一種沖天爐處理海砂礦與鋼鐵廠含鐵碳粉塵混合物的方法
【專利說明】-種沖天爐處理海砂礦與鋼鐵廠含鐵碳粉塵混合物的方法 所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種沖天爐處理復(fù)合壓塊的工藝，尤其是設(shè)及一種利用沖天爐處理海 砂礦和鋼鐵廠含鐵碳粉塵混合物的工藝，屬于煉鐵技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 面對優(yōu)質(zhì)原料日益緊缺的巨大壓力，鋼鐵企業(yè)對綜合利用劣質(zhì)資源寄予了厚望， 如低品位鐵礦石和鋼鐵廠二次資源等。其中，海砂礦是一種鐵磁鐵礦，具有價格低廉，來源 穩(wěn)定等優(yōu)點。由于是一種難還原的高鐵型復(fù)合鐵礦石，且粒度較粗，結(jié)構(gòu)致密，硬度、烙點均 較高，尚未能大規(guī)模的應(yīng)用于鋼鐵生產(chǎn)或后續(xù)提鐵加工。
[0003] 一般采用直接還原方法利用鐵磁鐵礦生產(chǎn)金屬化球團，然后進行高溫處理分離提 取鐵、鐵，主要方法有"回轉(zhuǎn)害直接還原-電爐烙分"和"冷固球團直接還原法"。但鐵磁鐵礦 在低溫還原階段（即從化2〇3還原到化3〇4階段）發(fā)生膨脹，因此強度較差，在還原過程中容 易粉化和粘結(jié)，即使還原溫度達到1020°c，金屬化率只能達到66%左右，即1/3與鐵結(jié)合的 鐵氧化物在此溫度下難于還原成金屬鐵，同時由于球團粉化及煤的灰烙點低，造成了結(jié)圈， 難W正常運行，因此難于工業(yè)化。而且爐料中的Ti化含量較高，大部分的TiO2進入到渣相 中，渣中過還原產(chǎn)生的高烙點Ti(CN)等物相能夠極大地增加爐渣粘度，提高烙點，影響渣 鐵分離，造成冶煉困難。
[0004] 鋼鐵廠含鐵碳粉塵是一種含鐵和碳的固體廢棄物，主要產(chǎn)生于燒結(jié)、煉鐵、煉鋼及 社鋼等工藝過程，如高爐布袋灰等。高爐布袋灰是在煉鐵過程中由高爐爐頂排出的荒煤氣 攜帶著大量原燃料的粉塵W及高溫區(qū)激烈反應(yīng)而產(chǎn)生的微粒，經(jīng)過重力除塵器除去較粗的 顆粒后，通過除塵布袋過濾產(chǎn)生凈煤氣，被濾出的粉塵，其具有粒徑小、比重輕、容易反應(yīng)等 特征。同時含有鋒等有害元素，造塊后返回高爐會造成有害元素在高爐中的富集，影響高爐 的生產(chǎn)和壽命而無法有效回收。
[0005] 為了解決海砂礦單獨造球困難且強度不理想的問題，采取海砂礦與高爐布袋灰復(fù) 合壓塊的方法，利用高爐布袋灰與海砂礦粒度互補的特點，增加生球的強度，進而改善還 原過程中強度差、容易粉化和粘結(jié)的問題。高爐布袋灰不僅粒徑細小、比重輕、容易反應(yīng)，而 且還含高活性的碳，其含量甚至高于自還原鐵氧化物所需，可W作為補充還原劑還原海砂 礦中鐵氧化物，也可W提供熱量，節(jié)省燃料。綜合利用二者具有化學(xué)成分和粒度組成互補的 特點。
[0006] 為了解決海砂礦冶煉過程中，由于爐渣中Ti〇2含量高，在高爐的還原性氣氛下易 于生成Ti(CN)，容易導(dǎo)致爐渣粘度增大，渣鐵分離困難的問題，從而，計劃采用高富氧鼓風(fēng) 沖天爐進行冶煉，利用其爐身下部高溫區(qū)弱氧化氣氛可W有效控制爐渣中高烙點Ti(CN) 等物質(zhì)生成的特點，從而改善高鐵爐渣的冶金性能，實現(xiàn)對含鐵爐料的高效冶煉。在沖天 爐處理含鐵爐料領(lǐng)域中，對于含碳球團處理工藝已有相關(guān)的應(yīng)用。在已公開的專利中， CN103146913A公開了一種沖天爐處理鋼鐵廠含鐵粉塵的方法，重在生產(chǎn)鐵水，同時兼顧回 收K、化和化元素。CN94107087. 5公開了一種改進的沖天爐用含鐵氧化物團丸，克服了沖 天爐用含鐵氧化物團丸烙煉速度慢，不能被有效地還原、容易發(fā)生粘爐事故等缺點。利用鼓 富氧熱風(fēng)的沖天爐處理海砂礦-含鐵碳粉塵復(fù)合壓塊可W在不影響爐料順行的情況下進 一步降低焦炭消耗。因此，尋求一種有效的工藝充分利用含鐵碳粉塵和海砂礦的互補優(yōu)勢 進行鐵水生產(chǎn)具有較大的社會價值和經(jīng)濟價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明設(shè)及一種利用沖天爐冶煉海砂礦和鋼鐵廠含鐵碳粉塵自還原復(fù)合壓塊的 方法。本發(fā)明方法是為了高效利用海砂礦和綜合回收利用鋼鐵廠含鐵碳粉塵，解決海砂礦 因鐵含量過高而容易出現(xiàn)泡沫渣、鐵水粘、鐵損高W及品位低、渣量大；海砂礦粒度過粗，鋼 鐵廠含鐵碳粉塵因粒度過細，均難W單獨造塊成型進而利用于生產(chǎn)；沖天爐焦炭用量過大， 成本難W下降等技術(shù)問題。
[0008]具體說來是將海砂礦顆粒與鋼鐵廠含鐵碳粉塵制成冷固結(jié)自還原復(fù)合壓塊，在沖 天爐內(nèi)進行還原、烙化和渣鐵分離，得到液態(tài)鐵水和高鐵渣。該方法主要由海砂礦和粉塵制 備自還原復(fù)合壓塊工藝和沖天爐高風(fēng)溫高富氧冶煉復(fù)合壓塊工藝兩部分組成，解決了自還 原復(fù)合壓塊強度低，入爐后球團易爆裂，高鐵渣粘度大，烙點高，沖天爐能耗高、產(chǎn)量低和有 害元素難富集等問題，其具體工藝方法如下：
[0009] (1)海砂礦-含鐵碳粉塵自還原復(fù)合壓塊制備工藝的成分配比為海砂礦：鋼鐵廠 含鐵碳粉塵：還原劑粉：粘結(jié)劑（質(zhì)量比）=100 :20~50 :6~13 :1~10,其中，海砂礦 是指粒度組成為小于149ym含量5 %W上、含鐵量大于50 %，含鐵碳粉塵是指含碳量在5 % W上的高爐布袋灰，還原劑粉是指粒度小于Imm的無煙煤、煙煤、焦粉或者其他含碳物質(zhì)， 粘結(jié)劑是指膨潤±、水泥、水玻璃或簇甲基纖維素鋼。將各種物料按比例配好后，加入水分， 在高速混料機內(nèi)混勻后，進行壓球，水分加入量為5~15%。
[0010] (2)將上述海砂礦-含鐵碳粉塵自還原復(fù)合壓塊作為煉鐵原料，焦炭作為燃料，一 起從爐頂布入沖天爐內(nèi)。
[0011] (3)將沖天爐鼓風(fēng)溫度預(yù)熱到500~1200°C，并且向鼓風(fēng)中富氧，富氧率為0~ 1 %，可W提高鼓風(fēng)帶入沖天爐內(nèi)的熱量，減少焦炭燃燒所需要的風(fēng)量，可起到降低固體燃 料消耗，降低焦比，提高沖天爐冶煉強度和增加產(chǎn)量的作用。
[0012] (4)W海砂礦-含鐵碳粉塵自還原復(fù)合壓塊為煉鐵原料，采用沖天爐富氧鼓風(fēng)煉 鐵，包括預(yù)熱、預(yù)還原、還原和渣鐵分離四個階段。預(yù)熱段溫度為200~850°C，在此階段 內(nèi)主要發(fā)生的反應(yīng)時水分蒸發(fā)和揮發(fā)分揮發(fā)；預(yù)還原段溫度為850~iioor，自還原復(fù)合 壓塊開始發(fā)生鐵氧化物的固固還原和其固還原，還原度較低，在此溫度區(qū)間內(nèi)，內(nèi)配粘結(jié)劑 失效，球團強度降低，由于鐵連晶和顆粒間點接觸的渣相的共同作用，球團仍然可W維持原 來的外形；還原階段的溫度為1100~1400°C，大部分鐵氧化物將在該階段內(nèi)被還原成金 屬鐵，鐵在渣相中富集，金屬化率可