CN106811597A - 一种利用石灰窑废气生产高炉用冷固结含碳球团的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用石灰窑废气生产高炉用冷固结含碳球团的方法，将含碳物料、含铁物料、生石灰、粘结剂均匀混合，向混合料中加入占混合料总重量10％～20％的水，堆放1～3h后进行充分消化；将消化后的混合料进行圆盘造球或对辊压球的方法进行造块，得到含碳球团生球；将生球运往养护反应仓，向生球养护反应仓底部通入石灰窑废气，通入的石灰窑废气温度在100～150℃，养护时间为24h以上，得到高炉用冷固结含碳球团。本发明利用石灰窑废气生产冷固结含碳球团的方法，既可以生产高温强度高的冷固结含碳球团，又可以显著降低石灰窑废气中CO₂排放量的方法，并且球团高温强度大，热稳定性好。

Description

一种利用石灰窑废气生产高炉用冷固结含碳球团的方法

技术领域

本发明属于冶金环保和炼铁造块领域，尤其涉及一种冷固结含碳球团的生产方法。

背景技术

钢铁厂配套的石灰厂每年向大气排放大量的废气，石灰窑废气是石灰窑煅烧石灰石工业生产生石灰过程中产生的高CO₂含量废气，上述过程产生的废气一般末经利用直接排放入大气，石灰窑废气中CO₂含量一般在25％～35％之间，最高可达40％，比其它工业炉废气都高且含有一定量的余热，如果将CO₂直接排入大气将会造成能源的浪费和大气的污染，烟气中的粉尘也会对周边环境造成很大污染。钢铁冶金过程中CO₂和粉尘的排放已引起了世界范围内的关注，低碳环保炼铁是炼铁工作者的首要目标。

冷固结含碳球团是将含铁原料(主要是铁矿粉和含铁粉尘)、含碳原料(主要是煤粉和含C粉尘)和粘结剂按比例混合后采用对辊压块和圆盘造球的方式造块，然后养护生产出来的一种炼铁原料，冷固结含碳球团生产工艺避免了传统的高温烧结过程，大大的缩短了工艺流程，具有还原性强、生产成本低廉、环保和节能等优点。冷固结含碳球团是直接还原工艺和熔融还原工艺主要的炼铁原料，但由于其高温强度低，热稳定性差很难满足高炉炼铁需要。

文献“生产碳酸化球团的初步实践”作者：唐光武《四川冶金》1979年，介绍了利用热风炉废气养护含CaO的球团，生产高炉用碳酸化球团的工艺，但是由于热风炉废气中CO₂含量普遍偏低，生球强度增加缓慢，造成碳酸化球团养护周期长，球团冷强度低。

《以水玻璃为粘结剂的矿粉冷固结球团的方法》(申请号：201210141420.2)公布了以水玻璃为粘结剂的生产高炉用含碳球团的方法，该方法是向经过强碱改性后的矿粉中添加水玻璃，经混碾、压块、干燥后制得成品球团。

《水泥混合物作粘结剂固结细矿粉制作含碳球团》(申请号：200710146728.5)公布了以水泥为粘结剂的生产高炉用含碳球团的方法，该方法将矿粉，碳粉和10％水泥均匀混和后造球经过养护3天后，可制成高炉用含碳球团。

上述专利存在不足在于，尽管上述两种方法生产出来的含碳球团强度都较高，但是无论是水玻璃和水泥在超过200℃加热后，水泥和水波璃粘结性能都会迅速失效，球团强度迅速下降，高温强度低。

《铁精矿煤粉热压团块的制备法》(申请号200710010097.4)公布了热压含碳球团的制备方法，尽管此方法生产出来的球团冷强度和高温强度都符合高炉炼铁生产要求，但是热压球团的生产过程需要事先将混合料预热，且在对辊压球的过程中需要在350～500℃的高温保温20～30min下完成的，生产效率低，热压过程容易引燃混合料中煤粉，安全性差，且所用煤粉必须为粘结性强和资源稀缺的焦煤。

为克服上述专利和文献中存在不足，本发明将石灰窑废气通入含碳球团生球养护仓，利用石灰窑废气中高浓度的CO₂气体与球团中的CaO产生化学反应，使球团内的CaO颗粒之间形成CaCO₃的连桥，从而使球团固结，并利用废气中余热将球团中多余水分快速带走，使球团养护时间缩短。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种利用石灰窑废气生产冷固结含碳球团的方法，既可以生产高温强度高的冷固结含碳球团，又可以显著降低石灰窑废气中CO₂排放量的方法。

本发明目的是这样实现的：

本发明旨在提供一种能够生产冷强度和高温强度均满足高炉炼铁要求，同时避免传统烧结工艺和降低钢铁厂石灰窑废气CO₂排放量的冷固结含碳球团生产方法，本发明利用石灰窑废气中高含量的CO₂与球团中的CaO发生反应生成CaCO₃骨架同时利用废气中的余热带走球团内多余的水分，达到快速固结球团的目的。由于CaCO₃的分解温度接近900℃，因此该方法生产出的冷固结含碳球团具有较高的高温强度，当温度超过900℃后，由于球团内部的C粉与球团中的含铁物质发生还原反应，球团内部生成金属铁骨架，使球团900℃后仍然保持强度，直至球团软化熔融，完全克服了高炉冶炼冷固结含碳球团过程中，含碳球团因高温强度低，球团在生成金属铁骨架之前产生爆裂，造成高炉悬料和炉缸冻结的缺点。

一种利用石灰窑废气生产高炉用冷固结含碳球团的方法，

(1)分别将细于200目的的含碳物料、含铁物料、生石灰、粘结剂，按照重量百分比为5～15％，50％～70％：15％～25％：5％～10％均匀混合；

(2)向(1)中混合料中加入占混合料总重量10％～20％的水，堆放1～3h后进行充分消化；

(3)将消化后的混合料进行圆盘造球或对辊压球的方法进行造块，得到含碳球团生球；

(4)将生球运往养护反应仓，向生球养护反应仓底部通入石灰窑废气，通入的石灰窑废气温度在100～150℃，养护时间为24h以上，得到成品高炉用冷固结含碳球团。

所述含铁物料是铁矿粉、转炉尘、电炉尘、烧结机头灰和烧结返矿中的一种或几种；所述含碳物料是煤粉、高炉布袋灰、高炉重力灰和焦化除尘灰的一种或几种；所述的粘结剂是膨润土、羧甲基纤维素钠中的任意一种及以上两种。

本发明的有益效果在于：

(1)采用冷固结造块工艺，避免了传统的烧结工艺，可以减少CO₂排放量；

(2)该工艺利用石灰窑废气中高浓度的CO₂与球团中的CaO反应生成CaCO₃骨架使球团强度增加，不但减少了石灰窑中废气中的CO₂排放量，而且缩短了养护时间，具有较高的社会价值和经济价值；

(3)依靠石灰窑废气的余热预热生球，使球团中多余的水分被热废气带走，使生球强度快速增加，避免因球团之间的挤压而使生球达到强度前破碎，具有较好的节能减排的作用；

(4)石灰窑废气中含有一定量的石灰粉尘，石灰粉尘比重轻，吸湿性强，能够吸附在含碳生球表面，避免含碳球团养护过程中彼此粘连；

(5)球团内部配有一定比例的C粉，在球团内部起到还原剂和发热剂的作用，可以提高球团还原性和降低焦比；

(6)本发明冷固结含碳球团依靠球团内部生成的CaCO₃骨架固结，因CaCO₃分解温度高(分解温度为898℃)，因此球团高温强度大，热稳定性好，克服了传统冷固结含碳球团冷强度大，高温强度低容易爆裂的缺点；

(7)该方法生产含碳球团可以回收钢铁厂转炉尘，高炉瓦斯灰和烧结机头灰等粉尘，降低造球成本；

(8)粉尘中含有一定的碱金属，含碳球团内的碱金属可以催化球团内的煤粉提高球团还原性。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的说明。

实例1

本发明高炉用冷固结含碳球团以钢铁厂铁矿粉、煤粉、生石灰为原料。本发明实施例1冷固结含碳球团原料成分见表1。

表1 本发明实施例1冷固结含碳球团原料成分(％)

将混合料分别磨细至细于200目比例占90％以上，然后按比例混合，本发明实施例1冷固结含碳球团配料方案见表2。

表2 本发明实施例1冷固结含碳球团配料方案

向混合料中加入占混合料总重量15％的水，将水和混合料均匀混合，堆放2h后进行充分消化。将混合料放入圆盘造球机内进行造球得到含碳球团生球。

将生球运往养护反应仓，向生球养护反应仓底部通入石灰窑废气，控制向生球养护仓中通入的石灰窑废气温度在120℃，养护时间为24h以上，得到成品高炉用冷固结含碳球团。

还原性气氛下本发明实施例1预热后强度与其它冷固结含碳球团强度对比见表3，由表3可以看出本发明含碳球团高温强度较传统工艺如水玻璃和水泥为粘结剂生产出来的球团有较大提高，本发明实施例1冷固结含碳球团和球团矿还原性对比见表4，还原性提高了4％左右，可以满足高炉炼铁需要。

表3 还原性气氛下本发明实施例1预热后强度与其它冷固结含碳球团强度对比(N/球)

表4 本发明实施例1冷固结含碳球团和球团矿还原性对比

实例2

本发明高炉用冷固结含碳球团以钢铁厂粉尘、生石灰为原料。本发明实施例2冷固结含碳球团原料成分见表5。

表5 本发明实施例2冷固结含碳球团原料成分(％)

将混合料分别磨细至细于200目比例占90％以上，然后按比例混合，本发明实施例2冷固结含碳球团配料方案见表6。

表6 本发明实施例2冷固结含碳球团配料方案

向混合料中加入占混合料总重量20％的水，将水和混合料均匀混合，堆放2h后进行充分消化。将混合料放入对辊压球机内进行造块，压成枕头型含碳球团生球。

将生球运往养护反应仓，向生球养护反应仓底部通入石灰窑废气，控制向生球养护仓中通入的石灰窑废气温度在120℃，养护时间为32h以上，得到成品高炉用冷固结含碳球团。还原性气氛下本发明实施例2预热后强度与其它冷固结含碳球团强度对比见表7，本发明实施例2冷固结含碳球团和球团矿还原性对比见表8。

表7 还原性气氛下本发明实施例2预热后强度与其它冷固结含碳球团强度对比(N/球)

表8 本发明实施例2冷固结含碳球团和球团矿还原性对比

实例3

本发明高炉用冷固结含碳球团以钢铁厂粉尘、生石灰为原料。本发明实施例3冷固结含碳球团原料成分见表9。

表9 本发明实施例1冷固结含碳球团原料成分(％)

将混合料分别磨细至细于200目比例占90％以上，然后按比例混合，本发明实施例3冷固结含碳球团配料方案见表10。

表10 本发明实施例3冷固结含碳球团配料方案

向混合料中加入占混合料总重量20％的水，将水和混合料均匀混合，堆放2h后进行充分消化。将混合料放入圆盘造球机内进行造球得到含碳球团生球。

将生球运往养护反应仓，向生球养护反应仓底部通入石灰窑废气，控制向生球养护仓中通入的石灰窑废气温度在120℃，养护时间为32h以上，得到成品高炉用冷固结含碳球团。还原性气氛下本发明实施例3预热后强度与其它冷固结含碳球团强度对比见表11，本发明实施例3冷固结含碳球团和球团矿还原性对比见表12。

表11 还原性气氛下本发明实施例3预热后强度与其它冷固结含碳球团强度对比(N/球)

表12 本发明实施例1冷固结含碳球团和球团矿还原性对比

实例4

本发明高炉用冷固结含碳球团以钢铁厂粉尘、生石灰为原料。本发明实施例4冷固结含碳球团原料成分见表13。

表13 本发明实施例4冷固结含碳球团原料成分(％)

将混合料分别磨细至细于200目比例占90％以上，然后按比例混合，本发明实施例4冷固结含碳球团配料方案见表14。

表14 本发明实施例1冷固结含碳球团配料方案

向混合料中加入占混合料总重量20％的水，将水和混合料均匀混合，堆放2h后进行充分消化。将混合料放入对辊压球机内进行造块，压成枕头型含碳球团生球。

将生球运往养护反应仓，向生球养护反应仓底部通入石灰窑废气，控制向生球养护仓中通入的石灰窑废气温度在120℃，养护时间为32h以上，得到成品高炉用冷固结含碳球团。还原性气氛下本发明实施例4预热后强度与其它冷固结含碳球团强度对比见表15，本发明实施例4冷固结含碳球团和球团矿还原性对比见表16。

表15 还原性气氛下本发明实施例4预热后强度与其它冷固结含碳球团强度对比(N/球)

表16：本发明实施例4冷固结含碳球团和球团矿还原性对比

实例5

本发明高炉用冷固结含碳球团以钢铁厂粉尘、生石灰为原料。本发明实施例6冷固结含碳球团原料成分见表17。

表17 本发明实施例6冷固结含碳球团原料成分(％)

将混合料分别磨细至细于200目比例占90％以上，然后按比例混合，本发明实施例6冷固结含碳球团配料方案见表18。

表18 本发明实施例6冷固结含碳球团配料方案

向混合料中加入占混合料总重量20％的水，将水和混合料均匀混合，堆放2h后进行充分消化。将混合料放入对辊压球机内进行造块，压成枕头型含碳球团生球。

将生球运往养护反应仓，向生球养护反应仓底部通入石灰窑废气，控制向生球养护仓中通入的石灰窑废气温度在120℃，养护时间为32h以上，得到成品高炉用冷固结含碳球团。还原性气氛下本发明实施例6预热后强度与其它冷固结含碳球团强度对比见表19，本发明实施例6冷固结含碳球团和球团矿还原性对比见表20。

表19 还原性气氛下本发明实施例6预热后强度与其它冷固结含碳球团强度对比(N/球)

表20 本发明实施例6冷固结含碳球团和球团矿还原性对比

Claims (4)

1.一种利用石灰窑废气生产高炉用冷固结含碳球团的方法，其特征在于，

(1)将含碳物料、含铁物料、生石灰、粘结剂，按照重量百分比为5～15％，50％～70％：15％～25％：5％～10％均匀混合；混合料细于200目比例占90％以上；

(2)向(1)中混合料中加入占混合料总重量10％～20％的水，堆放1～3h后进行充分消化；

(3)将消化后的混合料进行圆盘造球或对辊压球的方法进行造块，得到含碳球团生球；

(4)将生球运往养护反应仓，向生球养护反应仓底部通入石灰窑废气，通入的石灰窑废气温度在100～150℃，养护时间为24h以上，得到高炉用冷固结含碳球团。

2.根据权利要求1所述利用石灰窑废气生产高炉用冷固结含碳球团的方法，其特征在于，所述含铁物料是铁矿粉、转炉尘、电炉尘、烧结机头灰和烧结返矿中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述利用石灰窑废气生产高炉用冷固结含碳球团的方法，其特征在于，所述含碳物料是煤粉、高炉布袋灰、高炉重力灰和焦化除尘灰的一种或几种。

4.根据权利要求1所述利用石灰窑废气生产高炉用冷固结含碳球团的 方法，其特征在于，所述的粘结剂是膨润土、羧甲基纤维素钠中的任意一种及以上。