专利名称：自还原球团竖炉熔融还原法的制作方法
技术领域：
本发明涉及熔融还原工艺，特别是涉及自还原球团熔融还原炼铁方法。
背景技术：
传统的炼铁方法是以高炉为主，高炉炼铁占世界生铁总产量的95％以上。但现在正面临冶金焦资源日益紧缺和涨价的困扰，以及来自环境保护方面的压力。近年兴起的非高炉炼铁方法以直接还原工艺为主，其产品为固态直接还原铁DRI及热压块HBI(俗称海绵铁)，用作废钢的代用品，主要作电炉的炉料。现有的直接还原铁总产能约为5000万吨，其中90％以上均用天然气为能源。由于天然气资源有限和价格高，加之对铁矿品位要求极高，故发展受到限制。至于现有的熔融还原工艺虽不用天然气，但需用大量氧。目前除Corex一种工艺达到生产规模外，各种熔融还原工艺大多处于研发阶段，工艺尚未成熟。因此，钢铁工业迫切需要开发一种以煤代焦，以高风温代氧，不需要天然气的新熔融还原工艺。
当前热装铁水已成为电炉提高效率和降低成本的最有效的手段之一，但一般的电炉工厂没有高炉能提供铁水，新建高炉投资大，而且涉及烧结(球团)和焦炭等配套问题以及相应的环境污染。因此难度很大，也迫切需要供应铁水的新途径。
发明内容
本发明的目的在于通过提供一种不用焦炭、不用氧气以及不用天然气的熔融还原炼铁法，生产出合格的铁水，首先解决上述电炉热装铁水缺乏的问题，并继续扩大规模为转炉提供铁水。
本发明的自还原球团竖炉熔融还原炼铁法是一种非高炉的竖炉炼铁法，其工艺步骤如下1.自还原球团的制备用60～90份(重量，下同)、的铁矿粉、10～40份的煤粉、2～10份的粘结剂以及6～12％水混匀后，压制成球(块)。粘结剂为特制的粘结促进剂和水玻璃。压成的产品球(块)的粒度为10～70mm，原料铁矿粉粒度为0～6mm、煤粉粒度为0～3mm。
2.冶金型煤的制备冶金型煤作为冶金焦的代用品，用适当品种的煤和粘结剂重量4～12％，按特定的配方进行配料和混匀，压制成型。粒度为30～100mm，煤粉粒度0～5mm。在有焦粉的情况下，也可加以利用，将焦粉按同样的工艺，压块后代替焦炭。
3.干燥压制成的自还原球团加入干燥机中，利用本工艺的80～300℃的废烟气，将自还原球团干燥。干燥时间为0.5～3小时。冶金型煤的干燥工艺及强度要求与上述自还原球团相同。
4.熔炼将干燥后的自还原球团加入竖炉中，自上而下逐渐被由下而上的热煤气加热升温，球(块)中的铁矿被自身配入煤和炉内的煤气所还原，随即熔化，实现铁渣分离。竖炉炉料中配加一定的熔剂，以保证炉渣脱硫。竖炉下部有若干排风口，鼓入900～1200℃的热风，与炉内的碳燃烧，提供热源并产生煤气(发热值大于1100Kcal/m3)。从炉顶出来的煤气除20～40％用于加热鼓风外，其余外供作为钢厂的燃料。铁水和渣由下部排出，铁水用于炼钢或铸造，渣经水淬后作为水泥的原料。冶炼周期为2～5小时。
本发明的竖炉使用的原料为自还原球团和冶金型煤，是一种不用焦炭、不用天然气、不用氧的熔融还原工艺。生产的铁水尤其适应电炉热装铁水的需求。本发明的自还原球团和冶金型煤也可作为现有高炉生产的原料，分别作为烧结或球团以及部分焦炭的代用品。
以下通过附图和实施进一步说明本发明。
图1是本发明的流程图；图2是造球系统示意图；图3是热风装置系统示意图。
图1为本发明的流程图自还原球团的原料分别来自铁矿粉料仓1、煤粉(或焦粉)仓2、加入相应的粘结剂并经压球和烘干后获得自还原球团4以及冶金型煤5，同时配料中加入现场烧成的石灰块3、6，在熔融还原竖炉7中熔炼，产生成品铁水8和副产品炉渣9。竖炉分为两段，上段煤气由炉顶排出，经重力除尘10后，经冷却器11降温，再经电捕器12脱除焦油，最后获得外供煤气13；下段煤气由炉身中部排出，由于温度较高，故经换热器14加以冷却，同时将经重力除尘器15出来的部分冷煤气预热，作为加热鼓风的燃料，与助燃风机16鼓出的空气在热风装置17中燃烧。将鼓风机18鼓出的冷风加热到900～1200℃。热风装置烟气的废热利用来烘干自还原球团和冶金型煤后经烟囱19排放。
图2示意性地展示了自还原球团4和冶金型煤5的压制过程。在压制自还原球团时，将铁矿粉1和煤(或焦)粉2与粘结剂20按一定比例配料后，进入混料机21，然后经压球机22压制成球，接着进入烘干机23，利用加热蓄热室25、26、27后的烟气作为热源，实现了废热综合利用。
图3是上述热风装置17系统的展开示意图。使用竖炉7产生的部分下段煤气14和助燃风16，在集中燃烧室中燃烧，生成高温烟气，依次通过蓄热室25、26、27，将鼓风机18鼓出的冷风加热至900～1200℃后鼓入竖炉7。
实施例1将70份(重量，下同)铁矿粉(含铁65％)，25份的煤(灰份12％、硫0.75％)，5份粘结剂混匀后压成自还原球团。上述铁矿粉粒度-150目，煤粉粒度＜3mm，粘结剂由水玻璃(90％)和粘结促进剂(10％)所组成。
将压制成的自还原球团加到SR-600型熔融还原竖炉中，同时加入熔剂和冶金型煤，鼓入1100℃的热风，经熔炼生产出符合国家标准的铁水(含铁95％、碳4％、硫0.03％、硅0.35％)，日产铁水600吨，直接供电炉热装，与年产60万吨钢的电炉钢厂相匹配。
实例2将65份(重量，下同)的铁矿粉(含铁67％)，27份的煤粉(灰份11％、硫0.55％)以及8份的粘结剂混匀后，压制成自还原球团。上述料和粘结剂的组成同实例1。
将所述自还原球团加入SR-300型熔融还原竖炉中，同时加入熔剂和冶金型煤，鼓入1100℃的热风，经熔炼生产出铁水，日产铁水300吨，品质和成份同实例1，供年产30万吨钢的电炉钢厂铁水热装。
权利要求
1.自还原球团竖炉熔融还原法，其步骤为(1)用铁矿粉60～90份(重量，下同)、煤粉10～40份、粘结剂4～12份，制成粒度为10～70mm的球(块)。矿粉粒度为0～6mm。(2)用煤粉(或焦粉)加粘结剂4～12％，压制成30～100mm的冶金型煤。(3)在干燥机中，将上述自还原球团或冶金型焦在80～300℃下烘干，达到落下强度＞20次，抗压强度＞30kg/球。(4)在竖炉中使用900～1200℃的热风，使上述自还原球团还原熔炼成铁水。同时产生热值＞1100Kcal/m3的煤气，作为燃料。
2.权利要求1的自还原球团竖炉熔融还原法，其中所述的粘结剂的组成为粘结促进剂5～40％(重量，下同)、水玻璃60～95％。
3.权利要求的自还原球团竖炉熔融还原法，其特征在于集中燃烧室和小型快周期蓄热室，实现900～1200℃的热风，取代其他熔融还原法所用的氧。
4.权利要求1所述，自还原球团竖炉熔融还原法其特征在于根据要求的生产规模，确定压球机能力及竖炉结构尺寸，用冶金型煤作燃料和自还原球团中的煤来实现低成本高效率的非焦炼铁。
全文摘要
本发明的自还原球团熔融还原包括用铁矿粉、煤粉和粘结剂制成的自还原球团，以及冶金型煤，在竖炉中进行熔融还原，实现了以煤代焦和高风温代氧的炼铁工艺。自还原球团由铁矿粉60～90份(重量，下同)、煤粉(或焦粉)10～40份以及粘结剂4～12份所组成。冶金型煤由适当配比的煤粉(或焦粉)与特制的粘结剂(4～12份)所组成。所得铁水适用于炼钢和铸造，最适于为电炉炼钢热装铁水。
文档编号C21B13/00GK1737166SQ20041005680
公开日2006年2月22日 申请日期2004年8月20日 优先权日2004年8月20日
发明者万天骥, 任大宁, 孔令坛, 黄务涤 申请人:万天骥