专利名称：一种生产直接还原铁的方法
技术领域：
本发明涉及冶金类，具体的讲是涉及一种采用除尘灰(包括转炉和电炉)和铁精矿粉在固体状态下生产直接还原铁(海绵铁)的方法。
背景技术：
近年来，我国钢铁工业得到了快速发展，成为世界第一产钢大国，但我国钢铁产品的结构还有待调整，钢铁产品的质量还有待提高，高品质的洁净钢和优质钢还远远不能满足国民经济发展的需要，钢铁工业的持续发展，遇到不少的困难，燃料和原料的供应紧张，价格的不断上涨，废钢的成份复杂，所含合金元素和有害杂质波动幅度大，造成一些不易氧化和难挥发元素的逐步积累，导致共有害元素含量的富集。电炉冶炼和炉外精炼是当前生产优质钢的主要方法之一，国外发达国家电炉产量占总产量的40％以上而我国仅为20％左右，所以如果用一定比例的直接还原铁(30～50％)作为稀释剂，与废钢搭配不仅可增加钢的均匀性，改善和提高钢的物理性质，从而达到生产优质钢的目的。因此直接还原铁(海绵铁)不仅仅是优质废钢的替代物，还是生产优质钢材必不可少的高级原料，在高功率电炉冶炼时，炉料搭配30～50％直接还原铁，生产率提高10～25％，作业率提高20～25％，节约电能25％，节约炼钢时间28％，耗氧量降低20％，就此在电炉转炉炉料中搭配定量的直接还原铁不仅可以提高电炉的生产能力，而且可以降低电耗和生产成本。目前直接还原铁(海绵铁)分为气基直接还原和煤基直接还原两种。
根据我国的资源情况，目前常用的是煤基回转窑和煤基固定床法(隧道窑法或罐式法)，回转窑法虽然使用的燃料是高反应性非结焦煤，价格比气基的低廉，但是还原的球团需隔绝空气，防止再氧化，才能得到直接还原铁(海绵铁)工艺复杂，另外冷固结球团的回转窑生产繁琐，需先制成冷固结球团再进入回转窑，由于冷固结球团的耐烘强度问题，生产难以稳定，生产过程中易结圈，并且基建投资较大，总能耗高，煤基固定床法(隧道窑或罐式法)是历史较长直接还原铁(海绵铁)生产方法，它存在的问题是能耗高，投资大，产量低并且在生产中消耗大量的粘土罐(8～10次)，粘土结合碳化硅罐(100～120次)使最终的产品成本高，传统的煤基回转窑和煤基固定床采用的原料为铁矿石冷固球团和铁精矿粉。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种生产直接还原铁的方法，该方法采用的原料为除尘灰(包括转炉和电炉)和铁精矿粉，采用富氧煤气燃烧，还原罐采用树脂结合碳化硅罐(180～200次)，同时还可将除尘灰(包括转炉和电炉)中的锌还原成氧化锌随废气排气收集，不仅避免了上述现有技术的缺陷，还解决了原料资源问题，变废为宝。
本发明目的实现由以下技术方案完成一种生产直接还原铁的方法，其特征在于该方法采用以下步骤首先备料及加工，其中备料包括原料、燃料、还原剂和脱硫剂，原料选择的是除尘灰和铁精矿粉，将原料压制加工成柱状或球状，将还原剂和脱硫剂加工成颗粒状；之后配料装还原罐；之后加热还原；之后出炉及除炭。
所述的原料中的铁精矿粉的比例不低于40％。
所述的燃料选择的是热值不小于1500大卡富氧煤气。
所述的还原剂为无烟煤，其挥发份不大于10％，灰份不大于10％，固定碳不小于80％，硫不大于0.3％。
所述的脱硫剂为氧化钙，氧化钙纯度不小于90％，活性度不小于300ml，硫不大于0.025％。
所述的除尘灰指的是是转炉除尘灰、或者是电炉除尘灰。
所述的原料的含水量不大于5％，所述的柱状指的是直径不大于320mm、高度不大于450的中空圆柱状，所述的球状直径不大于100mm。
所述的还原罐为硅树脂结合的碳化硅罐，其中碳化硅含量不小于95％，高温抗折不小于80Mpa。
所述的加热还原过程中包括氧化锌的收集过程，该过程是将废气中随直接还原铁还原并气化的除尘灰中的锌，用高温除尘器收集得到氧化锌。
所述的含锌废气的收集可以采用湿态、或者是采用干态，其中的干态是采用脉冲代式除尘收集，湿态是采用水帘除尘收集。
本发明的优点是，采用除尘灰(包括转炉和电炉)作为主原料，大大降低成本，使资源能综合利用，能收集除尘灰的氧化锌，既降低了综合成本又保护了环境，采用富氧燃烧，降低能源消耗，采用硅树脂结合的碳化硅罐，既大大缩短了还原时间，又降低直接还原铁的制造成本。
具体技术方案以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解本实施例采用以下步骤首先备料及加工，其中备料包括原料、燃料、还原剂和脱硫剂，采用的原料为除尘灰(包括转炉和电炉)和铁精矿粉，除尘灰是转炉除尘灰、或者是电炉除尘灰，使原料的含水量＜5％，将原料加工成直径150、高度230mm、中间孔直径60mm的圆柱状，以及直径为50mm的球状；原料选择的是除尘灰和铁精矿粉，将原料压制加工成柱状或球状，将还原剂和脱硫剂加工成颗粒状；采用的燃料为热值大于1500大卡的富氧煤气；采用的还原剂为无烟煤，挥发份5-10％，灰份5-10％，固定碳大于80％，硫小于0.3％；所用的脱硫剂为氧化钙，氧化钙纯度90-92％，活性度300-320ml，硫小于0.025％，用粉碎设备将还原剂无烟煤，脱硫剂氧化钙按配比加工成＜1mm的颗粒，一般情况下还原剂量为280kg～350kg/吨铁，脱硫剂量为15～20kg/吨铁。
还原罐选择是硅树脂结合的碳化硅罐，其中碳化硅含量不小于95％，高温抗折不小于80Mpa，尺寸为直径210×460×16mm，该罐可用180～200次。
装罐，将配制好的还原剂及压制块状和球状铁的氧化物的原料，装还原罐中，块状铁的氧化物，每个还原罐中放置2个，四周及中间加上还原剂及脱硫剂的混合物，球状装四层，即球状氧化物和四层还原剂及脱硫剂的混合物的装置方法一层球一层还原剂和脱硫剂的混合物。
加热还原将已装好的了，多个还原罐分层放入还原炉内，进行加热还原，控制温度1150℃～1350℃，时间为20小时以上，冷却至出炉温度即可。
在还原过程中，除尘灰中的锌，随直接还原铁还原并气化，将废气用高温除尘器即收集到氧化锌。所述的含锌废气的收集可以采用湿态、或者是采用干态，其中的干态是采用脉冲代式除尘收集，湿态是采用水帘除尘收集。
出炉及除炭，从还原炉中取出还原罐，用强电磁铁将产品直接还原铁(海绵铁)吸出，并将还原罐中的灰吸入灰仓中。
实施例一采用50％转炉除尘灰，50％铁精矿粉混合，其总铁Tfe(氧化亚铁、三氧化二铁、四氧化三铁)为67.3％的铁氧化物21.47kg压成直径150×230mm、中间孔直径60mm的圆柱状2块放入还原罐中，四周及中间加入8kg还原剂和脱硫剂，用富氧煤气加热至1250℃，21小时冷却后取出所得产品。
检验结果如表1(单位wt％)
废气用高温除尘处理得到氧化锌0.4kg，氧化锌含量为85％。
实施例二采用50％转炉除尘灰50％铁精矿粉混合，其TFe为67％的铁氧化物21.02kg压成直径50mm的球52个，放入还原罐，同时加入还原剂及脱硫剂的混合物8.5kg分四层，用富氧煤气加热到1230℃23小时冷却后，取出所得产品。
检验结果如表2(单位wt％)
废气用高温除尘器处理得到氧化锌0.36kg，氧化锌含量为83.65％。
实施例三采用60％电炉除尘灰，40％铁精矿粉混合，其TFe为63.46％的铁氧化物20.35kg压成直径150×230mm、中间孔直径60mm的圆柱状2块放入还原罐，四周及中间放入还原剂和脱硫剂的混合物8.34kg，用富氧煤气加热至1200℃，保温25小时冷却后取出所得产品。
检验结果如表3(单位wt％)
废气用高温除尘器处理得到氧化锌0.89kg，氧化锌含量为89.63％。
实施例四采用60％电炉除尘灰40％铁精矿粉混合，其TFe为63.21％的铁氧化物19.89kg压成直径50mm的球53个，放入还原罐，同时加入还原剂及脱硫剂的混合物8.36kg分四层，用富氧煤气加热到1250℃25小时冷却后；取出所得产品。
检验结果如表4(单位wt％)
废气用高温除尘器处理得到氧化锌0.94kg，氧化锌含量为91.03％。使用铁精矿粉作为原料所取得的产品检验如表5(单位wt％)
对照可见采用除尘灰及铁精矿粉，生产的直接还原铁(海绵铁)，其质量还优于使用铁精矿粉的直接还原铁(海绵铁)。
权利要求
1.一种生产直接还原铁的方法，其特征在于该方法采用以下步骤首先备料及加工，其中备料包括原料、燃料、还原剂和脱硫剂，原料选择的是除尘灰和铁精矿粉，将原料压制加工成柱状或球状，将还原剂和脱硫剂加工成颗粒状；之后配料装还原罐；之后加热还原；之后出炉及除炭。
2.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的方法，其特征在于所述的原料中的铁精矿粉的比例不低于40％。
3.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的方法，其特征在于所述的燃料选择的是热值不小于1500大卡富氧煤气。
4.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的方法，其特征在于所述的还原剂为无烟煤，其挥发份不大于10％，灰份不大于10％，固定碳不小于80％，硫不大于0.3％。
5.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的方法，其特征在于所述的脱硫剂为氧化钙，氧化钙纯度不小于90％，活性度不小于300ml，硫不大于0.025％。
6.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的方法，其特征在于所述的除尘灰是转炉除尘灰、或者是电炉除尘灰。
7.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的方法，其特征在于所述的原料的含水量不大于5％，所述的柱状指的是直径不大于320mm、高度不大于450的中空圆柱状，所述的球状直径不大于100mm。
8.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的方法，其特征在于所述的还原罐为硅树脂结合的碳化硅罐，其中碳化硅含量不小于95％，高温抗折不小于80Mpa.
9.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的方法，其特征在于所述的加热还原过程中包括氧化锌的收集过程，该过程是将废气中随直接还原铁还原并气化的除尘灰中的锌，用高温除尘器收集得到氧化锌。
10.根据权利要求9所述的一种生产直接还原铁的方法，其特征在于所述的含锌废气的收集可以采用湿态、或者是采用干态，其中的干态是采用脉冲代式除尘收集，湿态是采用水帘除尘收集。
全文摘要
本发明涉及冶金类，具体的讲是涉及一种采用除尘灰(包括转炉和电炉)和铁精矿粉在固体状态下生产直接还原铁(海绵铁)的方法，该方法采用的原料为除尘灰(包括转炉和电炉)和铁精矿粉，采用富氧煤气燃烧，还原罐采用树脂结合碳化硅罐(180～200次)，同时还可将除尘灰(包括转炉和电炉)中的锌还原成氧化锌随废气排气收集，不仅避免了上述现有技术的缺陷，还解决了原料资源问题，变废为宝。
文档编号C21B13/00GK1861810SQ200610027628
公开日2006年11月15日 申请日期2006年6月13日 优先权日2006年6月13日
发明者吴秋华 申请人:上海彭浦冶金辅料有限公司