[發明專利]一種煉鐵用熱壓鐵焦及其制備方法

有效

• 申請號: 201410380322.3
• 申請日: 2014-08-04
• 公開（公告）號: CN104119939A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 儲滿生;柳政根;王宏濤;趙偉;唐玨;馮聰
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C10B57/06
• 分類號: C10B57/06
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 安宇宏

技術領域

本發明涉及鋼鐵冶金技術領域，具體涉及一種煉鐵用熱壓鐵焦及其制備方法。

背景技術

我國煤炭資源的煤類齊全，包括從褐煤到無煙煤各種不同煤化階段的煤，但是數量和分布極不均衡，尤其是煉焦用煤，數量較少，由于灰分含量、硫含量、可選性等項原因，優質煉焦用煤更顯缺乏。高爐冶煉需要大量的優質冶金焦炭。隨著我國鋼鐵行業的快速發展，焦炭需求量逐漸增大，由于我國焦煤資源分布很不均衡，以及焦炭產量因煉焦工序能耗高、環境污染嚴重被嚴格限制，加上鋼鐵工業高速發展，造成不少廠家焦炭資源緊缺，生產成本居高不下。

在高爐冶煉中，焦炭起到發熱劑、還原劑、料柱骨架和鐵水滲碳的綜合作用。因此，高爐冶煉對焦炭的質量要求是多方面的。高爐爐況的穩定順行要求焦炭具有較高的強度。另外，全球變暖是當前全球亟待解決的問題之一。鋼鐵工業是CO₂排放大戶，其中煉鐵系統(含燒結、球團、焦化和高爐工序)CO₂排放量達到整個鋼鐵生產流程的80％以上，是鋼鐵產業能源消耗和碳排放最多的工序，這就要求鋼鐵工業少用甚至不用焦炭進行生產。高爐使用鐵焦可以減少CO₂的排放。使用高反應性的鐵焦可使碳的氣化反應在較低溫度下提前進行，進而降低熱儲備區的溫度水平，改善高爐內鐵礦石還原反應效率，提高了煤氣利用率，因此，鐵焦被認為是一種新型的高爐煉鐵原料。

鐵焦是煤和鐵礦石事先粉碎、混合、成型后，用連續式干餾爐加熱，將其中的鐵礦石還原成金屬鐵、煤結焦的復合球塊料，以此可以大幅度提高弱粘結煤和低品位鐵礦石的使用比率。

目前，關于鐵焦制備的方法有很多種，如專利CN101910364中所述，將含有鐵氧化物的物質和含碳物質混合并進行成型，然后使所述成型物的表面溫度在550-600℃的溫度范圍內以＜20℃/分鐘的加熱速度進行干餾來制造鐵焦。

如專利CN102471692所述，使用立式干餾爐，向用于將含碳物質欲含鐵物質的成型物干餾來制造鐵焦的立式干餾爐中吹入干餾氣體以防止鐵焦內的成分的氧化反應進行，進而防止鐵焦的強度降低。

如專利CN102471693所述，將由含碳物質和含鐵物質構成的成型物裝入立式干餾爐，在干餾區域內對所述成型物進行干餾，從設置于冷卻區域的冷卻氣體吹入風口冷卻氣體，冷卻所述鐵焦，從所述爐頂部的排出口排出爐內氣體，從所述冷卻區域下部排出所述鐵焦。

如專利CN102827624所述，其原料以赤泥10％～40％、煤粉60％～90％的比例混合，在300-800g/cm²的壓力下采用對輥壓球機冷壓成型，得到強度不低于20N/球的鐵焦生球，然后采用混裝方式將生球及散裝物料裝于焦爐中，在保護氣氛下加熱至焦餅中心溫度達到900-1100℃，并保溫1-2小時，最終得到高強度鐵焦。

如CN101619386所述，將8～10％的粘結劑加入到含鐵原料和焦粉中，經混勻后在300～800kg/cm²的壓力下冷壓成型得到Φ(30～40)mm×(20～25)mm的橢球形濕塊，在300～600℃溫度下干燥即可制得鐵焦。焦粉配比可在10-70％的范圍內變化。

如CN103468289所述，將5wt％-20wt％鐵礦粉和80wt％-95wt％配合煤加水混合均勻，搗固在800℃時放入焦爐，按2℃/min-3℃/min速率升溫，950～1050℃時出焦；并采用濕法熄焦而得到鐵焦，其所述的配合煤由25wt％～29wt％1/3焦煤、40wt％～44wt％焦煤、7wt％～11wt％瘦煤、6wt％～10wt％氣肥煤和12wt％～16wt％肥煤混合而成。

但這些方法主要存在以下問題：

(1)制備鐵焦用立式干餾爐進行干餾，這需重新修建立式干餾爐，投資大，不適用于國內生產，且制備過程所用的氣體需要進行多次處理，全過程較為復雜，產量較低；

(2)有些方法需使用昂貴的粘結劑來保證鐵焦強度而使成本急劇增加，同時無機粘結劑含有Na、K、Cl等雜質元素，有機粘結劑不具有高溫強度，而且復合粘結劑含Si元素高，灰分增加；

(3)有些方法采用金屬廢液浸泡的方式提高鐵焦的反應性，因為廢液含有較多的鎳、鋅等金屬，若高爐長期使用這種鐵焦，高爐壽命會降低；

(4)有些方法使用焦爐生產，國內多數焦爐壽命即將到期、且焦爐新建或改造投資大，不適宜推廣使用；