[發(fā)明專利]一種釩鈦磁鐵礦豎爐直接還原鐵的滲碳工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410707992.1
• 申請(qǐng)日: 2014-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN104451017A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳開基;郭敏;張濤;李佳楣;趙運(yùn)建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司;中冶賽迪上海工程技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C21B13/02
• 分類號(hào): C21B13/02;C23C8/22
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶煉工藝領(lǐng)域，特別涉及一種釩鈦磁鐵礦豎爐直接還原鐵的滲碳工藝。

背景技術(shù)

以釩鈦磁鐵礦為鐵質(zhì)原料，采用氣基豎爐-礦熱爐熔分的工藝流程，可生產(chǎn)高品質(zhì)的釩鈦磁鐵礦直接還原鐵(以下稱釩鈦礦DRI)，從而實(shí)現(xiàn)Fe、V、Ti資源的規(guī)模化回收，拓展釩鈦制品的附加值，進(jìn)一步挖掘我國(guó)攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦的資源優(yōu)勢(shì)。

為了充分發(fā)揮氣基豎爐+礦熱爐熔分實(shí)現(xiàn)釩鈦礦綜合利用流程的優(yōu)越性和滿足還原熔分對(duì)釩鈦礦金屬化球團(tuán)適量的含碳量要求，氣基豎爐生產(chǎn)的釩鈦礦DRI不僅需要有較高的金屬化率，而且還需滿足一定的含碳量要求，為此需要采取一定的工藝技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)DRI碳含量的精確控制。

德國(guó)金屬股份有限公司提出的海綿鐵滲碳方法，是將在溫度條件為800-1100℃下生產(chǎn)的DRI，從爐內(nèi)還原區(qū)直接轉(zhuǎn)送至滯留罐，并保持罐內(nèi)DRI溫度至少750℃的自身溫度，使DRI在罐內(nèi)與氣態(tài)、蒸氣態(tài)或液態(tài)的碳?xì)浠衔锝佑|，實(shí)現(xiàn)DRI的滲碳量在1％-2％的范圍。該方法對(duì)轉(zhuǎn)送至滲碳區(qū)域的DRI溫度要求較嚴(yán)苛，需至少750℃以上，并且生產(chǎn)的DRI的滲碳范圍也較窄，僅為1％-2％，無(wú)法滿足高含碳量DRI的生產(chǎn)需求。

墨西哥伊爾薩公司(Hlysa)提出的生產(chǎn)熱海綿鐵的方法，是將溫度條件為850-950℃的主工藝還原氣通入爐內(nèi)還原區(qū)，在還原鐵氧化物的同時(shí)，補(bǔ)充經(jīng)過(guò)冷卻、脫水和脫碳后的爐頂氣和一股以CH4為主的氣流至主工藝還原氣流中，通過(guò)調(diào)節(jié)CH4的流量來(lái)保持DRI的碳含量在0.5％-4％范圍內(nèi)，適合于高溫DRI的壓塊處理。

伊爾薩公司還提出一種控制直接還原鐵滲碳的方法和設(shè)備，其主要工藝特點(diǎn)和上述生產(chǎn)熱海綿鐵的方法類似，不采用外部天然氣重整器，直接通入溫度約900-1150℃的主工藝氣至還原反應(yīng)器的還原區(qū)，自重整還原鐵氧化物，并同時(shí)與還原區(qū)內(nèi)的Fe發(fā)生滲碳反應(yīng)，溫度約250-450℃的爐頂氣經(jīng)換熱、洗滌、脫水和脫碳后，產(chǎn)生CO2含量≤10％的回流氣重新混入主工藝氣，然后加濕提高H2O含量至5％-12％，并加熱至850-1000℃，再進(jìn)行噴氧提溫至950-1150℃，重新形成主工藝還原氣。該方法同樣在還原區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)DRI的形成和滲碳，最后從反應(yīng)器排出含預(yù)定碳量的DRI。

伊爾薩公司上述二種方法的本質(zhì)是相同的，均利用了回流煤氣混入主工藝氣中通入還原區(qū)內(nèi)，利用含CH4的還原氣在還原區(qū)的自重整來(lái)實(shí)現(xiàn)DRI滲碳，提升了DRI的滲碳范圍，一定程度上簡(jiǎn)化了工序，但局限性在于其使用于普通鐵礦石來(lái)生產(chǎn)的DRI。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于生產(chǎn)礦物結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的釩鈦磁鐵DRI，通入爐內(nèi)的主工藝氣的CH4含量超過(guò)15％，還原區(qū)內(nèi)DRI會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)和部分粉化，不利于DRI生產(chǎn)和排出，利用含CH4還原氣的自重整方法來(lái)控制釩鈦礦DRI滲碳量，容易造成豎爐生產(chǎn)順行不利。

目前針對(duì)豎爐直接還原生產(chǎn)釩鈦磁鐵礦海綿鐵，尚無(wú)專有的滲碳工藝技術(shù)或方法。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種釩鈦磁鐵礦豎爐直接還原鐵的滲碳工藝，提升釩鈦磁鐵礦直接還原鐵的含碳量要求，以滿足釩鈦磁鐵礦綜合利用流程中后續(xù)處理工序，如礦熱爐對(duì)直接還原鐵深度還原熔分的要求，以減低熔分工序的能源消耗，進(jìn)一步提升釩鈦磁鐵礦的熔分效果。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種釩鈦磁鐵礦豎爐直接還原鐵的滲碳工藝，包括以下步驟：

a、在豎爐中通過(guò)還原反應(yīng)生成高溫直接還原鐵；

b、將步驟a中獲得的高溫直接還原鐵經(jīng)豎爐下部排出，并保溫轉(zhuǎn)運(yùn)至外部滲碳器；可以通過(guò)高溫轉(zhuǎn)運(yùn)罐送至外部滲碳器

c、將步驟b中獲得的直接還原鐵從滲碳器頂部加入，滲碳?xì)怏w從滲碳器的中下部通入，形成自下而上的滲碳?xì)饬鞑⑴c下行的直接還原鐵逆向接觸，反應(yīng)完成后，將直接還原鐵從滲碳器底部排出。

本工藝將釩鈦磁鐵礦直接還原鐵的還原區(qū)與滲碳區(qū)進(jìn)行物理分離，避免了釩鈦磁鐵礦在高溫還原區(qū)內(nèi)由于滲碳反應(yīng)導(dǎo)致直接還原鐵粘結(jié)甚至粉化，利于釩鈦磁鐵礦的順利還原，可以通過(guò)單獨(dú)調(diào)節(jié)控制送入外部滲碳器冷卻滲碳?xì)怏w的氣體組分比例，實(shí)現(xiàn)釩鈦磁鐵礦直接還原鐵含碳量的精確控制，拓寬其含碳量范圍，同時(shí)不會(huì)對(duì)豎爐還原區(qū)產(chǎn)生干涉或影響，也保證了釩鈦磁鐵礦海綿鐵含碳量滿足后續(xù)礦熱熔分要求。

作為優(yōu)選：所述步驟a中，將溫度為1000℃-1100℃的還原氣體通入豎爐還原區(qū)內(nèi)，從豎爐頂部加入釩鈦磁鐵礦原料，與還原氣體形成逆流接觸進(jìn)行還原反應(yīng)生成釩鈦磁鐵礦直接還原鐵。