CN111850199A - 一种高炉喷吹用含铁提质煤及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高炉喷吹用含铁提质煤，按重量百分比包括铁精矿粉5％～30％，其余为劣质粉煤。将劣质粉煤与铁精矿粉投放至加热炉中焙烧制得高炉喷吹用含铁提质煤。本发明通过采用自然界之中的蕴藏的廉价劣质煤粉，与铁精矿粉一起，通过一定的加工制造工艺，对含铁精矿粉进行炉外部分预还原，并采用现有高炉喷吹煤粉工艺，喷入到高炉内部，进行高炉的日常生产，此项技术实施后，可以实现减少高炉燃料消耗、提升高炉产量的同时，大幅度的降低炼铁生产成本，实现高炉工艺的绿色制造。
Description
技术领域
本发明涉及炼铁技术领域，特别涉及一种高炉喷吹用含铁提质煤。
背景技术
对于今天的炼铁工艺来讲，高炉冶炼的经济性仍然是最高的，也是存在最为广泛的生铁生产形式。而高炉冶炼经济性的体现，除了其是作为热能利用效率最高的单体容器以外，就是其可以采用其它含碳物质来替代部分炉内冶炼用焦炭，而喷吹煤粉技术就是在此理念基础上发展而来的。由于受到资源数量和制造工艺的限制，导致煤焦价格之间有较大的差距，因此，大量喷吹煤粉后，就可以起到较为明显的降低生铁加工成本的效果，这也使得今天绝大部分企业的不同有效炉容高炉均采用了喷吹煤粉技术。而煤粉喷入高炉炉内后，大部分会在风口回旋区内燃烧，少部分会随着气流进入到炉内中上部，并在炉内起到发热剂、还原剂和渗碳剂的作用，从而来维持高炉正常的生产。而对于喷吹煤粉工艺来讲，对于大部分企业来说，其喷入到炉内的煤粉主要是由烟煤、无烟煤混合配制而构成，而部分企业考虑到成本和社会资源等因素，也会在其中配入部分CDQ粉、兰炭等，从而降低混合煤粉成本。而与此同时，高炉作为最为当下主流的炼铁生产工艺，其追求的目标就是“高效”、“低耗”，与此之外还有生铁的“高产”。由于其最为主要的产品就是生铁，而煤粉喷入炉内的很大作用就是与氧气等反应，生成一氧化碳的还原气体，在一定温度、气氛下去还原矿石中的铁氧化物，从而获得合格铁水，完成矿石的冶炼生产。但这里也就衍生出来一个问题，由于还原工艺特点。那就是能否将炉内的部分反应工艺，比如部分还原反应，来挪到其它工艺中来进行，这样做的好处就是，可以大幅度的提升高炉运行效率，降低燃料消耗，从而实现企业和社会所提倡的稳定、高产、低耗。而煤粉作为高炉生产工艺下的最为重要的还原剂之一，除了原煤可以作为高炉喷吹用煤以外，其它的社会中的加工类含碳资源，也是可以作为高炉喷吹用煤的，比如CDQ粉、兰炭等等，因此，如能将二者结合，通过炉外的加工制作，将部分反应转移到二次含碳产品中，进行高炉冶炼生产，无论是从理论上，还是在实际生产中，就可以实现高炉最优化的喷煤生产。而与此同时，喷吹煤粉工艺特点也为此类技术的实施提供了可操作的技术手段。
而对于高炉喷吹煤粉工艺来讲，采用烟煤、烟煤等混合煤粉喷吹是当下最为成熟的工艺方案，并在此基础上，发展出了如配加CDQ粉、兰炭等二次资源喷吹技术，均在生产中取得了不错的效果。但针对提质煤这项技术，现在很多技术还是将其作为提炼某种二次产物的剩余产品(见中国专利“一种低阶煤分质利用多联产制备甲醇和低碳烯烃的方法”专利申请号：CN110002933A，“褐煤干燥提质的方法”专利申请号：CN106701232A，“一种低阶煤综合利用制合成气的方法和***”专利申请号：CN109652135A，“一种利用低阶煤中煤物质制备甲醇的方法”专利申请号：CN109912389A，“一种利用低阶煤多途径合成氨的方法”专利申请号：CN109762603等)，通过此类发明创造，通过对低阶煤中的挥发分和固定碳分别加以开发与利用，可以实现部分产品如氨水、焦油、甲醇的加工制造成本低廉，而且实现了废水、煤粉等多种废物的再利用，节省资源，但在这里需要指出的是，此类新技术所产生的提质煤粉，仅仅是用于制造其它需要的产品的剩余产物，虽有部分可以用于高炉喷吹，但其中未含有含铁物质，对于高炉高产、降耗作用有限。还有部分提质煤的加工工艺技术(见中国专利“一种提质煤降温加湿工艺”专利申请号：CN108048120A，“一种低阶煤的分步提质加工工艺和加工***”专利申请号：CN101760215B，“一种利用低阶煤中煤物质制备合成气的方法和***”专利申请号：CN109652130A等)，此类发明创造均提供的一种低阶煤的分步提质加工工艺，可以克服国内原有低阶煤提质技术对煤种处理的单一性，实现了提质煤种的多样性。虽在实际应用中取得一定效果，但仅仅是作为提质煤的加工工艺的技术，与高炉喷吹用提质煤生产关系不大。还有就是关于高炉喷吹精矿粉之类的发明创造(见中国专利“一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法”，专利申请号：CN106755668A，“一种高炉冶炼方法”专利申请号：CN107475471A等)，此类技术，通过采用高炉喷吹煤粉工艺技术，将除尘灰、铁精矿以及熔剂等物质，与混合煤粉一起，喷入到高炉内，但这里也必须要指出的是，这些技术对于由于为能够实现含铁物质在炉外的还原过程高，因此喷入高炉后，对于高炉的降耗、高产会产生不利影响。此外就是一些国内外可查阅到的文献资料(见期刊《化学工业》“煤提质和煤制天然气耦合项目能量转化效率分析”2013年，31卷，10期，15；《煤炭转化》“煤抽提物基炭材料的制备及其电化学性能”2014年，37卷，1期，73；《煤化工》“日本神户制钢的褐煤提质技术”2011年，4期，6等)，这里文献资料有提及到提质煤的加工和二次产品制造技术，文章中多处提及到此类技术可以实现废水、煤粉等多种废物的再利用，节省资源，但在这里需要指出的是，此类新技术所产生的提质煤粉，仅仅是用于制造其它需要的产品的剩余产物，虽有部分可以用于高炉喷吹，但其中未含有含铁物质，还是对于高炉高产、降耗作用有限。因此对于通过提质煤粉的工艺，将含铁产物进行预还原，在通过高炉喷吹煤粉工艺进行实时，从而实现高炉的“高产”、“低耗”的绿色制造的方法措施几乎还没有。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种一种高炉喷吹用含铁提质煤，减少高炉燃料消耗、提升高炉产量的同时，大幅度的降低炼铁生产成本。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种高炉喷吹用含铁提质煤，按重量百分比包括铁精矿粉5％～30％，其余为劣质粉煤。
所述的劣质粉煤为泥煤、褐煤、烟煤的一种或者几种；
所述的劣质煤粉的灰分质量百分含量≤30％。
所述的铁精矿粉的TFe质量百分含量≥30％。
一种高炉喷吹用含铁提质煤的制备方法，将劣质粉煤与铁精矿粉投放至加热炉中焙烧，焙烧温度为500℃～1100℃，焙烧时间为2h～10h。
所述的加热炉为干馏炉。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过采用自然界之中的蕴藏的廉价劣质煤粉，与铁精矿粉一起，通过一定的加工制造工艺，对含铁精矿粉进行炉外部分预还原，并采用现有高炉喷吹煤粉工艺，喷入到高炉内部，进行高炉的日常生产，此项技术实施后，可以实现减少高炉燃料消耗、提升高炉产量的同时，大幅度的降低炼铁生产成本，实现高炉工艺的绿色制造。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明：
以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。
实施例1
含铁提质煤原料廉价劣质煤粉与含铁精矿粉配比方案见表1。
表1：
| 原料名称 | 性能 | 质量配入比例，％ |
| 泥煤 | 灰分含量，25％ | 25 |
| 褐煤 | 灰分含量，18％ | 25 |
| 烟煤 | 灰分含量，10％ | 25 |
| 含铁精矿粉 | TFe含量，50％ | 25 |
劣质廉价煤粉与含铁精矿按照如上的比例混合后，投放至加热炉中，焙烧温度控制在650℃，焙烧3小时后，就可制得高炉喷吹用含铁提质煤。
实施例1高炉应用效果见表2。
表2：
| 项目 | 燃料消耗，kg/t | 生铁产量，t/d |
| 原有喷煤工艺生产条件下 | 560 | 1800 |
| 配入8％含铁提质煤的喷煤生产工艺条件下 | 555 | 1856 |
| 效果 | -5 | +56 |
采用现有高炉喷吹煤粉工艺，喷入到高炉内部，进行高炉的日常生产，在某钢铁厂有效炉容450m3高炉应用后，燃料消耗下降5kg/t，生铁日产量增加56吨，此项技术实施后，可以达到减少高炉燃料消耗、提升高炉产量的同时，大幅度的降低炼铁生产成本，实现高炉工艺的绿色制造。
实施例2
含铁提质煤原料廉价劣质煤粉与含铁精矿粉配比方案见表3。
表3：
| 原料名称 | 性能 | 质量配入比例，％ |
| 泥煤 | 灰分含量，25％ | 15 |
| 褐煤 | 灰分含量，18％ | 15 |
| 烟煤 | 灰分含量，10％ | 50 |
| 含铁精矿粉 | TFe含量，55％ | 20 |
把这些劣质廉价煤粉与含铁精矿按照如上的比例混合后，投放至加热炉中，焙烧温度控制在700℃，焙烧4小时后，就可制得高炉喷吹用含铁提质煤。
实施例2高炉应用效果见表4。
表4：
| 项目 | 燃料消耗，kg/t | 生铁产量，t/d |
| 原有喷煤工艺生产条件下 | 555 | 3300 |
| 配入10％含铁提质煤的喷煤生产工艺条件下 | 552 | 3380 |
| 效果 | -3 | +80 |
采用现有高炉喷吹煤粉工艺，喷入到高炉内部，进行高炉的日常生产，在某钢铁厂有效炉容1280m3高炉应用后，燃料消耗下降3kg/t，生铁日产量增加80吨，此项技术实施后，可以达到减少高炉燃料消耗、提升高炉产量的同时，大幅度的降低炼铁生产成本，实现高炉工艺的绿色制造。
实施例3
含铁提质煤原料廉价劣质煤粉与含铁精矿粉配比方案见表5。
表5：
| 原料名称 | 性能 | 质量配入比例，％ |
| 泥煤 | 灰分含量，25％ | 30 |
| 褐煤 | 灰分含量，18％ | 15 |
| 烟煤 | 灰分含量，10％ | 45 |
| 含铁精矿粉 | TFe含量，60％ | 10 |
把这些劣质廉价煤粉与含铁精矿按照如上的比例混合后，投放至加热炉中，焙烧温度控制在800℃，焙烧5小时后，就可制得高炉喷吹用含铁提质煤。
实施例3高炉应用效果见表6。
表6：
| 项目 | 燃料消耗，kg/t | 生铁产量，t/d |
| 原有喷煤工艺生产条件下 | 549 | 6000 |
| 配入8％含铁提质煤的喷煤生产工艺条件下 | 545 | 6100 |
| 效果 | -4 | +100 |
采用现有高炉喷吹煤粉工艺，喷入到高炉内部，进行高炉的日常生产，在某钢铁厂有效炉容2580m3高炉应用后，燃料消耗下降4kg/t，生铁日产量增加100吨，此项技术实施后，可以达到减少高炉燃料消耗、提升高炉产量的同时，大幅度的降低炼铁生产成本，实现高炉工艺的绿色制造。
实施例4
含铁提质煤原料廉价劣质煤粉与含铁精矿粉配比方案见表7。
表7：
| 原料名称 | 性能 | 质量配入比例，％ |
| 泥煤 | 灰分含量，25％ | 45 |
| 褐煤 | 灰分含量，18％ | 10 |
| 烟煤 | 灰分含量，10％ | 30 |
| 含铁精矿粉 | TFe含量，60％ | 15 |
把这些劣质廉价煤粉与含铁精矿按照如上的比例混合后，投放至加热炉中，焙烧温度控制在900℃，焙烧4小时后，就可制得高炉喷吹用含铁提质煤。
实施例4高炉应用效果见表8。
表8：
| 项目 | 燃料消耗，kg/t | 生铁产量，t/d |
| 原有喷煤工艺生产条件下 | 535 | 7450 |
| 配入10％含铁提质煤的喷煤生产工艺条件下 | 530 | 7570 |
| 效果 | -5 | +120 |
采用现有高炉喷吹煤粉工艺，喷入到高炉内部，进行高炉的日常生产，在某钢铁厂有效炉容3200m3高炉应用后，燃料消耗下降5kg/t，生铁日产量增加120吨，此项技术实施后，可以达到减少高炉燃料消耗、提升高炉产量的同时，大幅度的降低炼铁生产成本，实现高炉工艺的绿色制造。
实施例5
含铁提质煤原料廉价劣质煤粉与含铁精矿粉配比方案见表9。
表9：
| 原料名称 | 性能 | 质量配入比例，％ |
| 泥煤 | 灰分含量，25％ | 15 |
| 褐煤 | 灰分含量，18％ | 30 |
| 烟煤 | 灰分含量，10％ | 35 |
| 含铁精矿粉 | TFe含量，65％ | 20 |
把这些劣质廉价煤粉与含铁精矿按照如上的比例混合后，投放至加热炉中，焙烧温度控制在900℃，焙烧4小时后，就可制得高炉喷吹用含铁提质煤。
实施例5高炉应用效果见表10。
表10：
| 项目 | 燃料消耗，kg/t | 生铁产量，t/d |
| 原有喷煤工艺生产条件下 | 510 | 9800 |
| 配入6％含铁提质煤的喷煤生产工艺条件下 | 504 | 9900 |
| 效果 | -6 | +100 |
采用现有高炉喷吹煤粉工艺，喷入到高炉内部，进行高炉的日常生产，在某钢铁厂有效炉容4038m3高炉应用后，燃料消耗下降6kg/t，生铁日产量增加100吨，此项技术实施后，可以达到减少高炉燃料消耗、提升高炉产量的同时，大幅度的降低炼铁生产成本，实现高炉工艺的绿色制造。
Claims (6)
1.一种高炉喷吹用含铁提质煤，其特征在于，按重量百分比包括：铁精矿粉5％～30％，其余为劣质粉煤。
2.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹用含铁提质煤，其特征在于，所述的劣质粉煤为泥煤、褐煤、烟煤的一种或者几种。
3.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹用含铁提质煤，其特征在于，所述的劣质煤粉的灰分质量百分含量≤30％。
4.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹用含铁提质煤，其特征在于，所述的铁精矿粉的TFe质量百分含量≥30％。
5.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹用含铁提质煤的制备方法，其特征在于，将劣质粉煤与铁精矿粉投放至加热炉中焙烧，焙烧温度为500℃～1100℃，焙烧时间为2h～10h。
6.根据权利要求5所述的一种高炉喷吹用含铁提质煤的制备方法，其特征在于，所述的加热炉为干馏炉。
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2020
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