[發(fā)明專利]自燃還原法煉鐵工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410200660.4
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN105087841B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何篤政;郝坤超;劉學(xué)新;白風(fēng)斌;鄭期波;何衡生;劉學(xué)艷;劉明琴;陳特豪;何英超
• 申請（專利權(quán)）人: 上海揚(yáng)鋼冶金技術(shù)有限公司
• 主分類號: C21B11/00
• 分類號: C21B11/00
• 代理公司: 上海晨皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)31260
• 代理人: 成麗杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金與能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種煉鐵工藝。

背景技術(shù)

鋼鐵是工業(yè)的糧食，是國民經(jīng)濟(jì)的命脈，因此煉鐵工藝的發(fā)展進(jìn)步對整個國家的科技與經(jīng)濟(jì)都具有重要的影響。

目前最為成熟的煉鐵工藝為高爐煉鐵，其優(yōu)點(diǎn)在于高爐的爐齡長、產(chǎn)能大、能耗低、操作簡易。但高爐煉鐵對爐料的要求十分苛刻，必須進(jìn)行燒結(jié)和煉焦，這兩個步驟生產(chǎn)線的建設(shè)投資巨大，要消耗大量的熱量，且環(huán)境污染嚴(yán)重。為擺脫對燒結(jié)和煉焦這兩個步驟的依賴，煉鐵工業(yè)的研究者進(jìn)行了艱苦卓絕的努力，希望能找到可以取代高爐煉鐵工藝。

目前國內(nèi)外已有的非高爐煉鐵工藝，可分為“直接還原法”和“熔融還原法”兩大類，但直接還原法只能生產(chǎn)半成品的海綿鐵，熔融還原法則是將直接還原法獲得的不同金屬化率的海綿鐵進(jìn)一步熔煉成金屬鐵，是直接還原法的繼續(xù)。因此，這兩類方法都不是獨(dú)立、完整的煉鐵工藝，并且具有產(chǎn)能較低、能耗較大、爐齡短、對原料的含鐵品位要求高等一系列的缺點(diǎn)。除COREX爐實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)外，其他的非高爐煉鐵工藝都還沒有獲得規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)水平。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種自燃還原法煉鐵工藝，使煉鐵工業(yè)不再需要燒結(jié)和煉焦，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、降耗增效。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的自燃還原法煉鐵工藝，包含以下步驟：

(1)爐料制備：將爐料的各組分：鐵精粉、煤炭、助熔劑和粘結(jié)劑，研磨成粉狀，混合均勻，得到粉狀爐料；根據(jù)工藝要求，將各組分粉狀物料進(jìn)行稱量，按比例一次性完成配料；再將配好的爐料加水?dāng)嚢琛D壓成條、切坯，得到爐料塊，將爐料塊碼放到隧道窯的窯車上，自然風(fēng)干等待進(jìn)窯；

(2)干燥、預(yù)熱和焙燒：上述窯車裝載爐料塊進(jìn)入隧道窯，由窯頭向窯尾運(yùn)動；溫度為1250～1350℃的爐氣從窯尾向窯頭流動，以對流傳熱的方式對爐料塊進(jìn)行干燥、預(yù)熱和焙燒，爐料塊升溫至500℃～550℃時點(diǎn)火自燃，出窯時爐料塊的溫度達(dá)到1000℃～1200℃；爐料塊不經(jīng)冷卻，由設(shè)置在隧道窯窯尾的高溫卸料裝置將其傾斜到輻射爐。

(3)熔煉：焙燒后的爐料塊經(jīng)隧道窯窯尾的高溫卸料裝置卸入輻射熔煉爐的下料煙道，爐料塊在下料煙道中被高溫爐氣繼續(xù)加熱至1250～1350℃，開始軟化熔化；爐料塊進(jìn)入輻射熔煉爐內(nèi)形成料堆，炙熱的爐氣和爐壁輻射熔體和料堆，在高溫高碳缺氧條件下持續(xù)燃燒完成鐵的氧化物的還原和熔煉過程；生鐵溶液和熔渣在輻射爐爐頭的沉淀區(qū)進(jìn)行分離，分別從輻射熔煉爐的放鐵口和排渣口排出。

以下對各個步驟及其效果作具體闡述：

步驟(1)爐料制備：

本發(fā)明所使用的鐵精粉為含鐵品位大于55％(質(zhì)量百分比)的鐵的氧化物。鐵精粉的有害雜質(zhì)(硫、磷等)含量執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)，對粉狀鐵精粉的顆粒大小不作限制，進(jìn)入生產(chǎn)線的鐵精粉的水分(包括重力水、毛細(xì)水和結(jié)晶水)要少于鐵精粉質(zhì)量的10％。

在本發(fā)明中所使用的煤炭中的固定碳既是還原劑又是燃料。對于煤炭的品種沒有嚴(yán)格的要求，焦炭、煙煤、無煙煤均可。所用煤炭的有害雜質(zhì)的含量(硫、磷等)執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)。所用煤炭的發(fā)熱量最好大于5800大卡/kg煤，不要低于5300大卡/kg煤。此外，對所使用的煤炭的揮發(fā)份和灰分沒有嚴(yán)格要求。所使用的煤炭必須經(jīng)過破碎研磨成粉狀，篩除顆粒直徑大于5mm的粗顆粒，返回研磨機(jī)重新加工。控制煤炭的水分含量少于10％。上述鐵精粉與煤炭的投料量使鐵元素與碳元素的質(zhì)量比范圍為1：0.26～1：0.4。

本發(fā)明采用生石灰作為助熔劑。生石灰的用量根據(jù)爐料中酸性物質(zhì)的質(zhì)量和渣的酸堿度來確定，酸堿度一般為1.1～1.2；其中，生石灰的有害雜質(zhì)含量執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)。生石灰的水分少于5％，生石灰必須經(jīng)過破碎研磨成粉狀。

本發(fā)明采用膨潤土作為粘結(jié)劑。膨潤土的用量一般為爐料總質(zhì)量的2％～3％；由于膨潤土的吸水能力強(qiáng)，對水分不作硬性規(guī)定。膨潤土的蒙脫石成分含量要求大于90％。

本發(fā)明中，爐料制備方法區(qū)別于現(xiàn)有煉鐵工藝的配料方法，具體來說，本發(fā)明根據(jù)物料平衡和熱量平衡計(jì)算成果，將全部爐料(鐵精粉、煤炭、助熔劑和粘結(jié)劑)一次稱量，混合配料，均勻地固化在爐料塊中。爐料塊將各個組分的物料直接帶入熔煉爐，用不著附加噴(加)煤和噴入天然氣或?qū)ｉT的滲碳作業(yè)，也不再添加助熔劑等。其次，各種組分的物料均勻混合，不存在還原劑與氧化劑的接觸機(jī)會問題，在爐料沒有熔化之前，他們始終在一起，用不著在熔煉過程中進(jìn)行強(qiáng)烈攪動，避免了高強(qiáng)度的攪拌作業(yè)以及由于強(qiáng)烈攪拌對爐襯的沖刷。

步驟(2)干燥、預(yù)熱和焙燒：