[發(fā)明專(zhuān)利]一種含磷鐵礦石預(yù)還原同步脫磷直接煉鐵工藝

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711131390.6
• 申請(qǐng)日: 2017-11-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107881282A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓躍新;李艷軍;孫永升;高鵬;栗艷鋒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東北大學(xué);朝陽(yáng)東大礦冶工程技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C21B13/08
• 分類(lèi)號(hào): C21B13/08;C21B13/14;C21B13/00;C21C7/064
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司21109
• 代理人: 趙嬛嬛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含磷鐵礦石預(yù)還原同步脫磷直接煉鐵工藝。

背景技術(shù)

鋼鐵工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展，導(dǎo)致我國(guó)對(duì)鐵礦石的需求量大幅增加，成為世界上最大的鐵礦石需求國(guó)。據(jù)《中國(guó)礦產(chǎn)資源報(bào)告(2017)》顯示，截止到2016年底，我國(guó)鐵礦石查明鐵礦資源儲(chǔ)量841億噸，可謂資源豐富。但鐵礦石貧礦多、富礦少，富鐵礦石僅占2.8％，平均鐵品位為30％～32％，比世界平均鐵品位約低11～13個(gè)百分點(diǎn)。隨著國(guó)內(nèi)鋼鐵需求的持續(xù)增加，優(yōu)質(zhì)鐵礦石被大量消耗，國(guó)內(nèi)鐵礦石市場(chǎng)呈現(xiàn)嚴(yán)重供不應(yīng)求的狀態(tài)，多數(shù)大型鋼鐵企業(yè)不得不高價(jià)購(gòu)買(mǎi)澳大利亞、巴西、印度等國(guó)的鐵礦石，鐵礦進(jìn)口量大幅度攀升，對(duì)外依存度連年增高。2016年，我國(guó)鐵礦石對(duì)外依存度超過(guò)87％。對(duì)進(jìn)口鐵礦石的過(guò)度依賴(lài)，已成為我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的重大隱患。因此，有預(yù)見(jiàn)性地開(kāi)發(fā)利用國(guó)內(nèi)含磷鐵礦資源，對(duì)我國(guó)鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。

我國(guó)的含磷鐵礦石儲(chǔ)量巨大，高達(dá)74.5億噸，主要分布在長(zhǎng)江流域一帶和云南省區(qū)域，如梅山含磷鐵礦，湖北寧鄉(xiāng)式鐵礦等。這些含磷弱磁性鐵礦石主要有熱液型和沉積型赤鐵礦和菱鐵礦。熱液型鐵礦石中磷的賦存狀態(tài)主要以磷灰石為主，沉積型鐵礦石中磷的賦存狀態(tài)主要呈鮞粒狀膠磷礦存在。鐵礦石中的磷主要以磷灰石、膠磷礦、氟磷灰石和藍(lán)鐵礦等形態(tài)與其他礦物共生，侵染于氧化鐵礦物的邊緣，或者嵌布于石英和碳酸鹽礦物中，也有少量賦存于鐵礦石礦物的晶格中，且磷灰石晶體主要以柱狀、針狀以及細(xì)粒狀的形式存在，粒度極小，有的甚至在2μm以下，不易分離，在目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下均劃分為難選礦石。但是磷在鋼鐵冶煉中屬于有害雜質(zhì)，使鋼產(chǎn)生冷脆現(xiàn)象，必須脫除。因此有必要對(duì)采用選礦方法無(wú)法有效脫磷的含磷鐵礦石展開(kāi)進(jìn)一步研究，研發(fā)出更為合理的冶煉新工藝。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種含磷鐵礦石預(yù)還原同步脫磷直接煉鐵工藝，該工藝以上述含磷鐵礦為原料，以褐煤為還原劑，同時(shí)添加脫磷劑脫磷，在礦石不熔化的溫度下，通過(guò)煤基預(yù)還原反應(yīng)將鐵氧化物還原為金屬鐵，不經(jīng)冷卻直接進(jìn)行熔融生產(chǎn)出生鐵水。本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種含磷鐵礦石預(yù)還原同步脫磷直接煉鐵工藝，包括以下步驟：

(1)將高磷難選鐵礦石和褐煤分別破碎后與脫磷劑石灰和碳酸鈉混合，混合比例按照三者的重量比為：鐵礦石∶褐煤∶石灰∶碳酸鈉＝100∶30～100∶5～20∶1～10；

(2)將混合物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行預(yù)還原；

(3)在預(yù)還原后的物料中加入脫磷劑石灰和碳酸鈉進(jìn)行熔煉，并進(jìn)行兩次扒渣分離出鐵水和熔渣，鐵水再經(jīng)鋼包精煉得到精煉鐵水。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中高磷難選鐵礦石破碎至粒度≤50mm，褐煤破碎至粒度4mm。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中預(yù)還原的控制條件為：溫度為900～1300℃，還原時(shí)間為40～100min。

進(jìn)一步地，所述步驟(3)中熔煉的控制條件為：石灰的加入量為爐料重量的2～8％，碳酸鈉的加入量為爐料重量的1～5％，溫度為1400～1800℃，熔煉時(shí)間為30～90min。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是：本發(fā)明以高磷難選鐵礦為原料，以褐煤為還原劑進(jìn)行升溫預(yù)還原將鐵礦中的鐵氧化物轉(zhuǎn)化為金屬鐵，同時(shí)在較低溫度下添加脫磷劑提前脫磷，對(duì)預(yù)還原物料進(jìn)行升溫冶煉，添加適量脫磷劑兩次扒渣脫磷，并進(jìn)行爐外鋼包精煉，生產(chǎn)出合格生鐵水產(chǎn)品。本發(fā)明工藝流程短，無(wú)需球團(tuán)過(guò)程，熱流無(wú)中斷，熱量利用率高。針對(duì)高磷鐵礦石的特點(diǎn)，在相對(duì)較低溫度下添加脫磷劑進(jìn)行脫磷，脫磷效率較高，并在冶煉過(guò)程中進(jìn)一步脫磷，得到合格鐵水，該鐵水可直接作為鑄鐵原料或煉鋼原料，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

附圖說(shuō)明書(shū)

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例的工藝流程示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中采用的鮞狀赤鐵礦的X射線(xiàn)光譜圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。