CN103952540B - 利用含铁尘泥和高硅铁精矿生产金属化炉料的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明利用含铁尘泥和高硅铁精矿生产金属化炉料的工艺，将高炉瓦斯灰泥、转炉OG泥、高硅铁精矿和膨润土按100:20～30:60～70:2～3的重量比混合均匀，所述高炉瓦斯灰泥的水分含量小于8%；混合物料经过润磨、压块、干燥得到生压块；将生压块送入隧道窑内，进行预热和还原焙烧，得到金属化炉料。本发明的工艺根据各原料的成分合理配比，含铁尘泥中的铁氧化物、碳、氧化钙等组份得到合理的利用，产品铁品位在55%以上，金属化率在85%以上。其工艺简单，处理量大、资源回收利用充分且污染小。

Description

利用含铁尘泥和高硅铁精矿生产金属化炉料的工艺

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种以含铁尘泥和高硅铁精矿为原料，利用隧道窑还原生产金属化炉料的工艺。

背景技术

我国是钢铁生产大国，钢铁产量至1996年以来一直居世界榜首，但是巨大的生产量也导致了国内铁资源的减少。高炉瓦斯灰泥和转炉OG泥都是炼钢过程中烟气湿法除尘的产物，均为含铁尘泥，含铁量高，是可以二次利用的资源。

在钢铁生产过程中有大量的高炉瓦斯灰泥和转炉OG泥产生，其总量已占到企业钢产量的4～7%。高炉瓦斯灰泥主要含有铁和碳等有益元素，同时还含有少量的锌、铅等有害元素。目前，国内大部分钢铁企业将高炉瓦斯灰泥、转炉OG泥等作为烧结原料进行烧结，这种方法虽然实现了资源的再利用，但配入烧结原料中的尘泥由于其粒度较细，会影响烧结料层的透气性和烧结矿的强度，同时尘泥中含有的Zn、Pb等易挥发元素，还会在高炉内循环富集，导致高炉煤气中Zn含量不断上升而在高炉上部结瘤，造成高炉煤气管道堵塞，影响高炉的正常运行。

为使含铁废料得到合理利用，近十年来国内钢铁企业在含铁污泥、粉尘等废弃物的利用方面做了大量工作。(1)根据炼钢尘泥中CaO和FeO含量较高的特点，将炼钢尘泥压制成冷固球团，加入炼钢生产中进行二次利用，这种方法虽然较好地利用了炼钢尘泥中的铁氧化物及氧化钙，但由于炼钢过程中对铁氧化物的还原量有限，只能在冶炼中进行少量加入，同时这种方法制备的冷固球团成球性能和高温冶金性能较差，容易粉化，不益单独使用；(2)高炉瓦斯灰泥由于含有一定量的Zn、Pb等有害元素，当采用转底炉进行脱Zn、Pb后，再利用其中含有的碳和铁氧化物，但因其碳含量较高，直接压块其强度较低，且压块在还原焙烧中容易破碎，虽可通过配加一定量的氧化铁皮来制成含碳球团，并使其在高温下进行还原，但存在着能源消耗大和还原温度高的现象。

含铁尘泥中的锌元素对含铁尘泥的回收利用有较大影响，一般选择将含铁尘泥进行脱锌并对锌进行回收。目前，含铁尘泥火法脱锌技术主要有竖炉工艺、转底炉工艺、回转窑工艺。竖炉工艺中产品为铁水，副产品为煤气、炉渣、含锌污泥，这种工艺对原料的物理性能要求高，粉尘污泥等需压制成块。转底炉工艺能处置各种含铁粉尘，处理效率较高，且能很好地回收含锌尘泥中的铁、锌、铅等金属。但存在着炉膛温度较高、料层较薄、能源利用效率不高和设备工艺复杂的缺点。回转窑工艺相对简单，处理粉尘量大，资源回收利用充分，环境污染小，并可解决高炉瓦斯灰泥中锌富集的问题，但也存在回转窑内易结圈的问题。

高硅难选铁矿石采用常规的磨矿和磁选工艺，可得到品位较高的高硅铁精粉，但由于高硅铁精粉中SiO₂含量较高，直接加入高炉进行使用，会产生较大的渣量和较高的焦比，同时给高炉的冶炼带来一定的困难。但当高硅铁精矿通过直接还原工艺进行处理，采用转底炉等常规直接还原方法进行利用时，其生产成本较高、资源利用率低，同时直接还原产品硅含量较高，直接供给转炉做炼钢炉料很不经济。

发明内容

本发明克服现有技术中的不足，提供一种含铁尘泥和高硅铁精矿隧道窑还原工艺，从而得到配比合理、强度高的金属化炉料。

本发明利用含铁尘泥和高硅铁精矿生产金属化炉料的工艺，包括以下步骤：

（1）生压块的制备：将高炉瓦斯灰泥、转炉OG泥、高硅铁精矿和膨润土搅拌混合，混合物料经过润磨、压块、干燥得到生压块；所述高炉瓦斯灰泥、转炉OG泥、高硅铁精矿和膨润土的重量比为100:20～30:60～70:2～3。

高炉瓦斯灰泥的水分含量优选小于8%；混合物料进行润磨和压块时，压块尺寸控制在53×53×115mm～53×230×230mm，压块的水分含量控制在5～7%；干燥的工艺参数为：干燥温度为100～250℃，干燥烟气流速为2～3m/s，干燥时间为4～6h。

根据高炉瓦斯灰泥中含碳量较高、转炉OG泥中CaO含量较高、高硅精矿中SiO₂含量较高的特点，通过对三种物料的合理配料，可使混合物料中铁品位达到38～43%、碳含量达到15～20%、硅含量达到8～10%、CaO含量达到3～5%，将这种混合物料进行润磨、压块和干燥后，进入隧道窑直接还原和冷却等工艺生产的产品铁品位在55%以上、金属化率在85%以上。混合物料中膨润土是作为粘结剂使用，含有6～9%CaO的转炉OG泥，也有粘结剂的作用。

（2）隧道窑还原焙烧：将生压块送入隧道窑内，与逆流的高温烟气热交换进行预热，预热后的生压块进入加热段进行还原焙烧，还原后的高温焙烧矿在隧道窑冷却段冷却，出炉，得到金属化炉料；所述还原焙烧的具体工艺参数为：还原焙烧温度为1050～1200℃，烧结时间为8～12h；还原后的高温焙烧矿进入隧道窑冷却段采用高炉煤气进行冷却，预热后的高炉煤气流动到隧道窑加热段与助燃空气混合后进行燃烧，产生的高温烟气流向隧道窑的预热段对物料进行加热。

（3）金属化炉料的筛分：焙烧矿经过破碎和筛分后，粒度为5～50mm的作为高炉原料；粒度小于5mm，金属化率在92%的以上作为转炉原料；粒度大于50mm的进行再次破碎。

（4）锌的回收：脱锌工艺主要是利用锌的沸点较低，在高温还原条件下，锌的氧化物被还原，并汽化挥发变成金属蒸汽，随着烟气排出，使锌从生压块中分离，锌蒸汽又很容易被氧化形成锌的氧化物颗粒，同烟尘一起在除尘***中被收集，得到ZnO含量为30～50%的富锌粉尘，从而解决了锌的循环富集问题。

本发明的有益效果：

1、针对高炉瓦斯灰泥、转炉OG泥、高硅铁精矿的冶金组分特征，采用在含铁尘泥中配加一定比例的转炉OG泥和高硅铁精矿，混合压块后经过隧道窑高温还原，可含铁尘泥中的铁氧化物、碳、氧化钙等组份得到合理的利用，得到的金属化炉料铁品位在55%以上、金属化率在85%以上，实现含铁尘泥和高硅铁精矿的高附加值利用。

2、本发明生产的金属化炉料，其强度可满足高炉配料的冶金性能要求。

3、工艺流程简单，解决了含铁物料中金属锌的去除问题，热量合理利用，节约能源。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

以下实施例的主要原料包括：高炉瓦斯灰泥、转炉OG泥、高硅铁精矿。其中高炉瓦斯灰泥由高炉副产的重力除尘灰、瓦斯灰和瓦斯泥按照100:50～60:40～50的重量比混合而成的。

主要原料化学成分如下表所示：

实施例1：

（1）物料的混合：将水份含量为8%的高炉瓦斯灰泥、转炉OG泥、高硅铁精矿和膨润土按100:20:70:2的重量比进行配料后搅拌均匀，使之成为混合物料。

物料的润磨、压块和干燥：将混合物料输送到压块机的料斗内，通过喷水使混合物料被湿润，同时物料借助压块机的机械力作用压制成块，合格的压块从压块机内取出。压块的尺寸控制为53×115×230mm，水分含量控制在5～7%。合格的压块送入干燥窑中进行干燥，干燥窑的热源采用从隧道窑中排出的200～400℃的烟气，干燥时间控制为5h，烟气在干燥窑内的流速控制为2～3m/s，压块的干燥温度控制为100～250℃。

（2）生压块的还原焙烧和冷却：干燥后的压块送到隧道窑的入窑侧，经窑尾的液压推车机送入隧道窑内。压块在窑内预热带与逆流而来的高温烟气进行热交换，压块在温度达到600℃以上后开始还原，当压块进入到加热段且其温度达到1050～1200℃时，进行高温还原。隧道窑热源采用从冷却段流动来的高温预热煤气与加热段吹入的助燃空气混合后进行燃烧所产生的高温烟气。压块在隧道窑内高温还原时间控制为11h。直接还原后温度为1050～1200℃的高温焙烧矿进入到隧道窑的冷却段，与从窑头喷入的常温高炉煤气进行热交换，当高温焙烧矿冷却到200～300℃以下时从隧道窑中排出，冷却时间控制为6～8h。

（3）焙烧矿的破碎和筛分：还原后的焙烧矿铁品位在55%以上，金属化率在85%以上，经过破碎和筛分后，粒度为5～50mm的直接作为高炉原料；经磨矿、磁选、压块粒度为0～5mm的，金属化率达到92%以上作为转炉原料；粒度大于50mm的返回破碎机破碎后再次筛分。

（4）收集富锌粉尘：在隧道窑除尘***中收集富锌粉尘，ZnO含量为40%。

实施例2

（1）物料的混合：将水份含量为6%的高炉瓦斯灰泥、转炉OG泥、高硅铁精矿和膨润土按100:30:60:2的重量比进行配料后搅拌均匀，使之成为混合物料。

物料的润磨、压块和干燥：将混合物料输送到压块机的料斗内，通过喷水使混合物料被湿润，同时物料借助压块机的机械力作用压制成块，合格的压块从压块机内取出。压块的尺寸控制为53×115×230mm，水分含量为5%。合格的压块送入干燥窑中进行干燥，干燥窑的热源采用从隧道窑中排出的200～400℃的烟气，干燥时间控制为4h，烟气在干燥窑内的流速控制为2～3m/s，压块的干燥温度控制为100～250℃。

（2）生压块的还原焙烧和冷却：干燥后的压块送到隧道窑的入窑侧，经窑尾的液压推车机送入隧道窑内。压块在窑内预热带与逆流而来的高温烟气进行热交换，压块在温度达到600℃以上后开始还原，当压块进入到加热段且其温度达到1050～1200℃时，进行高温还原。隧道窑热源采用从冷却段流动来的高温预热煤气与加热段吹入的助燃空气混合后进行燃烧所产生的高温烟气。压块在隧道窑内高温还原时间控制为11h。直接还原后温度为1050～1200℃的高温焙烧矿进入到隧道窑的冷却段，与从窑头喷入的常温高炉煤气进行热交换，当高温焙烧矿冷却到200～300℃以下时从隧道窑中排出，冷却时间控制为8h。

（3）焙烧矿的破碎和筛分：还原后的焙烧矿铁品位在55%以上，金属化率在85%以上，经过破碎和筛分后，粒度为5～50mm的直接作为高炉原料；经磨矿、磁选、压块粒度为0～5mm的，金属化率达到92%以上作为转炉原料；粒度大于50mm的返回破碎机破碎后再次筛分。

（4）收集富锌粉尘：在隧道窑除尘***中收集富锌粉尘，ZnO含量为45%。

Claims (4)

1.利用含铁尘泥和高硅铁精矿生产金属化炉料的工艺，包括以下步骤：

（1）将高炉瓦斯灰泥、转炉OG泥、高硅铁精矿和膨润土搅拌混合，混合物料经过润磨、压块、干燥得到生压块；所述高炉瓦斯灰泥、转炉OG泥、高硅铁精矿和膨润土的重量比为100:20～30:60～70:2～3；所述干燥的工艺参数为：干燥温度为100～250℃，干燥烟气流速为2～3m/s，干燥时间为4～6h；

（2）将生压块送入隧道窑内，与逆流的高温烟气热交换进行预热，预热后的生压块进入加热段进行还原焙烧，还原后的高温焙烧矿在隧道窑冷却段冷却，出炉，得到金属化炉料；所述还原焙烧的具体工艺参数为：还原焙烧温度为1050～1200℃，烧结时间为8～12h。

2.如权利要求1所述的利用含铁尘泥和高硅铁精矿生产金属化炉料的工艺，其特征在于，还包括如下步骤：收集隧道窑烟尘除尘***中的富锌粉尘。

3.如权利要求1所述的利用含铁尘泥和高硅铁精矿生产金属化炉料的工艺，其特征在于，还包括如下步骤：将步骤(2)中得到的金属化炉料进行破碎和筛分，粒度为5～50mm的作为高炉原料；粒度小于5mm，金属化率在92%以上的作为转炉原料；粒度大于50mm的进行再次破碎。

4.如权利要求1-3任意一项所述的利用含铁尘泥和高硅铁精矿生产金属化炉料的工艺，其特征在于：步骤（2）中所述还原后的高温焙烧矿进入隧道窑冷却段采用高炉煤气进行冷却，预热后的高炉煤气流动到隧道窑加热段与助燃空气混合后进行燃烧，产生的高温烟气流向隧道窑的预热段对物料进行加热。