[发明专利]一种生产直接还原铁的可控气氛转底炉工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产接还原铁的方法，它采用可控气氛转底炉两步法工艺能够使用铁精矿粉/高品位块矿/轧钢铁鳞等含铁氧化物（Fe≥68%）生产满足钢铁行业使用的接还原铁。

背景技术

直接还原铁也称为海绵铁是用铁精矿粉/高品位块矿/轧钢铁鳞等含铁氧化物在还原炉内经还原形成的低碳多孔状物质，其化学成分稳定，杂质含量少，主要用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂。近年来由于钢铁产品朝小型轻量化、功能高级化、复合化方向发展，故钢材中非金属材料和有色金属使用比例增加，致使废钢质量不断下降。废钢作为电炉钢原料，由于其来源不同，化学成分波动很大，而且很难掌握、控制，这给电炉炼钢作业带来了极大的困难。如果用一定比例的直接还原铁30-50％作为稀释剂与废钢搭配，不仅可增加钢材的均匀性，还可以改善和提高钢的物理性质，从而达到生产优质钢的目的。因此，直接还原铁不仅仅是优质废钢的替代物，还是生产优质钢材必不可少的高级原料，在炉料中搭配30-50％直接还原铁，每吨炉料平均节约电能27％，节约炼钢时间28％，耗氧量降低22％，钢材物理性能明显提高。就此，在电炉钢炉料中搭配一定量直接还原铁不仅可以提高电炉的生产能力，而且还能降低电耗和生产成本。要提高钢的质量，如果原料仍以废钢为主，将是很困难的。这是因为废钢中有害杂质Sn、As、Cu、等几乎100％残留钢中。因此，单纯使用废钢提高炼钢质量将是非常困难的，而使用部分直接还原铁就避免了这些问题，所以对冶炼优质钢和特种钢，如石油套管、汽车用钢、核电站用钢、军用钢等配用直接还原铁是非常重要的，也可以说生产特种钢和优质钢就必须配用直接还原铁。因此，直接还原铁是生产优质钢和特种钢的必用材料，是补充废钢不足的优质电炉原料，可作为转炉炼钢的冷却剂。优质的直接还原铁经过二次还原处理还可以用于粉末冶金行业生产还原铁粉。

目前世界直接还原铁生产方法中，主要分为气基法和煤基法，其中转底炉工艺是煤基法中一种重要工艺。转底炉工艺是采用细粒度的矿和还原剂紧密结合，在1350℃高温下快速还原，只需30～60min，生产周期短；料落在炉底后就不再运动，只随炉底前行，故不致破碎，对球的强度要求不高；能量利用率高，还原产物CO经二次燃烧放出大量热能，约相当于总供热量的一半左右（国外有报道为三分之二）；原料中如含有害杂质（锌、铅、砷等），在转底炉中可以部分或大部挥发，并可从烟气中回收；炉内为微负压系统，无烟气泄出，也无工业污水，烟气中SO₂排放量也大大低于烧结。

我国转底炉工艺发展也有一定的历史，近几年也相继建设了多座转底炉装置，在处理复合矿、低品位难选铁矿、钢铁厂含锌粉尘、红土矿等特殊含铁物料取得了较好结果，但是传统的转底炉由于炉内还原温度差异较大，还原温度不均匀，炉内气氛可调控性差，导致生产的直接还原铁存在产品含铁品位低（TFe＜85%），含硫高（S:0.1％～0.2%）等缺点，难以直接作为生产炼钢用DRI，一般产品用于直接加入高炉炼铁，用于降低焦比；另外转底炉的双螺旋出料机经常发生漏料、不出料等事故。

发明内容

本发明的目的为了克服上述现有技术存在的问题，而提供一种生产直接还原铁的可控气氛转底炉工艺，本发明采用预热和还原两步法工艺同时使用可控气氛转底炉很好的解决了上述问题，不仅能满足多种物料的还原，而且炉膛内温度均匀，产量合格率高、设备自动化程度高，工人操作简便。

本发明技术方案为：

一种生产直接还原铁的可控气氛转底炉工艺，其特征在于按以下几个步骤进行：

(1)将粉状含铁氧化物原料添加一定量粘结剂混料，其中铁矿粉质量：粘结剂质量=1：0.001～0.03，再使用成型机轧制成直径为30～40mm的球团；或，将粉状含铁氧化物原料添加一定量粘结剂和炭粉混料，其中铁矿粉质量：粘结剂质量：炭粉质量=1：0.001～0.03：0.05-0.2,再使用成型机轧制成直径为30～40mm的内配炭球团；

(2)将直径为30～40mm球团/内配炭球团或5～25mm的块矿装入预热系统预热到700～1000℃，预热系统采用链篦机回转窑；

(3)预热后的物料通过给料器送入转底炉顶的2级布料口布料；所述的转底炉顶设有3个可调整高度的布料器，1级和3级布料口布还原剂，2级布球团/内配炭球团或块矿；