[发明专利]一种高炉炼铁金属化炉料生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，具体涉及一种用于高炉炼铁的金属化炉料的生产方法。

背景技术

高炉炼铁主要以焦炭和人造块铁矿为主要原料，是一种成熟效率的炼铁工艺。现代大型高炉生产技术装备不断完善，高炉实现了高产、低耗和优质的炼铁生产指标。但高炉的高效率和大型化对矿石和焦炭质量（尤其是焦炭的强度）提出了更严格的要求，全世界大多数高炉的入炉焦比仍然高于400kg/thm。

鉴于传统高炉炼铁工艺流程长和污染严重以及对冶金焦的依赖，以无焦炼铁和直接使用铁矿为目标，世界上开展了大量炼铁新工艺的研究，并取得了一定的进展。在熔融还原技术方面，COREX工艺已实现产业化，该工艺不但大大减少了焦炭的用量，在资源和环保等方面具有竞争优势，但仍不完善；另一种熔融还原工艺HISMELT也已达到中试规模，其它一些熔融还原工艺也在开发之中。在直接还原方面，气基竖炉法（Midrex，HYL）法占据绝对优势，但是它们均需采用重整的天然气作为还原气原料，因此只能在天然气资源丰富并廉价地区发展。目前世界上占优势的煤基直接还原方法是转底炉法和回转窑法，这些方法的主要优点是可以直接用煤作燃料和还原剂，其缺点是单位投资高，生产率低，生产成本高，因此发展缓慢，到目前全世界煤基直接还原铁年产量仅300万吨，而直接还原铁的年产量约为6000万吨。

基于上述原因，在可预见的将来，以焦炭为主要燃料的高炉仍是炼铁的主要流程，优化和提升高炉炼铁工艺的竞争力，仍当前炼铁工业面临的主要挑战之一。

钢铁行业以节能减排为核心的低碳制铁工艺的发展已经是大势所趋，而目前占主导地位的高炉制铁工艺高耗能、高排放、产能强度低以及资源劣化适应性差的现实特点不仅不能适应低排放的要求，而且制约了其本身竞争力的发展。欧洲最好的钢厂目前已在技术所能达到的极限下运行。但为了突破技术障碍，在提高经济竞争力的前提下，引领当前低碳制铁技术的发展，欧洲已经开展了UlCOS大型研发项目,其目标可简述为：要对高炉路线进行大幅的技术改进和突破，新的制铁技术路线相比目前最好的高炉长流程CO2排放指标要减少至少50%。

优化高炉炼铁工艺的另一个重要方向就是金属化炉料在高炉的应用。长期以来，高炉使用烧结矿或球团矿作为主要原料，金属化炉料的制备技术曾在俄罗斯和日本等国进行了大量的研究，但都没有实现工业生产。高炉使用金属化炉料有利于提高高炉利用系数和降低燃料比，尤其在焦煤资源日益枯竭的情况下，高炉节约焦炭的目标对高炉炼铁技术的发展更具有吸引力。因此金属化炉料的生产和在高炉中的使用可望成为炼铁技术从现阶段提高到新高度的技术之一。

通过联机检索，查找到一些生产金属化炉料的专利，但这些的工艺流程和配套设备系统与本专利技术相比，均有本质的不同。申请号为01810700.1的专利“金属化团块的生产方法”公开的技术是将铁矿颗粒与还原剂材料及纤维粘结剂等混合压块，然后在还原竖路内将团块中的铁还原，形成金属化团块。该工艺生产率低，能耗高，难以满足高炉大规模生产的需要。申请号为200710157457.3的专利“一种预还原复合烧结矿的生产方法”公开的技术是将高碱度烧结矿和酸性球团两种炉料进行混合，并在酸性球团中配加煤粉，然后将混合均匀的高碱度烧结矿和酸性球团一起在烧结机上进行烧结，生产预还原高炉用炉料。由于采用部分球团内配碳，炉料平均金属化率低，同时需要制备两种不同碱度的球团，流程也复杂。申请号为200880112441.3的专利“对制粒矿物材料连续烧结和预还原的方法和代式烧结设备”公开的技术是一种新型带式烧结设备，将制粒后的炉料烧结后，立即用还原气进行还原，达到炉料烧结和预还原的目的。由于烧结后炉料降温较快，用还原气进行还原时，难以达到较高的金属化率。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是提供一种适应于高炉炼铁的优良的金属炉料的生产工艺。

本发明的技术方案是，一种高炉炼铁金属化炉料生产工艺，包括原料的准备和球团的还原，该生产工艺包括：

（1）原料的准备：将铁矿粉、还原剂和粘结剂按100：4-25：2-5的质量比例混合，所述还原剂选自焦粉或无烟煤粉中的一种或两种，所述粘结剂为调节碱度的粘结剂；

（2）原料的混合和压球：将上述原料充分混合后，加水润湿，将混匀的原料在对辊压球机上进行压球，制成球团；

（3）球团的高温还原：将球团与燃料混合，在带式烧结机上进行球团的高温还原，所述燃料添加量为球团质量的7~20%；

（4）冷却和筛分：将步骤（3）得到的烧结产物进行筛分，将符合金属化炉料要求的部分用于高炉炼铁。