CN102642027A - 一种还原铁粉生产工艺 - Google Patents
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Abstract
一种高效节能还原铁粉生产工艺，通过以下技术方案实现：1)高纯铁精矿粉/轧钢铁鳞、还原剂、粘结剂按一定比例进行配料、混合、润磨处理后，经造球/压球制得生球。2)生球经筛分、烘干后，进入转底炉进行一次还原，制得海绵铁。铁矿粉与还原剂直接接触，还原速度快、用时短，生产效率高。转底炉1000℃-1100℃高温烟气进入烟气余热回收***，从而实现热能的高效利用。3)对海绵铁进行破碎、磁选、筛分后，在钢带式还原炉内进行二次还原，所得粉饼经破碎、筛分、合批，制得还原铁粉。4)本发明有效解决了粉末冶金行业还原铁粉产能低、质量稳定性差、热能利用率低、工作强度大、工作环境差等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效节能还原铁粉生产工艺，属于粉末冶金生产技术领域。
背景技术
粉末冶金行业还原铁粉的生产流程普遍为：(铁精矿、轧钢铁鳞等)→烘干→磁选→粉碎→筛分→装罐→一次还原→海绵铁→清刷→破碎→磁选→二次还原→粉块→解碎→磁选→筛分→分级→混料→包装→成品。
对于这种普遍使用的流程存在以下不足：
(1)生产效率低、质量不稳定。在装罐工序中，还原剂与铁精矿分别装在不同的装具中，一次还原主要靠间接还原实现，还原速度慢、还原时间长，夹生、过烧现象时有发生，使还原铁粉质量稳定性相对较差。且一次还原工序一般在隧道窑中完成，窑车需靠外力推入或拉出隧道窑，因而窑车不能做得太大，隧道窑产能受限。
(2)热能利用率低。生产海绵铁的隧道窑高温段温度一般为1150℃以上，整个炉体***产生的余热值很大，除很小一部分用于厂区供暖外，其余热量全部外排，造成了热能的极大浪费。而且外排的热气流中含有很多微细颗粒成份，会污染空气，恶化工作环境。
(3)工作环境差。生产海绵铁所用原料粒度都很小，在人工装料、卸料的过程中，出现的扬尘现象较为严重，工作环境很差，不利于人体健康。
(4)劳动强度大。目前一般均采用人工装罐、卸罐的方式，一个装好料的罐重达几十公斤，致使工人劳动强度较大。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种设计合理，工艺先进，可提高产能和热能利用率，质量更稳定，能降低劳动强度和改善工作环境的一种高效节能还原铁粉生产工艺。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种高效节能还原铁粉生产工艺，包括下列步骤：
1、将含铁原料与还原剂、粘结剂按一定比例进行配料、混合、润磨处理后，经造球或压球制得生球。
2、生球经筛分、烘干、再筛分后，进入转底炉，在转底炉内进行一次还原，制得海绵铁。
3、对海绵铁进行破碎、磁选、筛分后，在钢带式还原炉内进行二次还原，所得粉饼经破碎、筛分、合批，制得还原铁粉。
其中所述步骤1)中，所述的含铁原料为高纯铁精矿粉或轧钢铁鳞，其性能指标为：TFe≥70％，粒度小于74um部分≥60％。
其中所述步骤1)中，所述的还原剂为焦粉或煤粉，粒度≤1mm。
其中所述步骤1)中，所述的粘结剂为有机粘结剂，粒度小于74um部分≥80％。有机粘结剂选用以羧甲基纤维素钠(CMC)为主要成分的球团矿用有机粘结剂，其优点是提高铁品位，降低能耗，提高产量。
所述步骤1)中，配料是指：根据含铁原料含O量和还原剂的含C量，按照摩尔比C∶O＝1∶1计算得到含铁原料与还原剂配比，粘结剂为含铁原料与还原剂总重量的1％-3％。根据原料含水情况，在配料的过程中添加水，最终使得混合料的含水量为混合料总量的7％～10％。
其中所述步骤1)中所述的混合又称混料，采用可连续进料、连续出料的混料机。
其中所述步骤1)中，所述的润磨采用润磨机完成。
优选的，步骤1)中采用圆盘造球机造球或高压压球机压球，生球直径为15mm～40mm。
其中所述步骤2)中所述的筛分和再筛分是指：筛分和再筛分均选用滚筛，滚筛的间隙8-12mm；滚筛上球团称之为筛上物，筛上物直接进入下道工序；滚筛下的碎料称之为筛下物，筛下物返回步骤1)中的配料工序。
其中所述步骤2)中，生球烘干采用链蓖机，烘干热源来自余热回收***产生的250℃～350℃的低温烟气，烘干时间为12～25分钟；烘干后的生球水份小于3％。烟气含尘量须满足国家标准，烟气进入除尘器除尘后排放。除尘器所得除尘灰返回步骤1)中的配料工序。
优选的，步骤2)中采用转底炉作为一次还原炉，分五段还原(预还原段、还原一段、还原二段、均热一段、均热二段)，最高温的还原二段及均热一段温度为1230℃-1300℃。还原时间20～35分钟。
优选的，预还原段温度为900℃～1100℃、还原一段温度为1100℃～1230℃、还原二段温度为1230℃-1350℃、均热一段温度为1230℃-1350℃、均热二段温度为1100℃～1200℃。
转底炉所用煤气介质为焦炉煤气、高焦混合煤气或发生炉煤气。
其中所述步骤2)中，转底炉出来的1000℃-1100℃高温烟气进入烟气余热回收***：一路：高温烟气将转底炉所用助燃风和二次风通过换热装置预热至800-900℃。二路：高温烟气兑冷风后进入低压蒸汽发生器进行换热。两路换热后250-350℃的烟气合并后返步骤2中的生球烘干工序。
其中所述步骤2)中，海绵铁球团温度为600℃-800℃。
其中所述步骤3)中，钢带式还原炉所用还原介质为氨分解气。还原温度为900～1000℃；还原时间为30分钟～120分钟。
有益效果
铁矿粉与还原剂直接接触，还原速度快、用时短，生产效率高。本发明有效解决了粉末冶金行业还原铁粉生产产能低、质量稳定性差、热能利用率低、工作强度大、工作环境差等问题，有利于循环经济、节能减排工作的开展。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：
采用TFe含量73.2％高纯铁精粉、焦末、有机粘结剂按80.9∶16.3∶2.8的质量比进行混料，混合料水份控制在9％左右，采用圆盘造球机制得Φ20mm-Φ30mm生球；生球在链蓖烘干机300℃中热风烘干15min，将水份脱至3％以下；然后至入转底炉中还原，经五段还原(最高还原温度1250℃)30min，得到TFe含量95％以上的海绵铁；海绵铁经破碎、磁选、筛分后，-200um的一次粉进钢带式还原炉，在920℃、氨分解气氛下还原40-60min，制得粉饼；将粉饼破碎、筛分、合批，制得粒度-150um≥95、TFe≥98.5％、氢损≤0.25％的优质还原铁粉。
实施例2：
采用TFe含量73.2％高纯铁精粉、煤粉、有机粘结剂按80.9∶16.3∶2.8的质量比进行混料，混合料水份控制在8％左右，采用高压压球机制得20×30×40mm的压块；压块在链蓖烘干机中250℃热风烘干20min，将水份脱至3％以下；然后送入转底炉中还原，经五段还原(最高还原温度1320℃)28min，得到TFe含量95％以上的海绵铁；海绵铁经破碎、磁选、筛分后，-200um的一次粉进钢带式还原炉，在920℃、氨分解气氛下还原50-70min，制得粉饼；将粉饼破碎、筛分、合批，制得粒度-150um≥95、TFe≥98.5％、氢损≤0.25％的优质还原铁粉。
实例3：
采用TFe含量73.5％轧钢铁磷、煤粉、有机粘结剂按81.0∶16.2∶2.8的质量比进行混料，混合料水份控制在9％左右，采用圆盘造球机制得Φ25mm-Φ35mm生球；生球在链蓖烘干机中260℃热风烘干18min，将水份脱至3％以下；然后至入转底炉中还原，经五段还原(最高还原温度1320℃)28min，得到TFe含量95％以上的海绵铁；海绵铁经破碎、磁选、筛分后，-200um的一次粉进钢带式还原炉，在920℃、氨分解气氛下还原50-60min，制得粉饼；将粉饼破碎、筛分、合批，制得粒度-150um≥95、TFe≥98.5％、氢损≤0.25％的优质还原铁粉。
实施例4：
采用TFe含量73.5％轧钢铁磷、焦末、有机粘结剂按81.0∶16.2∶2.8的质量比进行混料，混合料水份控制在8％左右，高压压球机制得20×30×40mm的压块；压块在链蓖烘干机中230℃热风烘干22min，将水份脱至3％以下；然后至入转底炉中还原，经五段还原(最高还原温度1350℃)28min，得到TFe含量95％以上的海绵铁；海绵铁经破碎、磁选、筛分后，-200um的一次粉进钢带式还原炉，在950℃、氨分解气氛下还原40-60min，制得粉饼；将粉饼破碎、筛分、合批，制得粒度-150um≥95、TFe≥98.5％、氢损≤0.25％的优质还原铁粉。
Claims (10)
1.一种还原铁粉生产工艺，包括下列步骤：
1)将含铁原料与还原剂、粘结剂按一定比例进行配料、混合、润磨处理后，经造球或压球制得生球；
2)生球经筛分、烘干、再筛分后，进入转底炉，在转底炉内进行一次还原，制得海绵铁；
3)对海绵铁进行破碎、磁选、筛分后，在钢带式还原炉内进行二次还原，所得粉饼经破碎、筛分、合批，制得还原铁粉。
其中所述步骤1)中，所述的含铁原料为高纯铁精矿粉或轧钢铁鳞，其性能指标为：TFe≥70％，粒度小于74um部分≥60％。
2.如权利要求1所述的还原铁粉生产工艺，其特征在于：其中步骤1)中，所述的还原剂为焦粉或煤粉，粒度≤1mm；
其中步骤1)中，所述的粘结剂为有机粘结剂，粒度小于74um部分≥80％。
3.如权利要求1所述的还原铁粉生产工艺，其特征在于：所述步骤1)中，配料是指：根据含铁原料含O量和还原剂的含C量，按照摩尔比C∶O＝1∶1计算得到含铁原料与还原剂配比，粘结剂为含铁原料与还原剂总重量的1％-3％；在配料的过程中添加水，最终使得混合料的含水量为混合料总重量的7％～10％；
其中所述步骤1)中所述的混合又称混料，采用可连续进料、连续出料的混料机；
其中所述步骤1)中，所述的润磨采用润磨机完成。
4.如权利要求1所述的还原铁粉生产工艺，其特征在于：步骤1)中采用圆盘造球机造球或高压压球机压球，生球直径为15mm～40mm。
5.如权利要求1所述的还原铁粉生产工艺，其特征在于：其中所述步骤2)中所述的筛分和再筛分是指：筛分和再筛分均选用滚筛，滚筛的间隙8-12mm；滚筛上球团称之为筛上物，筛上物直接进入下道工序；滚筛下的碎料称之为筛下物，筛下物返回步骤1)中的配料工序；
其中所述步骤2)中，生球烘干采用链蓖机，烘干热源来自余热回收***产生的250℃～350℃的低温烟气，烘干时间为12～25分钟；烘干后的生球水份小于3％；烟气含尘量须满足国家标准，烟气进入除尘器除尘后排放。除尘器所得除尘灰返回步骤1)中的配料工序。
6.如权利要求1所述的还原铁粉生产工艺，其特征在于：步骤2)中采用转底炉作为一次还原炉，分五段还原，所述五段还原为预还原段、还原一段、还原二段、均热一段和均热二段，
最高温的还原二段及均热一段温度为1230℃-1300℃。还原时间20～35分钟。
7.如权利要求6所述的还原铁粉生产工艺，其特征在于：预还原段温度为900℃～1100℃、还原一段温度为1100℃～1230℃、还原二段温度为1230℃-1350℃、均热一段温度为1230℃-1350℃、均热二段温度为1100℃～1200℃；
转底炉所用煤气介质为焦炉煤气、高焦混合煤气或发生炉煤气。
8.如权利要求1～7任一项所述的还原铁粉生产工艺，其特征在于：所述步骤2)中，转底炉出来的1000℃-1100℃高温烟气进入烟气余热回收***：一路：高温烟气将转底炉所用助燃风和二次风通过换热装置预热至800-900℃；二路：高温烟气兑冷风后进入低压蒸汽发生器进行换热；两路换热后250-350℃的烟气合并后返步骤2)中的生球烘干工序。
9.如权利要求1所述的还原铁粉生产工艺，其特征在于：所述步骤2)中，海绵铁球团温度为600℃-800℃。
10.如权利要求1所述的还原铁粉生产工艺，其特征在于：所述步骤3)中，钢带式还原炉所用还原介质为氨分解气；还原温度为900～1000℃；还原时间为30分钟～120分钟。
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