一種轉(zhuǎn)底爐直接還原含釩鈦鐵礦的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)底爐直接還原含釩鈦鐵礦的方法。所述方法包括：將含釩鈦鐵礦、碳質(zhì)還原劑和瀝青按(95～105)：(22～30)：(6～13)配比并混料，經(jīng)高壓壓制成生球，碳質(zhì)還原劑為篩下焦粉和/或焦化廠除塵灰；烘干生球；將生球裝入轉(zhuǎn)底爐，以使生球依次經(jīng)歷轉(zhuǎn)底爐的預(yù)熱區(qū)、中溫區(qū)、高溫區(qū)和冷卻區(qū)，得金屬化球團(tuán)，其中，預(yù)熱區(qū)、中溫區(qū)為1000～1250℃、高溫區(qū)為1300～1400℃，提高轉(zhuǎn)底爐的爐底轉(zhuǎn)速。本發(fā)明能夠充分利用煉鐵、焦化廠的碳質(zhì)燃料，有效降低碳素的燃燒損失，保證了還原效果；同時(shí)采用瀝青作為粘結(jié)劑降低了雜質(zhì)元素的帶入量，且具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。上述多方面綜合能夠大大降低金屬化球團(tuán)的生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種轉(zhuǎn)底爐直接還原含釩鈦鐵礦的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及含釩鈦鐵礦的非高爐還原【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來講，涉及一種采用轉(zhuǎn)底爐 低成本直接還原含釩鈦鐵礦的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，高爐一轉(zhuǎn)爐流程仍占據(jù)著鋼鐵生產(chǎn)的主導(dǎo)地位，但也面臨著與日俱增的能 源與環(huán)保壓力，特別是對(duì)焦煤的依賴成為制約其發(fā)展的瓶頸問題。
[0003] 流程短、環(huán)境友好、不使用焦煤或焦煤用量低的非高爐煉鐵技術(shù)則不斷發(fā)展壯大， 尤其是以Midrex、HYL為代表的直接還原工藝，裝備數(shù)量分布越來越廣，直接還原鐵（亦稱 金屬化球團(tuán)）的產(chǎn)量穩(wěn)步提高。
[0004] 近幾年，轉(zhuǎn)底爐直接還原成為冶金領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，它以還原溫度高、還原速度 快，爐料與爐底相對(duì)靜止因而對(duì)爐料強(qiáng)度要求低等特點(diǎn)受到眾多廠家的青睞，此外，轉(zhuǎn)底爐 直接還原不需燒結(jié)工序，不使用焦炭，環(huán)境友好，符合當(dāng)今社會(huì)清潔生產(chǎn)的主流思想，因此， 近年來多家企業(yè)建設(shè)轉(zhuǎn)底爐項(xiàng)目，用來處理冶金廢料或特殊礦種。
[0005] 馬鋼、日鋼、沙鋼等廠家用轉(zhuǎn)底爐處理含鉛鋅塵泥及鋼廠固體廢棄物；榮鋼采用轉(zhuǎn) 底爐還原普通鐵精礦，攀鋼依據(jù)自身特色資源優(yōu)勢(shì)，用轉(zhuǎn)底爐處理釩鈦磁鐵礦，并配以電爐 熔分深還原、脫硫、提釩等工序，最終達(dá)到分離回收釩鈦磁鐵礦中鐵、釩、鈦的目的。
[0006] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：對(duì)于典型的轉(zhuǎn)底爐還原釩鈦磁鐵礦工藝而言，其目前的主要制約問 題為生產(chǎn)成本較高、缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，例如，金屬化球團(tuán)的生產(chǎn)成本約2100元/t，與釩鈦磁 鐵礦高爐冶煉鐵水的成本相當(dāng)。因此，降低金屬化球團(tuán)的生產(chǎn)成本，提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，才 是轉(zhuǎn)底爐處理釩鈦磁鐵礦以及相關(guān)類似工藝能夠繼續(xù)存在及發(fā)展的重要途徑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足中的至少一項(xiàng)。
[0008] 發(fā)明人經(jīng)過對(duì)金屬化球團(tuán)的生產(chǎn)成本主要構(gòu)成進(jìn)行仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)：其中原輔材 料和能源介質(zhì)所占成本比例最高，約為總成本的85%?90%。
[0009] 基于上述發(fā)現(xiàn)，發(fā)明人提供了一種轉(zhuǎn)底爐直接還原含釩鈦鐵礦的方法。所述方法 包括以下步驟：將含釩鈦鐵礦、碳質(zhì)還原劑和浙青按照重量配比為（95?105) : (22?30): (6?13)進(jìn)行混料，經(jīng)高壓壓制形成生球，其中，碳質(zhì)還原劑為篩下焦粉和/或焦化廠除塵 灰；烘干生球；將烘干后的生球裝入轉(zhuǎn)底爐，以使生球依次經(jīng)歷轉(zhuǎn)底爐的預(yù)熱區(qū)、中溫區(qū)、 高溫還原區(qū)和冷卻區(qū)，從而得到金屬化球團(tuán)以及轉(zhuǎn)底爐廢煙氣，其中，通過助燃空氣和可燃 物的燃燒來將預(yù)熱區(qū)和中溫區(qū)的溫度控制為l〇〇〇°C?1250°C，并將高溫還原區(qū)的溫度控 制為1300°C?1400°C，同時(shí)，通過提高轉(zhuǎn)底爐的爐底轉(zhuǎn)速以縮短生球在預(yù)熱區(qū)和中溫區(qū)的 停留時(shí)間，并且所述方法還可包括：將轉(zhuǎn)底爐廢煙氣與助燃空氣進(jìn)行換熱以將助燃空氣加 熱至400?600°C，以及將經(jīng)第一次換熱后的轉(zhuǎn)底爐廢煙氣用于干燥生球和/或用于干燥含 釩鈦鐵礦。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括：能夠通過對(duì)轉(zhuǎn)底爐溫度和轉(zhuǎn)速的控制， 避免了碳素的燃燒損失，提升了還原效果，使轉(zhuǎn)底爐更好地發(fā)揮功效；能夠大大降低生產(chǎn)成 本；而且充分利用了鋼鐵廠的副產(chǎn)品資源。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 在下文中，將結(jié)合示例性實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的轉(zhuǎn)底爐直接還原含釩鈦鐵礦 的方法。
[0012] 在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)底爐直接還原含釩鈦鐵礦的方法包括以下步 驟：
[0013] (1)配料并形成生球
[0014] 將含釩鈦鐵礦（例如，釩鈦磁鐵精礦粉）、碳質(zhì)還原劑和浙青按照重量配比為 (95?105) : (22?30):出?13)進(jìn)行混料。優(yōu)選地，含釩鈦鐵礦、碳質(zhì)還原劑和浙青的重 量配比為（97?103) : (24?28) : (8?11)?；旌暇鶆蚝?，經(jīng)高壓壓制形成生球。例如，可 通過高壓壓球機(jī)將混合料壓制形成生球。其中，碳質(zhì)還原劑為篩下焦粉和/或焦化廠除塵 灰。篩下焦粉和焦化廠除塵灰均為鋼鐵廠副產(chǎn)品，其價(jià)格低廉。
[0015] ⑵生球干燥
[0016] 對(duì)生球進(jìn)行烘干處理。例如，可經(jīng)帶式干燥機(jī)對(duì)生球進(jìn)行烘干。
[0017] (3)加熱和還原生球
[0018] 將烘干后的生球裝入轉(zhuǎn)底爐，以使生球依次經(jīng)歷轉(zhuǎn)底爐的預(yù)熱區(qū)、中溫區(qū)、高溫 還原區(qū)和冷卻區(qū)，從而得到金屬化球團(tuán)以及轉(zhuǎn)底爐廢煙氣。其中，通過助燃空氣和可燃 物（例如，煤氣等）的燃燒來將預(yù)熱區(qū)和中溫區(qū)的溫度控制為1000°C?1250°C，優(yōu)選地 為1080°C?1150°C，并將高溫還原區(qū)的溫度控制為1300°C?1400°C，優(yōu)選地為1350°C? 1380°C，同時(shí)，通過提高轉(zhuǎn)底爐的爐底轉(zhuǎn)速（例如，將爐底轉(zhuǎn)速控制在45min/r以內(nèi)，譬 如，35min/r)以縮短生球在預(yù)熱區(qū)和中溫區(qū)的停留時(shí)間。例如，預(yù)熱區(qū)的溫度可控制為 1000°C?1080°C，優(yōu)選地為1020°C?1060°C ;中溫區(qū)的溫度可控制為1150°C?1250°C，優(yōu) 選地為 1180°C ?1230°C。
[0019] 這里，對(duì)轉(zhuǎn)底爐的預(yù)熱區(qū)、中溫區(qū)和高溫還原區(qū)的溫度控制、以及對(duì)轉(zhuǎn)底爐的爐底 轉(zhuǎn)速的提高具有相互關(guān)聯(lián)和促進(jìn)的作用。
[0020] 上述溫度范圍能夠在保證生產(chǎn)順行的條件下使生球經(jīng)歷較高的加熱溫度和還原 溫度，這為縮短物料在預(yù)熱區(qū)和中溫區(qū)中的停留時(shí)間提供了有力條件，從而有利于節(jié)約生 球中的碳質(zhì)還原劑。然而，如果溫度過高，則可能需要噴吹更多的助燃空氣進(jìn)入爐內(nèi)，使礦 煤混合球團(tuán)中逸出的揮發(fā)分進(jìn)一步充分燃燒，甚至還需要補(bǔ)充一定量的煤氣用來提升溫 度，如此一來，爐內(nèi)的煙氣量增多，煙氣處理系統(tǒng)負(fù)荷增大，若煙氣不能及時(shí)抽出爐外，將導(dǎo) 致爐壓升高，裝料機(jī)處火焰外冒，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成爆炸。
[0021] 提高轉(zhuǎn)底爐的爐底轉(zhuǎn)速能夠使物料經(jīng)過各個(gè)區(qū)域的時(shí)間縮短。在本發(fā)明的上述溫 度范圍下，物料在預(yù)熱區(qū)和中溫區(qū)中的停留時(shí)間縮短，有利于使得物料快速完成加熱，從而 能夠避免升溫較慢以及升溫時(shí)間過長(zhǎng)而導(dǎo)致生球中的碳質(zhì)還原劑在此預(yù)熱區(qū)和中溫區(qū)中 作為燃料大量燃燒，進(jìn)而能夠使得碳質(zhì)還原劑盡可能發(fā)揮還原劑作用，改善了還原能力和 還原效果；同時(shí)，盡管物料在高溫還原區(qū)的停留時(shí)間也縮短了，然而，由于本發(fā)明的高溫還 原區(qū)具有較高的溫度，因此，物料的還原效果并未得到劣化。
[0022] (4)轉(zhuǎn)底爐廢煙氣的余熱利用
[0023] 將轉(zhuǎn)底爐廢煙氣與助燃空氣進(jìn)行換熱，以將助燃空氣加熱至400?600°C (優(yōu)選為 500?580°C )，以及將經(jīng)第一次換熱后的轉(zhuǎn)底爐廢煙氣用于干燥生球和/或用于干燥含釩 鈦鐵礦。
[0024] 下面結(jié)合對(duì)比例和具體示例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的示例性實(shí)施例及其效果。需要 說明的是，對(duì)比例僅僅是發(fā)明人出于說明本發(fā)明的效果而設(shè)定的。
[0025] 對(duì)比例
[0026] 年處理10萬t釩鈦磁鐵礦的轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)線，采用釩鈦磁鐵精礦、無煙煤、 有機(jī)粘結(jié)劑為原料，上述三種物料按精礦：煤粉：有機(jī)粘結(jié)劑=1000kg :300kg :60kg的比 例混合均勻，然后經(jīng)高壓壓球機(jī)壓制成球，生球再經(jīng)帶式干燥機(jī)進(jìn)行烘干，烘干后的干球進(jìn) 入轉(zhuǎn)底爐，在爐內(nèi)隨爐底轉(zhuǎn)動(dòng)依次經(jīng)過預(yù)熱區(qū)、中溫區(qū)、高溫區(qū)、冷卻區(qū)，在出料區(qū)由出料螺 旋排出爐外，在此過程中，鐵氧化物被還原，礦煤混合球團(tuán)逐步變化成為金屬化球團(tuán)，也稱 海綿鐵，生產(chǎn)It金屬化球團(tuán)需要干球量約為1. 5t。預(yù)熱區(qū)、中溫區(qū)和高溫還原區(qū)的溫度分 別為950±10°C、1180±1(TC和1350±10°C。將轉(zhuǎn)底爐的爐底轉(zhuǎn)速為50min/r。經(jīng)檢測(cè)，金 屬化球團(tuán)的金屬化率為82?85%。金屬化率即為金屬化球團(tuán)中MFe與TFe的比值。
[0027] 該對(duì)比例的主要成本計(jì)算如下：
[0028] 無煙煤價(jià)格為1030元/t，則300kg的費(fèi)用為309元；
[0029] 有機(jī)粘結(jié)劑價(jià)格為7000元/t，則60kg的費(fèi)用為420元；
[0030] 干球質(zhì)量：1000kg+300kg+60kg = 1360kg = 1. 36t，可產(chǎn)出 0· 91t 金屬化球團(tuán)。
[0031] 可見，對(duì)應(yīng)噸金屬化球團(tuán)的還原劑（無煙煤）投入為340. 8元，有機(jī)粘結(jié)劑投入為 463 元。
[0032] 此外，加上精礦等其他原輔材料、備品備件、人工及設(shè)備折舊等費(fèi)用，噸金屬化球 團(tuán)的成本為2150元。
[0033] 示例 1
[0034] 年處理10萬t釩鈦磁鐵礦的轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)線，采用釩鈦磁鐵精礦、焦化廠 除塵灰、浙青為原料，上述三種物料按精礦：焦化廠除塵灰：浙青=l〇〇〇kg :175kg :88kg的 比例混合均勻，然后經(jīng)高壓壓球機(jī)壓制成球，生球再經(jīng)帶式干燥機(jī)進(jìn)行烘干，烘干后的干球 進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐，在爐內(nèi)隨爐底轉(zhuǎn)動(dòng)依次經(jīng)過預(yù)熱區(qū)、中溫區(qū)、高溫區(qū)、冷卻區(qū)，在出料區(qū)由出料 螺旋排出爐外，在此過程中，鐵氧化物被還原，礦煤混合球團(tuán)逐步變化成為金屬化球團(tuán)，也 稱海綿鐵，生產(chǎn)It金屬化球團(tuán)需要干球量約為1. 5t。其中，通過助燃空氣和煤氣的燃燒，將 預(yù)熱區(qū)、中溫區(qū)和高溫還原區(qū)的溫度分別控制為1030±101：、1200±101：和1365±151：， 同時(shí)，將轉(zhuǎn)底爐的爐底轉(zhuǎn)速控制為40min/r。經(jīng)檢測(cè)，金屬化球團(tuán)的金屬化率為83?86%。
[0035] 在本示例中，轉(zhuǎn)底爐的預(yù)熱區(qū)和中溫區(qū)的溫度提升后，球團(tuán)快速升溫，碳素的燃燒 損耗降低，這對(duì)降低還原劑的配入量具有積極作用；此外，由于浙青中固定碳也能作為還原 劑使用，故采用浙青作為粘結(jié)劑后，還原劑的配入量也得以降低。
[0036] 該本示例的主要成本計(jì)算如下：
[0037] 焦化廠除塵灰價(jià)格800元/t，則175kg的費(fèi)用為140元；
[0038] 浙青價(jià)格為2000元/t，則88kg的費(fèi)用為176元；
【權(quán)利要求】
1. 一種轉(zhuǎn)底爐直接還原含釩鈦鐵礦的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： 將含釩鈦鐵礦、碳質(zhì)還原劑和浙青按照重量配比為（95?105) : (22?30) : (6?13) 進(jìn)行混料，經(jīng)高壓壓制形成生球，其中，碳質(zhì)還原劑為篩下焦粉和/或焦化廠除塵灰； 烘干生球； 將烘干后的生球裝入轉(zhuǎn)底爐，以使生球依次經(jīng)歷轉(zhuǎn)底爐的預(yù)熱區(qū)、中溫區(qū)、高溫還原 區(qū)和冷卻區(qū)，從而得到金屬化球團(tuán)以及轉(zhuǎn)底爐廢煙氣，其中，通過助燃空氣和可燃物的燃 燒來將預(yù)熱區(qū)和中溫區(qū)的溫度控制為l〇〇〇°C?1250°C，并將高溫還原區(qū)的溫度控制為 1300°C?1400°C，同時(shí)，通過提高轉(zhuǎn)底爐的爐底轉(zhuǎn)速以縮短生球在預(yù)熱區(qū)和中溫區(qū)的停留 時(shí)間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)底爐直接還原含釩鈦鐵礦的方法，其特征在于，所述方法 還包括：將轉(zhuǎn)底爐廢煙氣與助燃空氣進(jìn)行換熱以將助燃空氣加熱至400?600°C，以及將經(jīng) 第一次換熱后的轉(zhuǎn)底爐廢煙氣用于干燥生球和/或用于干燥含釩鈦鐵礦。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)底爐直接還原含釩鈦鐵礦的方法，其特征在于，所述含釩 鈦鐵礦、碳質(zhì)還原劑和浙青的重量配比為（97?103) : (24?28) : (8?11)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)底爐直接還原含釩鈦鐵礦的方法，其特征在于，所述預(yù)熱 區(qū)和中溫區(qū)的溫度為1080°C?1200°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)底爐直接還原含釩鈦鐵礦的方法，其特征在于，所述高溫 還原區(qū)的溫度為1350°C?1380°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)底爐直接還原含釩鈦鐵礦的方法，其特征在于，所述將轉(zhuǎn) 底爐廢煙氣與助燃空氣進(jìn)行換熱的步驟將助燃空氣加熱至500?580°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)底爐直接還原含釩鈦鐵礦的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)底 爐的爐底轉(zhuǎn)速為35?45min/r。
【文檔編號(hào)】C21B13/00GK104060013SQ201410304986
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】秦潔, 劉功國(guó), 文永才, 李占軍, 齊建玲, 陶昱中 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司