一种电冶熔融还原铁的方法技术

本发明专利技术提供一种电冶熔融还原铁的方法，其特征在于它以电能为热源，以天然矿或人造矿、碳质还原剂、熔剂为原料，经过下列步骤：在７００～９００℃温度下预还原４～６小时后，送电炉中，升温加热至１４００～１７００℃，使炉料熔融、还原成铁水和炉渣后，排出至铁水包中，同时对冶炼过程中的烟尘进行除尘后，烟气返回预还原装置作为还原性气体使用，烟尘收集送人工制粒循环利用，铁水送铸造成型，或直接送炼钢，炉渣另外处理。工艺、设备简单，占地小，对原料要求低，适用范围广，无需炼焦、烧结等设备，投资省，无需焦炭作为燃料，节省资源，生产的铁水比高炉铁水的硫负荷低，产品质量好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种熔融还原铁的方法，具体涉及以电能为热源，以天然矿或人造矿、 碳质还原剂、熔剂为原料，进行分解、造渣，金属氧化物的还原、铁液的渗碳等冶炼过程，最 终得到铁水的方法。
技术介绍
高炉炼铁是目前比较成熟的炼铁方法，具有工艺简单，产量大，劳动生产率高，能 耗低等特点，不足之处是对矿石品位要求较高，近年来受高品位铁矿资源紧缺的影响，尤其 我国是铁矿石贫乏的国家，严重缺乏高品位优质铁矿石资源，许多大型钢铁企业不得不进 口矿石原料，从而带来矿石价格不断飚升，生产成本不断加大的问题，严重干扰钢铁行业的 健康发展。因此，研究应用非高炉、无焦炼铁技术及节能型、环保犁炼钢流程已成为钢铁企 业的当前任务。熔融还原铁的方法是当前钢铁生产的重要组成部分，其主要特点是用非焦 煤作为一次性能源和还原剂，将氧化铁在熔融状态下还原成金属铁，具有以煤代焦、流程 短、对环境污染小、建设投资少、生产成本低等优点，是被业内广泛看好的领域。各国的钢铁 企业竞相进行研究开发。现有的熔融还原铁的方法主要以C0rex、Finex、HiSmelt为代表的 熔融还原技术，COREX是最先实现工业化生产的，也是工艺最成熟的，但仍有其不足，如生产 率低，煤耗、氧耗高，设备投资大，流程复杂等，与现有先进的高炉炼铁相比，仍缺乏竞争力。 此外，我国开采出来的铁矿石大多品位低、杂质多，不能直接进行高炉冶炼，从而形成高炉 炼铁入炉矿石品位低的门槛。因此，如何将这些品位较低、杂质较多的矿石熔炼成铁水，并 达到相应的经济技术指标，则是钢铁企业今后一段时期内如何立足于市场的首要任务。
技术实现思路
为了简化炼铁工艺，扩大铁矿石入炉品位范围，以充分利用我国现有低品位、高杂 质铁矿资源，满足市场需求，本专利技术提供。本专利技术提供的是这样，其特征在于它以电能为热源， 以天然矿或人造矿、碳质还原剂、熔剂为原料，经过下列步骤A、将还原剂粉碎、筛分后，筛上的粒度为3 25mm的还原剂送入预还原装置中，送 入量为入炉矿石质量的15 25%，筛下的粒度小于3mm的还原剂送人工制粒；B、将化学成分(Wt% )为=TFe 彡 40,P ( 0. US ( 0. 20,As ( 0. 02,SiO2 ( 8. 00、 CaO+MgO 2 10、H2O彡10. 00的矿石，粉碎，筛分，筛上的粒度为10 80mm的矿石送预还 原炉中，筛下的粒度小于IOmm的细矿送人工制粒；C、将熔剂粉碎、筛分后，筛上的粒度为10 80mm的熔剂送入预还原炉中，送入量 按炉渣碱度Ca0+Mg0/Si02 = 1. 10 1. 30计，筛下的粒度小于IOmm的熔剂送人工制粒；D、升温加热预还原炉中的物料，并通入还原气，进行预还原，加热温度为700 900°C，预还原时间为4 6小时，得预还原物料；E、将D步骤的预还原物料送电炉中，升温加热至1400 1700°C，使炉料熔融、还原成铁水和炉渣后，排出至铁水包中，同时对冶炼过程中的烟尘进行除尘后，烟气返回预还原 装置作为还原性气体使用，烟尘收集送人工制粒循环利用；F、铁水和炉渣排入铁水包后，炉渣自铁水包上端排出至渣包中另外处理，铁水送 铸造成型，或直接送炼钢。所述A步骤的还原剂为焦炭、煤、碳质生物还原剂中的一种或几种，其化学成分 (Wt % )为C > 80、Af < 3、Vf < 16、H2O < 10。所述C步骤的熔剂为石灰、石灰石、硅石中的一种或几种，其中石灰的粒度为 10 80mm. CaO彡90fft % ；石灰石粒度为10 50m，CaCO3彡95fft % ；硅石粒度为20 60mm， 化学成分为Si02 > 97fft%, AI2O3 < Ifft%, P2O5 < 0. 02Wt%，不可避免的杂质< IWt%。所述预还原炉为电加热炉，或者加热回转窑。所述人工制粒用常规压块机或压球机按常规方法压压制成块、或者压制成球。所述电炉为常规矿热炉，或者常规电弧炉。本专利技术具有下列优点和效果(1)工艺流程短，工艺设备布局紧凑，占地面积小，对矿石、还原剂、熔剂等原料要 求低，适用范围广，无需配备炼焦、烧结等设备，因此，可极大减少投资，不占用有限的土地 资源。(2)由于对原料的适应性强，可消化高炉无法直接冶炼的低品位矿石，可进行 100%生矿冶炼，对焦碳的冷态、热态指标没有严格的要求，使有限资源得到充分利用，最大 限度降低成本。(3)本专利技术所有反应所需热量不是由燃料燃烧提供，而是由外部输入的电能转化 为热能提供，因此适宜在矿石、电力资源较为丰富，但高炉冶炼却无法延伸到的地区推广使用。(4)与高炉相比由于降低了焦炭作为燃料的使用量，因此，生产的铁水比高炉铁水 的硫负荷低，产品质量好。(5)炉渣流动性好；炉渣MnO含量比高炉渣高1. 28%,MnO对炉渣的流动性影响较 大，这是电炉渣流动性好的主要原因。附图说明图1为本专利技术工艺流程图；图2为矿热炉结构示意图。图2中，1为炉体底部的渣、铁出口，2为矿热炉炉体，3为炉体内的电极，4为炉体 顶部的加料口，5为与加料口 4连通的料仓，6为炉体顶部的排烟口，7为与排烟口 6连通的 除尘器，8为除尘器7上的净烟气出口，9为烟尘排出口，10为封闭炉盖，11为位于炉体渣、 铁出口 1下方的铁水包，其顶部设排渣口 13，12为渣包。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。实施例1A、将还原剂——焦炭粉碎、筛分后，筛上的粒度为3 25mm的焦炭送入加热回转窑中，送入量为入窑矿石质量的18%，焦炭的化学成分(Wt% )为C :86、Af 2. 5、Vf :15、 H2O 9. 8，筛下的粒度小于3mm的焦炭用常规压球机按常规压制成球后，再送入加热回转窑 中；B、将化学成分(Wt % )为=TFe :43、P 0. 08、S 0. 20、As 0. 016、SiO2 8. 00、 CaO+MgO :8、H20 9. 06的矿石，粉碎，筛分，筛上的粒度为10 80mm的矿石送加热回转窑中， 筛下的粒度小于IOmm的矿石用常规压球机按常规压制成球后，再送入加热回转窑中；C、将熔剂——石灰粉碎、筛分后，筛上的粒度为10 80mm的石灰送入加热回转窑 中，加入量按炉渣碱度Ca0+Mg0/Si02 = 1. 10计，石灰的CaO含量为92Wt%，筛下的粒度小 于IOmm的石灰，用常规压球机按常规压制成球后，再送入加热回转窑中；D、升温加热回转窑中的物料，并通入还原气，对矿石进行预还原，加热温度为 700°C，预还原时间为6小时，得预还原物料；E、将D步骤的预还原物料送矿热炉中，升温加热炉料至1400°C，使炉料熔融、还原 成铁水和炉渣后，排出至铁水包中，同时对冶炼过程中的烟尘进行除尘后，烟气返回D步骤 的加热回转窑中作为还原性气体使用，烟尘收集后按常规压制成球后，再送入加热回转窑 中；F、铁水和炉渣排入铁水包后，炉渣自铁水包上端的排渣口排出至渣包中，再另行 水淬，得水泥原料——水渣，铁水铸造成型。实施例2A、将还原剂——煤粉碎、筛分后，筛上的粒度为3 25mm的煤送入加热炉中，送入 量为矿石质量的25%，筛下的粒度小于3mm的煤按常规压制成球后，再送入加热炉中，煤的 化学成分(Wt%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电冶熔融还原铁的方法，其特征在于它以电能为热源，以天然矿或人造矿、碳质还原剂、熔剂为原料，经过下列步骤：　　Ａ、将还原剂粉碎、筛分后，筛上的粒度为３～２５ｍｍ的还原剂送入预还原装置中，送入量为入炉矿石质量的１５～２５％，筛下的粒度小于３ｍｍ的还原剂送人工制粒；　　Ｂ、将化学成分（Ｗｔ％）为：ＴＦｅ≥４０、Ｐ≤０．１、Ｓ≤０．２０、Ａｓ≤０．０２、ＳｉＯ↓［２］≤８．００、ＣａＯ＋ＭｇＯ　２～１０、Ｈ↓［２］Ｏ≤１０．００的矿石，粉碎，筛分，筛上的粒度为１０～８０ｍｍ的矿石送预还原炉中，筛下的粒度小于１０ｍｍ的细矿送人工制粒；　　Ｃ、将熔剂粉碎、筛分后，筛上的粒度为１０～８０ｍｍ的熔剂送入预还原炉中，送入量按炉渣碱度ＣａＯ＋ＭｇＯ／ＳｉＯ↓［２］＝１．１０～１．３０计，筛下的粒度小于１０ｍｍ的熔剂送人工制粒；Ｄ、升温加热预还原炉中的物料，并通入还原气，进行预还原，加热温度为７００～９００℃，预还原时间为４～６小时，得预还原物料；　　Ｅ、将Ｄ步骤的预还原物料送电炉中，升温加热至１４００～１７００℃，使炉料熔融、还原成铁水和炉渣后，排出至铁水包中，同时对冶炼过程中的烟尘进行除尘后，烟气返回预还原装置作为还原性气体使用，烟尘收集送人工制粒循环利用；　　Ｆ、铁水和炉渣排入铁水包后，炉渣自铁水包上端排出至渣包中另外处理，铁水送铸造成型，或直接送炼钢。...

【技术特征摘要】
一种电冶熔融还原铁的方法，其特征在于它以电能为热源，以天然矿或人造矿、碳质还原剂、熔剂为原料，经过下列步骤A、将还原剂粉碎、筛分后，筛上的粒度为3～25mm的还原剂送入预还原装置中，送入量为入炉矿石质量的15～25％，筛下的粒度小于3mm的还原剂送人工制粒；B、将化学成分(Wt％)为TFe≥40、P≤0.1、S≤0.20、As≤0.02、SiO2≤8.00、CaO+MgO 2～10、H2O≤10.00的矿石，粉碎，筛分，筛上的粒度为10～80mm的矿石送预还原炉中，筛下的粒度小于10mm的细矿送人工制粒；C、将熔剂粉碎、筛分后，筛上的粒度为10～80mm的熔剂送入预还原炉中，送入量按炉渣碱度CaO+MgO/SiO2＝1.10～1.30计，筛下的粒度小于10mm的熔剂送人工制粒；D、升温加热预还原炉中的物料，并通入还原气，进行预还原，加热温度为700～900℃，预还原时间为4～6小时，得预还原物料；E、将D步骤的预还原物料送电炉中，升温加热至1400～1700℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李幼灵，唐启荣，赵明生，许江浩，刘明生，谢君相，张良忠，张九皋，赵宇，王涛，朱锡森，宋俊宝，姜德俊，李成昆，宁勐，
申请(专利权)人：昆明钢铁集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]