[发明专利]处理高磷鲕状赤铁矿竖炉防球团高温还原黏结的方法

说明书

技术领域

本发明属于直接还原炼铁技术领域，涉及一种处理高磷鲕状赤铁矿竖炉防球团高温还原黏结的方法，即利用气基+煤基竖炉处理鲕状赤铁矿的工艺。

背景技术

针对国内大量存在、又难以利用的鲕状高磷赤铁矿资源，国内一直试图解决关键技术瓶颈，打通工艺流程，实现规模化生产，使国内钢铁企业逐渐摆脱对国外高价铁矿资源的依赖性。但从已有的研究成果看，该方向的应用技术研发进展比较缓慢。以往在鲕状高磷赤铁矿选矿技术的优化方面虽已开展了大量研究工作，特别是选矿方面，如中南大学（专利：一种由含磷鲕状赤铁矿制备炼铁用铁精矿的方法，申请号:CN200710034838.2），贵州大学（专利：一种鲕状赤铁矿的选矿方法，申请号:CN200910309207.6）。但由于鲕状高磷赤铁矿特殊的致密嵌套的矿相结构，氧化铁与磷灰石等矿相分布尺寸在10μm，导致该矿种中的金属铁与杂质元素磷很难有效分离，尚不能满足现有钢铁生产流程对成品矿中磷含量的限制要求。而目前相对比较成熟的煤基直接还原方法（如转底炉、回转窑等），无论在生产规模、生产稳定性和技术经济指标方面，还是处理鲕状高磷赤铁矿这种特殊矿种结构，都还没有成功的案例。目前大量与煤基直接还原相关的基础实验研究，很多成果仅限于针对具体工艺环节而开展，距真正工程化还有一定的距离。

对于鲕状高磷赤铁矿这种特殊矿种的资源化利用，要达到目前炼钢所需的铁源要求，必须选择有利的技术途径，高效解决提铁、降磷的技术瓶颈问题。本发明尝试通过气基+煤基相结合竖炉复合直接还原方法达到提铁、降磷的目的，使该矿种所含的氧化铁被高效还原成具有一定磁性的金属铁，同时，使其所含的氧化磷等杂质物质尽可能留存在非磁性的脉石相中，还原产物再经过较经济的破碎磁选，实现铁与磷的有效分离。

制约本工艺所提出的气基+煤基竖炉工程化的最大难点是如何解决团矿在高温（850℃—1200℃）还原过程中的炉料顺行以及荷重软化现象和黏结问题。目前的相关研究较少，特别是针对煤基+气基的竖炉的防止团矿高温还原粘结的研究。本发明专利利用具有规模化生产潜力的竖炉装置处理鲕状高磷赤铁矿资源，解决煤基竖炉存在的球团高温还原黏结问题，从而得到低磷、高铁含量的直接还原产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种处理高磷鲕状赤铁矿竖炉防球团高温还原黏结的方法及装置，解决了球团高温还原黏结的问题，该工艺技术路线一旦打通，有望成为钢铁行业最具发展潜力的规模化处理鲕状高磷赤铁矿资源的有效手段，为钢铁行业提供新的铁源，既可以作为转炉流程中大量使用的废钢的替代品，又可以成为电炉短流程中废钢的主要来源。因此，该工艺技术路线的打通，对钢铁行业技术进步的推动作用是显而易见的。

本发明的工艺路线是采用气基+煤基相结合的复合直接还原竖炉处理高磷鲕状赤铁矿，生产直接还原铁产品。将高磷鲕状赤铁矿粉与煤粉、脱磷剂和粘接剂按合适的比例进行配料、混碾、压球，制成冷固结球团，该固结球团经过烘干或养生处理，进入直接还原竖炉；球团在直接还原竖炉内，将自上而下地经历热煤气焙烧及气基预还原、煤基直接还原和冷却过程，固结球团经历的气基预还原、煤基直接还原温度范围850-1200℃，在竖炉内的停留时间为1-5h；还原气组成：为H₂/CO=1.2-4，(CO+H₂>90%，N₂<10%)，经还原后的球团密封冷却，在冷却段出口处，固结球团温度控制在100～200℃，再将固结球团破碎、磁选和压块，得到的铁产品中TFe≥88%，磷含量<0.3%。

所述的固结球团抗压强度>1500N；

所述的还原竖炉采用三段式的竖炉结构：竖炉自上而下依次为球团焙烧及气基预还原段、煤基直接还原段和冷却段，竖炉的空间和高度方向可确保球团的下料速度控制在2-8m/h范围内；

在焙烧及气基预还原段，竖炉内温度控制在850～950℃范围；在煤基直接还原段，竖炉内温度控制在950～1200℃范围。

所述的鲕状赤铁矿重量百分含量TFe：>40%，SiO₂：4-15%，Al₂O₃：>5%，P：0.4-1.0%。

所述的冷固结球团二元碱度为0.7-1.3；鲕状赤铁矿重量百分含量为65-85%；配煤：5-20%；粘结剂：3-7%。

所述的固结球团中加入的提高球团强度的物质是硅质粘结剂，防止固结球团表面高温还原黏结所配加的材料为氧化钙质、氧化铝质或氧化镁质材料。