专利名称：利用转底炉直接还原生产高炉护炉用含钛金属化球团的方法
技术领域：
本发明属于冶金工业炼铁领域，涉及一种利用转底炉直接还原生产高炉护炉用含钛金属化球团的方法。
背景技术：
瓦斯灰/泥是炼铁高炉在冶炼过程中排出的固体颗粒经过除尘后得到的产物，主要包括微细粒矿物粉、焦炭粉和熔剂粉尘，富含铁、锌、碳等成分，其既是一种环境污染物，又是一种潜在的资源。我国是世界首屈一指的钢铁生产大国，年产钢铁约5亿吨，同时副产出瓦斯灰约400万-600万吨。由于瓦斯灰成分复杂、粒度细小、水分含量波动大等原因，对它的利用较为困难。按美国等西方发达国家的法律，此类含铅、锌的钢铁烟尘被划归为〃有毒固体废物〃，要求对其中的铅、辞等进行回收或钝化处理，否则必须密封堆放。在我国，有 的企业将之直接或经选矿而返回烧结炼工序，以回收利用其中的铁和碳，有的则是将其送水泥厂做配料使用或直接排放堆存，这既造成宝贵资源的浪费，又占用土地资源，还对环境造成污染。目前对于瓦斯灰的利用主要集中于铁和碳的回收，但是其仍然存在着许多缺点，比如日本新日铁公司将高炉炼铁及炼钢烟尘、铁精矿、炭粉和粘结剂混合造球，烘干后置于转底炉，外加热使铅和其他金属杂质还原蒸发并随烟气一起排出而沉积在除尘器内；同时铁也被碳还原成金属而生成金属化球团，可直接加入高炉炼铁。该工艺的优点是物料成分利用较合理，缺点为处理后的金属球团中仍含有较高杂质，高炉要求球团含铁品位高(一般> 60%)，这就必须另配入高品位含铁物料，而不能单独直接使用瓦斯灰。瓦斯灰内含有碳，而回收利用瓦斯灰内的碳组分，比如用作护炉使用则无人尝试。随着高炉冶炼的强化，高炉炉料日益劣化，高炉寿命日趋缩短，已影响着钢铁企业综合经济效益的提高，成为当前高炉冶炼相当突出的亟待解决的重要问题。为了尽量延长高炉寿命，除日常操作制度上进行调整外，国内外普遍采用加入含钛矿，风口喷吹钒钛精粉以及风口喂钛线等方式进行高炉护炉。其主要是利用了 TiO2在高炉中被还原成了 Ti(CN)高熔点物质，这种物质由于熔点高，在高炉炉缸底部及边缘低温区凝固，起到了补炉的作用。风口喷吹钛精粉和喂钛线护炉方式成本较高，且适用于定点、定区域、补救性护炉。而高炉加入含钛矿则是一种预防性护炉方式，成本较低。实际生产中，高炉生产到炉役后期，就要考虑护炉操作，即高炉入炉料加入适量含钛矿，保证一定的钛负荷，使铁水中维持钛含量在一定水平。但不同含钛护炉料加入高炉中，对高炉操作影响也不一样。传统加入高炉中的含钛护炉料主要为含钛烧结矿或酸性含钛氧化球团，一方面由于含钛矿的加入，降低了入炉料的综合品位，降低高炉生产效率，不利于生产，另一方面含钛矿对高炉内的炉料反应及炉渣性能产生不利影响。为了克服上述含钛护炉料的缺陷，发明了一种转底炉直接还原生产高炉护炉用含钛金属化球团的方法
发明内容
为克服现在技术的不足，本发明提供一种转底炉直接还原生产高炉护炉用含钛金属化球团的方法，从而得到一种更经济，冶金性能更好的高炉护炉含钛金属化球团。本发明的技术方案为以瓦斯灰(高炉重力灰和或者布袋灰、瓦斯泥)、含钛精粉及复合粘结剂为原料，通过转底炉直接还原生产高炉护炉用含钛球金属化球团，其生产流程配料一加湿混合一对辊压球一烘干一转底炉还原一含钛金属化球团产品。具体过程为含钛精粉，按照混合料中C/0原子比1-1. 2 :1，配入一定比例的高炉重力灰和或者布袋灰(含碳量25%_40%)，同时，配入瓦斯灰和精粉的重量和的1%_3%的复合粘结剂，通过配料、加湿混合、对辊压球、烘干、转底炉1000-1350 V高温还原，生产出含二氧化钛的金属化球团产品，作为高炉优质护炉料供高炉使用。所述含钛精粉为TiO2含量存在一定比例的铁精矿粉，其中=TiO2含量6 15%，TFe含量45 60%，SiO2含量I 10%，CaO含量O. I 4%，Al2 O3含量O. I 5%，MgO含量O. I 3%。所述重力灰和布袋灰为炼铁的副产品。在高炉冶炼过程中，铁矿所含的锌、铅、碱金属等被还原并形成蒸汽，与矿石、焦炭和熔剂等的微细粉尘一起随高炉煤气被带出炉外，再通过炉外的煤气除尘净化系统将之捕着除去。煤气除尘系统自重力除尘和精细除尘两段组成，经第一段捕集下来的干式粗粒粉尘称为重力灰；第二段精细除尘器采用干式布袋收尘器或湿法除尘系统，用前者捕集下来的干式细粒粉尘称为布袋灰，用后者经沉淀处理所得之污泥称为瓦斯泥，瓦斯泥烘干处理后，可以与布袋灰一样使用。所述布袋灰比较细(大部分在200目以下)，在制作烧结球团时不但会产生粉尘污染，而且影响烧结球团烧结过程的透气性，增加了钢铁厂的能耗，影响了环保水平。其主要成分包括TFe含量20 35%，C含量28 40%，SiO2含量2 8%，ZnO含量O. I 18%，其余的组分还包括钙、镁、铝及铅、碱金属等。所述的重力灰粒度也很小(大部分在200目以下)，主要成分包括TFe含量25 40%，C含量25 35%，SiO2含量2 8%，ZnO含量O. I 15%，其余的组分还包括钙、镁、铝及铅、喊金属等。此处复合粘结剂为有机粘合剂和无机粘合剂的配合粘结剂，其中有机粘合剂包括腐植酸，无机粘合剂包括膨润土，其使用方法为公知常识。此处工艺中，加湿可以防止造成粉尘污染，防止烧结时影响透气性，加湿时，控制水分在6 12%左右为宜。还原过程中，控制还原温度在1000 1350°C，还原时间为15_30min，转底炉的具体还原工艺为本领域的公知常识。本发明的效果是综合考虑了资源有效利用，得到了铁品位更高、冶金性能更好且更经济的高炉护炉料。与原有含钛护炉料相比，此含钛护炉料可以提高入炉料综合含铁品位，并改善了高炉技术经济指标。同时，充分利用了高炉重力灰及布袋灰中的碳元素，有效消除了有害元素锌、铅及碱金属等在高炉内循环富集带来的生产不利影响。
图I是以瓦斯灰、含钛精粉及复合粘结剂为原料，通过转底炉直接还原生产高炉护炉用含钛球金属化球团工艺流程图。
具体实施例方式结合莱钢转底炉直接还原生产高炉护炉用含钛金属化球团实例对本发明进行说明。本发明工艺流程配料一加湿混合一对辊压球一烘干一转底炉还原一含钛金属化球团
女口
广叩ο实施例I :原料高炉重力灰、含钛精粉及复合粘结剂。其中高炉重力灰含碳32%，含TFe为36% ;含钛精粉含TiO2为7. 8%，含TFe为59. 2%。实施过程通过计算碳与铁氧化物中的氧原子比C/0为L 2，确定50%高炉重力灰+50%含钛精粉+3%复合粘结剂(两种粘结剂等比例混合)混合配比，加湿控制水份在8%，通 过强力混合机混合，混合好后加入对辊压球机压球，经过链篦机烘干进入转底炉，转底炉预热段、还原二段、均热二段使用高炉煤气，还原一段及均热一段均使用焦炉煤气，控制转底炉五段温度分别为预热段1050-1150°C、还原一段1100-1250°C、还原二段1150-1300°C、均热一段1200-1300°C、均热二段1100-1200°C，高温还原时间为25min，得到金属化球团产品。金属化球团产品中TiO2含量为5. 6%，TFe68. 6%, MFe48. 02%,金属化率为70%。莱钢股份4#1000m3高炉使用转底炉含钛金属化球团进行护炉，高炉入炉料综合铁品位57%，为控制入炉料的钛负荷不超过8kg/tfe，生产中用转底炉含钛金属化球团按8%替代酸性球团加入高炉中，高炉炉况良好，铁水中钛含量达到了预期要求，起到了替代原有钛矿护炉的作用。实施例2:原料闻炉布袋灰、闻炉重力灰、含钦精粉及复合粘结剂。其中闻炉布袋灰含碳30%，含TFe为20% ;高炉重力灰含碳32%，含TFe36% ;含钛精粉含TiO2为6. 7%，含TFe为59. 2%。实施过程通过计算碳与铁氧化物中的氧原子比C/0为I. 1，按照20%高炉重力灰+30%高炉布袋灰+50%含钛精粉+3%复合粘结剂(两种粘结剂等比例混合)混合，加湿控制水份在8%，通过强力混合机混合，混合好后加入对辊压球机压球，经过链篦机烘干进入转底炉，转底炉预热段、还原一段、还原二段、均热一段及均热二段均使用焦炉煤气，控制转底炉五段温度分别为预热段1050-1150°C、还原一段1100-1250°C、还原二段1150-1300°C、均热一段1200-1300°C、均热二段1100-1200°C，高温还原时间为30min，得到金属化球团产品。金属化球团产品中TiO2含量为3. 52%，TFe67. 02%, MFe55. 29%,金属化率为82. 49%。莱钢股份4#1000m3高炉使用转底炉含钛金属化球团进行护炉，高炉入炉料综合铁品位57%，为控制入炉料的钛负荷不超过8kg/tfe，生产中用转底炉含钛金属化球团按10%替代酸性球团加入高炉中，高炉炉况良好，铁水中钛含量达到了预期要求，起到了替代原有钛矿护炉的作用。实施例3 原料高炉布袋灰、含钛精粉及复合粘结剂。其中高炉布袋灰含碳25%，含TFe为38% ;含钛精粉含TiO2为14. 7%，含TFe为45. 3%。实施过程通过计算碳与铁氧化物中的氧原子比C/0为I. 1，确定40%高炉布袋灰+60%含钛精粉+1%复合粘结剂(两种粘结剂等比例混合)混合配比，加湿控制水份在6%，通过强力混合机混合，混合好后加入对辊压球机压球，经过链篦机烘干进入转底炉，转底炉预热段、还原一段、还原二段、均热一段、均热二段均使用焦炉煤气，控制转底炉五段温度分别为预热段1050-1150°C、还原一段1100-1250°C、还原二段1150-1300°C、均热一段1200-1300°C、均热二段1100-1200°C，高温还原时间为15min，得到金属化球团产品。金属化球团产品中TiO2含量为11. 36%，TFe54. 61%,MFe40. 96%,金属化率为75%。莱钢股份4#1000m3高炉使用转底炉含钛金属化球团进行护炉，高炉入炉料综合铁品位57%，为控制入炉料的钛负荷不超过8kg/tfe，生产中用转底炉含钛金属化球团按3%替代酸性球团加入高炉中，高炉炉况良好，铁水中钛含量达到了预期要求，起到了替代原有钛矿护炉的作用。实施例4 原料烘干后的瓦斯泥、含钛精粉及复合粘结剂。其中瓦斯泥(烘干后)含碳40%，含TFe为20% ;含钛精粉含TiO2为10. 7%，含TFe为51. 2%。
实施过程通过计算碳与铁氧化物中的氧原子比C/0为I. 0，确定25%瓦斯泥+75%含钛精粉+2%复合粘结剂(两种粘结剂等比例混合)混合配比，加湿控制水份在12%，通过强力混合机混合，混合好后加入对辊压球机压球，经过链篦机烘干进入转底炉，转底炉预热段、还原二段、均热二段使用高炉煤气，还原一段及均热一段均使用焦炉煤气，控制转底炉五段温度分别为预热段1050-1150°C、还原一段1100-1250°C、还原二段1150-1300°C、均热一段1200-1300°C、均热二段1100-1200°C，高温还原时间为25min，得到金属化球团产品。金属化球团产品中TiO2含量为10. l%，TFe55. 05%, MFe37. 06%,金属化率为67. 32%。莱钢股份4#1000m3高炉使用转底炉含钛金属化球团进行护炉，高炉入炉料综合铁品位57%，为控制入炉料的钛负荷不超过8kg/tfe，生产中用转底炉含钛金属化球团按3. 5%替代酸性球团加入高炉中，高炉炉况良好，铁水中钛含量达到了预期要求，起到了替代原有钛矿护炉的作用。
权利要求
1.ー种利用转底炉直接还原生产高炉护炉用含钛金属化球団的方法，包括 含钛精粉，瓦斯灰，以及粘结剂混合均匀得到混合料，通过配料、加湿混合、压球、供干、转底炉高温还原，得到产品； 所述瓦斯灰包括高炉重力灰或布袋灰，或烘干后的瓦斯泥，或者其组合； 所述混合料内C和铁氧化物中氧原子比例为I I. 2 :1 ; 所述粘结剂的重量占含钛精粉与瓦斯灰重量和的I 3%。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述的瓦斯灰都含有碳，且碳含量为25%-40%，TFe 含量为 20 40%。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述的含钛精粉中TiO2含量为6%-15%，TFe含量为45 60%。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述的粘结剂为有机和无机复合粘结剂，其中无机粘结剂为膨润土，有机粘结剂为腐植酸。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述加湿过程中，混合料中的水份的含量为6 12%。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述转底炉高温还原过程分为预热段、还原一段、还原ニ段、均热一段、均热ニ段五个阶段，且各阶段温度控制在1000-1350°C之间，还原温时间为15 30分钟。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述金属化球团产品生产过程中，铁氧化物还原成为金属铁，且金属化率达到60%-95%。
8.根据权利要求I 7任一方法所制备的金属化球団。
全文摘要
本发明公开了一种利用转底炉直接还原生产高炉护炉用含钛金属化球团的方法。含钛精粉，按照混合料中碳与铁氧化物中的氧原子比为1-1.2，配入一定比例的瓦斯灰(含碳量25%-40%)，同时，配入1%-3%的复合粘结剂，通过配料、加湿混合、对辊压球、烘干、转底炉1000-1350℃高温还原，生产出含二氧化钛的金属化球团产品，作为高炉优质护炉料供高炉使用。这种生产工艺，充分利用高炉重力灰及布袋灰中的碳作为还原剂；消除了钾、钠、锌等有害元素在高炉炼铁中循环富集带来的不利影响；得到了经济高炉护炉用金属化球团产品。
文档编号C22B1/24GK102839281SQ20121033938
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者曾晖, 周小辉, 梁栋, 陈伟, 张英, 罗霞光, 王延平, 周林, 安进博 申请人:莱芜钢铁集团有限公司