明優點
1.採用兩步法，先進行預熱，可以有效提高轉底爐產量和產品品質；
2.採用可控氣氛轉底爐，物料放置在爐底碳化矽板上，通過爐牆上的燒嘴輔助加熱，從而滿足物料溫度均勻性的要求，物料上部設置隔焰板，外環爐牆上設置多個蓄熱式燒嘴，內環爐牆上設置多個亞高速燒嘴，並設置多個煤氣通入孔和空氣通入孔，從而可以滿足各種特定的還原氣氛等還原的重要條件，不僅使轉底爐可達到高爐溫，而且滿足了生產合格直接還原鐵的工藝要求。
3.採用可通保護氣體的水冷螺旋出料機能夠再螺旋內通入保護氣體，避免在直接還原鐵在螺旋內的二次氧化；
4.螺旋出料機靠近爐牆曲封處，設置一個不鏽鋼板製作而成的斜坡式料鬥，物料經過斜坡式料鬥匯總接入螺旋出料機的出料口，解決了螺旋出料機的漏料、無法排料等弊病。


圖1為本發明的工藝方框圖。
具體實施方式
結合附圖對本發明作進一步的描述。本發明所用的還原劑為常規的無煙煤和脫硫劑按1:0.1 O. 15比的混合料。
實施例1:如圖1所示，本實施例所用的還原劑為無煙煤和脫硫劑的混合物，無煙煤質量脫硫劑質量=1 :0. 15，本發明按以下步驟進行(I)將粉狀含鐵氧化物與粘結劑按重量比1: O. 01混料，再使用成型機軋製成直徑為30mm的球團；(2)將球團裝入鏈篦機迴轉窯預熱到800°C ； (3)預熱後的物料通過給料器送入爐頂的2級布料口布料；所述的可控氣氛轉底爐頂設置3個可調整高度的布料器，I級和3級布料口布還原劑，還原劑為無煙煤質量脫硫劑質量=1 :0. 15，2級布含鐵球團；(4)布料操作可控氣氛轉底爐爐底板逆時針轉動，從I級布料口先布還原劑底鋪在爐底板上厚度5_ ；2級布料口再布含鐵球團與還原劑混合物料，按球團與還原劑質量比為1:0. 4混入還原劑，布料高度70mm ；3級布料口最後布還原劑頂蓋在鐵球團混合料上，頂蓋厚度5mm ； (5)所有物料在1300°C左右運行4h，最後經過可通保護氣體的水冷螺旋出料機排出爐外，排出料經過傳輸帶送至產品料場進行磁選分離，將分離的海綿鐵球團再經過軋機軋製成壓塊，壓塊的尺寸長為100mm，寬為50mm，厚為30mm,比重為4. 5g/ cm3左右,此壓塊可直接送煉鋼車間作為煉鋼原料,磁選後的廢還原劑可按一定比例與新還原劑混合使用，實現能源綜合利用。
實施例2 :如圖1所示一種生產直接還原鐵的可控氣氛轉底爐工藝，按以下幾個步驟進行
(I)將粉狀含鐵氧化物與粘結劑及炭粉按重量比1: O. 01 :0. 15混料，再使用成型機軋製成直徑為30mm的內配炭球團；
(2)內配炭球團經過鏈篦機迴轉窯預熱到900°C ;
(3)預熱後的物料通過給料器送入轉底爐頂的2級布料口布料；
(4)布料操作可控氣氛轉底爐爐底板逆時針轉動，從2級布料口布內配炭球團， 布料高度設置為70_ ；
(5)所有物料在轉底爐1300°C左右運行3h，最後經過可通保護氣體的水冷螺旋出料機排出爐外，排出料經過傳輸帶送至產品料場軋制，軋制的壓塊尺寸長為150mm，寬為 80mm,厚為60mm，比重4. 5g/ cm3左右，此壓塊可直接送煉鋼車間作為煉鋼原料使用。
權利要求
1.一種生產直接還原鐵的可控氣氛轉底爐工藝，其特徵在於按以下幾個步驟進行(1)將粉狀含鐵氧化物原料添加一定量粘結劑混料，其中鐵礦粉質量粘結劑質量=1O.001 O. 03，再使用成型機軋製成直徑為30 40mm的球團；或，將粉狀含鐵氧化物原料添加一定量粘結劑和炭粉混料，其中鐵礦粉質量粘結劑質量炭粉質量=1 :0. 001 O.03 :0. 05-0. 2，再使用成型機軋製成直徑為30 40mm的內配炭球團；(2)將直徑為30 40mm球團/內配炭球團或5 25mm的塊礦裝入預熱系統預熱到 700 1000°C，預熱系統採用鏈篦機迴轉窯；(3)預熱後的物料通過給料器送入轉底爐頂的2級布料口布料；所述的轉底爐頂設有3 個可調整高度的布料器，I級和3級布料口布還原劑，2級布球團/內配炭球團或塊礦；(4)布料操作可控氣氛轉底爐爐底板逆時針轉動，從I級布料口先布還原劑底鋪在爐底板上厚度5 IOmm ;2級布料口再布球團/塊礦與還原劑混合物料，按球團或塊礦與還原劑質量比為1:0. 3 O. 5混入還原劑，布料高度30 70mm ；3級布料口最後布還原劑頂蓋在鐵球團/塊礦混合料上，頂蓋厚度5 IOmm ；或，可控氣氛轉底爐爐底板逆時針轉動，在2級布料口只布內配炭球團，布料高度30 70mm ；(5)所有物料在可控氣氛轉底爐內120(TC 1400°C運行3h 8h，再經過可通保護氣體的水冷螺旋出料機排出爐外，排出料再經過傳輸帶送至產品料場進行磁選分離，最後得到海綿鐵球團，海綿鐵球團經過軋制，軋制後的壓塊可直接送煉鋼車間作為煉鋼原料。
2.根據權利要求1所述的生產直接還原鐵的可控氣氛轉底爐工藝，其特徵在於所述的生產直接還原鐵壓塊的尺寸長為100 150mm，寬為50 80mm，厚為30 60mm，比重 3 4. 5g/ cm3。
全文摘要
本發明涉及一種生產直接還原鐵的可控氣氛轉底爐工藝，將鐵精礦粉壓製成直徑為30～40mm的球團或直接用塊礦粒度為5～25mm，先預熱到700～1000℃再與還原劑混合加入可控氣氛轉底爐中，布料厚度為30～70mm，布料時如使用普通鐵礦粉球團需要先在爐底鋪有5～10mm還原劑，最後還要在混合料上蓋5～10mm還原劑，若是使用含內配炭球團則不要外配還原劑；所有物料在可控氣氛轉底爐內1200℃～1400℃運行3h～8h，再經過可通保護氣體的水冷螺旋出料機排出爐外，排出料再經過磁選分離得到海綿鐵球團。本發明採用先預熱再通過可控氣氛轉底爐還原，不僅能適用於多種物料，而且爐膛內溫度均勻，設備自動化程度高，工人操作簡便，能夠生產出滿足煉鋼用海綿鐵。
文檔編號C21B13/10GK102994680SQ201210572620
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者李森蓉, 餘陽春, 李雄, 趙少傑 申請人:武漢桂坤科技有限公司