專利名稱：電-煤法熔分還原煉鐵工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鐵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電-煤法熔分還原煉鐵工藝。
背景技術(shù)：
直接還原和熔分還原是現(xiàn)代非高爐煉鐵的主體，均是以擺脫高爐流程對(duì)煉焦煤依賴為目的鋼鐵行業(yè)前沿技術(shù)。至今，世界上開發(fā)出的非高爐煉鐵工藝很多，但產(chǎn)業(yè)化的工藝并不多，即使已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化或初步產(chǎn)業(yè)化的COREX、FINEX等方法其工藝及生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)也均存在問題?，F(xiàn)有的直接還原鐵的工藝和生產(chǎn)設(shè)備如轉(zhuǎn)底爐、豎爐、回轉(zhuǎn)窯、流化床等既可作為熔分還原的預(yù)還原單元，也可作為直接還原鐵的生產(chǎn)設(shè)備，在設(shè)備形式上大同小異，原理相同，相對(duì)而言比較成熟。而熔分還原產(chǎn)業(yè)化的工藝并不多，熔分還原煉鐵技術(shù)是近代鋼鐵工業(yè)的前沿技術(shù)，是我國(guó)鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。
COREX法是唯一已用于工業(yè)化生產(chǎn)的熔分還原煉鐵技術(shù)。由于該工藝避免了高爐煉鐵流程的煉焦和燒結(jié)過程，解決了煉焦煤匱乏和由于煉焦及燒結(jié)而帶來的環(huán)境污染兩大難題，適用的煤和鐵礦石種類廣泛，流程短，目前是替代傳統(tǒng)高爐煉鐵相對(duì)而言較成熟的非高爐煉鐵技術(shù)。但是，通過引進(jìn)的已投產(chǎn)和運(yùn)行的COREX (C-3000)熔分還原技術(shù)和設(shè)備來看，其與傳統(tǒng)高爐工藝相比最大特點(diǎn)是可以少用焦炭，但仍未實(shí)現(xiàn)完全不用焦碳生產(chǎn)，在產(chǎn)能、能耗、作業(yè)率、鐵水成本等方面未能實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種電-煤法熔分還原煉鐵工藝，針對(duì)低品位礦、難選礦、復(fù)合礦，以非結(jié)焦為能源，以含碳金屬化球團(tuán)為原料，解決了直接生產(chǎn)鐵水(或者煉鈦渣等)的終還原工藝，是我國(guó)鋼鐵工業(yè)持續(xù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、環(huán)境友好發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是—種電-煤法熔分還原煉鐵工藝，將氣/煤基直接還原設(shè)備生產(chǎn)的金屬化球團(tuán)利用熱送裝置在900 1000°C非氧化條件下輸送到熔分還原爐的保溫儲(chǔ)料倉(cāng)，在其中完成配料后送至爐內(nèi)高溫區(qū)，然后利用電弧加熱使配料熔化，同時(shí)噴碳粉進(jìn)行反應(yīng)，然后循環(huán)進(jìn)行工藝性扒渣和電弧加熱熔化，直至取樣的溫度和成分達(dá)標(biāo)，其中在保溫儲(chǔ)料倉(cāng)中配料是將金屬化球團(tuán)還原劑渣料按照質(zhì)量比85:15:5混合。進(jìn)一步地,所述金屬化球團(tuán)中TFe質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于65%。進(jìn)一步地，所述金屬化球團(tuán)由質(zhì)量比為69. 07 13. 32 :58. 71 :10. 94 :6. 74 :2. 22
3.32:1. 024:0. 06:3. 00 的 TFe、FeO、MFe、Si02、CaO、MgO、A1203、S、P 和 C 組成。進(jìn)一步地，所述還原劑是焦炭或煤粉。進(jìn)一步地，所述焦炭由質(zhì)量比為85. 04 :0. 87 :49. 99 :34. 09 :3. 02 :0. 95 :9. 46 O. 88 2. 35 2. 33 0. 46 0. 83 的 C、S、Si02、Al203、Ca0、Mg0、Fe0、Fe203、H2、02、N2、H20 組成；所述煤粉由質(zhì)量比為 76. 49 0. 36 48. 31 35. 82 3. 68 1. 03 6. 95 2. 98 2. 35 2. 33 0. 46 O. 83 的 C、S、Si02、Al2O3' CaO、MgO、FeO、Fe2O3> H2, 02、N2, H2O 組成。進(jìn)一步地，所述渣料作為溶劑，來源于石灰窯生產(chǎn)，其成分為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 014% 的 P ；0. 012% 的 S ；52. 78% 的 CaO ；1. 32% 的 MgO ；1. 62% 的 SiO2 ；1. 32% 的 Al2O3 ；O. 02% 的 P2O5 ；0. 03% 的 SO3 以及 42. 884% 的燒損。進(jìn)一步地，所述的氣/煤基直接還原設(shè)備包括轉(zhuǎn)底爐、豎爐或者回轉(zhuǎn)窯。進(jìn)一步地，所述碳粉是從爐體內(nèi)置的攪拌槍噴出的，攪拌槍噴碳粉的同時(shí)對(duì)熔化的物料進(jìn)行攪拌。進(jìn)一步地，所述碳粉的噴入量為還原劑加入量的5-10%。進(jìn)一步地，所述熔分還原爐的爐體進(jìn)行密封，在爐內(nèi)和熔池表面保持微正壓一 強(qiáng)還原氣氛。進(jìn)一步地，所述熔分還原爐的爐體采用滾動(dòng)傾動(dòng)出渣、出鐵，所述爐料和溶劑采用電弧明弧熔煉。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(I)熔分還原以電能(電弧熔煉)和普通煤炭(噴碳還原和助熔)作為主要能源生產(chǎn)鐵水(或者煉鈦渣、釩渣等)，因而不需要使用日漸貧乏且價(jià)格越來越高的焦煤作為主要能源生產(chǎn)鐵水。而且可采用長(zhǎng)弧、泡沫渣埋弧作業(yè)，強(qiáng)供電制度加熱熔化爐料，電效率和熱效率高，冶煉時(shí)間短，能耗少。(2)爐料可以部分或全部(100%)采用以我國(guó)蘊(yùn)藏量豐富的貧鐵礦資源生產(chǎn)的全鐵含量(TFe) ^ 65%的品位金屬化球團(tuán)作為主要原料，而不必完全依賴優(yōu)質(zhì)鐵礦石資源。(3)采用金屬化球團(tuán)熱送、熱裝技術(shù)，儲(chǔ)料倉(cāng)和送料機(jī)構(gòu)的保溫技術(shù)，降低能耗節(jié)約能源。(4)采用爐體密封結(jié)構(gòu)，在爐內(nèi)和熔池表面確保微正壓一強(qiáng)還原氣氛，還原效率聞。(5)爐體設(shè)置攪拌槍，其槍體可以上下、左右擺動(dòng)和前進(jìn)后退攪拌熔池，攪拌槍即可以提供化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件(攪拌)和還原反應(yīng)的還原劑(噴碳粉)，另外也可以提供其他工藝功能。(6)熔分還原爐的爐體采用滾動(dòng)傾動(dòng)出渣、出鐵，以使?fàn)t體容積因耐材侵蝕,渣面、液面發(fā)生變化時(shí)，以及工藝性扒渣時(shí)都能順利、準(zhǔn)確出渣、出鐵；爐體滾動(dòng)傾動(dòng)可以化解熔渣(爐料)的“搭橋”現(xiàn)象。(7)熔分還原爐采用電弧明弧熔煉，埋弧作業(yè)，熱效率、電效率高；噴煤粉助熔，依煤代電，降低電耗。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明?！N電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其工藝流程為第一步，從轉(zhuǎn)底爐(或者豎爐、回轉(zhuǎn)窯)等用氣/煤基直接還原設(shè)備生產(chǎn)的金屬化球團(tuán)出口處受料，其中所述金屬化球團(tuán)中TFe質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于70% ；第二步，用大傾角金屬球團(tuán)熱送裝置將熱金屬球團(tuán)(900 1000°C)在非氧化條件下輸送到熔分還原爐的保溫儲(chǔ)料倉(cāng)；第三步，在保溫儲(chǔ)料倉(cāng)中進(jìn)行稱量，按照金屬化球團(tuán)還原劑渣料的質(zhì)量比85:15:5進(jìn)行配料，其中金屬化球團(tuán)由質(zhì)量比為69. 07 :13· 32 :58· 71 :10· 94 :6· 74 :2· 22 :
3.32:1. 024:0. 06:3. 00 的 TFe、FeO、MFe、SiO2, CaO、MgO、Al2O3' S、P 和 C 組成。還原劑是焦炭，由質(zhì)量比為85. 04 :0. 87 :49. 99 :34. 09 :3. 02 :0. 95 :9. 46 :0. 88 2. 35 2. 33 0. 46 0. 83 的 C、S、Si02、A1203、CaO、MgO、FeO、Fe203、H2、02、N2、H2O 組成。渣料作為溶劑，來源于石灰窯生產(chǎn)，其成分為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.014%的P ;0. 012%的 S ；52. 78% 的 CaO ；1. 32% 的 MgO ；1. 62% 的 SiO2 ；1. 32% 的 Al2O3 ；0. 02% 的 P2O5 ；0. 03%的SO3以及42. 884%的燒損。
第四步，完成配料后送至爐內(nèi)高溫區(qū)用電弧加熱使配料熔化，同時(shí)噴碳粉進(jìn)行反應(yīng)，噴入量為還原劑加入量的5-10%左右，以保證微正壓——強(qiáng)還原氣氛。其中碳粉是從爐體內(nèi)置的攪拌槍噴出的，攪拌槍噴碳粉的同時(shí)對(duì)物料進(jìn)行攪拌。第五步，測(cè)溫取樣，看取樣的溫度和成分是否達(dá)標(biāo)，如果不達(dá)標(biāo)，則繼續(xù)下一步。第六步，循環(huán)進(jìn)行工藝性扒渣和電弧加熱熔化，期間進(jìn)行測(cè)溫取樣，直至取樣的溫度和成分達(dá)標(biāo)。第七步，進(jìn)行出鐵前工藝扒渣，然后出鐵，并進(jìn)行其它后工藝處理。上述過程中，熔分還原爐的爐體進(jìn)行密封，在爐內(nèi)和熔池表面保持微正壓一強(qiáng)還原氣氛，熔分還原爐的爐體采用滾動(dòng)傾動(dòng)出渣、出鐵，爐料和溶劑采用電弧明弧熔煉。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，還原劑使用煤粉，由質(zhì)量比為76.49 :0.36 :48.31 35. 82 3. 68 :1.03 6. 95 2. 98 2. 35 2. 33 0. 46 0. 83 的 C、S、Si02、A1203、CaO、MgO、FeO、Fe203、H2> O2> N2> H2O 組成。本發(fā)明中，如果渣料中MgO含量低于I %，則可以加入白云石來調(diào)劑堿度至I左右。對(duì)出鐵前的熔分爐鐵水成分進(jìn)行分析，其質(zhì)量組份為96. 71%的Fe、2. 50%的C、0. 56%的Si、0. 09%的Mn以及微量的P和S，爐渣堿度I. 2左右，溫度高于1450°C。
權(quán)利要求
1.一種電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，將氣/煤基直接還原設(shè)備生產(chǎn)的金屬化球團(tuán)利用熱送裝置在900 1000°C非氧化條件下輸送到熔分還原爐的保溫儲(chǔ)料倉(cāng)，在其中完成配料后送至爐內(nèi)高溫區(qū)，然后利用電弧加熱使配料熔化，同時(shí)噴碳粉進(jìn)行反應(yīng)，然后循環(huán)進(jìn)行工藝性扒渣和電弧加熱熔化，直至取樣的溫度和成分達(dá)標(biāo)，其中在保溫儲(chǔ)料倉(cāng)中配料是將金屬化球團(tuán)還原劑渣料按照質(zhì)量比85:15:5混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述金屬化球團(tuán)中TFe質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于65%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述金屬化球團(tuán)由質(zhì)量比為 69. 07 13. 32 58. 71 10. 94 6. 74 2. 22 3. 32:1. 024:0. 06:3. 00 的 TFe、FeO、MFe、Si02、Ca0、Mg0、Al203、S、P 和 C 組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述還原劑是焦炭或煤粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述焦炭由質(zhì)量比為85. 04 0. 87 49. 99 34. 09 3. 02 0. 95 9. 46 0. 88 2. 35 2. 33 0. 46 0. 83 的 C、S、SiO2,Al2O3' Ca。、Mg。、Fe。、Fe203、H2' 02、N2、H2O 組成；所述煤粉由質(zhì)量比為 76. 49 0. 36 48. 31 35. 82 3. 68 :1.03 6. 95 2. 98 2. 35 2. 33 0. 46 0. 83 的 C、S、Si02、A1203、CaO、MgO、FeO、Fe203、H2> O2> N2> H2O 組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述渣料作為溶齊U，來源于石灰窯生產(chǎn)，其成分為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 014%的P ；0. 012%的S ；52. 78%的CaO ；I. 32% 的 MgO ；1. 62% 的 SiO2 ；1. 32% 的 Al2O3 ；0. 02% 的 P2O5 ；0. 03% 的 SO3 以及 42. 884%的燒損。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述的氣/煤基直接還原設(shè)備包括轉(zhuǎn)底爐、豎爐或者回轉(zhuǎn)窯。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述碳粉是從爐體內(nèi)置的攪拌槍噴入的，攪拌槍噴碳粉的同時(shí)對(duì)熔化的物料進(jìn)行攪拌。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或8所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述碳粉的噴入量為還原劑加入量的5-10%。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述熔分還原爐的爐體進(jìn)行密封，在爐內(nèi)和熔池表面保持微正壓一強(qiáng)還原氣氛。
全文摘要
一種電-煤法熔分還原煉鐵工藝，將氣/煤基直接還原設(shè)備生產(chǎn)的金屬化球團(tuán)利用熱送裝置在900～1000℃非氧化條件下輸送到熔分還原爐的保溫儲(chǔ)料倉(cāng)，在其中完成配料后送至爐內(nèi)高溫區(qū)，然后利用電弧加熱使配料熔化，同時(shí)噴碳粉進(jìn)行還原，然后循環(huán)進(jìn)行工藝性扒渣和電弧加熱熔化，直至取樣的溫度和成分達(dá)標(biāo)，其中在保溫儲(chǔ)料倉(cāng)中配料是將金屬化球團(tuán)還原劑渣料按照質(zhì)量比85:15:5混合，本發(fā)明針對(duì)低品位礦、難選礦、復(fù)合礦，以非結(jié)焦為能源，以含碳金屬化球團(tuán)為原料，解決了直接生產(chǎn)鐵水(或者煉鈦渣等)的終還原工藝，是我國(guó)鋼鐵工業(yè)持續(xù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、環(huán)境友好發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。
文檔編號(hào)C21B11/10GK102925610SQ201210403338
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者陳存運(yùn) 申請(qǐng)人:西安桃園冶金設(shè)備工程有限公司