一种直接炼钢和炼铁用冷固球团的工业生产方法技术

本发明专利技术是一种工业规模连续生产直接炼钢和炼铁用冷固球团的方法，属于钢铁工业领域。本发明专利技术用铁精矿、非焦煤和水泥熟料为原料，以低于烧结矿的投资和成本，连续大批量地生产直接炼钢和炼铁用冷固球团；并显著提高其热强度。本发明专利技术使冷固球团的“微型高炉”结构更加牢固，增强了直接炼钢技术的可靠性；有利于高炉顺行，使非焦煤更有效地替代焦炭参加炉内反应，煤焦置换比≥１，从而大幅度降低炼铁焦比，提高生产率。本发明专利技术的冷固球团可以在化铁炉中直接炼铁。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种工业规模、连续生产直接炼钢和炼铁用冷固球团的方法，属于钢铁工业领域。在现有技术中，各种冶金冷固球团的生产一直处于非连续的或小批量生产规模，难以满足现代钢铁工业大规模、连续性的需求和实际应用。例如美国球团技术公司的PTC冷固球团，必须在高压釜中，一釜接一釜地蒸养成球，单线生产能力很难超过8万吨/年。前苏联里萨科夫采选公司用几个月的时间，才能造出157.500吨高压釜蒸养冷固球团，运到卡拉干达钢铁公司入炉冶炼试验时，因时隔数月，球团粉化现象严重，料车中5mm以下粉末量为1.3％-51.9％，冶金性能很不稳定，高炉冶炼试验受到严重影响。水玻璃系碱金属酸性球团，须经烘干工艺，单线生产能力只配置到5万吨/年。瑞典格兰亚斯球团的生产能力达到160万吨/年，但生产仍是非连续的，球团在硬化仓贮存一周后，筛出铺垫用的铁精粉后，还要转到仓外贮存三周后达到强度，资金占用相当严重。本专利技术前的“直接炼钢和炼铁用冷固结球团”也存在非连续生产的缺点生球经滚动成球后，在广场上经过自然风干后收堆使用，或自然风干后再装入罐中，通过250℃工业废烟气进行养生后使用。在现有技术中，各种冶金冷固球团的另一缺点是热强度低，严重限制了它的实际使用。例如瑞典球团的水硬性连接键在600℃左右，便遭到破坏；蒸养球团成品率低，粉化严重，高炉入炉率很难突破40％；水玻璃系球团的高温强度不足，入炉20％冶炼时，高炉利用系数要降低3％；本次专利技术前的“直接炼钢和炼铁用冷固结球团”热强度也存在不足，高炉入炉率也只达到65％。直接炼钢时“微型高炉”结构巩固率较低，金属收得率≤84％。本专利技术就是针对以上缺点而提出的。结合说明书附图，说明如下本专利技术使用如下成份的铁精矿(1)、非焦煤(2)和水泥熟料(3)，经混料筒(4)均匀混合后，在园盘造球机(5)或园筒造球机中添水5-10％(重量)，滚动成球。铁精矿64-77％(重量)-200目 占65％非焦煤13-24％(重量)0.3毫米以下 占95％水泥熟料 10-18％(重量)12微米以下 占90％以上各组分总和为100％(重量)球团含固定碳11-20％(重量)其中铁精矿(1)的正常品位为TFe60-68％，也可以是品位TFe＜60％的铁矿石与品位TFe＞60％铁精矿的混合物，也可以是轧钢铁皮、炼钢粉尘、含铁除尘灰、难以烧结的浮选红泥等工业含铁碎屑与铁精矿的混合物。非焦煤(2)是无烟煤、半焦煤或它们的混合物，也可以是焦屑、干熄焦细微粉尘或其他含碳物质。水泥熟料(3)的氧化镁含量可以放宽到MgO≯5％本专利技术采用了以下连续、大批量、工业规模化的生产工艺，可以满足现代炼钢炉和现代炼铁炉的实际需要经过滚动成球的上述生球(6)，当其正处于湿润状态时，便连续经过滚动筛(7)筛分达到工艺规定的6-16mm粒度。这种生球表面光滑而互不粘结，具有充分的毛细粘结力和水泥熟料浆的快速胶凝力，生球强度很高，经得起0.5公斤施压而不碎裂，能从底衬铁板的皮带上面460mm高度处跌落8-14次而不碎，可以满足生产工艺过程中多次倒运的要求。经过滚动筛分的不含碎屑的生球(6)，在湿润状态便连续地直接由综合反应仓(8)的上部入仓，综合反应仓(8)是由钢结构或钢筋混凝土制作的立式大罐，在温度120℃～300℃的工业废烟气(9)连续作用下，冷固球团由上而下连续实施水化与碳酸化工艺，使冷固球团内细磨水泥熟料中的大部分成份具有充分的温度和湿度条件，继续并加速水化反应，使冷固球团内部快速形成致密的网状连接键，提高了强度；同时在这种充分的温度和湿度条件下，工业废烟中的CO2与水泥熟料中硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)的水化物中的网状Ca(OH)2又能充分进行碳酸化，进一步增强了球团的强度水化反应式碳酸化反应式上述工业废烟气(9)的特征在于温度应在120℃～300℃，CO2含量在20％以上(重量)，可以是炼铁厂热风炉燃烧后或轧钢厂加热炉燃烧后或烧结厂烧结过程产生的废烟气，也可以是火力发电厂的废烟道气，也可以是石灰窑或白云石窑的废烟或其他燃煤炉的废烟。由于上述工业废烟气(9)是从综合反应仓(8)下部进入而参加反应的，因而还有干燥球团的功能，使冷固球团的碳酸化失水与干燥过程同时进行，不但成品冷固球团(10)强度高，而且干燥略带余温，可以防止冬季结霜。成品冷固球团(10)完成水化碳酸化工艺后，连续从综合反应仓(8)下部出仓，经过筛子(11)再次连续筛出工艺中挤压研磨后生成的小于6mm干燥颗粒及碎屑(12)后(筛余约重5％)，即可连续地通过有关皮带廊，直接进入炼钢厂料仓或炼铁高炉料仓或专用成品库待用。小于6mm的干燥颗粒及碎屑(12)经碾盘(13)碾碎后，连同滚筛筛余的小于6mm的湿润颗粒(14)一起进入返矿仓(15)，通过混料机(4)混料后，直接在园盘造球机(5)中添水循环造球。以上工艺流程可简化运输环节，减少中间损失，便于生产调度和老企业改造。本专利技术从根本上解决了现有技术中的各种冷固球团热强度不足的难题。表现在1、本专利技术的冷固球团，各阶段的还原转鼓指数都远远好于国外各种优质焙烧球团和冷固球团1)本专利技术冷固球团的500℃还原转鼓指数RDI+6.3mm％＝94.7％2)本专利技术冷固球团的700℃还原转鼓指数RDI+6.3mm％＝72.0％3)本专利技术冷固球团的900℃还原转鼓指数RDI+6.3mm％＝88.0％2、本专利技术的冷固球团还原膨胀性能远远好于国外优质焙烧球团和烧结矿参照国家标准测定本专利技术的冷固球团的还原膨胀率RSI＝2.1％3、本专利技术的冷固球团荷重条件下的软化特性，熔滴特性非常好，料柱透气性能优于国外优质焙烧球团矿。测定条件如下荷重0.5kg/cm2，6.3～10mm粒级球团115克，(球团经过900℃予还原)，装在直径48mm坩锅中，试样高度为60mm，试样上下各置入15克焦炭。升温曲线在＜1100℃时，10℃/分。＞1100℃时，5℃/分。测定结果如下 注T10％为球团变形10％时的温度，T40％为球团变形40％时的温度Ts为压差陡升时的温度，Tm为熔滴时的温度。△Pmax为料柱上下两端的最大压差。上述热强度优势是由本专利技术的冷固球团成份组成、球团内在结构及其采用连续性的工业化生产工艺，提高了用工业废烟气进行水化与碳酸化综合反应效果而决定的。在现代高炉的实际操作条件下炉内压力约为0.12～0.35Mpa，此时，本专利技术的冷固球团内部碳酸化后的网状CaCO3的分解温度为910～960℃，能确保900℃前球团保持较高的热强度。而在900℃时，本专利技术的冷固球团由于内部含有11％～20％的固定碳，与氧化铁进行还原反应而产生易粘结相，不但抑制了针状金属铁结晶的生长，还适时接替了网状CaCO3的强度系统，使球团继续保持极高的热强度优势，直到熔滴。本专利技术的特点是1、本专利技术的冷固球团具有独特的内在结构——“微型高炉”结构，这是实现直接炼钢的主要原因，只有这种结构，才能解决“还原”与“氧化”两个对立的反应能在同一炼钢炉中“隔开”，并依次完成的难题。本专利技术采用的连续、大批量工业规模的生产工艺，进一步提高了冷固球团的热强度，使“微型高炉”结构更加牢固，确保了现代炼钢炉采用直接炼钢技术的可靠性，金属所得率≥84％。在本专利技术的冷固球团结构中，水泥熟料中C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接炼钢和炼铁用冷固球团的工业生产方法，其特征在于：１）冷固球团成份范围为：铁精矿 ６４－７７％（重量） 粒度－２００目 占６５％非焦煤 １３－２４％（重量） 粒度０．３毫米以下 占９５％水泥熟料 １０－１８％（重量） 粒度１２微米以下 占９０％以上组分总和为１００％（重量）２）球团含固定碳１１％－２０％（重量）３）以上成份均匀混合后，在园盘造球机或园筒造球机中添加水５－１０％，滚动造球。经滚动筛分成６－１６ｍｍ表面光滑而互不粘结的生球，在湿润 状态时，由综合反应仓上部连续进仓，用工业废烟气中的余热及所含ＣＯ↓［２］进行球团的水化和碳酸化反应。４）由综合反应仓下部连续出仓的成品冷固球团干燥而略带余温，经连续筛分，筛去小于６ｍｍ以下的颗粒及碎屑后，通过有关皮带廊，连续地大批量直接 进入炼钢厂料仓或炼铁高炉料仓或专用成品库待用。５）冷固球团的全部生产制造工艺，不但是工业规模、连续生产的；而且是冷态进行、无任何燃烧污染的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕美竺，
申请(专利权)人：吕美竺，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]