[发明专利]一种采用铁矿热压含碳团块入竖炉熔融还原炼铁的方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，涉及熔融还原炼铁技术，具体涉及一种用铁精矿煤粉热压含碳团块入竖炉熔融还原炼铁的工艺方法。

背景技术

资源的合理利用和清洁生产已成为钢铁行业的发展主旋律。我国虽为钢铁大国，但在原燃料资源、能源消耗和清洁生产方面仍面临着严峻的挑战，解决这些问题已成为我国钢铁工业发展战略的重大需求。新一代熔融还原工艺是当代冶金重大前沿技术之一，也是解决钢铁工业可持续发展的重要途径之一。其主要技术特点是：1)以煤代焦直接生产铁水，有效利用能源，可减轻钢铁工业对焦煤资源的依赖；2)可实现钢铁生产和能源转换的双重职能；3)减少污染，有利于环境保护；4)将焦化、烧结和高炉冶炼三个工序缩短为熔融还原工序，简化生产流程，提高生产效率。在我国，随着焦煤供应的日趋紧张和对环保要求的日益严格，熔融还原技术的优势变得更加突出。因此开发适合于我国资源条件、有利于环境保护的新一代熔融还原炼铁技术越发迫切。这将实现钢铁流程以钢铁产品为中心向以资源和能源高效利用为中心的转移，实现钢铁生产观念和技术上的创新。开发对原料适应性强、不依赖冶金焦炭的环保型的熔融还原炼铁新工艺是世界钢铁冶金发展的趋势，也是我国钢铁工业实现可持续发展的重要前提。

熔融还原是近代钢铁工业的前沿技术，是炼铁生产工艺的重大变革。上世纪80年代以来，数十种熔融还原工艺通过了工业或半工业性试验。这些熔融还原技术的开发均单纯以炼铁为目标，其中较为成功的均采用二步法：先进行含铁原料的预还原，然后进行预还原料的熔融分离，存在着预还原和熔融分离工序以及反应装置的链接问题，最终影响了整个工艺的能耗、经济技术指标以及工艺的应用性。目前，某些用于工业化生产的熔融还原工艺存在原料适用性尚待改善(只可采用块状原料，国内可选用的煤种有限)、煤耗量高(约950kg/吨铁)、氧耗大(约580m³/吨铁)、仍使用部分焦炭等问题。其它的工艺有些处于“休眠”状态，有些正积极进行深入的研发工作，解决各种技术问题，但离真正工业化还有一段距离。

铁矿含碳球团(团块)具有高还原性能，是目前国内外积极研究和开发的优质炼铁原料。国内对冷固结含碳球团应用于熔融还原炼铁技术进行了深入的研究，提出了若干熔融还原炼铁专利(铁浴炉法和卧式炉法等)，并进行了半工业化试验，但未获得成功。主要是因为冷固结产品存在高温粘结剂失效造成的高温强度差等致命弱点，再加上粘结剂增加成本和渣量等问题，从而限制了冷固结含碳球团及相应熔融还原技术的应用和发展。

发明内容

针对现有熔融还原工艺存在的问题，本发明提供了一种铁矿热压含碳团块入竖炉熔融还原炼铁的工艺方法。本发明的工艺方法可通过如下技术路线来实现：

1)铁矿热压含碳团块制备：铁精矿、烟煤煤粉以及适量熔剂(生石灰)通过热压工艺生产铁矿热压含碳团块(热压含碳团块工业化生产的工艺流程示于图1)，作为竖炉原料。热压含碳团块的组成按质量百分比为：铁精矿粉60～75％，烟煤煤粉20～35％，生石灰粉5～10％。

2)铁矿热压含碳团块入竖炉熔融还原：以非焦煤为能源，竖炉为熔融还原反应器，用热空气(对应于生产普通煤气)、高富氧热风(对应于生产高热值煤气，用于轧钢)或工业氧(对应于生产直接还原用煤气)为气体介质(在使用工业氧的实施例中，氧气消耗量为300～375m³/吨铁)，直接生产铁水和煤气。铁矿热压含碳团块--竖炉熔融还原炼铁工艺流程如图2所示。其中，铁矿热压含碳团块由竖炉顶部双钟式系统加入，在竖炉中上部形成炉料预热还原区；粉煤由风口喷入(在使用工业氧的实施例中，煤粉喷吹量为240～260kg/吨铁)，在竖炉内风口前形成燃烧区，为炉内热压含碳团块的还原和熔化供热；风口以下为渣铁终还原区和液态渣铁集聚区。生产的铁水经预处理后直接供电炉炼钢使用；副产品炉渣经水淬、干燥、细磨成水渣微粉，用于生产建材或水泥。

3)竖炉顶气用于热风炉、热压原料预热以及水淬渣干燥等工序，充分利用其热能。最终，经净化处理的优质煤气高效应用于钢铁厂内部(包括与直接还原铁生产和轧钢生产有效结合)，解决钢铁厂内部的煤气平衡问题。

4)生产过程产生的粉尘全部进入本熔融还原工艺流程，加以循环利用。