[发明专利]高炉瓦斯灰与难选低品位铁矿石隧道窑联合直接还原工艺

说明书

技术领域

本发明属于冶金和矿物工程技术领域，涉及一种高炉瓦斯灰与难选低品位铁矿石隧道窑联合直接还原工艺。

背景技术

   目前，国内对于高炉瓦斯灰、难选低品位铁矿石的开发利用普遍采用单一物料的处理方法，其处理方法和利用现状如下：

（1）高炉瓦斯灰处理现状

随着钢铁工业的迅猛发展，高炉瓦斯灰每年排放量十分巨大。目前，该类粉尘由于长期得不到有效处理，在许多钢厂附近堆积如山，不仅占据了大量的土地，也污染了环境，对人身体造成了危害，又浪费了其中铁、锌、铅、碳等有价资源。

为使高炉瓦斯灰泥得到合理利用，近十年来国内钢铁企业在污泥、粉尘等废弃物的利用方面做了大量工作，改变了原来将粉尘和污泥用作烧结原料的做法，其主要做法有：对于炼钢尘泥用来压制成冷固球团加入炼钢进行利用，这种方法虽然较好地利用了炼钢尘泥中的铁氧化物及氧化钙，但由于炼钢过程中对铁氧化物的还原量有限，只能在冶炼中进行少量加入，同时炼钢加入的冷固球团容易产生粉化；当高炉瓦斯灰采用回转窑工艺进行利用时，在解决锌的富集、回收利用含碳资源时，存在着回转窑内的结圈问题；当高炉瓦斯灰采用转底炉进行脱Zn、Pb并利用其中碳和铁氧化物时，一般通过配加一定量的氧化铁皮来制成含碳球团，并使其在高温下进行还原，这种方法虽然可大量处置含铁尘泥，得到纯度很高的富含锌铅的二次粉尘和高炉用金属化球团两种产品，但存在的主要问题是高炉瓦斯灰中碳利用效率不高，原料需要经过造球后进行焙烧，还原产品的金属化率不高。

（2）难选低品位铁矿石处理现状

我国铁矿石的主要特点是“贫”、“细”、“杂”，平均铁品位为32%，其中97%的难选铁矿石需要选矿进行处理。我国难选低品位铁矿石主要种类有菱铁矿、赤褐铁矿和混合型微细粒低品位铁矿石。①菱铁矿属于资源较为丰富的低品位复杂难选矿之一，其理论铁品位仅48.2%，且经常与钙镁锰呈类质同像共生，用物理选矿方法铁精矿品位很难达到45%以上，再加上菱铁精矿烧结性能较差，因此，菱铁矿精矿很难被钢铁公司所接受。②赤褐铁矿也属于复杂难选矿之一，褐铁矿富含结晶水，极易泥化，比磁化系数很低，通常采用物理选矿回收铁精矿品位低于60%，同时很难获得较高的金属回收率。③混合型微细粒低品位铁矿石的选矿工艺复杂，分选效率差。当铁矿中含相当数量的赤铁矿、镜铁矿、针铁矿、磁铁矿、褐铁矿等，各种铁矿物物理化学性能及嵌布粒度相关悬殊，同时，其中脉石矿物较复杂，含铁硅酸盐含量高，属于较为难选铁矿。

难选低品位铁矿石中铁氧化物含量较低，造成铁矿石在还原过程中碳氧化物浓度较低，同时由于受经济与技术水平的制约，难选低品位铁矿石当采用常规的磨矿磁选及反浮选、磁化焙烧、直接还原等工艺时，均存在着金属回收率较低、生产产品的铁品位较低、还原时间较长、生产成本较高的问题，致使一些铁矿山在开采过程中剥离出大量微细粒低品位铁矿石被堆置未加利用，同时还有大量微细粒低品位铁矿石至今尚未开发利用。

从以上高炉瓦斯灰、难选低品位铁矿石处理方法可以看出，高炉瓦斯灰和难选低品位铁矿石进行单一处理时，均不能达到满意的处理效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种高炉瓦斯灰与难选低品位铁矿石隧道窑联合直接还原工艺，该工艺能够充分利用高炉瓦斯灰中碳进行高炉瓦斯灰中的铁氧化物与难选低品位铁矿石的还原，并显著提高了铁矿石直接还原的金属化率、缩短了还原时间。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种高炉瓦斯灰与难选低品位铁矿石隧道窑联合直接还原工艺，包括如下工艺步骤：

（1）将0-3mm粒级铁矿石与高炉瓦斯灰按100：185-235的比例进行配料混合，得到细粒级物料；将1mm以上粒级铁矿石按不同粒级范围分级，并与与之具有相同粒级范围的还原煤按100:35-40的比例进行配料混合，得到粗粒级物料；

（2）在隧道窑窑车耐火导热板上从下往上依次铺设厚度为80-100mm的细粒级物料和20-50mm的粗粒级物料；其中，粗粒级物料为一层或多层，且各层粗粒级物料的粒级范围一定，并且多层铺设时各层粗粒级物料的粒级范围由下至上呈梯度增加；

（3）将物料随窑车置入隧道窑内进行高温还原，还原温度为1050-1150℃、还原时间为60-120min。

进一步地，步骤（2）中，细粒级物料下方和最上层粗粒级物料的上方均铺设有5-10mm厚的还原煤层，所述还原煤的粒级为1-5mm。

    进一步地，所述步骤（1）和（2）中，所述还原煤选用兰炭、无烟煤、冶金焦粉或烟煤；并优选兰炭。