[发明专利]一种富氧顶吹熔融还原冶炼高钛铁矿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在富氧顶吹熔融还原条件下利用普通煤粉作还原剂冶炼高钛铁矿的方法，同时利用高温炉气预热富氧和炉料，压缩经处理的高热值尾气作载气喷吹炉料进入熔融还原炉，从而能更高效利用熔融还原炉产生的高温炉气，属于能源与冶金技术领域。

背景技术

当今，中国经济高速发展，现代化建设对钢铁的需求依然呈刚性状态。在年年压缩产量的压力下，国内的年钢产量依然快速增长，淘汰落后产能依然困难重重。高炉炼铁经过几百年的发展成为世界的主流工艺，然而其工艺流程长、投资大、对环境污染严重、操作灵活性差、对入炉原料选择性差，特别是焦煤资源的短缺和高炉系统的高能耗，阻碍了高炉炼铁的进一步发展。如今，非高炉炼铁技术迅猛发展，COREX是唯一得以工业化的一项工艺，其它技术也逐渐日趋成熟。

在我国铁矿储量中，贫铁矿占总储量的98.1％。高炉对铁矿的要求也比较高，使得我国诸多贫铁矿不能用于正常冶炼。然而当今国际铁矿石价格一路攀升，特别是2010年中钢协与三大矿山谈判失败，使得我国钢铁企业的生存更加困难。

当今世界，低碳经济已经不只是口号，它需要世界各国共同努力来节约资源和保护地球生态环境。我国的节能减排工作在“十一五”前四年取得重要进展，全国单位国内生产总值能耗累计下降14.38％，但与“十一五”降低20％左右的目标仍有较大差距，特别是去年三季度以来，高耗能、高排放行业快速增长，一些淘汰的落后产能死灰复燃，能耗强度下降趋势减缓甚至由降转升，节能减排形势十分严峻。

所以，采用新冶炼技术开发我国现有的大量贫铁矿迫在眉睫，我国攀西地区储藏有几十亿吨的钒钛磁铁矿，另外云南地区也储藏有大量的高钛铁矿，这些铁矿在现有的高炉技术下，难以正常冶炼。采用富氧顶吹熔融还原技术冶炼已经被试验验证具有较好的效果。利用熔融还原炉内的强氧化性气氛和钛氧亲和力高的特点使得钛在炉渣中富集，从而达到理想冶炼效果。

发明内容

本发明高效利用高温炉气的冶炼新技术在上述环境下应运而生，用于解决高炉炼铁技术能耗高、污染大、热效率低以及我国大储量贫铁矿在高炉难以冶炼的问题。此工艺对原料要求简单，不需炼焦、烧结造球等工序，而且投资建设、操作成本低，对环境影响较小。在高温炉气利用方面更是臻于低能耗零排放的标准。

本发明的目的是采用富氧顶吹熔融还原高钛铁矿，同时高效利用高温炉气预热富氧和入炉炉料，然后对炉气进行除尘和余热回收发电，再通过尾气处理除去其中CO₂，利用高热值的气体作载气，经气体压缩机将预热炉料喷吹进入熔融还原炉，在炉内进一步加强搅拌，改善反应动力学条件。本工艺发明不但可以充分利用高温炉气，而且可以直接利用普通煤粉还原高钛铁矿。冶炼过程中钛被氧化性气氛富集到渣中，从而收得高钛渣和低钛铁水。

为实现本发明富氧顶吹熔融还原冶炼高钛铁矿的方法的目的，采用以下技术方案：含有以下工艺步骤：将炉料高钛铁矿、白云石、石灰和还原煤破碎，按照碱度R的范围为1.0～1.5、内配碳比C/O的范围为0.9～1.3的工艺参数配比混匀、预热，将经处理的高热值尾气作载气，从炉侧喷吹炉料进入熔融还原炉，在富氧顶吹的条件下冶炼生产铁水和高钛渣，其产品铁水和高钛渣则定期分别由出铁口和排渣口放出，并利用熔融还原炉产生的高温烟气对富氧和入炉炉料进行预热，然后用除尘器除尘，利用热交换器进行余热回收发电，最后通过尾气处理出去CO₂，经气体压缩机压缩作喷吹载气。

所述炉料粒度≤30mm。

碱度R的表达式为：