一种利用鄂西铁矿石与气煤制备的铁焦及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种利用鄂西铁矿石与气煤制备的铁焦及其制备方法，其特征在于，所述铁焦按质量百分比包括鄂西铁矿石10％～30％、气煤70％～90％，为提高铁焦冷态强度，还添加有鄂西铁矿石和气煤总质量0％～15％的改质沥青，采用“冷压‑炭化”炼焦方式，通过在炼焦过程中，给配料施加压强，减少气煤中挥发分的产生，增加胶质体含量，进而提高铁焦强度，所得铁焦的强度传统铁焦相当，气化起始反应温度显著降低，适用于高炉，可降低焦比，提升冶炼效率，具有节能减排的作用，在钢铁冶金行业具有明显的应用前景和经济效益。

A Ferric Coke Prepared from Iron Ore and Gas Coal in Western Hubei Province and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种利用鄂西铁矿石与气煤制备的铁焦及其制备方法
本专利技术涉及冶金
，具体涉及一种利用鄂西铁矿石与气煤制备的铁焦及其制备方法。
技术介绍
铁焦是指用含铁物料与炼焦煤配合炼制的高反应性焦炭，高反应性的铁焦可以控制FeO-Fe还原反应平衡点，降低与CO2的气化起始反应温度，有助于提高高炉冶炼效率。然而，随着我国炼焦行业的迅速发展，优质炼焦煤供应日趋紧张，储量丰富的气煤用于配煤炼焦在一定程度上成为缓解炼焦资源紧张问题的办法之一。此外，随着钢铁企业的发展，全球优质铁矿石资源日渐减少，铁矿石价格逐年上涨，来源丰富的鄂西铁矿石备受关注。然而，鄂西铁矿石含铁品位相对较低、磷含量相对较高，在传统高炉炼铁中很难以被广泛利用。如果能将鄂西铁矿石与气煤应用于铁焦的制备，不仅可极大缓解炼焦资源紧张问题，还可提高鄂西铁矿石利用率。目前，关于铁焦的制备方法的研究有很多，如申请号为CN201811018091的专利，将粒度小于1mm的返矿与劣质煤混匀并在300℃～400℃热压成型得到型煤物料，然后与优质煤混合在2000℃～2400℃氮气保护条件下炭化20～24h制得铁焦。申请号为CN201210408536的专利公开了一种高反应性高强度铁焦复合球团，该复合球团由内外两层不同成分和反应性的焦炭组成，内层是弱粘结性或中性粘结性煤和焦炭钝化剂，按照一定比例焦化而成，外层是由强粘结性煤和含铁物料按照一定比例焦化而成。申请号为CN200780102093的专利，将铁矿石与原煤混合，以20℃/min升至550～600℃干馏制得成型物，随后利用电炉在900℃，氮气保护下对成型物进行炭化制备铁焦。申请号为CN201180011516的专利，将煤粉与铁矿石的混合物冷压成型后，在竖炉内以最高温度为850℃进行干馏制备高反应性铁焦，高炉内铁焦与CO2反应性显著提高，热储备区温度降低，从而达到降低焦比目的。申请号为CN201611142370的专利，将生物质干燥后在350～800℃无氧条件下炭化得到生物质焦炭，随后将煤粉、生物质焦炭和含铁物料混合和捣固，在900～1100℃条件下炭化制得生物质铁焦。然而上述现有技术提供的铁焦制备方法，所用的炼焦煤大多为配合煤，气煤用量较少，由于气煤变质程度低，挥发分高，作为炼焦煤，黏结性较弱，使用现有技术铁焦的制备方法，在加热时会产生较多煤气和焦油，胶质体热稳定性差，单独炼焦时可能结成强度较差的小块焦，形成的焦炭抗碎强度和耐磨强度较弱。此外，现有技术还存在在以下几个方面的不足：(1)炼焦温度过高、炼焦时间过长，生产效率降低、炼焦成本高；(2)实验原料需要预处理，热压或冷固成型后进行二次炭化，炼焦工艺流程较长；(3)所使用的含铁物料如转炉泥和高炉尘泥，Pb和Zn含量高，会降低高炉使用寿命。因此，急需提供一种以气煤作为炼焦煤，以鄂西铁矿石作为含铁物料的铁焦的制备方法，缓解炼焦煤资源紧张问题，提高鄂西铁矿石利用率。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供一种利用鄂西铁矿石与气煤制备的铁焦及其制备方法，目的在于利用含铁品位相对较低、磷含量相对较高的鄂西铁矿石与弱黏结性气煤，制备低气化起始反应温度的铁焦，通过补加适量黏结剂，采用“冷压-炭化”炼焦方式，通过在炼焦过程中，给配料施加压强，以减少气煤中挥发分的产生，增加胶质体含量，进而提高制备的铁焦强度。为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：1.一种利用鄂西铁矿石与气煤制备的铁焦，其特征在于，所述焦炭按质量百分比包括鄂西铁矿石10％～30％、气煤70％～90％。优选地，鄂西铁矿石添加量为10％～20％，气煤添加量为90％～80％。进一步，所述铁焦还包含一种黏结剂，黏结剂含量为鄂西铁矿石和气煤总质量的0％～15％。进一步，当鄂西铁矿石含量高于20％时，按需添加黏结剂。进一步，所述黏结剂为改质沥青，其软化点为110-115℃，灰分0.19～0.22％，结焦值54～58％。优选地，所述焦炭按质量百分比包括鄂西铁矿石30％、气煤70％，改质沥青添加量为鄂西铁矿石和气煤总质量的10％。进一步，所述鄂西铁矿石成分主要为鲕状赤铁矿，其中，TFe含量为50～55wt％，P和S含量分别为0.130～0.135wt％和0.020～0.023wt％。进一步，所述气煤为弱黏结性炼焦煤，固定碳含量为55～57wt％，黏结指数为50～60。本专利技术还提供一种如权利要求1至5任一项所述的铁焦的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.筛分：将鄂西铁矿石和气煤进行破碎筛分，分别收集粒度为0.2-0.5mm的鄂西铁矿石和粒度小于1mm的气煤；S2.配料：按质量百分比称取鄂西铁矿石、气煤和黏结剂，在V型混合机中混匀，并将水分调至10％以内；S3.炼焦：将配料放入石墨坩埚内，用实心柱形不锈钢压在配料上部，然后将石墨坩埚及实心柱形不锈钢一起放入不锈钢坩埚内，并送入炭化炉内在氮气保护下高温炭化炼焦，制得结焦料；S4.冷却：在氮气保护下将结焦料冷却至100℃以下，制得铁焦。进一步，步骤S3中，所述炼焦温度为1100±50℃，升温速率为2～4℃/min，炼焦时间为8-12h。进一步，步骤S3中，所述不锈钢坩埚内部可放置的石墨坩埚数不少于6个，所述不锈钢坩埚底部有筛孔，为氮气及炼焦产生的挥发分提供通道，并可增加各石墨坩埚受热均匀性。进一步，步骤S3中，高纯石墨坩埚尺寸为进一步，步骤S3中，所述实心柱形不锈钢尺寸为可向石墨坩埚内的配料提供5～8Kpa压强，目的是使配料压实，同时在炼焦过程中，给配料施加压强，可以减少气煤中挥发分的产生，增加胶质体含量，进而提高制备的铁焦强度。进一步，所述铁焦，形状为柱状，直径可以在16-20mm范围内，高度可以在16-20mm范围内。有益效果与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)将劣质的鄂西铁矿石与弱黏结性气煤用于铁焦制备，通过配合适量的改质沥青，制备得到冷态转鼓强度达到入炉要求的铁焦，而且气化起始反应温度显著降低，不仅降低了炼焦对主焦煤的依赖，同时合理利用了资源丰富、来源广泛的鄂西铁矿石及气煤，有助于提高我国铁矿石和煤炭资源的利用率。(2)采用“冷压-炭化”炼焦方式，较传统“热压-炭化”炼焦方式节能、快捷；制备工艺采取新型模块化炼焦，所得铁焦质量较传统竖炉法稳定。(3)采用不锈钢柱，在炼焦过程中，给配料同时施加压强，可以减少气煤中挥发分的产生，增加胶质体含量，进而提高制备的铁焦强度。(4)所得铁焦的强度与传统铁焦相当，气化起始反应温度显著降低，适用于高炉，可降低焦比，提升冶炼效率，具有节能减排的作用，在钢铁冶金行业具有明显的应用前景和经济效益。附图说明图1为石墨坩埚及不锈钢坩埚装置示意图；图2为实施例1-4及对比例1制备的铁焦冷态转鼓强度；图3为实施例3、实施例5-7及对比例2制备的铁焦冷态转鼓强度；图4为实施例1-4及对比例1制备的铁焦气化起始反应温度；图5为实施例3、实施例5-7及对比例2制备的铁焦气化起始反应温度；图6为实施例8-14制备的铁焦冷态转鼓强度；图7为实施例8-14制备的铁焦气化起始反应温度。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用鄂西铁矿石与气煤制备的铁焦，其特征在于，所述铁焦按质量百分比包括鄂西铁矿石10％～30％、气煤70％～90％。

【技术特征摘要】
1.一种利用鄂西铁矿石与气煤制备的铁焦，其特征在于，所述铁焦按质量百分比包括鄂西铁矿石10％～30％、气煤70％～90％。2.根据权利要求1所述的一种利用鄂西铁矿石与气煤制备的铁焦，其特征在于，所述铁焦还包含一种黏结剂，黏结剂含量为鄂西铁矿石和气煤总质量的0％～15％。3.根据权利要求1所述的一种利用鄂西铁矿石与气煤制备的铁焦，其特征在于，所述鄂西铁矿石中，TFe含量为50～55wt％，P和S含量分别为0.130～0.135wt％和0.020～0.023wt％。4.根据权利要求1所述的一种利用鄂西铁矿石与气煤制备的铁焦，其特征在于，所述气煤为弱黏结性炼焦煤，固定碳含量为55～57wt％，黏结指数为50～60。5.根据权利要求2所述的一种利用鄂西铁矿石与气煤制备的铁焦，其特征在于，所述黏结剂为改质沥青，其软化点为110-115℃，灰分0.19～0.22％，结焦值54～58％。6.一种如权利要求1至5任一项所述的铁焦的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.筛分：将鄂西铁矿石和气煤进行破碎筛分...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐润生，邓书良，郑恒，王炜，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42