一种用于制造低硫粒铁的含碳球团的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于制造低硫粒铁的含碳球团，其组成为含铁原料50%~70%、含碳原料15%~35%、添加剂2%~5%、粘结剂0%~5%，控制球团总原料中固定碳与含铁原料中铁氧化物的氧原子摩尔比满足(C/O)=1.1~1.2，还配有5%~15%含CaO物质中的一种和0%~3%含MgO物质中的一种，并满足([CaO]+[MgO])/([SiO2]+[Al2O3])=0.95~1.20和[MgO]/[Al2O3]=0.85~1.15。本发明自还原含碳球团用于水平移动床还原工艺，不仅焙烧温度低，可有效降低能量消耗和设备维护费用，而且可获得硫含量<0.04%的低硫含量粒铁，从而进一步提高产品质量。
【专利说明】—种用于制造低硫粒铁的含碳球团
【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁冶金【技术领域】，主要涉及用于钢铁冶炼的含碳球团，特别涉及水平移动床还原工艺制造低硫含量粒铁所用的自还原含碳球团。【背景技术】
[0002]含碳球团通常是指由含铁粉料(如铁矿石粉等)配以一定的含碳粉料(如煤粉、焦粉等)和适当的粘结剂，经充分混合后，通过压球机或造球机制成的一种含碳含铁的球型团块。在钢铁冶金领城中，不同的冶金工艺，对含碳球团的要求和用途也不同。在非高炉炼铁领域使用含碳球团生产直接还原铁或粒铁，其特点是不用焦炭，而且反应速度快，尤其是使用含碳球团制备粒铁，可以在高温还原炉内一步实现渣铁分离，直接获得高纯度的粒铁，供炼钢使用，目前已发展为相对小规模的炼铁方法。文献资料中介绍较多的粒铁制造方法主要有ITmk3、H1-Qip以及国内几所院校的实验室研究，多采用含铁粉料(如铁矿石粉等)以及含碳还原剂(如煤粉、焦粉等)，经充分混合后压块或造球制成含碳球团，使用水平移动床还原炉(如转底炉、台车式还原炉等)进行还原，实现金属铁与炉渣分离，金属铁聚结并冷却固化后，制得粒铁。
[0003]在现有的含碳球团制备粒铁方法中，获得的粒铁的硫含量普遍偏高，从而降低了粒铁的品质。如ITmk3工艺制备的粒铁中硫含量在0.05、.11%(原田孝夫等，新鉄源口七^乃開発，神戸製鋼技報，2005，55:128-132) ;HI_Qip工艺制备的粒铁中硫含量超过0.2%(澤義孝等，H1-QIP 7。α七^ (新粒鉄製造7。α七^ ) Q開発，JFE技報，2008，22:73_78)。为降低粒铁的硫含量，日本专利《粒状金属鉄O製造方法》(特開2009-7621)公布了一种低硫粒铁的制备方法，其特征在于通过向混合原料中适当配入含MgO的物料和含Na20、K2O或Li2O的物料，并将炉渣的碱度调整到1.4~2.3范围内，且使渣中Na2O含量大于0.10%，或K2O含量大于0.10%，或Li2O含量大于0.05%，可使粒铁中的硫含量降低到0.08%以下；日本专利《粒状金属鉄O製造方法》(特開2009-7620)通过调节原料混合物中的含Ca0、Mg0、SiO2物质的量，使炉渣碱度(CaO+MgO) /SiO2为1.5-2.2和MgO含量(MgO)为13_25%，可使粒铁中的硫含量降低到0.08%以下；日本专利《粒状金属鉄O製造方法》(特開2009-7619)通过调节原料混合物中的含CaO、MgO、SiO2物质的量，使炉渣碱度(CaO+MgO)/SiO2为
1.3-2.3，并配入超过0.03%含量的至少一种熔点低于1400°C碱金属氧化物，可使粒铁中的硫含量降低到0.05%以下；此外，中国专利《用于粒状金属铁的制备方法》(CN1761762A)也公布了一种降低粒铁硫含量的方法，其特征在于通过调节原料混合物中的含Ca0、Mg0、Si02物质的量，使炉渣碱度(CaO+MgO) /SiO2为1.3-2.3和MgO含量(MgO)为5-13%,可使粒铁中的硫含量降低到0.05%以下。
[0004]上述方法中为了控制粒铁中的硫含量，往往调整原料中组分使碱度(Ca0/Si02或(CaO+MgO)/SiO2)达到较高的值，虽然对粒铁控硫有效果，但同时也导致炉渣熔点升高，以致含碳球团普遍需要较高的焙烧温度O 1450°C)才能实现铁渣熔分；另一方面，人们希望所制得粒铁产品的硫含量能进一步降低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种适用于水平移动床还原工艺制造粒铁的自还原含碳球团，可实现在较低焙烧温度下即可渣铁熔分，获得具有硫含量低于0.04%的高品质粒铁。
[0006]本发明目的是通过下面的技术方案实现的:
[0007]本发明用于制造低硫粒铁的含碳球团的组成质量百分比为含铁原料50%~70%、含碳原料15%~35%、添加剂2%~5%、粘结剂0%~5%，控制球团总原料中固定碳与含铁原料中铁氧化物的氧原子摩尔比满足(C/0) =1.1~1.2，还配有5%~?5%含CaO物质中的一种和0%~3%含 MgO 物质中的一种，并满足([CaO] +[MgO])/([SiO2] +[Al2O3]) =0.95~1.20 和[MgO]/[Al2O3] =0.85~1.15。
[0008]本发明所述的各种原料均为粉末状，粒径小于0.074mm的比例达到70%以上；所述的含铁原料为铁精矿粉、氧化铁皮和含铁尘泥中的一种或几种；所述的含碳原料为煤粉、焦粉和高炉瓦斯灰中的一种或几种；所述煤粉的固定碳含量大于70%,硫含量小于1% ;所述的含CaO物质为生石灰、消石灰或石灰石中的一种；所述的含MgO物质为白云石或菱镁石中的一种；所述的添加剂为萤石粉，其CaF2含量大于90% ;所述的粘结剂为膨润土、水玻璃中的一种或两种。
[0009]本发明所述的含碳球团采用通用方法制造:先按照其化学成份进行配料，并将固体物料进行破碎碾压达到所需粒度，然后将固体粉末物料放入混料机中进行搅拌混合，混合均匀后，注入适量水或液态粘结剂并再次进行搅拌混合，混合均匀后将最终的混合物料送入压球机中，压制成球团，待球团干燥后，即成为本发明所述含碳球团。
[0010]在水平移动床还原工艺中使用本发明所述自还原含碳球团，焙烧温度仅为1340-1440°C，有效降低了能量消耗和设备维护费用，并且获得了硫含量〈0.04%的低硫含量粒铁，从而进一步提闻了广品质量。
【具体实施方式】
[0011]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0012]实施例1
[0013]按质量百分比铁精矿粉61%、煤粉(碳含量72.5%、硫含量0.8%) 21%、萤石粉(CaF2含量93%) 5%、石灰石粉13%进行配料，控制化学成分中(C/0)=1.1，([CaO] + [MgO]) /([SiO2]+ [Al2O3])=1.13，[MgO]/[Al2O3] =0.91。将固体物料(粒径小于 0.074mm 的比例为80%)放入混料机中进行搅拌混合，混合均匀后，注入适量水并再次进行搅拌混合，混合均匀后将最终混合物料送入压球机中，压制成球团，待球团干燥后，即成为本发明所述含碳球团。将所述含碳球团用于台车式还原炉工艺中，加热温度1350°C，还原时间20min，即可获得3~30mm粒铁，所得粒铁的硫含量为0.022%。
[0014]实施例2
[0015]按质量百分比含铁尘泥8%、氧化铁皮44%、高炉瓦斯灰34%、生石灰粉6%，萤石粉(CaF2含量92.5%)4%、水玻璃4%进行配料，控制化学成分中(C/0)=1.1，([CaO] + [MgO])/([SiO2]+ [Al2O3])=0.96，[MgO]/[Al2O3J=0.87。先将固体物料(粒径小于 0.074mm 的比例为72%)放入混料机中进行搅拌混合，混合均匀后，投入水玻璃并再次进行搅拌混合，混合均匀后将最终的混合物料送入压球机中，压制成球团，待球团干燥后，即成为本发明所述含碳球团。将含碳球团用于台车式连续还原炉工艺中，加热温度1380°C，还原时间20min，即可获得3~30mm粒铁，所得粒铁的硫含量为0.028%。
[0016]实施例3
[0017]按质量百分比铁精矿粉64%、焦粉16%、萤石粉(CaF2含量93%) 2.5%、膨润土 5%、石灰石粉10%、白云石粉2.5%进行配料，控制化学成分中(C/0)=1.2，([CaO]+ [MgO])/([SiO2]+ [Al2O3])=1.03，[MgO]/[Al2O3J=0.97。将固体物料(粒径小于 0.074mm 的比例为75%)放入混料机中进行搅拌混合，混合均匀后，注入适量水并再次进行搅拌混合，混合均匀后将最终混合物料送入压球机中，压制成球团，待球团干燥后，即成为本发明所述含碳球团。将含碳球团用于台车式连续还原炉工艺中，加热温度1380°C，还原时间20min，即可获得3~30mm粒铁，所得粒铁的硫含量为0.034%。
[0018]实施例4
[0019]按质量百分比含铁尘泥20%、氧化铁皮49%、焦粉17%、萤石粉(CaF2含量92.5%) 4.5%、消石灰粉8.5%、菱镁石粉1%进行配料，控制化学成分中(C/0) =1.1，([CaO] + [MgO])/( [SiO2] + [Al2O3]) =1.15，[MgO]/[Al2O3] =1.12。将固体物料(粒径小于
0.074mm的比例为72%)放入混料机中进行搅拌混合，混合均匀后，注入适量水并再次进行搅拌混合，混合均匀后将最终混合物料送入压球机中，压制成球团，待球团干燥后，即成为本发明所述含碳球团。将含碳球团用于台车式连续还原炉工艺中，加热温度1400°C，还原时间20min，即可获得3~3 0mm粒铁，所得粒铁的硫含量为0.019%。
【权利要求】
1.一种用于制造低硫粒铁的含碳球团，其特征在于其组成质量百分比为含铁原料50%~70%、含碳原料15%~35%、添加剂2%~5%、粘结剂0%~5%，控制球团总原料中固定碳与含铁原料中铁氧化物的氧原子摩尔比满足(C/0)=1.1-1.2，还配有5%~?5%含CaO物质中的一种和 0%~3% 含 MgO 物质中的一种，并满足([Ca0] + [Mg0])/([SiO2] +[Al2O3]) =0.95~1.20 和[MgO]/[Al2O3] =0.85~1.15。
2.根据权利要求1所述的用于制造低硫粒铁的含碳球团，其特征在于所述的各种原料均为粉末状，粒径小于0.074mm的比例达到70%以上。
3.根据权利要求1或2所述的用于制造低硫粒铁的含碳球团，其特征在于所述的含铁原料为铁精矿粉、氧化铁皮和含铁尘泥中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的用于制造低硫粒铁的含碳球团，其特征在于所述的含碳原料为煤粉、焦粉和高炉瓦斯灰中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的用于制造低硫粒铁的含碳球团，其特征在于所述煤粉的固定碳含量大于70%，硫含量小于1%。
6.根据权利要求1或2所述的用于制造低硫粒铁的含碳球团，其特征在于所述的含CaO物质为生石灰、消石灰或石灰石中的一种。
7.根据权利要求1或2所述的用于制造低硫粒铁的含碳球团，其特征在于所述的含MgO物质为白云石或菱镁石中的一种。
8.根据权利要求1或2所述的用于制造低硫粒铁的含碳球团，其特征在于所述的添加剂为萤石粉，其CaF2含量大于90%。
9.根据权利要求1或2所述的用于制造低硫粒铁的含碳球团，其特征在于所述的粘结剂为膨润土、水玻璃中的一种或两种。
【文档编号】C22B1/24GK103509940SQ201210204237
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月20日 优先权日:2012年6月20日
【发明者】张伟, 王再义, 王相力, 张立国, 邓伟, 韩子文, 王亮 申请人:鞍钢股份有限公司