一種轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法
【專利摘要】本發明公開的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法包括以下步驟：控制高溫瀝青粉末的含水量≤5wt％、鐵精礦的含水量≤8wt％，將高溫瀝青粉末與鐵精礦、含碳補充還原劑均勻混合得到混合料，高溫瀝青粉末的配入量不低于混合料總量的3wt％，含碳補充還原劑的配入量占混合料總量的0～25wt％；將混合料壓球并得到球團，其中，控制混合料中的含水量為5～6.5wt％、混合料的溫度為90～130℃。本發明解決了傳統工藝造球制備生產成本高的問題，同時可輔助解決采用無機粘接劑造球時帶入灰分等雜質的工藝缺陷，具有良好的推廣應用前景。
【專利說明】一種轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于冶金【技術領域】，更具體地講，涉及一種轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法。
【背景技術】
[0002]隨著資源的日趨緊張，特別是高品質含鐵原料和煉焦用煤的稀缺，傳統高爐冶煉鋼鐵企業的生存和發展受到了很大的挑戰。而資源限制性小、靈活性大、流程短的非高爐煉鐵技術則受到越來越多的關注和重視，近幾年，由于轉底爐具有的工藝和設備特點，其逐漸受到煉鐵界的重視，并將其應用于鐵礦石直接還原的生產，獲得了快速發展。
[0003]在實際生產中，將包括釩鈦磁鐵礦在內的鐵精礦資源采用轉底爐直接還原生產，但受我國鐵精礦品位總體不高的制約，只能選擇鐵精礦與還原劑(如煤粉)混合后造球的入爐原料制備方式。因此，鐵精礦與還原劑(如煤粉)混合后造球必須外加粘接劑，以滿足球團制備及轉運至轉底爐運輸的強度要求。
[0004]由于含碳球團的制備過程中需外加粘接劑，若粘接劑為無機型時，造成球團制備生產成本增加的同時將增加后續工序的處理負擔，造成無謂處理量或電耗的增大；若采用有機型粘接劑時，受其價格總體較高的影響，成本增加幅度更大。
[0005]因此，需要尋求一種不額外增加生產成本但同時能夠保證球團的質量和強度要求的造球方法。
【發明內容】
[0006]針對現有技術中的不足，本發明的目的在于解決上述技術問題中的一個或多個。
[0007]本發明的目的在于提供一種不額外增加生產成本并同時保證球團的質量和強度要求的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法。
[0008]為了實現上述目的，本發明提供了一種轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法，所述造球方法包括以下步驟:a、控制高溫浙青粉末的含水量< 5wt%、鐵精礦的含水量
8wt%,將所述高溫浙青粉末與鐵精礦、含碳補充還原劑均勻混合得到混合料,其中,所述高溫浙青粉末的配入量不低于所述混合料總量的3wt%，含碳補充還原劑的配入量占混合料總量的O~25wt%，；b、將所述混合料壓球并得到球團，其中，控制所述混合料中的含水量為5~6.5wt%、所述混合料的溫度為90~130°C。
[0009]根據本發明的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法的一個實施例，所述高溫浙青粉末是由高溫浙青在常溫下破碎得到的，所述高溫浙青粉末中粒度在40目以下的粉末的比重占25wt%以上。
[0010]根據本發明的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法的一個實施例，所述高溫浙青粉末的配入量占所述混合料總量的3~15wt%。
[0011] 根據本發明的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法的一個實施例，所述含碳補充還原劑為煤粉、焦粉或石墨。[0012]根據本發明的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法的一個實施例，在步驟b中，將所述混合料輸入壓球機的儲料倉后進行壓球，其中，從儲料倉底部向混合料中通入廢熱煙氣或水蒸氣進行干燥加熱處理或潤濕加熱處理。
[0013]根據本發明的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法的一個實施例，當混合料的含水量> 6.5wt%，向混合料中通入廢熱煙氣進行干燥加熱處理。
[0014]根據本發明的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法的一個實施例，當混合料的含水量< 5wt%,向混合料中通入水蒸氣進行潤濕加熱處理。
[0015]根據本發明的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法的一個實施例，所述廢熱煙氣或水蒸氣來源于轉底爐。
[0016]根據本發明的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法的一個實施例，所述儲料倉底部設置混合料含水量測量儀、混合料溫度測量儀、廢熱煙氣或水蒸氣流量控制閥、廢熱煙氣或水蒸氣溫度測量儀。本發明結合鐵精礦造球過程中添加碳質還原劑的生產工藝特點，在不外加粘接劑的基礎上，采用以碳為主要成分的高溫浙青粉末作為還原劑和粘接劑的處理方法，既不額外增加生產成本，又能夠同時保證球團的質量和強度要求。本發明解決了傳統工藝造球制備生產成本高的問題，同時可輔助解決采用無機粘接劑造球時帶入灰分等雜質的工藝缺陷，具有良好的推廣應用前景。
【具體實施方式】
[0017]在下文中，將詳細描述本發明的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法。
[0018]本發明的造球方法主要適用于轉底爐直接還原生產工藝用的含碳球團制備，但本發明不限于此。本發明不采用常規的無機或有機型粘接劑，轉而采用具備含碳特性和粘接性的高溫浙青同時作為還原劑和粘接劑與鐵精礦混合造球制備含碳球團，既不額外增加生產成本，同時能夠保證球團的質量和強度要求。
[0019]具體地，根據本發明示例性實施例的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法包括以下步驟:
[0020]首先，控制高溫浙青粉末的含水量< 5wt%、鐵精礦的含水量< 8wt%。其中，高溫浙青是煤焦油蒸餾殘液部分，它是由三環以上的芳香族化合物和含氧、含氮、含硫雜環化合物及少量高分子碳素物質組成，高溫浙青在常溫下是體積密度為1.25~1.35g/cm3的黑色固體，其含碳量約在45wt%左右，灰分含量一般低于0.5wt%，加熱到95~120°C的軟化點溫度即呈軟化狀態。
[0021]本發明采用高溫浙青作為粘接劑和還原劑，一方面利用了其常溫下的冷脆性，因而易于制粉；另一方面利用了其在95~120°C條件下軟化時具備的良好粘性，因而便于壓制球團。此外，所制備的球團中高溫浙青內約45wt%的碳也可在后續工序中作為還原劑制備金屬化球團，還原過程中由于金屬鐵的產生，即使其粘性失效也不會降低球團的強度，并且高溫浙青中極低的灰分含量基本對球團沒有污染。
[0022] 根據本發明，高溫浙青粉末是由高溫浙青在常溫下破碎得到的，為了保證高溫浙青粉末與鐵精礦的混合均勻性并提高其還原性和粘接性，優選地使所述高溫浙青粉末中粒度在40目以下的粉末的比重占25wt%以上。由于本發明采用對物料粒度要求不高的壓球成型方式，故對于鐵精礦的粒度不作特別要求。在配料、混料前控制高溫浙青粉末和鐵精礦的含水量是為了防止物料水份過高而難于混料均勻，同時保證物料混料的均勻性，并且還可以防止混合料中水份過高并避免混合物逸出含浙青粉末的水造成環境和設備污染。其中，控制含水量的措施不限，例如可以通過預熱、干燥等方式來使高溫浙青粉末和鐵精礦的含水量符合要求。
[0023]然后，將高溫浙青粉末與鐵精礦、含碳補充還原劑均勻混合得到混合料，其中，所述高溫浙青粉末的配入量不低于所述混合料總量的3wt%，含碳補充還原劑的配入量占混合料總量的O~25wt%,其余為鐵精礦。優選地,高溫浙青粉末的配入量占所述混合料總量的 3 ~15wt%。
[0024]根據本發明，根據按干基折算的鐵精礦與碳質還原劑的所需配料比例來配加鐵精礦和高溫浙青粉末，但若計算的高溫浙青粉末的加入比例較高，可另配加適宜的含碳補充還原劑如煤粉、焦粉、石墨等含碳物質替代部分高溫浙青粉末，各物料的加入量總體滿足混合料所需的配料比例關系即可，本發明對鐵精礦、高溫浙青粉末及含碳補充還原劑的加入方式不作特別要求。各物料的混料操作可在各類攪拌機、碾混機上進行在線連續或間斷式的混料，混料效果以滿足各物料充分混勻即可。
[0025]最后，將所得的混合料壓球并得到球團，其中，控制混合料中的含水量為5~
6.5wt%、混合料的溫度為90~130°C。本發明條件下的混合料壓球對水份的要求較高，控制壓球前的混合料中的含水量為5~6.5wt%是為了保證壓球的成球率和強度指標，若混合料中的含水量過高或過低，成球率難于保證并且球團強度不高，易造成返料量過大影響生產效率。當壓料前的混合料溫度控制為90~130°C時，混合料中含有的高溫浙青軟熔并使混合料具備粘接特性而便于成球，但若溫度超過130°C，易造成混合料自身粘接以及混合料粘設備，造成物料輸送困難，若溫度超出過高，還易導致混合料中的高溫浙青有機組分揮發造成環境污染；若溫度低于90°C，混合料中的高溫浙青尚未軟熔，混合料不具粘接性且難于壓制成球。進一步地，上述混合料的含水量和溫度控制范圍也可根據后續壓球設備的實際情況和要求進行靈活地調整。
[0026]具體地，在上述壓球的步驟中，可以先將混合料輸入壓球機的儲料倉后進行壓球，再從儲料倉底部向混合料中通入廢熱煙氣或水蒸氣對混合料進行干燥加熱處理或潤濕加熱處理以使混合料的含水量和溫度達到上述要求，通入的廢熱煙氣或水蒸氣的流量和時間可以根據實際情況調整。根據本發明，上述廢熱煙氣或水蒸氣由轉底爐生產或制備得到，但本發明不限于此，可以根據所采用的直接還原設備靈活調整或單獨制備廢熱煙氣或水蒸氣。
[0027]根據本發明的一個實施例，當混合料的含水量> 6.5wt%,向混合料中通入廢熱煙氣進行干燥加熱處理，使壓料操作時混合料的含水量為5~6.5wt%、混合料的溫度為90~130°C ;當混合料的含水量< 5wt%，向混合料中通入水蒸氣進行潤濕加熱處理，也使壓料操作時混合料的含水量為5~6.5wt%、混合料的溫度為90~130°C。之后再對滿足含水量和溫度要求的混合料進行壓球操作并最終制備得到含碳球團，為后續的直接還原工序提供符合要求的球團。
[0028]為了準確、及時的獲知混合料的含水量、溫度和廢熱煙氣或水蒸氣的溫度、流量，優選地在 儲料倉底部設置混合料含水量測量儀、混合料溫度測量儀、廢熱煙氣或水蒸氣流量控制閥、廢熱煙氣或水蒸氣溫度測量儀并進行實時的測量和監控。[0029]事實上，控制壓球時混合料的含水量和溫度的操作方法可靈活變通，不一定要在混料后、壓料前的步驟進行，例如還可以先采用廢熱煙氣單獨預熱并干燥鐵精礦，然后進行配料、混料，之后只對壓球機儲料倉中的混合料采用水蒸氣潤濕的操作方式；例如還可以先干燥并加熱鐵精礦的溫度至200°C以上，再在混料過程中直接加水混合制備混合料，使混合料直接滿足壓球時的混合料含水量和溫度要求并直接壓球的操作方式，也即只要最終使得壓球時的混合料達到了含水量和溫度的要求即可，具體的控制和處理方式不限。
[0030]下面結合具體示例進一步說明本發明。
[0031]示例1:
[0032]鐵精礦的含水量為7.9wt%,高溫浙青粉末的含水量為5.0wt %,高溫浙青粉末的粒度為40目以下的粉末的比重占25.5wt %。將鐵精礦與高溫浙青粉末按照96.9wt %、
3.1wt %的比例配料并在碾混機上混料5min，之后使所得混合料進入壓球機的儲料倉。經檢測，此時的混合料含水量為7.8wt%、溫度為32°C，從儲料倉底部向混合料中通入602°C的廢熱煙氣3min，此時混合料的含水量為6.4wt%、溫度為91°C，之后開始壓球，壓制所得的含碳球團的落下強度> 6次/50cm，滿足后續運輸要求。
[0033]示例2:
[0034]鐵精礦的含水量為2.3wt%，高溫浙青粉末的含水量為1.8wt%，高溫浙青粉末的粒度為40目以下的粉末的比重占60.8wt%。將鐵精礦、高溫浙青粉末、無煙煤粉按照81wt%>5wt %、14wt %的比例配料并在碾混機上混料8min,之后使所得混合料進入壓球機的儲料倉。經檢測，此時的混合料含水量為1.8wt %、溫度為48°C，從儲料倉底部向混合料中通入水蒸氣4min，此時混合料的含水量為5.1wt %、溫度為99°C，之后開始壓球，壓制所得的含碳球團的落下強度> 8次/50cm，滿足后續運輸要求。
[0035]本發明采用高溫浙青粉末自身的含碳特性和粘接性而將其作為轉底爐含碳球團的還原劑和粘接劑的處理方法，不額外增加生產成本，操作溫度低、設備要求低且通用性好，同時能夠保證球團的質量和強度要求，徹底解決了含碳球團生產成本過高或灰分雜質的問題。
[0036]盡管上面已經通過結合示例性實施例描述了本發明，但是本領域技術人員應該清楚，在不脫離權利要求所限定的精神和范圍的情況下，可對本發明的示例性實施例進行各種修改和改變。
【權利要求】
1.一種轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法，其特征在于，所述造球方法包括以下步驟: a、控制高溫浙青粉末的含水量<5wt%、鐵精礦的含水量< 8wt%，將所述高溫浙青粉末與鐵精礦、含碳補充還原劑均勻混合得到混合料，其中，所述高溫浙青粉末的配入量不低于所述混合料總量的3wt%，含碳補充還原劑的配入量占混合料總量的O~25wt% ； b、將所述混合料壓球并得到球團，其中，控制所述混合料中的含水量為5~6.5wt%,所述混合料的溫度為90~130°C。
2.根據權利要求1所述的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法，其特征在于，所述高溫浙青粉末是由高溫浙青在常溫下破碎得到的，所述高溫浙青粉末中粒度在40目以下的粉末的比重占25wt%以上。
3.根據權利要求1所述的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法，其特征在于，所述高溫浙青粉末的配入量占所述混合料總量的3~15wt%。
4.根據權利要求1所述的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法，其特征在于，所述含碳補充還原劑為煤粉、焦粉或石墨。
5.根據權利要求1所述的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法，其特征在于，在步驟b中，將所述混合料輸入壓球機的儲料倉后進行壓球，其中，從儲料倉底部向混合料中通入廢熱煙氣或水蒸氣進行干燥加熱處理或潤濕加熱處理。
6.根據權利要求 5所述的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法，其特征在于，當混合料的含水量> 6.5wt%,向混合料中通入廢熱煙氣進行干燥加熱處理。
7.根據權利要求5所述的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法，其特征在于，當混合料的含水量< 5wt%,向混合料中通入水蒸氣進行潤濕加熱處理。
8.根據權利要求5所述的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法，其特征在于，所述廢熱煙氣或水蒸氣來源于轉底爐。
9.根據權利要求5所述的轉底爐直接還原生產工藝用球團的造球方法，其特征在于，所述儲料倉底部設置混合料含水量測量儀、混合料溫度測量儀、廢熱煙氣或水蒸氣流量控制閥、廢熱煙氣或水蒸氣溫度測量儀。
【文檔編號】C22B1/244GK103937970SQ201410156587
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】劉功國, 秦潔, 何紹剛 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司