專利名稱：利用轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)高爐護(hù)爐用含鈦金屬化球團(tuán)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金工業(yè)煉鐵領(lǐng)域，涉及一種利用轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)高爐護(hù)爐用含鈦金屬化球團(tuán)的方法。
背景技術(shù)：
瓦斯灰/泥是煉鐵高爐在冶煉過程中排出的固體顆粒經(jīng)過除塵后得到的產(chǎn)物，主要包括微細(xì)粒礦物粉、焦炭粉和熔劑粉塵，富含鐵、鋅、碳等成分，其既是一種環(huán)境污染物，又是一種潛在的資源。我國是世界首屈一指的鋼鐵生產(chǎn)大國，年產(chǎn)鋼鐵約5億噸，同時副產(chǎn)出瓦斯灰約400萬-600萬噸。由于瓦斯灰成分復(fù)雜、粒度細(xì)小、水分含量波動大等原因，對它的利用較為困難。按美國等西方發(fā)達(dá)國家的法律，此類含鉛、鋅的鋼鐵煙塵被劃歸為〃有毒固體廢物〃，要求對其中的鉛、辭等進(jìn)行回收或鈍化處理，否則必須密封堆放。在我國，有 的企業(yè)將之直接或經(jīng)選礦而返回?zé)Y(jié)煉工序，以回收利用其中的鐵和碳，有的則是將其送水泥廠做配料使用或直接排放堆存，這既造成寶貴資源的浪費，又占用土地資源，還對環(huán)境造成污染。目前對于瓦斯灰的利用主要集中于鐵和碳的回收，但是其仍然存在著許多缺點，比如日本新日鐵公司將高爐煉鐵及煉鋼煙塵、鐵精礦、炭粉和粘結(jié)劑混合造球，烘干后置于轉(zhuǎn)底爐，外加熱使鉛和其他金屬雜質(zhì)還原蒸發(fā)并隨煙氣一起排出而沉積在除塵器內(nèi)；同時鐵也被碳還原成金屬而生成金屬化球團(tuán)，可直接加入高爐煉鐵。該工藝的優(yōu)點是物料成分利用較合理，缺點為處理后的金屬球團(tuán)中仍含有較高雜質(zhì)，高爐要求球團(tuán)含鐵品位高(一般> 60%)，這就必須另配入高品位含鐵物料，而不能單獨直接使用瓦斯灰。瓦斯灰內(nèi)含有碳，而回收利用瓦斯灰內(nèi)的碳組分，比如用作護(hù)爐使用則無人嘗試。隨著高爐冶煉的強(qiáng)化，高爐爐料日益劣化，高爐壽命日趨縮短，已影響著鋼鐵企業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益的提高，成為當(dāng)前高爐冶煉相當(dāng)突出的亟待解決的重要問題。為了盡量延長高爐壽命，除日常操作制度上進(jìn)行調(diào)整外，國內(nèi)外普遍采用加入含鈦礦，風(fēng)口噴吹釩鈦精粉以及風(fēng)口喂鈦線等方式進(jìn)行高爐護(hù)爐。其主要是利用了 TiO2在高爐中被還原成了 Ti(CN)高熔點物質(zhì)，這種物質(zhì)由于熔點高，在高爐爐缸底部及邊緣低溫區(qū)凝固，起到了補(bǔ)爐的作用。風(fēng)口噴吹鈦精粉和喂鈦線護(hù)爐方式成本較高，且適用于定點、定區(qū)域、補(bǔ)救性護(hù)爐。而高爐加入含鈦礦則是一種預(yù)防性護(hù)爐方式，成本較低。實際生產(chǎn)中，高爐生產(chǎn)到爐役后期，就要考慮護(hù)爐操作，即高爐入爐料加入適量含鈦礦，保證一定的鈦負(fù)荷，使鐵水中維持鈦含量在一定水平。但不同含鈦護(hù)爐料加入高爐中，對高爐操作影響也不一樣。傳統(tǒng)加入高爐中的含鈦護(hù)爐料主要為含鈦燒結(jié)礦或酸性含鈦氧化球團(tuán)，一方面由于含鈦礦的加入，降低了入爐料的綜合品位，降低高爐生產(chǎn)效率，不利于生產(chǎn)，另一方面含鈦礦對高爐內(nèi)的爐料反應(yīng)及爐渣性能產(chǎn)生不利影響。為了克服上述含鈦護(hù)爐料的缺陷，發(fā)明了一種轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)高爐護(hù)爐用含鈦金屬化球團(tuán)的方法
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)在技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)高爐護(hù)爐用含鈦金屬化球團(tuán)的方法，從而得到一種更經(jīng)濟(jì)，冶金性能更好的高爐護(hù)爐含鈦金屬化球團(tuán)。本發(fā)明的技術(shù)方案為以瓦斯灰(高爐重力灰和或者布袋灰、瓦斯泥)、含鈦精粉及復(fù)合粘結(jié)劑為原料，通過轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)高爐護(hù)爐用含鈦球金屬化球團(tuán)，其生產(chǎn)流程配料一加濕混合一對輥壓球一烘干一轉(zhuǎn)底爐還原一含鈦金屬化球團(tuán)產(chǎn)品。具體過程為含鈦精粉，按照混合料中C/0原子比1-1. 2 :1，配入一定比例的高爐重力灰和或者布袋灰(含碳量25%_40%)，同時，配入瓦斯灰和精粉的重量和的1%_3%的復(fù)合粘結(jié)劑，通過配料、加濕混合、對輥壓球、烘干、轉(zhuǎn)底爐1000-1350 V高溫還原，生產(chǎn)出含二氧化鈦的金屬化球團(tuán)產(chǎn)品，作為高爐優(yōu)質(zhì)護(hù)爐料供高爐使用。所述含鈦精粉為TiO2含量存在一定比例的鐵精礦粉，其中=TiO2含量6 15%，TFe含量45 60%，SiO2含量I 10%，CaO含量O. I 4%，Al2 O3含量O. I 5%，MgO含量O. I 3%。所述重力灰和布袋灰為煉鐵的副產(chǎn)品。在高爐冶煉過程中，鐵礦所含的鋅、鉛、堿金屬等被還原并形成蒸汽，與礦石、焦炭和熔劑等的微細(xì)粉塵一起隨高爐煤氣被帶出爐外，再通過爐外的煤氣除塵凈化系統(tǒng)將之捕著除去。煤氣除塵系統(tǒng)自重力除塵和精細(xì)除塵兩段組成，經(jīng)第一段捕集下來的干式粗粒粉塵稱為重力灰；第二段精細(xì)除塵器采用干式布袋收塵器或濕法除塵系統(tǒng)，用前者捕集下來的干式細(xì)粒粉塵稱為布袋灰，用后者經(jīng)沉淀處理所得之污泥稱為瓦斯泥，瓦斯泥烘干處理后，可以與布袋灰一樣使用。所述布袋灰比較細(xì)(大部分在200目以下)，在制作燒結(jié)球團(tuán)時不但會產(chǎn)生粉塵污染，而且影響燒結(jié)球團(tuán)燒結(jié)過程的透氣性，增加了鋼鐵廠的能耗，影響了環(huán)保水平。其主要成分包括TFe含量20 35%，C含量28 40%，SiO2含量2 8%，ZnO含量O. I 18%，其余的組分還包括鈣、鎂、鋁及鉛、堿金屬等。所述的重力灰粒度也很小(大部分在200目以下)，主要成分包括TFe含量25 40%，C含量25 35%，SiO2含量2 8%，ZnO含量O. I 15%，其余的組分還包括鈣、鎂、鋁及鉛、喊金屬等。此處復(fù)合粘結(jié)劑為有機(jī)粘合劑和無機(jī)粘合劑的配合粘結(jié)劑，其中有機(jī)粘合劑包括腐植酸，無機(jī)粘合劑包括膨潤土，其使用方法為公知常識。此處工藝中，加濕可以防止造成粉塵污染，防止燒結(jié)時影響透氣性，加濕時，控制水分在6 12%左右為宜。還原過程中，控制還原溫度在1000 1350°C，還原時間為15_30min，轉(zhuǎn)底爐的具體還原工藝為本領(lǐng)域的公知常識。本發(fā)明的效果是綜合考慮了資源有效利用，得到了鐵品位更高、冶金性能更好且更經(jīng)濟(jì)的高爐護(hù)爐料。與原有含鈦護(hù)爐料相比，此含鈦護(hù)爐料可以提高入爐料綜合含鐵品位，并改善了高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。同時，充分利用了高爐重力灰及布袋灰中的碳元素，有效消除了有害元素鋅、鉛及堿金屬等在高爐內(nèi)循環(huán)富集帶來的生產(chǎn)不利影響。


圖I是以瓦斯灰、含鈦精粉及復(fù)合粘結(jié)劑為原料，通過轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)高爐護(hù)爐用含鈦球金屬化球團(tuán)工藝流程圖。
具體實施例方式結(jié)合萊鋼轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)高爐護(hù)爐用含鈦金屬化球團(tuán)實例對本發(fā)明進(jìn)行說明。本發(fā)明工藝流程配料一加濕混合一對輥壓球一烘干一轉(zhuǎn)底爐還原一含鈦金屬化球團(tuán)
女口
廣叩ο實施例I :原料高爐重力灰、含鈦精粉及復(fù)合粘結(jié)劑。其中高爐重力灰含碳32%，含TFe為36% ;含鈦精粉含TiO2為7. 8%，含TFe為59. 2%。實施過程通過計算碳與鐵氧化物中的氧原子比C/0為L 2，確定50%高爐重力灰+50%含鈦精粉+3%復(fù)合粘結(jié)劑(兩種粘結(jié)劑等比例混合)混合配比，加濕控制水份在8%，通 過強(qiáng)力混合機(jī)混合，混合好后加入對輥壓球機(jī)壓球，經(jīng)過鏈篦機(jī)烘干進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐，轉(zhuǎn)底爐預(yù)熱段、還原二段、均熱二段使用高爐煤氣，還原一段及均熱一段均使用焦?fàn)t煤氣，控制轉(zhuǎn)底爐五段溫度分別為預(yù)熱段1050-1150°C、還原一段1100-1250°C、還原二段1150-1300°C、均熱一段1200-1300°C、均熱二段1100-1200°C，高溫還原時間為25min，得到金屬化球團(tuán)產(chǎn)品。金屬化球團(tuán)產(chǎn)品中TiO2含量為5. 6%，TFe68. 6%, MFe48. 02%,金屬化率為70%。萊鋼股份4#1000m3高爐使用轉(zhuǎn)底爐含鈦金屬化球團(tuán)進(jìn)行護(hù)爐，高爐入爐料綜合鐵品位57%，為控制入爐料的鈦負(fù)荷不超過8kg/tfe，生產(chǎn)中用轉(zhuǎn)底爐含鈦金屬化球團(tuán)按8%替代酸性球團(tuán)加入高爐中，高爐爐況良好，鐵水中鈦含量達(dá)到了預(yù)期要求，起到了替代原有鈦礦護(hù)爐的作用。實施例2:原料聞爐布袋灰、聞爐重力灰、含欽精粉及復(fù)合粘結(jié)劑。其中聞爐布袋灰含碳30%，含TFe為20% ;高爐重力灰含碳32%，含TFe36% ;含鈦精粉含TiO2為6. 7%，含TFe為59. 2%。實施過程通過計算碳與鐵氧化物中的氧原子比C/0為I. 1，按照20%高爐重力灰+30%高爐布袋灰+50%含鈦精粉+3%復(fù)合粘結(jié)劑(兩種粘結(jié)劑等比例混合)混合，加濕控制水份在8%，通過強(qiáng)力混合機(jī)混合，混合好后加入對輥壓球機(jī)壓球，經(jīng)過鏈篦機(jī)烘干進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐，轉(zhuǎn)底爐預(yù)熱段、還原一段、還原二段、均熱一段及均熱二段均使用焦?fàn)t煤氣，控制轉(zhuǎn)底爐五段溫度分別為預(yù)熱段1050-1150°C、還原一段1100-1250°C、還原二段1150-1300°C、均熱一段1200-1300°C、均熱二段1100-1200°C，高溫還原時間為30min，得到金屬化球團(tuán)產(chǎn)品。金屬化球團(tuán)產(chǎn)品中TiO2含量為3. 52%，TFe67. 02%, MFe55. 29%,金屬化率為82. 49%。萊鋼股份4#1000m3高爐使用轉(zhuǎn)底爐含鈦金屬化球團(tuán)進(jìn)行護(hù)爐，高爐入爐料綜合鐵品位57%，為控制入爐料的鈦負(fù)荷不超過8kg/tfe，生產(chǎn)中用轉(zhuǎn)底爐含鈦金屬化球團(tuán)按10%替代酸性球團(tuán)加入高爐中，高爐爐況良好，鐵水中鈦含量達(dá)到了預(yù)期要求，起到了替代原有鈦礦護(hù)爐的作用。實施例3 原料高爐布袋灰、含鈦精粉及復(fù)合粘結(jié)劑。其中高爐布袋灰含碳25%，含TFe為38% ;含鈦精粉含TiO2為14. 7%，含TFe為45. 3%。實施過程通過計算碳與鐵氧化物中的氧原子比C/0為I. 1，確定40%高爐布袋灰+60%含鈦精粉+1%復(fù)合粘結(jié)劑(兩種粘結(jié)劑等比例混合)混合配比，加濕控制水份在6%，通過強(qiáng)力混合機(jī)混合，混合好后加入對輥壓球機(jī)壓球，經(jīng)過鏈篦機(jī)烘干進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐，轉(zhuǎn)底爐預(yù)熱段、還原一段、還原二段、均熱一段、均熱二段均使用焦?fàn)t煤氣，控制轉(zhuǎn)底爐五段溫度分別為預(yù)熱段1050-1150°C、還原一段1100-1250°C、還原二段1150-1300°C、均熱一段1200-1300°C、均熱二段1100-1200°C，高溫還原時間為15min，得到金屬化球團(tuán)產(chǎn)品。金屬化球團(tuán)產(chǎn)品中TiO2含量為11. 36%，TFe54. 61%,MFe40. 96%,金屬化率為75%。萊鋼股份4#1000m3高爐使用轉(zhuǎn)底爐含鈦金屬化球團(tuán)進(jìn)行護(hù)爐，高爐入爐料綜合鐵品位57%，為控制入爐料的鈦負(fù)荷不超過8kg/tfe，生產(chǎn)中用轉(zhuǎn)底爐含鈦金屬化球團(tuán)按3%替代酸性球團(tuán)加入高爐中，高爐爐況良好，鐵水中鈦含量達(dá)到了預(yù)期要求，起到了替代原有鈦礦護(hù)爐的作用。實施例4 原料烘干后的瓦斯泥、含鈦精粉及復(fù)合粘結(jié)劑。其中瓦斯泥(烘干后)含碳40%，含TFe為20% ;含鈦精粉含TiO2為10. 7%，含TFe為51. 2%。
實施過程通過計算碳與鐵氧化物中的氧原子比C/0為I. 0，確定25%瓦斯泥+75%含鈦精粉+2%復(fù)合粘結(jié)劑(兩種粘結(jié)劑等比例混合)混合配比，加濕控制水份在12%，通過強(qiáng)力混合機(jī)混合，混合好后加入對輥壓球機(jī)壓球，經(jīng)過鏈篦機(jī)烘干進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐，轉(zhuǎn)底爐預(yù)熱段、還原二段、均熱二段使用高爐煤氣，還原一段及均熱一段均使用焦?fàn)t煤氣，控制轉(zhuǎn)底爐五段溫度分別為預(yù)熱段1050-1150°C、還原一段1100-1250°C、還原二段1150-1300°C、均熱一段1200-1300°C、均熱二段1100-1200°C，高溫還原時間為25min，得到金屬化球團(tuán)產(chǎn)品。金屬化球團(tuán)產(chǎn)品中TiO2含量為10. l%，TFe55. 05%, MFe37. 06%,金屬化率為67. 32%。萊鋼股份4#1000m3高爐使用轉(zhuǎn)底爐含鈦金屬化球團(tuán)進(jìn)行護(hù)爐，高爐入爐料綜合鐵品位57%，為控制入爐料的鈦負(fù)荷不超過8kg/tfe，生產(chǎn)中用轉(zhuǎn)底爐含鈦金屬化球團(tuán)按3. 5%替代酸性球團(tuán)加入高爐中，高爐爐況良好，鐵水中鈦含量達(dá)到了預(yù)期要求，起到了替代原有鈦礦護(hù)爐的作用。
權(quán)利要求
1.ー種利用轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)高爐護(hù)爐用含鈦金屬化球団的方法，包括 含鈦精粉，瓦斯灰，以及粘結(jié)劑混合均勻得到混合料，通過配料、加濕混合、壓球、供干、轉(zhuǎn)底爐高溫還原，得到產(chǎn)品； 所述瓦斯灰包括高爐重力灰或布袋灰，或烘干后的瓦斯泥，或者其組合； 所述混合料內(nèi)C和鐵氧化物中氧原子比例為I I. 2 :1 ; 所述粘結(jié)劑的重量占含鈦精粉與瓦斯灰重量和的I 3%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的瓦斯灰都含有碳，且碳含量為25%-40%，TFe 含量為 20 40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的含鈦精粉中TiO2含量為6%-15%，TFe含量為45 60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的粘結(jié)劑為有機(jī)和無機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑，其中無機(jī)粘結(jié)劑為膨潤土，有機(jī)粘結(jié)劑為腐植酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述加濕過程中，混合料中的水份的含量為6 12%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)底爐高溫還原過程分為預(yù)熱段、還原一段、還原ニ段、均熱一段、均熱ニ段五個階段，且各階段溫度控制在1000-1350°C之間，還原溫時間為15 30分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述金屬化球團(tuán)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，鐵氧化物還原成為金屬鐵，且金屬化率達(dá)到60%-95%。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7任一方法所制備的金屬化球団。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)高爐護(hù)爐用含鈦金屬化球團(tuán)的方法。含鈦精粉，按照混合料中碳與鐵氧化物中的氧原子比為1-1.2，配入一定比例的瓦斯灰(含碳量25%-40%)，同時，配入1%-3%的復(fù)合粘結(jié)劑，通過配料、加濕混合、對輥壓球、烘干、轉(zhuǎn)底爐1000-1350℃高溫還原，生產(chǎn)出含二氧化鈦的金屬化球團(tuán)產(chǎn)品，作為高爐優(yōu)質(zhì)護(hù)爐料供高爐使用。這種生產(chǎn)工藝，充分利用高爐重力灰及布袋灰中的碳作為還原劑；消除了鉀、鈉、鋅等有害元素在高爐煉鐵中循環(huán)富集帶來的不利影響；得到了經(jīng)濟(jì)高爐護(hù)爐用金屬化球團(tuán)產(chǎn)品。
文檔編號C22B1/24GK102839281SQ20121033938
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者曾暉, 周小輝, 梁棟, 陳偉, 張英, 羅霞光, 王延平, 周林, 安進(jìn)博 申請人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司