一种抑制COREX竖炉内球团黏结的涂层材料及其制备和使用方法技术

本发明专利技术公开了一种抑制COREX竖炉内球团黏结的涂层材料及其制备和使用方法，属于熔融还原炼铁技术领域。本发明专利技术的涂层材料由轻烧白云石、Ca(OH)2、无烟煤和水组成，其中，轻烧白云石、Ca(OH)2和无烟煤的质量比例为6:1:2～4:1:2，且轻烧白云石、Ca(OH)2和无烟煤的质量之和占涂层混合液总质量的百分比为30％‑35％；本发明专利技术的涂层材料的制备方法，其步骤如下：(1)将生球球团进行焙烧形成氧化球团；(2)在氧化球团表面喷涂制备涂层球团；(3)涂层球团的还原。本发明专利技术既能够有效避免COREX竖炉内球团间黏结现象的发生，同时又能够防止金属化率的降低，保证了竖炉的顺行及所得产品的质量，提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于熔融还原炼铁
，更具体地说，涉及一种抑制COREX竖炉内球团黏结的涂层材料及其制备和使用方法。
技术介绍
以高炉为主体的炼铁系统(包括焦化、烧结、烧结球团、高炉)经过几百年应用发展，具有技术完善、生产量大，设备寿命长等优点。但其流程长、投资大、污染严重、灵活性较差，尤其是世界炼焦煤资源日益匮乏，现存的焦炭在量与质上都难以满足高炉炼铁的需要，从而促使人们开发新的炼铁工艺。熔融还原炼铁是对传统高炉炼铁工艺的根本性变革，COREX工艺是中国目前唯一应用于工业实践的熔融还原炼铁工艺，COREX工艺利用非焦煤资源直接炼铁，工艺流程短、投资小、生产成本低、污染少，生产的铁水质量能够与高炉铁水相媲美。由于COREX熔融还原炼铁工艺是使用球团矿和部分块矿作为原料进行冶炼，其COREX竖炉由下部熔化气化炉和上部竖炉组成。块矿、球团或烧结矿等块状物投入上部竖炉，800～850℃的还原气通过竖炉中部环管鼓入竖炉，还原气与下降的炉料逆向流到竖炉顶部，排出时温度约300℃左右，含铁物料在竖炉中被还原成金属化率为70％～90％的海绵铁，海绵铁和熔剂通过螺旋排料器从竖炉加入到熔化气化炉，然后分别由多台水冷螺旋输送机连续供给下方的熔化气化炉并在此进行熔化和终还原。COREX熔融还原炼铁工艺要求料柱具有良好的透气性，较低的炉内压力降，以利于气流分布。但由于COREX竖炉内的还原气具有较强的还原势，竖炉内炉料受到较大的挤压力，荷重大，使得炉料在还原过程中发生一定程度的粉化，易造成炉料黏结，从而导致竖炉料柱的透气性变差，排料不畅，影响竖炉的顺行。COREX竖炉内含铁炉料的黏结一直是COREX工艺的一个重大难题。印度VJSL公司1号和2号预还原竖炉因炉料黏结而进行清空处理，到2004年，年均因炉料黏结产生的清炉次数达到3次/年。南非COREX-2000预还原竖炉的运行情况比印度稍好，但每年需要清空作业的次数仍大于2次。宝钢C-3000投产截止2014年以来，因竖炉内炉料黏结，已进行了8次清空作业，消耗了大量的物料和人力，严重影响着COREX工艺铁水的竞争力。COREX竖炉内的黏结相主要由较高金属化率的铁矿粉组成，预还原竖炉内炉料黏结的主要原因有两个，其一是含铁炉料的还原粉化，在煤气的高还原势，特别是含有较高H2含量的还原煤气作用下，导致块矿、球团矿的还原粉化加剧，产生较多的含铁粉末，构成黏结物形成的物质基础；其二是含粉末炉料间的高温挤压，在料柱的高荷重及大炉身角的炉型影响下，炉料承受较大的 挤压力，这一方面加剧了炉料的黏结，另一方面又使得含粉末炉料之间产生长时间的紧密接触，引起晶粒扩散、晶界移动、晶粒生长及再结晶等一类的高温固相黏结现象发生，从而构成黏结物形成的充分条件。我国自引进COREX后，竖炉内黏结问题也一直存在，始终没有得到很好地解决。宝钢COREX工艺实践表明，竖炉内炉料黏结的类型是一种固相黏结类型。预还原竖炉内炉料粉化，容易黏结成块，累计到一定的程度后，使得竖炉下部的螺旋排料器排料困难，而被迫进行清炉作业，严重影响预还原竖炉的顺行，降低了设备使用效率，增高了炼铁成本。目前，COREX工艺缓解炉料黏结的措施主要是通过降低还原气体气速和降低还原温度，但是这两种措施在防止炉料黏结的同时，使得气体利用率和球团金属化率偏低，且后者还加重了熔融气化炉的负担。因此，如何能够有效抑制COREX竖炉内球团间的黏结现象对于我国熔融还原炼铁工艺的发展至关重要。经检索，关于防止球团黏结的专利报道已有相关公开。如，中国专利号：201210007269.3，授权公告日：2014年8月6日，专利技术创造名称：一种竖炉内黏结炉料破碎装置，该申请案的破碎装置设置在竖炉围管入口中心线以下且下表面为水平面，其竖炉围管通过水平设置在炉壁上的煤气支管Ⅱ与所述破碎装置下面形成的煤气通道连通；上述破碎装置上部为圆弧面且设有破碎件，在驱动装置的作用下可以旋转。该申请案的破碎装置安装在螺旋排料器之上，从而对还原过程中产生的黏结球团进行破碎，在一定程度上能够改善炉料的粘结状况，但该申请案是在竖炉内产生黏结后再进行机械破碎，无法从源头上抑制黏结的发生，且其不适用于大规模工业生产。又如，中国专利申请号：201310512779.0，申请日：2013年10月25日，专利技术创造名称为：处理高磷鲕状赤铁矿竖炉防球团高温还原黏结的方法，该申请案是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。该申请案通过粘结剂的添加、竖炉的结构设计及球团表面防黏结剂的共同作用，在一定程度上能够改善高磷鲕状赤铁矿在竖炉中的球团黏结问题，但其主要是针对含碳球团的黏结问题，与COREX竖炉内的球团成分差别较大，因此该申请案并不能用于解决COREX竖炉内的球团黏结现象。由于COREX的竖炉因料柱有效荷重高，故炉料被挤压的程度大，需要比相同条件下的高炉承受更大的荷重挤压力，因此其球团黏结现象就更加突出，其对防止球团黏结措施的要求也就愈加严苛。针对上述现状，专利技术人长时间致力于如何能够有效抑制COREX竖炉内球团间黏结现象的研究，并取得了一定的成果。专利技术人最初实验时采用氧化钙作为防黏剂，但结果表明氧化 钙对于抑制COREX竖炉内的球团黏结现象效果并不理想，专利技术人继续通过大量实验研究发现，选用Ca(OH)2作为固体抑制剂对于抑制COREX竖炉内的球团黏结现象具有较好的效果。但专利技术人在实验过程中发现，当Ca(OH)2涂层的厚度过大时不可避免地会造成金属化率的严重降低，从而影响还原铁的冶炼质量，而当Ca(OH)2涂层的厚度较小时，其抑制COREX竖炉内球团黏结现象的效果则不理想。因此，如何保证使COREX竖炉内的球团黏结现象得到有效抑制的基础上能够防止金属化率的降低对于COREX竖炉工艺的发展与应用至关重要。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服我国现有COREX熔融炼铁工艺中竖炉内球团间易发生黏结，从而导致料柱的透气性较差，严重影响预还原竖炉的顺行，降低了设备使用效率，增高了炼铁成本的不足，提供了一种抑制COREX竖炉内球团黏结的涂层材料及其制备和使用方法。本专利技术既能够有效避免COREX竖炉内球团间黏结现象的发生，同时又能够防止金属化率的降低，保证了竖炉的顺行及所得产品的质量，提高了生产效率。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：其一，本专利技术的一种抑制COREX竖炉内球团黏结的涂层材料，该涂层材料为由轻烧白云石、Ca(OH)2、无烟煤和水组成的涂料混合液。更进一步的，所述涂料混合液中轻烧白云石、Ca(OH)2和无烟煤的质量比例为6:1:2～4:1:2，且轻烧白云石、Ca(OH)2和无烟煤的质量之和占混合液总质量的百分比为30％-35％。更进一步的，所述轻烧白云石粉末中(MgO+CaO)的质量百分比含量＞70％，SiO2的质量百分比含量＜2％，且轻烧白云石及Ca(OH)2粉末中粒度小于75μm的粉末的质量百分比均＞85％；所述无烟煤为低熔点的仅含有碳和氢的生物质添加剂，其熔点小于700℃，且无烟煤中粒度小于105μm的粉末所占的质量百分比＞85％。其二，本专利技术的一种抑制COREX本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制COREX竖炉内球团黏结的涂层材料，其特征在于：该涂层材料为由轻烧白云石、Ca(OH)2、无烟煤和水组成的涂料混合液。

【技术特征摘要】
1.一种抑制COREX竖炉内球团黏结的涂层材料，其特征在于：该涂层材料为由轻烧白云石、Ca(OH)2、无烟煤和水组成的涂料混合液。2.根据权利要求1所述的一种抑制COREX竖炉内球团黏结的涂层材料，其特征在于：所述涂料混合液中轻烧白云石、Ca(OH)2和无烟煤的质量比例为6:1:2～4:1:2，且轻烧白云石、Ca(OH)2和无烟煤的质量之和占混合液总质量的百分比为30％-35％。3.根据权利要求1所述的一种抑制COREX竖炉内球团黏结的涂层材料，其特征在于：所述轻烧白云石粉末中(MgO+CaO)的质量百分比含量＞70％，SiO2的质量百分比含量＜2％，且轻烧白云石及Ca(OH)2粉末中粒度小于75μm的粉末的质量百分比均＞85％；所述无烟煤为低熔点的仅含有碳和氢的生物质添加剂，其熔点小于700℃，且无烟煤中粒度小于105μm的粉末所占的质量百分比＞85％。4.一种如权利要求1-3中任一项所述的抑制COREX竖炉内球团黏结的涂层材料的制备方法，其特征在于：该方法是将轻烧白云石、Ca(OH)2和无烟煤按照质量比例进行混合，然后将混合后的涂层粉末与水进行混合搅拌均匀，即得到涂料混合液。5.一种抑制COREX竖炉内球团黏结的涂层材料的使用方法，其特征在于：该方法是将权利要求1-3中任一项所述的涂料混合液涂覆于焙烧后的氧化球团表面，制成涂层球团，然后将涂层球团置于COREX荷重还原炉中进行还原，其具体步骤为：(1)先将生球球团置于900～950℃下预热13～15min，然后进行焙烧形...

【专利技术属性】
技术研发人员：狄瞻霞，李正一，龙红明，孟庆民，春铁军，王平，李家新，刘颖，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34