一種自還原冷固團塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種自還原冷固團塊，采用含碳含鐵廢料為原料，采用鐵酸鈣為渣鐵分離劑，其自還原冷固團塊中化學成分的重量百分比滿足以下條件：碳含量為5%～25%，?TFe≥50%，S≤0.50%，P≤0.50%，鐵酸鈣：2%~10%，并含有物料總重量百分比3%～15%的粘結劑。本發(fā)明全部使用鋼鐵生產(chǎn)中的廢料，解決現(xiàn)有冶金廢料產(chǎn)品存在的不足及廢料處理過程中渣鐵分離難、廢料熔點高等問題，金屬收得率高，化渣效果好，對后續(xù)生產(chǎn)操作無影響。不僅降低了冶金爐料消耗，而且減少了廢棄物排放量，提高了廢棄物綜合利用水平，經(jīng)濟效益和環(huán)保效益明顯，具有很好的推廣使用價值。
【專利說明】—種自還原冷固團塊
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金廢棄物循環(huán)利用領域，尤其涉及一種自還原冷固團塊。
【背景技術】
[0002]隨著我國對節(jié)能減排工作的日益重視，冶金廢料的各種企業(yè)內(nèi)部循環(huán)綜合利用技術得到了蓬勃發(fā)展，例如以冶金廢料加工產(chǎn)品作為轉爐冷卻、助熔劑利用，低鋅塵泥作為燒結原料使用，冶金廢料冷固球團作為高爐原料使用等，這類技術既節(jié)約了冶金廢棄物企業(yè)外循環(huán)利用時所需的設備、場地投資，又減少了廢物排放量，成本低，經(jīng)濟效益和環(huán)保效益明顯，已在很多企業(yè)得到了推廣。
[0003]而對于冶金廢棄物產(chǎn)品來說，鐵水罐和魚雷罐中的鐵水擁有良好的熱環(huán)境和化學環(huán)境，完全可以用來作為含碳含鐵廢棄物產(chǎn)品尤其是自還原團塊的有效反應介質，實現(xiàn)無害化處理和資源回收。
[0004]國內(nèi)外有很多企業(yè)開展過這方面的研究，但都普遍存在一些問題，如原料成本或加工成本較高、對鐵水污染大，尤其是反映實際自還原度的一個重要指標渣鐵分離效果較差，使得金屬鐵實際回收率較低，實際應用效益難以體現(xiàn)，成為該項技術的關鍵技術難題，因此也一直難以得到有效推廣。另外，目前用于鐵水罐或魚雷罐的冷固球團普遍添加少量螢石作為渣鐵分離劑使用，這種冷固球團加入鐵水罐或魚雷罐中易造成罐襯侵蝕，并降低鐵水罐或魚雷罐的使用次數(shù)，增加了工藝成本，而且逸出煙氣中的氟化物也會污染操作環(huán)境。
[0005]如申請?zhí)枮?00480023510.5，名為“自還原、冷固團塊”的中國專利，利用鐵精礦、含碳還原劑及具有特殊要求的粘結劑制成團塊后再在高爐煉鐵、非高爐煉鐵以及各種煉鋼爐煉鋼用，但是該發(fā)明所用的原料都是精料，并且對原料的粒度有一定的要求，原料成本、加工成本均較高，而且實際自還原度較低。
[0006]又如申請?zhí)枮?00910010510.6，名為“一種含鋅含鐵塵、泥的處理方法”的中國專利利用不同冶金塵、泥配制成冷固結球團，使配料中碳達到一定過剩系數(shù)，干燥后投入空鐵水罐中，在鐵水出鐵時利用鐵水高溫實現(xiàn)自還原，并認為鐵的回收率達到90%以上。該發(fā)明經(jīng)過實際使用，部分冷固結球團中的鐵氧化物可以得到還原，但渣鐵分離效果存在一定問題，很難使回收率達到90%以上的預期目標。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種自還原冷固團塊，可在敞口鐵水罐或魚雷罐式鐵水罐或其它高溫反應介質中實現(xiàn)自還原并熔化，成本低，金屬鐵回收率高，渣鐵分離效果好，克服現(xiàn)有冶金廢料產(chǎn)品存在的不足，解決鋼鐵廠利用鐵水進行含碳含鐵廢料的高效利用問題。
[0008]本發(fā)明是一種以冶金廢料為原料的自還原冷固團塊，以含碳含鐵廢料為原料，含碳含鐵廢料包括鐵鱗、含碳廢料、含鐵廢料，鐵酸鈣為渣鐵分離劑，鐵酸鈣的粒度要求< 150目(即< 0.106mm)占90 %以上，硅酸鈉水溶液或硅酸鉀水溶液作為粘結劑，含碳含鐵團塊中主要化學成分的重量百分比滿足以下條件:碳含量為5%~25%，TFe≥50%, S≥0.50%，P^0.50%，鐵酸鈣:29TlO%，采用的粘結劑為硅酸鈉水溶液或硅酸鉀水溶液，加入量為混勻物料重量百分比的3%~15%，自還原冷固團塊成品粒度范圍為IOmm~50mm，交付使用時其中粒度小于IOmm的細粉,按重量計不大于10%。
[0009]本發(fā)明所述的粘結劑為冷固結常用的粘結劑，可以是硅酸鈉水溶液或硅酸鉀水溶液，也可以是其它能夠使本發(fā)明團塊達到2m落下強度> I次，平均抗壓強度> 500N的粘結劑。其中硅酸鈉水溶液或硅酸鉀水溶液加入量為混勻物料總重量百分比的3%~15%。
[0010]本發(fā)明所述的含碳廢料包括瓦斯灰、瓦斯泥、高爐灰、焦灰等。所述的含鐵廢料包括鐵紅、轉爐泥、轉爐除塵灰、二次除塵灰等。
[0011]鐵酸鈣可以是合成的，也可以來自含鐵酸鈣的物質，如燒結礦粉、燒結的除塵灰、燒結返礦等。
[0012]根據(jù)鐵氧化物的逐級還原反應可計算所需要的理論碳量Ca(即理論上可將含碳含鐵團塊中的鐵氧化物還原出來，由含碳廢料引入的碳量)，按照如下反應計算:
[0013]3Fe203+C=2Fe304+C0 (1)
[0014]Fe304+C=3Fe0+C0(2)
[0015]Fe0+C=Fe+C0(3)
[0016]含碳含鐵團塊中的碳由含碳廢料的配入量來調(diào)節(jié)。
[0017]含碳含鐵團塊中的碳含量需要一定的過剩系數(shù)Kc，是指實際含碳含鐵混合料中的碳含量(?與鐵氧化物還原反應理論需要的碳量Ca的比值c$/ca。如果過剩系數(shù)過低不能滿足鐵氧化物自還原的需要；過剩系數(shù)過大，將導致碳含量增加時引起的一系列問題出現(xiàn)，如容易形成過量的泡沫渣，跑渣、溢渣現(xiàn)象嚴重，影響轉爐冶煉操作，而且碳含量由含碳廢料引入，碳含量的增加必然導致S、P含量升高，TFe含量下降，經(jīng)濟效益降低。
[0018]原料中的鐵酸鈣的化學成分可分為二元和三元鐵酸鈣兩大類。二元鐵酸鈣為2Ca0.Fe2O3, Ca0.Fe2O3 及 Ca0.2 Fe2O3,三元鐵酸鈣為 Ca0.Fe0.Fe2O3,4Ca0.Fe0.4Fe2O3 及 Ca0.3Fe0.Fe2O30
[0019]本發(fā)明的自還原冷固團塊，其制造方法為:先將含碳廢料、含鐵廢料與鐵酸鈣送入混合機混合并配入粘結劑混合均勻，混勻物料再送入混碾機內(nèi)，然后送入對輥壓球機，將混合料壓制成團塊，壓出的團塊經(jīng)篩分機篩選，將篩選合格的團塊送入烘干爐中烘干，即可得到成品。
[0020]其制造方法也可以是其它可使產(chǎn)品性能滿足要求的方法。
[0021]相比未配入鐵酸鈣的自還原冷固團塊或其它團塊，配入鐵酸鈣的自還原冷固團塊，在外界有足夠熱量時，由于鐵酸鈣熔點較低，在110(Tl20(TC即形成液相，可迅速改善各項反應的傳質條件。而且鐵酸鈣液化后由于共熔反應等還可吸收部分CaO，促進CaO等高熔點物質熔化形成低熔點物質，由于快速形成的低熔點渣與還原鐵分的流動性差別較大，從而最終實現(xiàn)渣鐵分離效率明顯提高的效果。
[0022]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點:
[0023]本發(fā)明是全部使用鋼鐵生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢料，加工流程短，成本低。克服現(xiàn)有冶金廢料產(chǎn)品存在的不足，解決廢料處理過程中渣鐵分離難，廢料熔點高的問題，可用于鐵水罐或魚雷罐實現(xiàn)鐵分自還原，渣鐵分離效果明顯提高，可加入量大，金屬收得率高，化渣效果好，對后續(xù)生產(chǎn)操作無影響。不僅降低了冶金爐料消耗，而且減少了廢棄物排放量，提高了廢棄物綜合利用水平，經(jīng)濟效益和環(huán)保效益明顯，具有很好的推廣使用價值。
【具體實施方式】
[0024]本發(fā)明的自還原冷固團塊，以含碳含鐵廢料為原料，含碳含鐵廢料包括鐵鱗、含碳廢料、含鐵廢料，采用含鐵酸鈣為渣鐵分離劑，鐵酸鈣的粒度要求< 150目(即< 0.106mm)占90%以上，采用硅酸鈉水溶液或硅酸鉀水溶液為粘結劑，根據(jù)其主要成分進行配料計算，使自還原冷固團塊中主要化學成分的重量百分比滿足以下條件:碳含量為5%~25%，TFe≥50%, S≤0.50%, P≤0.50%，鐵酸鈣:2%~10%，采用的粘結劑為硅酸鈉水溶液或硅酸鉀水溶液，加入量為混勻物料總重量百分比的3%~15%，冷固自還原團塊成品粒度范圍為IOmm~50mm,交付使用時其中粒度小于IOmm的細粉,按重量計不大于10%。
[0025]所述的粘結劑為冷固結常用的粘結劑，可以是硅酸鈉水溶液或硅酸鉀水溶液，也可以是其它能夠使本發(fā)明團塊達到2m落下強度≥ I次，平均抗壓強度≥500N的粘結劑。其中硅酸鈉水溶液或硅酸鉀水溶液加入量為混勻物料重量百分比的3%~15%。
[0026]所述的含碳廢料包括瓦斯灰、瓦斯泥、高爐灰、焦灰等。
[0027]所述的含鐵廢料包(鐵紅、轉爐泥、轉爐除塵灰、二次除塵灰等。
[0028]鐵酸鈣可以是合成的，也可以來自含鐵酸鈣的物質，如燒結礦粉、燒結的除塵灰、燒結返礦等。
[0029]本發(fā)明的自還原冷固團塊，其物化性能技術標準見表1。
[0030]表1自還原冷固團塊物化性能技術標準
【權利要求】
1.一種自還原冷固團塊，其特征在于，采用含碳含鐵廢料為原料，采用鐵酸鈣為渣鐵分離劑，自還原冷固團塊中化學成分的重量百分比滿足以下條件:碳含量為5%~25%，TFe≥50%, S≤0.50%, P≤0.50%,鐵酸鈣:2%~10%，并含有物料重量百分比3%~15%的粘結劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種自還原冷固團塊，其特征在于，所述的含碳含鐵廢料包括鐵鱗、含碳廢料、含鐵廢料，其中含碳廢料包括瓦斯灰、瓦斯泥、高爐灰、焦灰，含鐵廢料包括鐵紅、轉爐泥、轉爐除塵灰、二次除塵灰。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種自還原冷固團塊，其特征在于，所述的采用的粘結劑為硅酸鈉水溶液或硅酸鉀水溶液。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種自還原冷固團塊，其特征在于，所述的鐵酸鈣的粒度要求< 150目占90%以上。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種自還原冷固團塊，其特征在于，自還原冷固團塊成品粒度范圍為10mm~50mm。
【文檔編號】C22B1/24GK103509939SQ201210204231
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月20日 優(yōu)先權日:2012年6月20日
【發(fā)明者】于淑娟, 王向鋒, 侯洪宇, 耿繼雙, 王再義, 張大奎, 張新義, 孫金鐸 申請人:鞍鋼股份有限公司