CN102443664A - 一种低成本的高炉炼铁方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低成本的高炉炼铁方法，该方法通过将块状兰炭(半焦)与捣固焦搭配用于高炉炼铁，同时将小粒或粉末状兰炭(半焦)作为喷吹燃料用于高炉炼铁。该方法中采用的捣固焦，减少了优质炼焦煤的消耗，炼焦配煤成本低于顶装焦，同时还搭配使用了一部分非炼焦煤干馏产品兰炭(半焦)，较大程度地降低了钢铁企业生产成本，节省了优质炼焦煤。另外用小粒或粉末状兰炭(半焦)作为喷吹燃料，缓解了优质无烟煤、贫煤和贫瘦煤资源有限，价格昂贵的问题，进一步降低了钢铁企业生产成本。本发明在一定程度上解决了我国优质炼焦煤资源和优质喷吹煤资源短缺问题，为钢铁企业持续、健康发展开辟一条新路径。

Description

一种低成本的高炉炼铁方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，具体涉及高炉炼铁生产中选用的燃料。

背景技术

焦炭是高炉冶炼的重要燃料。近年来高炉大型化，采用低焦比炼铁，对焦炭强度指标提出了更高要求。常规炼焦工艺生产的冶金焦，要提高焦炭强度必须增加优质焦煤、肥煤的配入量，中国焦炭产能大，优质焦煤、肥煤紧缺，这些因素造成优质炼焦煤价格高昂，冶金焦生产成本过高。

为了节约优质炼焦煤，降低钢铁企业高炉炼铁生产成本，同时保证焦炭质量，捣固炼焦技术得到迅速推广和发展。按照现有的炼焦工艺，焦炭可分为两类，分别是顶装焦和捣固焦。与常规炼焦(顶装炼焦)工艺相比，捣固炼焦工艺是通过捣实煤饼，增加煤的堆积密度，减少填充煤粒间空隙所需胶质体的数量，在保证焦炭质量的情况下，增加弱粘结性煤的配入量，减少优质炼焦煤的用量。目前中国机焦炉生产能力5亿多吨，其中捣固机焦炉生产能力约1.3亿吨。捣固焦与顶装焦相比，捣固焦结构致密，强度高，但在高炉内反应性差，发热量低，产生CO少，使铁矿石间接还原度降低，一度受到炼铁企业的冷落、甚至排斥。

兰炭(半焦)是以高挥发分的弱粘煤或不粘煤为原料，经中、低温干馏炭化除去煤中焦油和大部分挥发分后的炭质残留物。2010年中国兰炭生产规模达到5000万吨。兰炭产量较大，价格低廉，其燃烧特性和反应特性好。本发明已通过试验得出结论，兰炭(半焦)与CO₂发生氧化还原反应的开始温度、剧烈反应温度都明显低于冶金焦，反应速度快于冶金焦，能较好的保护冶金焦，减少冶金焦与CO₂发生氧化还原反应。

利用兰炭(半焦)反应性高，易与CO₂反应并产生较多的CO特性，使其主要起还原剂作用，充分还原铁矿石，减少捣固焦与CO₂发生碳溶反应，充分发挥捣固焦骨架作用；利用捣固焦低反应性、高强度，主要起料柱骨架作用，保证高炉的透气、透液性。将块状兰炭(半焦)和捣固焦搭配用于高炉炼铁，为降低钢铁企业高炉炼铁生产成本，有效地节约优质炼焦煤资源开辟一条新的技术路线。

目前中国高炉喷吹原料主要是无烟煤与烟煤的配合煤，或单独用无烟煤、贫煤、贫瘦煤。中国钢铁产量大，同时高炉喷煤比不断提高，导致此类煤资源紧张，价格不断攀升。兰炭(半焦)一般灰低、硫低、磷低，在高炉喷吹方面燃烧性能好，反应性好，置换率较高，能够满足高炉喷吹用煤的技术要求，兰炭(半焦)在生产过程中会产生一定量的小粒度和粉末状兰炭(半焦)，不能作为层焦与铁矿石混合装入高炉，可将这部分小粒度和粉末状兰炭(半焦)作为高炉喷吹燃料。

因此，发明一种将块状兰炭(半焦)与捣固焦搭配用于高炉炼铁，小粒度及粉末状兰炭(半焦)作为喷吹燃料用于高炉炼铁，一方面可以降低企业高炉炼铁生产成本，另一方面在现有技术条件下，可以最大程度地缓解中国炼焦煤资源及喷吹煤资源紧缺的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本的高炉炼铁方法，该方法将捣固焦和兰炭(半焦)用于高炉炼铁，其目的是在保证高炉高效生产的条件下，最大程度地降低优质炼焦煤和现有的喷吹煤(优质无烟煤、贫煤、贫瘦煤)需求，提高钢铁企业的经济效益。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种低成本的高炉炼铁方法，将兰炭(半焦)与捣固焦搭配用于高炉炼铁。块状兰炭(半焦)与矿石混合均匀后，与捣固焦分层装入高炉中，小粒度或粉末状兰炭(半焦)粉碎至喷吹粒度要求后，单独或与煤粉混合喷入高炉。

所述的捣固焦质量指标满足：A_d≤15.0，S_t，d≤0.9，M₄₀≥74，M₁₀/％≤9.0，CSR/％≥48，CRI/％≤39；粒度范围25～75mm。

本发明所述的块状兰炭与矿石的重量比为1∶20～1∶200，所述的块状兰炭(半焦)质量指标满足A_d≤13％；S_t，d≤0.8％；M₂₅≥30％；M₁₀≤30％；CSR₃₅(与CO₂气化反应失重35％时的强度)≥35％，粒度范围为10mm～45mm。

本发明所述的作为喷吹燃料使用的小粒度或粉末状兰炭(半焦)的质量指标满足：A_d≤14％；S_t，d≤0.8％，粒度范围小于10mm。小粒度或粉末状兰炭经过粉碎，粉碎至喷吹煤粒度要求后，作为喷吹燃料单独使用或与煤粉混合用于高炉炼铁。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明采用捣固焦和块状兰炭(半焦)替代顶装焦作为高炉炼铁燃料，能明显降低高炉炼铁对优质炼焦煤的需求。原因之一，捣固炼焦工艺在使用较少价格昂贵的优质炼焦煤的情况下，可以生产出冷强度好、反应性低、反应后强度高的冶金焦炭，原因之二，与矿石混合的兰炭(半焦)是价格低廉的非炼焦煤干馏所得。

本发明可以不用或少用价格较高的喷吹煤种。中国兰炭(半焦)价格较低，且各项指标基本都可以达到喷吹煤的要求，如有个别指标达不到要求，也可以采用与现有喷吹煤种配合的方式达到喷吹煤指标要求。

本发明采用捣固焦和块状兰炭(半焦)替代顶装焦作为高炉炼铁燃料，用价格低廉的小粒度或粉末状兰炭(半焦)作为喷吹燃料，降低了高炉炼铁燃料成本，提高了企业经济效益，促进钢铁企业持久、稳定、健康发展。

具体实施方式

一种低成本的高炉炼铁方法，将兰炭(半焦)与捣固焦搭配用于高炉炼铁。块状兰炭(半焦)与矿石混合均匀后，与捣固焦分层装入高炉中，用于高炉炼铁。小粒度或粉末状兰炭(半焦)粉碎至喷吹粒度要求后，替代价格较高、资源紧张的优质喷吹用无烟煤(或贫煤、贫瘦煤)单独或与煤粉混合喷入高炉。在高炉炼铁过程中，不同容积高炉所需捣固焦质量指标可以参照附表1。

本发明所述的块状兰炭与矿石的重量比为1∶20～1∶200左右，所述的块状兰炭质量指标满足A_d≤13％；S_t，d≤0.8％；M₂₅≥30％；M₁₀≤30％；CSR₃₅(与CO₂气化反应失重35％时的强度)≥35％，粒度范围为10mm～45mm。

本发明所述的作为喷吹燃料使用的小粒度或粉末状兰炭(半焦)的质量指标满足：A_d≤14％；S_t，d≤0.8％，粒度范围小于10mm。小粒度或粉末状兰炭经过粉碎，粉碎至喷吹煤粒度要求后，作为喷吹原料单独使用或与煤粉混合用于高炉炼铁。

作为喷吹燃料的兰炭(半焦)各项指标基本能够满足当前钢铁企业对喷吹燃料的各项质量指标要求，如有某项或某几项指标达不到要求时可以采用与其它喷吹燃料配合作为喷吹燃料。

附表1高炉对焦炭质量要求

1、块状兰炭(半焦)及冶金焦与CO₂氧化还原反应对比实验结果

表1不同温度下兰炭(半焦)、冶金焦的反应性

兰炭(半焦)的起始反应温度和剧烈反应温度明显低于冶金焦，在相同温度下兰炭(半焦)的反应速度远远高于冶金焦。兰炭(半焦)反应性高，与矿石混合之后再与捣固焦分层交替装入高炉炼铁，可以弥补捣固焦反应性低，产生CO少的缺点，保证高炉中还原性气体成分，满足高炉正常生产。

2、块状兰炭(半焦)对冶金焦保护效果实验结果

表2兰炭(半焦)和冶金焦混装或单独装炉测定的反应性和反应后强度

兰炭(半焦)和冶金焦混装时，冶金焦的反应性明显比单独测定时低，反应后强度明显提高，而兰炭(半焦)反应性比单独测定时的高，反应后强度低。说明兰炭(半焦)优先与CO₂反应，用兰炭(半焦)可以有效地保护冶金焦。兰炭(半焦)与矿石混合后，与捣固焦分层装入高炉，用于高炉炼铁，捣固焦自身反应性低、耐磨强度和反应后强度较好，加上兰炭(半焦)对捣固焦可以起到很好地保护作用，使其充分发挥骨架作用，能保证高炉的透气透液性。用块状兰炭(半焦)与捣固焦搭配用于高炉炼铁可以满足高炉正常生产。

3、小粒度及粉末状兰炭(半焦)作为喷吹燃料与无烟煤燃烧性能比较实验结果

表3燃烧特性参数

兰炭(半焦)粉和无烟煤粉比较，兰炭(半焦)燃烧开始温度和结束温度低，燃烧温度区间窄，证明兰炭(半焦)粉的燃烧性比无烟煤的好，适于作为喷吹燃料。

Claims (5)

1.一种低成本的高炉炼铁方法，其特征在于，将块状兰炭与捣固焦搭配用于高炉炼铁，小粒度或粉末状兰炭作为喷吹燃料单独使用或与煤粉混合用于高炉炼铁。

2.根据权利要求1所述的一种低成本的高炉炼铁方法，其特征在于，块状兰炭与矿石混合均匀后，与捣固焦分层装入高炉，块状兰炭与矿石的重量比为1∶20～1∶200。

3.根据权利要求1所述的一种低成本的高炉炼铁方法，其特征在于，所述的捣固焦质量指标满足：A_d≤15.0，S_t，d≤0.9，M₄₀≥74，M₁₀/％≤9.0，CSR/％≥48，CRI/％≤39；粒度范围25～75mm。

4.根据权利要求1所述的一种低成本的高炉炼铁方法，其特征在于，所述的块状兰炭质量指标满足：A_d≤13％；S_t，d≤0.8％；M₂₅≥30％；M₁₀≤30％；与CO₂气化反应失重35％时的强度CSR₃₅≥35％；粒度范围10mm～45mm。

5.根据权利要求1所述的一种低成本的高炉炼铁方法，其特征在于，所述的作为喷吹燃料使用的小粒度或粉末状兰炭的质量指标满足：A_d≤14％；S_t，d≤0.8％，粒度范围小于10mm。