专利名称：一种低品质褐铁矿磁化焙烧转底炉还原生产粒铁的方法
技术领域：
本发明涉及冶金领域，更具体地涉及ー种低品质褐铁矿转底炉直接还原生产粒铁的方法。
背景技术：
褐铁矿主要由褐铁矿和少量赤铁矿及粘土矿物组成，物理和化学性质不稳定。自然界中的褐铁矿绝大部分以2Fe203 · 3H20形态存在，其理论含铁量为59. 8%。由于其含有大量的结晶水，约在8 15%，且其结构松软，密度小，含水量大，气孔多，所以在温度升高结晶水脱除后又留下新的气孔。我国的褐铁矿品位仅为40%左右，除了 2Fe203 *3H20外，还含有大量的SiO2等脉石氧化物，属于酸性铁矿石。高炉冶炼过程中，需要加入大量的石灰石和白云石等熔剂造渣，造成高炉冶炼能耗高，利用系数低，不易操作。目前褐铁矿的主要利用方式是经过选矿以后，褐铁精矿作为烧结配料，与铁精矿粉一起烧结，供高炉炼铁使用。对于品位高，脉石含量少的褐铁矿可以不进行选矿，直接用于烧结生产。但我国褐铁矿品位较低，酸性脉石含量高，需要进行选矿富集。由于褐铁矿具有化学成分不固定、含铁量很不稳定、水分含量变化大、细磨过程中容易过粉碎，而且没有磁性，所以利用物理选矿的方法很难将铁品位富集到很高，而磁化焙烧是褐铁矿富集的有效方法。但是，褐铁矿高配比烧结时，具有烧结速度慢，烧结生产率低、烧结矿组织疏松、成品率低以及燃耗高等缺点。褐铁矿烧结生产的缺点，严重阻碍了高炉冶炼褐铁矿生产。一方面我国大量从国外进ロ铁矿石，另ー方面我国大量低品质褐铁矿资源得不到利用，所以迫切需要开辟一条低品质褐铁矿利用新途径。转底炉作为ー种新的直接还原炼铁方法，具有对原燃料质量要求低，冶炼速度快，操作简单等特点，然而，目前的转底炉冶炼需要解决高温烟气高效利用的问题。
发明内容
本发明的目的是提供ー种低品质褐铁矿磁化焙烧转底炉还原生产粒铁的方法，具有エ艺流程短、原燃料适应性强、反应时间快、生产时间短、生产效率高、铁收得率高、粒铁成本低、操作简单、易自动控制等特点。此外，本发明的方法在生产过程中，所需能耗90%以上由煤提供，动カ电消耗小，通过简单的生产エ序就可以得到低成本的合格粒鉄。根据本发明的实施例，ー种低品质褐铁矿磁化焙烧转底炉还原生产粒铁的方法包括下述步骤将褐铁矿进行还原焙烧、细磨和磁选富集；向磁选富集后的富集矿加入碳质还原剂、复合添加剂和粘结剂并混合均匀；然后用制球设备制成球団，并干燥；采用转底炉进行快速还原，并经过冷却破碎且用磁选机磁选后得到粒铁，其中，褐铁矿还原焙烧所用的还原剂为转底炉产生的烟气。所述碳质还原剂可以选自于浙青焦、木炭和无烟煤中的至少ー种，所述复合添加剂可以为生石灰和萤石，所述粘结剂可以选自于浙青和糖浆中的至少ー种。所述制球设备可以为对辊压球机或圆盘造球机。
所述转底炉产生的烟气的还原焙烧温度可以为大约600°C至大约1000°C，烟气成分中CO的体积含量在大约1%至大约20%的范围内。可以将褐铁矿还原焙烧后得到的焙烧矿细磨至大约30目以下。所述碳质还原剂可以为磁选富集后的富集矿的重量的大约10%至大约30%，所述复合添加剂可以为磁选富集后的富集矿的重量的大约5%至大约25%，所述粘结剂可以为磁选富集后的富集矿的重量的大约2%至大约10%。所述球团的直径可以为大约IOmm至大约40mm，干燥温度可以为大约200°C至大约400°C，干燥时间可以为大约I小时至大约3小时。转底炉的还原温度为1250°C至1450°C，还原时间为20分钟至50分钟。
所述磁选机的磁场强度为1000高斯至5000高斯。本发明提供的低品质褐铁矿磁化焙烧转底炉还原生产粒铁的方法具有自动化程度高、反应速度快、还原时间短、还原效率高、还原过程中铁损失少、冶炼成本低等优点。另夕卜，采用转底炉进行直接还原不需要消耗焦煤资源，燃料消耗低，得到的粒铁可以代替废钢，为低品质褐铁矿高效利用开辟了一条新途径。
图I是根据本发明实施例的低品质褐铁矿磁化焙烧转底炉还原生产粒铁的方法的エ艺流程图。
具体实施例方式下面将參照图I对本发明的低品质褐铁矿转底炉还原生产粒铁的方法进行说明。如图I所示，本发明的低品质褐铁矿磁化焙烧转底炉还原生产粒铁的方法包括以下步骤将褐铁矿进行还原焙烧、细磨和磁选富集；向磁选富集后的富集矿加入碳质还原剂、复合添加剂和粘结剂并混合均匀；然后用制球设备制成球団，并干燥；采用转底炉进行快速还原，并经过冷却破碎且用磁选机磁选后得到粒铁，其中，褐铁矿还原焙烧所用的还原剂为转底炉产生的烟气。所述碳质还原剂可以选自于浙青焦、木炭和无烟煤中的至少ー种，复合添加剂可以为生石灰和萤石，粘结剂可以选自于浙青和糖浆中的至少ー种。此外，也可以采用在本领域中已知的其它类型的碳质还原剂、复合添加剂和粘结剂。可以采用对辊压球机或圆盘造球机作为制球设备。在本发明的方法中，转底炉产生的烟气的还原焙烧温度为大约6 O (TC至大约1000°C，烟气中CO体积含量在大约1%至大约20%。此外，碳质还原剂可以为磁选富集后的富集矿的重量的大约10%至大约30%，所述复合添加剂可以为磁选富集后的富集矿的重量的大约5%至大约25%，所述粘结剂可以为磁选富集后的富集矿的重量的大约2%至大约10%。在将褐铁矿还原焙烧后且在磁选富集前，将焙烧矿细磨至30目以下。球団的直径可以为大约IOmm至大约40mm，干燥温度可以为大约200°C至大约400°C，干燥时间可以为大约I小时至大约3小吋。根据需要，本领域技术人员可以将球団制成具有任何合适的直径，在任何合适的干燥温度下进行干燥，并干燥任何合适的时间段。
在采用转底炉进行快速还原的步骤中，转底炉的还原温度为大约1250°C至大约1450°C，还原时间为大约20分钟至大约50分钟。另外，可以选择磁选机的磁场强度为1000高斯至5000高斯。下面结合具体实施例对本发明的低品质褐铁矿磁化焙烧转底炉还原生产粒铁的方法进行详细描述。实施例I在实施例I中，褐铁矿的化学成分如下TFe(全铁)40. 33%、FeO 0.64%, Fe2O356. 94 SiO2 16. 20 Al2O3 4. 01 %、CaO I. 15 %、MgO O. 48 %、Μη04· 62 %、Lol (烧损)15. 96%。将一定量的具有上述化学成分的褐铁矿利用转底炉烟气进行还原焙烧，转底炉烟气的还原焙烧温度大约1000°C，烟气中CO体积含量大约6%，将还原焙烧后的焙烧矿细磨至30目以下，然后进行磁选富集，从而得到富集矿。然后，以磁选富集后的富集矿的重量计，向富集矿中加入大约25%的浙青焦作为碳质还原剂、大约27%的生石灰和萤石作为复合添加剂以及大约4%的糖浆作为粘结剂并混合均匀，用对辊压球机压制成直径为10 40mm的球団，在大约300°C下干燥大约2小时。随后，将干燥后的球団在转底炉内快速还原，还原温度1380°C，还原时间30分钟，还原产物经冷却破碎后，在大约4000高斯的磁选机上磁选得到粒铁。结果表明，磁化焙烧后铁品位为52. 3%，粒铁中MFe (金属,失)为96. 41 %，铁回收率为89%。实施例2在实施例2中，褐铁矿的化学成分如下TFe 46. 60%, FeO I. 23%, Fe20365. 2%,SiO2 8. 84%, Al2O3 5. 97%, CaO I. 29%,MgO I. 71%,MnO O. 89%、Lol (烧损)14. 87%。将一定量的具有上述化学成分的褐铁矿利用转底炉烟气进行还原焙烧，转底炉烟气的还原焙烧温度大约900°C，烟气中CO体积含量大约10%，还原焙烧后的焙烧矿细磨至30目以下，然后进行磁选富集，从而得到富集矿。然后，以磁选富集后的富集矿的重量计，向富集矿中加入大约27%的木炭作为碳质还原剂、大约15%的生石灰和萤石作为复合添加剂以及大约6 %的浙青作为粘结剂并混合均匀，用对辊压球机压制成直径为10 40mm的球团，在大约350°C下干燥大约3小吋。随后，将干燥后的球団在转底炉内快速还原，还原温度1450°C，还原时间20分钟，还原产物经冷却破碎后，在大约3000高斯的磁选机上磁选得到粒铁。结果表明，磁化焙烧后铁品位为54. 2%，粒铁中MFe为96. 07%，铁回收率为96%。实施例3在实施例3中，褐铁矿的化学成分如下TFe 42. 83%,FeO O. 86%,Fe20360. 23%,SiO2 10. 68%, Al2O3 4. 53%, CaO O. 79%,MgO 2. 13%,MnO I. 56%, Lol 19.22%。将一定量的具有上述化学成分的褐铁矿利用转底炉烟气进行还原焙烧，转底炉烟气还原焙烧温度大约850°C，烟气中CO体积含量大约5%，将还原焙烧后的焙烧矿细磨至30目以下，然后进行磁选富集，从而得到富集矿。然后，以磁选富集后的富集矿的重量计，向富集矿中加入大约30%的无烟煤作为碳质还原剂、大约8%的生石灰和萤石作为复合添加剂以及大约10%的糖浆和浙青作为粘结剂并混合均匀，用圆盘造球机压制成直径为10 40mm的球団，在大约400°C下干燥大约I小时。随后，将干燥后的球団在转底炉内快速还原， 还原温度1250°C，还原时间50分钟，还原产物经冷却破碎后，在大约5000高斯的磁选机上磁选得到粒铁。结果表明，磁化焙烧后铁品位为50. 8%，粒铁中MFe为96. 82%，铁回收率为 92%。实施例4在实施例4中，褐铁矿的化学成分如下TFe 38. 64%,FeO O. 82%,Fe20354. 29%,SiO2 17. 35%, Al2O3 3. 69%, CaO I. 06%,MgO 2. 68%,MnO O. 95%, Lol 19.16%。将一定量的具有上述化学成分的褐铁矿利用转底炉烟气进行还原焙烧，转底炉烟气还原焙烧温度大约600°C，烟气中CO体积含量大约20%，还原焙烧后的焙烧矿细磨至30目以下，然后进行磁选富集，从而得到富集矿。然后，以磁选富集后的富集矿的重量计，向富集矿中加入大约12%的木炭和无烟煤作为碳质还原剂、大约25%的生石灰和萤石作为
复合添加剂以及大约2%的糖浆作为粘结剂并混合均匀，用圆盘造球机压制成直径为10 40mm的球団，在大约200°C下干燥大约2. 5小时。随后，将干燥后的球団在转底炉内快速还原，还原温度1300°C，还原时间40分钟，还原产物经冷却破碎后，在大约1000高斯的磁选机上磁选得到粒铁。结果表明，磁化焙烧后铁品位为53. 5%，粒铁中MFe为96. 98%，铁回收率为91%。在本发明的实施例中，利用转底炉产生的高温烟气进行褐铁矿磁化焙烧，将原矿中的Fe2O3还原为Fe3O4，然后经过磁选的方法富集，实现了低品位褐铁矿磁选富集和转底炉烟气的高效利用。在实际操作中，可以通过调节空燃比来控制转底炉烟气为还原性气氛，满足磁化焙烧要求。转底炉烟气被调节为还原性气氛，这有利于转底炉内还原反应的高效进行并阻止还原产物二次氧化，提高了还原效率，进而实现了低品质褐铁矿的资源综合利用和转底炉烟气的高效利用。从实施例I至实施例4可见，本发明的低品质褐铁矿转底炉直接还原生产粒铁的方法能够达到如下技术经济指标产品粒铁中金属铁(MFe)含量大于95% ;铁回收率大于85%。另外，与现有技术相比，本发明的方法具有以下优点(1)本发明的低品质褐铁矿磁化焙烧转底炉还原生产粒铁的方法可以适用于低品位褐铁矿原料，因此原料适应性良好。我国褐铁矿品位一般在40%左右，酸性脉石SiO2含量较高，它们均可以使用本发明的转底炉直接还原方法来生产粒鉄；(2)本发明的低品质褐铁矿转底炉直接还原生产粒铁的方法对煤种适应性广，冶炼能耗低。具体地说，本发明的褐铁矿磁化焙烧转底炉还原生产粒铁的方法不需要宝贵的焦煤资源，而是可以利用储量丰富的普通煤。由于转底炉冶炼实现了燃料化学能的全部利用，所以能量利用效率高，冶炼成本低；(3)本发明得到的粒铁可以用作废钢，实现了低品质褐铁矿资源的高效利用。此外，本发明的粒铁成分稳定，有害杂质少，是优质的废钢资源，可以作为转炉冷却剂或电炉冶炼原料。另外，冶炼产生的炉渣可以生产水泥或其他建筑材料。
权利要求
1.ー种低品质褐铁矿磁化焙烧转底炉还原生产粒铁的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤将褐铁矿进行还原焙烧、细磨和磁选富集；向磁选富集后的富集矿加入碳质还原剂、复合添加剂和粘结剂并混合均匀；然后用制球设备制成球団，并干燥；采用转底炉进行快速还原，并经过冷却破碎且用磁选机磁选后得到粒铁，其中，褐铁矿还原焙烧所用的还原剂为转底炉产生的烟气。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述碳质还原剂选自于浙青焦、木炭和无烟煤中的至少ー种，所述复合添加剂为生石灰和萤石，所述粘结剂选自于浙青和糖浆中的至少ー种。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述制球设备为对辊压球机或圆盘造球 机。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述转底炉产生的烟气的还原焙烧温度为600°C至1000°C，烟气成分中CO的体积含量在I %至20%的范围内。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，将褐铁矿还原焙烧后得到的焙烧矿细磨至30目以下。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在干，所述碳质还原剂为磁选富集后的富集矿的重量的10%至30%,所述复合添加剂为磁选富集后的富集矿的重量的5%至25%,所述粘结剂为磁选富集后的富集矿的重量的2%至10%。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述球团的直径为IOmm至40mm，干燥温度为200°C至400°C，干燥时间为I小时至3小时。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，转底炉的还原温度为1250°C至1450°C，还原时间为20分钟至50分钟。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述磁选机的磁场强度为1000高斯至5000高斯。
全文摘要
本发明提供了一种低品质褐铁矿磁化焙烧转底炉还原生产粒铁的方法，所述方法包括下述步骤将褐铁矿进行还原焙烧、细磨和磁选富集；向磁选富集后的富集矿加入碳质还原剂、复合添加剂和粘结剂并混合均匀；然后用制球设备制成球团，并干燥；采用转底炉进行快速还原，并经过冷却破碎且用磁选机磁选后得到粒铁，其中，褐铁矿还原焙烧所用的还原剂为转底炉产生的烟气。本发明的方法具有自动化程度高、反应速度快、还原效率高、冶炼成本低等优点。
文档编号C21B13/00GK102653804SQ20121015324
公开日2012年9月5日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者严定鎏, 周和敏, 徐洪军, 郭玉华, 高建军, 齐渊洪 申请人:钢铁研究总院