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高效利用燒結(jié)返礦降低HIsmelt工藝能耗的煉鐵工藝

620   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來(lái)源:華北理工大學(xué)  
2023-10-10 15:39:57
一種高效利用燒結(jié)返礦降低HIsmelt工藝能耗的煉鐵工藝

一種高效利用燒結(jié)返礦降低hismelt工藝能耗的煉鐵工藝

技術(shù)領(lǐng)域

1.本發(fā)明涉及金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種高效利用燒結(jié)返礦降低hismelt工藝能耗的煉鐵工藝。

背景技術(shù):

2.近年來(lái),高質(zhì)量、綠色化、智能化成為世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展的主題。目前,鋼鐵生產(chǎn)以高爐-轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)流程為主,高爐爐料結(jié)構(gòu)中燒結(jié)礦比例平均超過(guò)70%。在燒結(jié)礦生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生粒度小于5mm的粉礦,這些粉礦不能進(jìn)入高爐進(jìn)行冶煉,需要由皮帶運(yùn)輸至燒結(jié)車(chē)間重新配料燒結(jié),這些粉礦即為燒結(jié)返礦。燒結(jié)礦的返礦分為一次返礦和二次返礦。燒結(jié)臺(tái)車(chē)運(yùn)行到燒結(jié)機(jī)尾時(shí),經(jīng)機(jī)尾單輥破碎機(jī)破碎和熱振動(dòng)篩篩分后的篩下物以及熱燒結(jié)礦經(jīng)冷卻和整粒后的篩下物,這部分稱(chēng)為一次返礦。此外,燒結(jié)礦經(jīng)整粒后,粒度即使都在5mm以上,但在皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)以及卸料過(guò)程中難免會(huì)發(fā)生破碎,為保證高爐爐內(nèi)有良好的透氣性,燒結(jié)礦在進(jìn)入高爐前要進(jìn)行一次篩分,篩出粒度小于5mm的粉礦,這部分稱(chēng)為二次返礦。由于燒結(jié)工藝條件的限制,不可避免地產(chǎn)生大量的返礦,尤其是進(jìn)行釩鈦磁鐵精礦燒結(jié)時(shí),燒結(jié)熔點(diǎn)高,產(chǎn)生的液相量少,燒結(jié)礦強(qiáng)度低,返礦率高達(dá)50%左右,對(duì)產(chǎn)能與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生巨大影響。返礦率的增加會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)固體燃料消耗增加,成本升高,燒結(jié)礦利用率降低。返礦的成分和燒結(jié)礦基本相同,并含有一定數(shù)量的固定碳。

3.目前,鋼鐵企業(yè)處理返礦的方式主要是對(duì)其進(jìn)行循環(huán)燒結(jié),對(duì)其含有的fe和c等回收利用。在燒結(jié)配料中加入少量的返礦,對(duì)改善料層的透氣性,促進(jìn)低熔點(diǎn)液相物的生成和提高脫硫率有利,但返礦過(guò)多勢(shì)必造成實(shí)際入爐燒結(jié)礦減少,燒結(jié)礦的利用率降低,返礦需重新燒結(jié)又要消耗能源,造成資源和能源的浪費(fèi)。

4.隨著鋼鐵工業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的大力推進(jìn)和環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格,優(yōu)質(zhì)的礦石與煤炭資源短缺等嚴(yán)峻挑戰(zhàn),鋼鐵工業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展面臨著重大挑戰(zhàn)。近年來(lái),隨著人們對(duì)非高爐冶煉技術(shù)的認(rèn)識(shí)不斷深入,非高爐煉鐵技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展。其中最具代表性的為hismelt熔融還原煉鐵工藝,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的探索與實(shí)踐,該工藝已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)。該工藝取消了高爐煉鐵過(guò)程的造塊和焦化流程,極大地降低了因焦化、燒結(jié)、造球等帶來(lái)的二噁英、呋喃、焦油、酚和粉塵等污染物的排放,對(duì)鋼鐵企業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型起到重大作用,應(yīng)用前景廣闊。

5.hismelt工藝是一種直接使用粉礦、粉煤的鐵浴熔融還原煉鐵工藝。鐵礦粉在回轉(zhuǎn)窯中被預(yù)熱和預(yù)還原,由噴槍將預(yù)熱后的鐵礦粉與煤粉一同噴入hismelt熔融還原爐熔池,為了調(diào)節(jié)合適的爐渣成分,白云石和石灰石也被一同噴入熔融還原爐熔池。hismelt工藝目前使用的原料為粒度低于6mm的塊礦,塊礦不僅熔點(diǎn)高還含有一定量的結(jié)晶水,在預(yù)熱、預(yù)還原的過(guò)程中需要消耗大量的熱量。同時(shí),由于塊礦堿度較低,不能滿(mǎn)足造渣的要求,需要噴吹白云石和石灰石進(jìn)入熔融還原爐造渣,這使得造渣過(guò)程消耗了大量熔融還原爐內(nèi)寶貴的熱量,增加了冶煉成本。因此,對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中存在的燒結(jié)礦利用率低、hismelt工藝能源消耗大等均是目前亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

6.本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的燒結(jié)礦利用率低、hismelt工藝能源消耗大等問(wèn)題,提供了一種高效利用燒結(jié)返礦、改善hismelt工藝原料條件、降低燒結(jié)與hismelt工藝能耗的節(jié)能減排新技術(shù)。通過(guò)本發(fā)明的煉鐵工藝,能夠?qū)崿F(xiàn)燒結(jié)返礦的高效利用,避免了hismelt工藝中石灰石、白云石等生料直接入爐,降低了hismelt熔融還原爐熱量消耗,提高了含鐵料的還原速率,降低了hismelt工藝的能耗。

7.為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了如下方案:

8.本發(fā)明目的之一是提供一種高效利用燒結(jié)返礦降低hismelt工藝能耗的煉鐵工藝,包括如下步驟:將燒結(jié)返礦進(jìn)行預(yù)熱和預(yù)還原,然后與煤粉按一定比例噴吹至hismelt熔融還原爐中,進(jìn)行熔融還原煉鐵。

9.進(jìn)一步地,所述燒結(jié)返礦是鐵礦粉與熔劑共同燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生的一次返礦和二次返礦,所述熔劑為白云石與石灰石。

10.進(jìn)一步地,所述預(yù)熱的溫度為500~800℃,所述預(yù)還原的預(yù)還原度為20%~30%。

11.進(jìn)一步地,所述燒結(jié)返礦與煤粉的添加比例為:煤粉中固定碳是燒結(jié)返礦中氧的1.5~5倍。

12.進(jìn)一步地,所述煤粉通過(guò)煤槍單獨(dú)噴吹或是通過(guò)礦槍與燒結(jié)返礦混合噴吹。

13.進(jìn)一步地,所述熔融還原煉鐵時(shí),將富氧熱風(fēng)通過(guò)熔融還原爐上部的熱風(fēng)管道鼓入爐內(nèi)。

14.進(jìn)一步地,所述熔融還原煉鐵的溫度為1400~1500℃。

15.本發(fā)明目的之二是提供一種所述的煉鐵工藝制備得到的生鐵。

16.本發(fā)明的有益效果:

17.本發(fā)明提出利用hismelt工藝直接對(duì)燒結(jié)返礦進(jìn)行冶煉,從根本上解決了燒結(jié)返礦的利用問(wèn)題,避免了燒結(jié)返礦在重復(fù)燒結(jié)過(guò)程中帶來(lái)的運(yùn)輸和燒結(jié)成本的增加。

18.普通hismelt煉鐵工藝噴吹的爐料為塊礦、白云石、石灰石,白云石和石灰石的主要成分是mgco3和caco3,這些碳酸鹽類(lèi)物質(zhì)進(jìn)入熔爐后會(huì)大量吸熱,進(jìn)而分解出mgo和cao。而本發(fā)明在燒結(jié)過(guò)程中已經(jīng)配加了白云石、石灰石等熔劑,噴吹過(guò)程無(wú)需添加上述熔劑;另外,這些熔劑在燒結(jié)過(guò)程中已經(jīng)與礦石中的礦物形成還原性好、熔點(diǎn)低的優(yōu)質(zhì)粘結(jié)相,這使得燒結(jié)返礦的冶煉性能優(yōu)于塊礦,改善了hismelt工藝的原料條件;同時(shí)也可以對(duì)返礦中夾雜的固體碳顆粒進(jìn)行充分利用,hismelt工藝冶煉燒結(jié)返礦時(shí)可以取代熔劑、塊礦等生料的直接入爐,減少了熔融還原爐的熱量消耗,有效降低了hismelt工藝能耗,具有重要的推廣價(jià)值。

附圖說(shuō)明

19.為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹,顯而易見(jiàn)地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

20.圖1為本發(fā)明煉鐵工藝的設(shè)備流程圖;其中,1-燒結(jié)機(jī),2-破碎機(jī),3-一次篩分裝置,4-二次篩分裝置,5-預(yù)熱、預(yù)還原裝置,6-hismelt熔融還原爐,7-高爐。

具體實(shí)施方式

21.現(xiàn)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的多種示例性實(shí)施方式,該詳細(xì)說(shuō)明不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制,而應(yīng)理解為是對(duì)本發(fā)明的某些方面、特性和實(shí)施方案的更詳細(xì)的描述。

22.應(yīng)理解本發(fā)明中所述的術(shù)語(yǔ)僅僅是為描述特別的實(shí)施方式,并非用于限制本發(fā)明。另外,對(duì)于本發(fā)明中的數(shù)值范圍,應(yīng)理解為還具體公開(kāi)了該范圍的上限和下限之間的每個(gè)中間值。在任何陳述值或陳述范圍內(nèi)的中間值以及任何其他陳述值或在所述范圍內(nèi)的中間值之間的每個(gè)較小的范圍也包括在本發(fā)明內(nèi)。這些較小范圍的上限和下限可獨(dú)立地包括或排除在范圍內(nèi)。

23.除非另有說(shuō)明,否則本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有本發(fā)明所述領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)人員通常理解的相同含義。雖然本發(fā)明僅描述了優(yōu)選的方法和材料,但是在本發(fā)明的實(shí)施或測(cè)試中也可以使用與本文所述相似或等同的任何方法和材料。本說(shuō)明書(shū)中提到的所有文獻(xiàn)通過(guò)引用并入,用以公開(kāi)和描述與所述文獻(xiàn)相關(guān)的方法和/或材料。在與任何并入的文獻(xiàn)沖突時(shí),以本說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容為準(zhǔn)。

24.在不背離本發(fā)明的范圍或精神的情況下,可對(duì)本發(fā)明說(shuō)明書(shū)的具體實(shí)施方式做多種改進(jìn)和變化,這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。由本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)得到的其他實(shí)施方式對(duì)技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。本發(fā)明說(shuō)明書(shū)和實(shí)施例僅是示例性的。

25.關(guān)于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等,均為開(kāi)放性的用語(yǔ),即意指包含但不限于。

26.以下實(shí)施例中,燒結(jié)返礦是指鐵礦粉與熔劑(白云石與石灰石)共同燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生的一次返礦和二次返礦。通過(guò)調(diào)節(jié)熔劑的加入量,保證燒結(jié)返礦的堿度為1.5~2.5,mgo質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%~3.0%。在熔融還原煉鐵時(shí),將富氧熱風(fēng)通過(guò)熔融還原爐上部的熱風(fēng)管道鼓入爐內(nèi)。

27.鐵礦粉與熔劑的比例取決于成品燒結(jié)礦的堿度與mgo含量需求。在生產(chǎn)過(guò)程中,通過(guò)目標(biāo)燒結(jié)礦的堿度與mgo含量需求,計(jì)算鐵礦粉與熔劑的比例。堿度的概念就是燒結(jié)配料中cao含量與sio2含量的比值。礦石中的sio2含量較高,cao含量較少,因此,在燒結(jié)過(guò)程中需要添加石灰石和白云石提高cao含量;同時(shí)白云石中還含有大量的mgo,以此來(lái)調(diào)節(jié)成品燒結(jié)礦中的mgo含量。

28.本發(fā)明煉鐵工藝的設(shè)備流程圖見(jiàn)圖1;其中,1-燒結(jié)機(jī),2-破碎機(jī),3-一次篩分裝置,4-二次篩分裝置,5-預(yù)熱、預(yù)還原裝置,6-hismelt熔融還原爐,7-高爐。

29.具體過(guò)程如下:燒結(jié)機(jī)1生產(chǎn)的燒結(jié)礦經(jīng)破碎機(jī)2破碎之后,由一次篩分裝置3進(jìn)行篩分。篩分后粒度大于5mm的燒結(jié)礦由皮帶運(yùn)輸至高爐車(chē)間,經(jīng)二次篩分裝置4篩分后,由皮帶將大于5mm的燒結(jié)礦運(yùn)輸至高爐爐頂儲(chǔ)料罐,供高爐煉鐵使用。一次篩分后小于5mm的燒結(jié)礦與二次篩分后小于5mm的燒結(jié)礦共同運(yùn)輸至預(yù)熱、預(yù)還原裝置5,由預(yù)熱、預(yù)還原裝置5對(duì)燒結(jié)返礦進(jìn)行預(yù)熱、預(yù)還原(預(yù)熱、預(yù)還原過(guò)程是通過(guò)煤粉富氧燃燒產(chǎn)生熱量和高溫還原煤氣,對(duì)礦粉進(jìn)行預(yù)熱、預(yù)還原,預(yù)熱與預(yù)還原過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的)。然后將具有一定溫度和預(yù)還原度的燒結(jié)返礦經(jīng)噴槍與煤粉一同噴吹至hismelt工藝的熔融還原爐內(nèi)進(jìn)行熔融還原煉鐵。

30.實(shí)施例1

31.將燒結(jié)返礦進(jìn)行預(yù)熱、預(yù)還原,預(yù)熱溫度為650℃,預(yù)還原度為25%,然后將預(yù)熱、

預(yù)還原后的燒結(jié)返礦與煤粉通過(guò)礦槍混合噴吹至hismelt熔融還原爐中,其中煤粉中固定碳是燒結(jié)返礦中氧的3倍,在1450℃條件下進(jìn)行熔融還原煉鐵。

32.實(shí)施例2

33.將燒結(jié)返礦進(jìn)行預(yù)熱、預(yù)還原,預(yù)熱溫度為500℃,預(yù)還原度為20%,然后將預(yù)熱、預(yù)還原后的燒結(jié)返礦與煤粉通過(guò)礦槍混合噴吹至hismelt熔融還原爐中,其中煤粉中固定碳是燒結(jié)返礦中氧的1.5倍,在1400℃條件下進(jìn)行熔融還原煉鐵。

34.實(shí)施例3

35.將燒結(jié)返礦進(jìn)行預(yù)熱、預(yù)還原,預(yù)熱溫度為800℃,預(yù)還原度為30%,然后將預(yù)熱、預(yù)還原后的燒結(jié)返礦與煤粉通過(guò)礦槍混合噴吹至hismelt熔融還原爐中,其中煤粉中固定碳是燒結(jié)返礦中氧的5倍,在1500℃條件下進(jìn)行熔融還原煉鐵。

36.對(duì)比例1

37.將塊礦進(jìn)行預(yù)熱、預(yù)還原,預(yù)熱溫度為650℃,預(yù)還原度為25%,然后將塊礦、煤粉、白云石與石灰石通過(guò)礦槍混合噴吹至hismelt熔融還原爐中,其中煤粉中固定碳是塊礦中氧的3倍,通過(guò)白云石與石灰石調(diào)節(jié)爐料堿度與mgo含量與實(shí)施例1中的燒結(jié)返礦相同,在1450℃條件下進(jìn)行熔融還原煉鐵。與實(shí)施例1相比,對(duì)比例1生產(chǎn)每噸生鐵的燃料消耗增加10~30kg煤粉。

38.以上所述的實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選方式進(jìn)行描述,并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定,在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn),均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。技術(shù)特征:

1.一種高效利用燒結(jié)返礦降低hismelt工藝能耗的煉鐵工藝,其特征在于,包括如下步驟:將燒結(jié)返礦進(jìn)行預(yù)熱和預(yù)還原,然后與煤粉按一定比例噴吹至hismelt熔融還原爐中,進(jìn)行熔融還原煉鐵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效利用燒結(jié)返礦降低hismelt工藝能耗的煉鐵工藝,其特征在于,所述燒結(jié)返礦是鐵礦粉與熔劑共同燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生的一次返礦和二次返礦,所述熔劑為白云石與石灰石。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效利用燒結(jié)返礦降低hismelt工藝能耗的煉鐵工藝,其特征在于,所述預(yù)熱的溫度為500~800℃,所述預(yù)還原的預(yù)還原度為20%~30%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效利用燒結(jié)返礦降低hismelt工藝能耗的煉鐵工藝,其特征在于,所述燒結(jié)返礦與煤粉的添加比例為:煤粉中固定碳是燒結(jié)返礦中氧的1.5~5倍。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效利用燒結(jié)返礦降低hismelt工藝能耗的煉鐵工藝,其特征在于,所述煤粉通過(guò)煤槍單獨(dú)噴吹或是通過(guò)礦槍與燒結(jié)返礦混合噴吹。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效利用燒結(jié)返礦降低hismelt工藝能耗的煉鐵工藝,其特征在于,所述熔融還原煉鐵時(shí),將富氧熱風(fēng)通過(guò)熔融還原爐上部的熱風(fēng)管道鼓入爐內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效利用燒結(jié)返礦降低hismelt工藝能耗的煉鐵工藝,其特征在于,所述熔融還原煉鐵的溫度為1400~1500℃。8.一種如權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的煉鐵工藝制備得到的生鐵。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開(kāi)了一種高效利用燒結(jié)返礦降低HIsmelt工藝能耗的煉鐵工藝,屬于金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將燒結(jié)返礦進(jìn)行預(yù)熱和預(yù)還原,然后與煤粉按一定比例噴吹至HIsmelt熔融還原爐中,進(jìn)行熔融還原煉鐵。通過(guò)本發(fā)明的煉鐵工藝,能夠?qū)崿F(xiàn)燒結(jié)返礦的高效利用,避免了HIsmelt工藝中石灰石、白云石等生料直接入爐,降低了HIsmelt熔融還原爐熱量消耗,提高了含鐵料的還原速率,降低了HIsmelt工藝的能耗,具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)研發(fā)人員:蘭臣臣 張淑會(huì) 呂慶 劉然 劉小杰 高艷甲 閆光石

受保護(hù)的技術(shù)使用者:華北理工大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日:2022.03.21

技術(shù)公布日:2022/6/14
聲明:
“高效利用燒結(jié)返礦降低HIsmelt工藝能耗的煉鐵工藝” 該技術(shù)專(zhuān)利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專(zhuān)利(論文)的發(fā)明人(作者)
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