專利名稱：電-煤法熔分還原煉鐵工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于煉鐵技術領域，具體涉及一種電-煤法熔分還原煉鐵工藝。
背景技術：
直接還原和熔分還原是現代非高爐煉鐵的主體，均是以擺脫高爐流程對煉焦煤依賴為目的鋼鐵行業前沿技術。至今，世界上開發出的非高爐煉鐵工藝很多，但產業化的工藝并不多，即使已經產業化或初步產業化的COREX、FINEX等方法其工藝及生產流程設計也均存在問題。現有的直接還原鐵的工藝和生產設備如轉底爐、豎爐、回轉窯、流化床等既可作為熔分還原的預還原單元，也可作為直接還原鐵的生產設備，在設備形式上大同小異，原理相同，相對而言比較成熟。而熔分還原產業化的工藝并不多，熔分還原煉鐵技術是近代鋼鐵工業的前沿技術，是我國鋼鐵工業實現可持續發展的重要途徑之一。
COREX法是唯一已用于工業化生產的熔分還原煉鐵技術。由于該工藝避免了高爐煉鐵流程的煉焦和燒結過程，解決了煉焦煤匱乏和由于煉焦及燒結而帶來的環境污染兩大難題，適用的煤和鐵礦石種類廣泛，流程短，目前是替代傳統高爐煉鐵相對而言較成熟的非高爐煉鐵技術。但是，通過引進的已投產和運行的COREX (C-3000)熔分還原技術和設備來看，其與傳統高爐工藝相比最大特點是可以少用焦炭，但仍未實現完全不用焦碳生產，在產能、能耗、作業率、鐵水成本等方面未能實現預期目標。

發明內容
為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種電-煤法熔分還原煉鐵工藝，針對低品位礦、難選礦、復合礦，以非結焦為能源，以含碳金屬化球團為原料，解決了直接生產鐵水(或者煉鈦渣等)的終還原工藝，是我國鋼鐵工業持續發展、實現節能減排、環境友好發展的關鍵技術。為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是—種電-煤法熔分還原煉鐵工藝，將氣/煤基直接還原設備生產的金屬化球團利用熱送裝置在900 1000°C非氧化條件下輸送到熔分還原爐的保溫儲料倉，在其中完成配料后送至爐內高溫區，然后利用電弧加熱使配料熔化，同時噴碳粉進行反應，然后循環進行工藝性扒渣和電弧加熱熔化，直至取樣的溫度和成分達標，其中在保溫儲料倉中配料是將金屬化球團還原劑渣料按照質量比85:15:5混合。進一步地,所述金屬化球團中TFe質量分數大于65%。進一步地，所述金屬化球團由質量比為69. 07 13. 32 :58. 71 :10. 94 :6. 74 :2. 22
3.32:1. 024:0. 06:3. 00 的 TFe、FeO、MFe、Si02、CaO、MgO、A1203、S、P 和 C 組成。進一步地，所述還原劑是焦炭或煤粉。進一步地，所述焦炭由質量比為85. 04 :0. 87 :49. 99 :34. 09 :3. 02 :0. 95 :9. 46 O. 88 2. 35 2. 33 0. 46 0. 83 的 C、S、Si02、Al203、Ca0、Mg0、Fe0、Fe203、H2、02、N2、H20 組成；所述煤粉由質量比為 76. 49 0. 36 48. 31 35. 82 3. 68 1. 03 6. 95 2. 98 2. 35 2. 33 0. 46 O. 83 的 C、S、Si02、Al2O3' CaO、MgO、FeO、Fe2O3> H2, 02、N2, H2O 組成。進一步地，所述渣料作為溶劑，來源于石灰窯生產，其成分為質量分數為O. 014% 的 P ；0. 012% 的 S ；52. 78% 的 CaO ；1. 32% 的 MgO ；1. 62% 的 SiO2 ；1. 32% 的 Al2O3 ；O. 02% 的 P2O5 ；0. 03% 的 SO3 以及 42. 884% 的燒損。進一步地，所述的氣/煤基直接還原設備包括轉底爐、豎爐或者回轉窯。進一步地，所述碳粉是從爐體內置的攪拌槍噴出的，攪拌槍噴碳粉的同時對熔化的物料進行攪拌。進一步地，所述碳粉的噴入量為還原劑加入量的5-10%。進一步地，所述熔分還原爐的爐體進行密封，在爐內和熔池表面保持微正壓一 強還原氣氛。進一步地，所述熔分還原爐的爐體采用滾動傾動出渣、出鐵，所述爐料和溶劑采用電弧明弧熔煉。與現有技術相比，本發明的優點是(I)熔分還原以電能(電弧熔煉)和普通煤炭(噴碳還原和助熔)作為主要能源生產鐵水(或者煉鈦渣、釩渣等)，因而不需要使用日漸貧乏且價格越來越高的焦煤作為主要能源生產鐵水。而且可采用長弧、泡沫渣埋弧作業，強供電制度加熱熔化爐料，電效率和熱效率高，冶煉時間短，能耗少。(2)爐料可以部分或全部(100%)采用以我國蘊藏量豐富的貧鐵礦資源生產的全鐵含量(TFe) ^ 65%的品位金屬化球團作為主要原料，而不必完全依賴優質鐵礦石資源。(3)采用金屬化球團熱送、熱裝技術，儲料倉和送料機構的保溫技術，降低能耗節約能源。(4)采用爐體密封結構，在爐內和熔池表面確保微正壓一強還原氣氛，還原效率聞。(5)爐體設置攪拌槍，其槍體可以上下、左右擺動和前進后退攪拌熔池，攪拌槍即可以提供化學反應的動力學條件(攪拌)和還原反應的還原劑(噴碳粉)，另外也可以提供其他工藝功能。(6)熔分還原爐的爐體采用滾動傾動出渣、出鐵，以使爐體容積因耐材侵蝕,渣面、液面發生變化時，以及工藝性扒渣時都能順利、準確出渣、出鐵；爐體滾動傾動可以化解熔渣(爐料)的“搭橋”現象。(7)熔分還原爐采用電弧明弧熔煉，埋弧作業，熱效率、電效率高；噴煤粉助熔，依煤代電，降低電耗。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步詳細說明。—種電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其工藝流程為第一步，從轉底爐(或者豎爐、回轉窯)等用氣/煤基直接還原設備生產的金屬化球團出口處受料，其中所述金屬化球團中TFe質量分數大于70% ；第二步，用大傾角金屬球團熱送裝置將熱金屬球團(900 1000°C)在非氧化條件下輸送到熔分還原爐的保溫儲料倉；第三步，在保溫儲料倉中進行稱量，按照金屬化球團還原劑渣料的質量比85:15:5進行配料，其中金屬化球團由質量比為69. 07 :13· 32 :58· 71 :10· 94 :6· 74 :2· 22 :
3.32:1. 024:0. 06:3. 00 的 TFe、FeO、MFe、SiO2, CaO、MgO、Al2O3' S、P 和 C 組成。還原劑是焦炭，由質量比為85. 04 :0. 87 :49. 99 :34. 09 :3. 02 :0. 95 :9. 46 :0. 88 2. 35 2. 33 0. 46 0. 83 的 C、S、Si02、A1203、CaO、MgO、FeO、Fe203、H2、02、N2、H2O 組成。渣料作為溶劑，來源于石灰窯生產，其成分為質量分數為0.014%的P ;0. 012%的 S ；52. 78% 的 CaO ；1. 32% 的 MgO ；1. 62% 的 SiO2 ；1. 32% 的 Al2O3 ；0. 02% 的 P2O5 ；0. 03%的SO3以及42. 884%的燒損。
第四步，完成配料后送至爐內高溫區用電弧加熱使配料熔化，同時噴碳粉進行反應，噴入量為還原劑加入量的5-10%左右，以保證微正壓——強還原氣氛。其中碳粉是從爐體內置的攪拌槍噴出的，攪拌槍噴碳粉的同時對物料進行攪拌。第五步，測溫取樣，看取樣的溫度和成分是否達標，如果不達標，則繼續下一步。第六步，循環進行工藝性扒渣和電弧加熱熔化，期間進行測溫取樣，直至取樣的溫度和成分達標。第七步，進行出鐵前工藝扒渣，然后出鐵，并進行其它后工藝處理。上述過程中，熔分還原爐的爐體進行密封，在爐內和熔池表面保持微正壓一強還原氣氛，熔分還原爐的爐體采用滾動傾動出渣、出鐵，爐料和溶劑采用電弧明弧熔煉。本發明的另一個實施例，還原劑使用煤粉，由質量比為76.49 :0.36 :48.31 35. 82 3. 68 :1.03 6. 95 2. 98 2. 35 2. 33 0. 46 0. 83 的 C、S、Si02、A1203、CaO、MgO、FeO、Fe203、H2> O2> N2> H2O 組成。本發明中，如果渣料中MgO含量低于I %，則可以加入白云石來調劑堿度至I左右。對出鐵前的熔分爐鐵水成分進行分析，其質量組份為96. 71%的Fe、2. 50%的C、0. 56%的Si、0. 09%的Mn以及微量的P和S，爐渣堿度I. 2左右，溫度高于1450°C。
權利要求
1.一種電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，將氣/煤基直接還原設備生產的金屬化球團利用熱送裝置在900 1000°C非氧化條件下輸送到熔分還原爐的保溫儲料倉，在其中完成配料后送至爐內高溫區，然后利用電弧加熱使配料熔化，同時噴碳粉進行反應，然后循環進行工藝性扒渣和電弧加熱熔化，直至取樣的溫度和成分達標，其中在保溫儲料倉中配料是將金屬化球團還原劑渣料按照質量比85:15:5混合。
2.根據權利要求I所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述金屬化球團中TFe質量分數大于65%。
3.根據權利要求I所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述金屬化球團由質量比為 69. 07 13. 32 58. 71 10. 94 6. 74 2. 22 3. 32:1. 024:0. 06:3. 00 的 TFe、FeO、MFe、Si02、Ca0、Mg0、Al203、S、P 和 C 組成。
4.根據權利要求I所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述還原劑是焦炭或煤粉。
5.根據權利要求4所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述焦炭由質量比為85. 04 0. 87 49. 99 34. 09 3. 02 0. 95 9. 46 0. 88 2. 35 2. 33 0. 46 0. 83 的 C、S、SiO2,Al2O3' Ca。、Mg。、Fe。、Fe203、H2' 02、N2、H2O 組成；所述煤粉由質量比為 76. 49 0. 36 48. 31 35. 82 3. 68 :1.03 6. 95 2. 98 2. 35 2. 33 0. 46 0. 83 的 C、S、Si02、A1203、CaO、MgO、FeO、Fe203、H2> O2> N2> H2O 組成。
6.根據權利要求I所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述渣料作為溶齊U，來源于石灰窯生產，其成分為質量分數為O. 014%的P ；0. 012%的S ；52. 78%的CaO ；I. 32% 的 MgO ；1. 62% 的 SiO2 ；1. 32% 的 Al2O3 ；0. 02% 的 P2O5 ；0. 03% 的 SO3 以及 42. 884%的燒損。
7.根據權利要求I所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述的氣/煤基直接還原設備包括轉底爐、豎爐或者回轉窯。
8.根據權利要求I所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述碳粉是從爐體內置的攪拌槍噴入的，攪拌槍噴碳粉的同時對熔化的物料進行攪拌。
9.根據權利要求I或8所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述碳粉的噴入量為還原劑加入量的5-10%。
10.根據權利要求I所述電-煤法熔分還原煉鐵工藝，其特征在于，所述熔分還原爐的爐體進行密封，在爐內和熔池表面保持微正壓一強還原氣氛。
全文摘要
一種電-煤法熔分還原煉鐵工藝，將氣/煤基直接還原設備生產的金屬化球團利用熱送裝置在900～1000℃非氧化條件下輸送到熔分還原爐的保溫儲料倉，在其中完成配料后送至爐內高溫區，然后利用電弧加熱使配料熔化，同時噴碳粉進行還原，然后循環進行工藝性扒渣和電弧加熱熔化，直至取樣的溫度和成分達標，其中在保溫儲料倉中配料是將金屬化球團還原劑渣料按照質量比85:15:5混合，本發明針對低品位礦、難選礦、復合礦，以非結焦為能源，以含碳金屬化球團為原料，解決了直接生產鐵水(或者煉鈦渣等)的終還原工藝，是我國鋼鐵工業持續發展、實現節能減排、環境友好發展的關鍵技術。
文檔編號C21B11/10GK102925610SQ201210403338
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月22日 優先權日2012年10月22日
發明者陳存運 申請人:西安桃園冶金設備工程有限公司