CN102925610A - 电-煤法熔分还原炼铁工艺 - Google Patents

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Abstract

一种电-煤法熔分还原炼铁工艺，将气/煤基直接还原设备生产的金属化球团利用热送装置在900～1000℃非氧化条件下输送到熔分还原炉的保温储料仓，在其中完成配料后送至炉内高温区，然后利用电弧加热使配料熔化，同时喷碳粉进行还原，然后循环进行工艺性扒渣和电弧加热熔化，直至取样的温度和成分达标，其中在保温储料仓中配料是将金属化球团：还原剂：渣料按照质量比85:15:5混合，本发明针对低品位矿、难选矿、复合矿，以非结焦为能源，以含碳金属化球团为原料，解决了直接生产铁水（或者炼钛渣等）的终还原工艺，是我国钢铁工业持续发展、实现节能减排、环境友好发展的关键技术。

Description

电-煤法熔分还原炼铁工艺
技术领域
本发明属于炼铁技术领域，具体涉及一种电-煤法熔分还原炼铁工艺。
背景技术
直接还原和熔分还原是现代非高炉炼铁的主体，均是以摆脱高炉流程对炼焦煤依赖为目的钢铁行业前沿技术。至今，世界上开发出的非高炉炼铁工艺很多，但产业化的工艺并不多，即使已经产业化或初步产业化的COREX、FINEX等方法其工艺及生产流程设计也均存在问题。现有的直接还原铁的工艺和生产设备如转底炉、竖炉、回转窑、流化床等既可作为熔分还原的预还原单元，也可作为直接还原铁的生产设备，在设备形式上大同小异，原理相同，相对而言比较成熟。而熔分还原产业化的工艺并不多，熔分还原炼铁技术是近代钢铁工业的前沿技术，是我国钢铁工业实现可持续发展的重要途径之一。
COREX法是唯一已用于工业化生产的熔分还原炼铁技术。由于该工艺避免了高炉炼铁流程的炼焦和烧结过程，解决了炼焦煤匮乏和由于炼焦及烧结而带来的环境污染两大难题，适用的煤和铁矿石种类广泛，流程短，目前是替代传统高炉炼铁相对而言较成熟的非高炉炼铁技术。
但是，通过引进的已投产和运行的COREX（C-3000）熔分还原技术和设备来看，其与传统高炉工艺相比最大特点是可以少用焦炭，但仍未实现完全不用焦碳生产，在产能、能耗、作业率、铁水成本等方面未能实现预期目标。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电-煤法熔分还原炼铁工艺，针对低品位矿、难选矿、复合矿，以非结焦为能源，以含碳金属化球团为原料，解决了直接生产铁水（或者炼钛渣等）的终还原工艺，是我国钢铁工业持续发展、实现节能减排、环境友好发展的关键技术。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种电-煤法熔分还原炼铁工艺，将气/煤基直接还原设备生产的金属化球团利用热送装置在900～1000℃非氧化条件下输送到熔分还原炉的保温储料仓，在其中完成配料后送至炉内高温区，然后利用电弧加热使配料熔化，同时喷碳粉进行反应，然后循环进行工艺性扒渣和电弧加热熔化，直至取样的温度和成分达标，其中在保温储料仓中配料是将金属化球团：还原剂：渣料按照质量比85:15:5混合。
进一步地，所述金属化球团中TFe质量分数大于65％。
进一步地，所述金属化球团由质量比为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组成。
进一步地，所述还原剂是焦炭或煤粉。
进一步地，所述焦炭由质量比为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、CaO、MgO、FeO、Fe2O3、H2、O2、N2、H2O组成；所述煤粉由质量比为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、SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO、Fe2O3、H2、O2、N2、H2O组成。
进一步地，所述渣料作为溶剂，来源于石灰窑生产，其成分为：质量分数为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％的烧损。
进一步地，所述的气/煤基直接还原设备包括转底炉、竖炉或者回转窑。
进一步地，所述碳粉是从炉体内置的搅拌枪喷出的，搅拌枪喷碳粉的同时对熔化的物料进行搅拌。
进一步地，所述碳粉的喷入量为还原剂加入量的5-10％。
进一步地，所述熔分还原炉的炉体进行密封，在炉内和熔池表面保持微正压——强还原气氛。
进一步地，所述熔分还原炉的炉体采用滚动倾动出渣、出铁，所述炉料和溶剂采用电弧明弧熔炼。
与现有技术相比，本发明的优点是：
（1）熔分还原以电能（电弧熔炼）和普通煤炭（喷碳还原和助熔）作为主要能源生产铁水（或者炼钛渣、钒渣等），因而不需要使用日渐贫乏且价格越来越高的焦煤作为主要能源生产铁水。而且可采用长弧、泡沫渣埋弧作业，强供电制度加热熔化炉料，电效率和热效率高，冶炼时间短，能耗少。
（2）炉料可以部分或全部（100%）采用以我国蕴藏量丰富的贫铁矿资源生产的全铁含量（TFe）≥65％的品位金属化球团作为主要原料，而不必完全依赖优质铁矿石资源。
（3）采用金属化球团热送、热装技术，储料仓和送料机构的保温技术，降低能耗节约能源。
（4）采用炉体密封结构，在炉内和熔池表面确保微正压---强还原气氛，还原效率高。
（5）炉体设置搅拌枪，其枪体可以上下、左右摆动和前进后退搅拌熔池，搅拌枪即可以提供化学反应的动力学条件（搅拌）和还原反应的还原剂（喷碳粉），另外也可以提供其他工艺功能。
（6）熔分还原炉的炉体采用滚动倾动出渣、出铁，以使炉体容积因耐材侵蚀，渣面、液面发生变化时，以及工艺性扒渣时都能顺利、准确出渣、出铁；炉体滚动倾动可以化解熔渣（炉料）的“搭桥”现象。
（7）熔分还原炉采用电弧明弧熔炼，埋弧作业，热效率、电效率高；喷煤粉助熔，依煤代电，降低电耗。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
一种电-煤法熔分还原炼铁工艺，其工艺流程为：
第一步，从转底炉（或者竖炉、回转窑）等用气/煤基直接还原设备生产的金属化球团出口处受料，其中所述金属化球团中TFe质量分数大于70％；
第二步，用大倾角金属球团热送装置将热金属球团（900～1000℃）在非氧化条件下输送到熔分还原炉的保温储料仓；
第三步，在保温储料仓中进行称量，按照金属化球团：还原剂：渣料的质量比85:15:5进行配料，其中：
金属化球团由质量比为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组成。
还原剂是焦炭，由质量比为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、CaO、MgO、FeO、Fe2O3、H2、O2、N2、H2O组成。
渣料作为溶剂，来源于石灰窑生产，其成分为：质量分数为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％的烧损。
第四步，完成配料后送至炉内高温区用电弧加热使配料熔化，同时喷碳粉进行反应，喷入量为还原剂加入量的5-10％左右，以保证微正压——强还原气氛。其中碳粉是从炉体内置的搅拌枪喷出的，搅拌枪喷碳粉的同时对物料进行搅拌。
第五步，测温取样，看取样的温度和成分是否达标，如果不达标，则继续下一步。
第六步，循环进行工艺性扒渣和电弧加热熔化，期间进行测温取样，直至取样的温度和成分达标。
第七步，进行出铁前工艺扒渣，然后出铁，并进行其它后工艺处理。
上述过程中，熔分还原炉的炉体进行密封，在炉内和熔池表面保持微正压——强还原气氛，熔分还原炉的炉体采用滚动倾动出渣、出铁，炉料和溶剂采用电弧明弧熔炼。
本发明的另一个实施例，还原剂使用煤粉，由质量比为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、SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO、Fe2O3、H2、O2、N2、H2O组成。
本发明中，如果渣料中MgO含量低于1％，则可以加入白云石来调剂碱度至1左右。
对出铁前的熔分炉铁水成分进行分析，其质量组份为：96.71％的Fe、2.50％的C、0.56％的Si、0.09％的Mn以及微量的P和S，炉渣碱度1.2左右，温度高于1450℃。

Claims (10)

1.一种电-煤法熔分还原炼铁工艺，其特征在于，将气/煤基直接还原设备生产的金属化球团利用热送装置在900～1000℃非氧化条件下输送到熔分还原炉的保温储料仓，在其中完成配料后送至炉内高温区，然后利用电弧加热使配料熔化，同时喷碳粉进行反应，然后循环进行工艺性扒渣和电弧加热熔化，直至取样的温度和成分达标，其中在保温储料仓中配料是将金属化球团：还原剂：渣料按照质量比85:15:5混合。
2.根据权利要求1所述电-煤法熔分还原炼铁工艺，其特征在于，所述金属化球团中TFe质量分数大于65％。
3.根据权利要求1所述电-煤法熔分还原炼铁工艺，其特征在于，所述金属化球团由质量比为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组成。
4.根据权利要求1所述电-煤法熔分还原炼铁工艺，其特征在于，所述还原剂是焦炭或煤粉。
5.根据权利要求4所述电-煤法熔分还原炼铁工艺，其特征在于，所述焦炭由质量比为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、CaO、MgO、FeO、Fe2O3、H2、O2、N2、H2O组成；所述煤粉由质量比为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、SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO、Fe2O3、H2、O2、N2、H2O组成。
6.根据权利要求1所述电-煤法熔分还原炼铁工艺，其特征在于，所述渣料作为溶剂，来源于石灰窑生产，其成分为：质量分数为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％的烧损。
7.根据权利要求1所述电-煤法熔分还原炼铁工艺，其特征在于，所述的气/煤基直接还原设备包括转底炉、竖炉或者回转窑。
8.根据权利要求1所述电-煤法熔分还原炼铁工艺，其特征在于，所述碳粉是从炉体内置的搅拌枪喷入的，搅拌枪喷碳粉的同时对熔化的物料进行搅拌。
9.根据权利要求1或8所述电-煤法熔分还原炼铁工艺，其特征在于，所述碳粉的喷入量为还原剂加入量的5-10％。
10.根据权利要求1所述电-煤法熔分还原炼铁工艺，其特征在于，所述熔分还原炉的炉体进行密封，在炉内和熔池表面保持微正压——强还原气氛。
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