[发明专利]一种高炉用铁焦及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种高炉用铁焦及其制备方法。

背景技术

在煤中加入含铁材料炼成含铁焦炭的想法最早在1865年由H.Wending提出。那时炼制铁焦的目的，主要是将含铁材料在炼焦时烧结，以便省去团矿或烧结的过程而将含铁材料加入高炉中，主要是用结焦性好的煤如肥煤等炼铁焦。前苏联在利用含铁高炉灰炼制铁焦方面有很大的贡献。1955年，朝鲜曾在73m³的小高炉上对用5%矿粉炼成的铁焦进行试验。受当时炼焦技术水平的限制，铁焦的机械强度差，特别是抗磨强度很低，不适于直接应用于高炉炼铁，因此有人建议将铁焦中的铁与煤分离后装入电炉或高炉。从那时以后的数十年间，铁焦技术的发展一直处于停顿状态。

现代高炉技术的进步，为铁焦技术的发展注入了新的活力。现代高炉的容积最大已接近6000m³，普遍采用高风温、高炉顶压力、鼓风富氧和大量喷吹煤粉等技术，同时对入炉铁矿石和焦炭的质量也提出十分严格的要求。焦炭是高炉冶炼的重要原料，在高炉内同时发挥铁水渗碳剂、发热剂、还原剂和料柱骨架四方面的作用，对焦炭质量的要求也因此是多方面的。既要保证高炉炉况顺行，又要保证较低的燃料比，而这两方面的要求往往是相互矛盾的。从高炉顺行的角度，要求焦炭有较高的强度，特别有较高的热强度，而且高炉喷煤比越高，要求的焦炭热强度也越高。从能量利用的角度，则希望焦炭有较高的反应性。焦炭反应性越高，高温区热损失越少，可提高降低燃料比的潜力，有利于高炉增产。因此，高炉对焦炭质量的要求是热强度高同时反应性也高。

采用高反应性焦炭的前提条件是保证铁矿石的充分还原。随着还原性优良的赤铁矿、褐铁矿资源的开发利用和造块技术的进步，入炉铁矿石的还原性普遍改善，因此，人们日益理解和认识到提高焦炭反应性的必要性和现实可能性。日本通过长期的研究，开发和采用了两种工艺生产双高焦炭，一种是集选择性破碎、调湿、预制粒、中温炭化、焖炉、干法熄焦等技术于一体的复杂的SCOPE21工艺，另一种是在炼焦配煤中添加一定比例的富CaO煤同时适当减少弱粘结性煤配比的工艺。但SCOPE21工艺十分复杂且投资巨大，富CaO煤又是一种稀缺资源，均缺乏推广应用的价值。

目前，关于铁焦制备方法的研究已有很多。如专利CN101910364中所述，使含有铁氧化物和含碳物质混合并进行成型，然后使所述成型物的表面温度在550-600℃的温度范围內以<20℃/min的加热速度进行干馏来制造铁焦。

如专利CN102498190所述，将煤与最大粒径为1-2mm的铁矿石混合制造成型，然后对该成型物进行干馏制得铁焦。

如专利CN102827624所述，其原料以赤泥10%-40%、煤粉60%-90%的比例混合，在300-800g/cm²的压力下采用对辊压球机冷压成型，得到强度不低于20N/球的铁焦生球，然后采用混装方式将生球及散状物料装于焦炉中，在保护气氛下加热至焦饼中心温度达900-1100℃，并保温1-2小时，最终得到高强度铁焦。

如专利CN102827624所述，使用立式干馏炉，向用于将含碳物质与含铁物质的成型物干馏来制造铁焦的立式干馏炉中吹入干馏气体以防止铁焦内的成分的氧化反应进行，进而防止铁焦的强度降低。

如专利CN102782095所述，将由炭材料和铁矿石构成的混合物成型形成成型物，然后将成型物干馏从而得到铁焦。并且干馏是在竖式炉中进行，使用了竖式炉的炉顶气体作为加热成型物所需气体。

如专利CN102899484所述，这种高反应性高强度铁焦复合球团是由内外两层具有不同成分和不同反应性的焦炭组成的，内层是弱粘结性煤或中性粘结煤的煤粉和焦炭钝化剂按照一定比例焦化而成的，外层是由强粘结性煤和含铁物料按一定比例焦化而成含有一定金属铁和铁氧化物的焦炭复合体。它是按比例将内层物料放在混合机混合后放在加热炉内加热到350-500℃；将外层物料按比例用混合机混匀制成混合物，采用内外双层料斗将内外物料分别按照在5-10t/cm2的压力下采用对辊压球机制成直径10-60mm的椭圆型煤球团及铁焦生球球团，将压好的铁焦生球球团装入焦炉中，在铁焦生球球团之间采用焦粉填充，当焦饼中心温度加热到900-1100℃后保持1-2小时，得到具有高反应性及高反应后强度的铁焦复合球团。

如专利CN101724746所述，通过添加一种CaO的粘结剂来制备铁焦，其将焦末与精铁粉按一定比例混合，再摻入2-5%粘结剂和1%粘性土或5%氧化钙和白云石，经充分碾合和冷压成型后制成铁焦生球，再进行干馏得到铁焦。