粉状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法
【专利摘要】本发明涉及冶金【技术领域】，特别是粉状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法。发明将高硅难选铁矿原料进行初步粉碎，选用铁矿石粒度为2～16mm，兰炭中固定碳的质量>70%，兰炭粒度为3～8mm；石灰石分为粉状石灰石和块状石灰石，粉状石灰石的粒度为1～5mm，块状石灰石的粒度为8～16mm；通过控制反应物的粒度便于顺利生产金属化铁粉。同时将铁矿石、石灰石、兰炭按重量比100:10～20:15～30进行配料，可以对高硅难选铁矿进行还原生产。
【专利说明】粉状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金【技术领域】，特别是粉状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法。
【背景技术】
[0002]我国铁矿资源丰富，但96%以上的铁矿为贫矿，贫矿平均铁品位为32.6%，而贫矿中多数为高硅难选铁矿，其铁品位低28~35%、硅含量高20~48%。随着我国钢铁工业的快速发展，对铁矿石的需求量逐年上升，铁矿石资源经过多年开采后，可供利用的富矿资源已经很少，而各国对矿产资源的开发一般遵循先富后贫、先易后难的原则。因此，在我国可供利用的铁矿资源日益趋向于贫、细、杂及价格大幅上涨的大情况下，储量较大的难选铁矿资源高效利用的技术研究已被提上了日程。目前，低品位难选铁矿石主要特点是品位低和铁氧化物的晶粒微细，与脉石嵌布紧密，部分铁矿物呈胶质状态，单体解离度较低。采用常规的强磁选工艺、磁化焙烧-弱磁选、浮选等常规工艺难以进行铁矿物的有效富集，尤其作为超微细低品位的高硅铁矿石资源，由于其有用矿物嵌布粒度极细、原矿物性质复杂，采用磁选方法开发利用难度大，同时得到的铁精粉品位也较低。其中大于2mm的块状难选铁矿石可采用回转窑等还原设备进行处理，小于2_的粉状难选铁矿石直接入回转窑进行高温还原易产生结圈，很难产业化利用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种还原率高、原料消耗小、适用于低品位矿石的粉状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法。
[0004]本发明解决其技术`问题所采用的技术方案为:
粉状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法，具体步骤如下:
A、原料选择
铁矿石粒度〈2_，兰炭中固定碳的质量>70%，兰炭粒度为3~8_ ;石灰石分为粉状石灰石和块状石灰石，粉状石灰石的粒度为I~5_，块状石灰石的粒度为8~16_ ;
B、研磨磁选富集
铁矿石进行研磨，磨矿粒度为200目，磁选富集使铁矿的铁品位大于40% ；
C、配造球料
将富集铁矿、膨润土和硼砂按重量比100:2.5~3.0:0.6~0.9进行混合配料；
D、混合物料润磨
混合物料倒入润磨机内，润磨时间为8~IOmin ；
E、润磨物料造球
将润磨物料输送入造球机，对润磨物料喷水使其湿润，造球机工作将润磨物料滚成生
球；
F、生球筛分采用圆棍筛筛选合格生球，合格生球的粒度为8~16mm,筛除的生球经过打散机打散后返回步骤E重新造球；
G、生球的干燥
合格生球送入链箅机中进行干燥，链箅机内通入350~650°C的烟气，干燥时间控制为20~30min，烟气在链箅机内的流速为2~3m/s，生球的干燥温度控制为150~250°C ；
H、生球还原焙烧
将干燥后生球、石灰石、兰炭按重量比100:10~20:15~30进行配料；将干燥后生球、块状石灰石和兰炭混合均匀，混合物料经窑尾的漏斗送入回转窑内，混合物料在窑内的进行焙烧，混合物料的焙烧温度为1050~1200°C，还原时间为30~60min ;从窑头抛入粉状石灰石与高温混合物料进行反应；
1、物料冷却
高温混合物料从窑头排出后，在立式冷却气化器中进行无氧冷却，冷却介质采用高炉煤气，当高温物料冷却到200~300°C以下时从冷却器中排出；
J、物料干选
冷却后的物料经过磁滑轮干选后，可得到磁性物料和非磁性物料；
K、磁性物料处理
磁性物料经过湿选并进行研`磨，磨矿粒度为200目，得到金属化铁粉。
[0005]还包括步骤:
L、非磁性物料的处理
将步骤J中非磁性物料进行筛分，筛网孔径为5_，筛分出块状生石灰和粉料，粉料包含兰炭、生石灰和灰分，粉料再经过风选选出未反应的兰炭，未反应的兰炭作为回转窑返料进行使用；剩余粉料中含有粉状生石灰和细粉，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用。
[0006]所述步骤K中将金属化铁粉和煤粉热压成铁矿含碳球团，铁矿含碳球团在高炉中反应制备钢水。
[0007]所述粉料经过风选选出未反应的兰炭，未反应的兰炭粒度为2mm < 5mm,未反应的兰炭作为回转窑返料进行使用；剩余粉料中含有粉状生石灰和细粉，粉状生石灰粒度为2mm < 5mm，细粉粒度为0.2mm < 2mm，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用。
[0008]本发明的有益效果为:
1、本发明将高硅难选铁矿原料进行初步粉碎，选用铁矿石粒度为2~16_，兰炭中固定碳的质量>70%，兰炭粒度为3~8mm ;石灰石分为粉状石灰石和块状石灰石，粉状石灰石的粒度为I~5mm,块状石灰石的粒度为8~16_ ;通过控制反应物的粒度便于顺利生产金属化铁粉。同时将铁矿石、石灰石、兰炭按重量比100:10~20:15~30进行配料，可以对闻娃难选铁矿进彳丁还原生广。
[0009]2、还原焙烧时炉内加入配好的石灰石和兰炭，进行增氧还原焙烧，石灰石加热到890°C以上时，分解出一定的CO2，CO2在高温下与兰炭中的C发生气化反应而生成高浓度CO，CO与矿石接触使铁矿石进行闻效还原。同时反应剩余的块状生石灰和未反应的兰炭回填入回转窑内，不仅节省了原料消耗，而且进一步增强了反应效果，适用于高硅难选铁矿。
[0010]3、还原焙烧时块状石灰石和块状兰炭从窑尾加入，窑头抛入粉状石灰石，使得整个还原焙烧过程均在还原环境下进行，防止了反应物与空气接触发生氧化，提高了生产效率。
[0011]4、将铁矿石按粒级2~8_和8~16mm进行分级还原焙烧，以提高矿石还原质量。将反应剩余的非磁性物料进行筛分，块状生石灰和未反应的兰炭回填入回转窑内，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用，大幅提高了原料的使用效率。
[0012]综上所述，本发明适用于高硅难选铁矿，经过反应可得到金属化率>90%、铁品位>80%的金属化铁粉，使得高硅难选铁矿可以得到有效的利用。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0014]如图所示的粉状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法，具体步骤如下:
A、原料选择
铁矿石粒度〈2_，兰炭中固定碳的质量>70%，兰炭粒度为3~8_ ;石灰石分为粉状石灰石和块状石灰石，粉状石灰石的粒度为I~5_，块状石灰石的粒度为8~16mm ；
B、研磨磁选富集
铁矿石进行研磨，磨矿粒度为200目，磁选富集使铁矿的铁品位大于40% ；
C、配造球料
将富集铁矿、膨润土和硼砂按重量比100:2.5~3.0:0.6~0.9进行混合配料；
D、混合物料润磨
混合物料倒入润磨机内，润磨时间为8~IOmin ；
E、润磨物料造球
将润磨物料输送入造球机，对润磨物料喷水使其湿润，造球机工作将润磨物料滚成生
球；
F、生球筛分
采用圆棍筛筛选合格生球，合格生球的粒度为8~16mm,筛除的生球经过打散机打散后返回步骤E重新造球；
G、生球的干燥
合格生球送入链箅机中进行干燥，链箅机内通入350~650°C的烟气，干燥时间控制为20~30min，烟气在链箅机内的流速为2~3m/s，生球的干燥温度控制为150~250°C ；
H、生球还原焙烧
将干燥后生球、石灰石、兰炭按重量比100:10~20:15~30进行配料；将干燥后生球、块状石灰石和兰炭混合均匀，混合物料经窑尾的漏斗送入回转窑内，混合物料在窑内的进行焙烧，混合物料的焙烧温度为1050~1200°C，还原时间为30~60min ;从窑头抛入粉状石灰石与高温混合物料进行反应；
1、物料冷却
高温混合物料从窑头排出后，在立式冷却气化器中进行无氧冷却，冷却介质采用高炉煤气，当高温物料冷却到200~300°C以下时从冷却器中排出；J、物料干选
冷却后的物料经过磁滑轮干选后，可得到磁性物料和非磁性物料；
K、磁性物料处理
磁性物料经过湿选并进行研磨，磨矿粒度为200目，得到金属化铁粉。
[0015]L、非磁性物料的处理
将步骤J中非磁性物料进行筛分，筛网孔径为5mm，筛分出块状生石灰和粉料，粉料包含兰炭、生石灰和灰分，粉料再经过风选选出未反应的兰炭，未反应的兰炭粒度为2mm
<5_，未反应的兰炭作为回转窑返料进行使用；剩余粉料中含有粉状生石灰和细粉，粉状生石灰粒度为2mm < 5mm，细粉粒度为0.2mm < 2mm，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用。
[0016]所述步骤K中将金属化铁粉和煤粉热压成铁矿含碳球团，铁矿含碳球团在高炉中反应制备钢水。
[0017]实施例1
A、原料选择
铁矿石粒度〈2_，兰炭中固定碳的质量>70%，兰炭粒度为3~8_ ;石灰石分为粉状石灰石和块状石灰石，粉状石灰石的粒度为I~5_，块状石灰石的粒度为8~16_ ;
B、研磨磁选富集
铁矿石进行研磨，磨矿粒度为200目，磁选富集使铁矿的铁品位大于40% ；
C、配造球料
将富集铁矿、膨润土和硼砂按重量比100:2.5:0.6进行混合配料；
D、混合物料润磨
混合物料倒入润磨机内，润磨时间为8~IOmin ；
E、润磨物料造球
将润磨物料输送入造球机，对润磨物料喷水使其湿润，造球机工作将润磨物料滚成生
球；
F、生球筛分
采用圆棍筛筛选合格生球，合格生球的粒度为8~16mm,筛除的生球经过打散机打散后返回步骤E重新造球；
G、生球的干燥
合格生球送入链箅机中进行干燥，链箅机内通入350~650°C的烟气，干燥时间控制为20~30min，烟气在链箅机内的流速为2~3m/s，生球的干燥温度控制为150~250°C ；
H、生球还原焙烧
将干燥后生球、石灰石、兰炭按重量比100:10:15进行配料；将干燥后生球、块状石灰石和兰炭混合均匀，混合物料经窑尾的漏斗送入回转窑内，混合物料在窑内的进行焙烧，混合物料的焙烧温度为1050~1200°C，还原时间为30~60min ;从窑头抛入粉状石灰石与高温混合物料进行反应；
1、物料冷却
高温混合物料从窑头排出后，在立式冷却气化器中进行无氧冷却，冷却介质采用高炉煤气，当高温物料冷却到200~300°C以下时从冷却器中排出；J、物料干选
冷却后的物料经过磁滑轮干选后，可得到磁性物料和非磁性物料；
K、磁性物料处理
磁性物料经过湿选并进行研磨，磨矿粒度为200目，得到金属化铁粉。
[0018]L、非磁性物料的处理
将步骤J中非磁性物料进行筛分，筛网孔径为5mm，筛分出块状生石灰和粉料，粉料包含兰炭、生石灰和灰分，粉料再经过风选选出未反应的兰炭，未反应的兰炭粒度为2mm
<5_，未反应的兰炭作为回转窑返料进行使用；剩余粉料中含有粉状生石灰和细粉，粉状生石灰粒度为2mm < 5mm，细粉粒度为0.2mm < 2mm，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用。
[0019]实施例2
A、原料选择
铁矿石粒度〈2_，兰炭中固定碳的质量>70%，兰炭粒度为3~8_ ;石灰石分为粉状石灰石和块状石灰石，粉状石灰石的粒度为I~5_，块状石灰石的粒度为8~16_ ;
B、研磨磁选富集
铁矿石进行研磨，磨矿粒度为200目，磁选富集使铁矿的铁品位大于40% ；
C、配造球料
将富集铁矿、膨润土和硼砂按重量比100: 3.0: 0.9进行混合配料；
D、混合物料润磨
混合物料倒入润磨机内，润磨时间为8~IOmin ；
E、润磨物料造球
将润磨物料输送入造球机，对润磨物料喷水使其湿润，造球机工作将润磨物料滚成生
球；
F、生球筛分
采用圆棍筛筛选合格生球，合格生球的粒度为8~16mm,筛除的生球经过打散机打散后返回步骤E重新造球；
G、生球的干燥
合格生球送入链箅机中进行干燥，链箅机内通入350~650°C的烟气，干燥时间控制为20~30min，烟气在链箅机内的流速为2~3m/s，生球的干燥温度控制为150~250°C ；
H、生球还原焙烧
将干燥后生球、石灰石、兰炭按重量比100:20: 30进行配料；将干燥后生球、块状石灰石和兰炭混合均匀，混合物料经窑尾的漏斗送入回转窑内，混合物料在窑内的进行焙烧，混合物料的焙烧温度为1050~1200°C，还原时间为30~60min ;从窑头抛入粉状石灰石与高温混合物料进行反应；
1、物料冷却
高温混合物料从窑头排出后，在立式冷却气化器中进行无氧冷却，冷却介质采用高炉煤气，当高温物料冷却到200~300°C以下时从冷却器中排出；
J、物料干选
冷却后的物料经过磁滑轮干选后，可得到磁性物料和非磁性物料；K、磁性物料处理
磁性物料经过湿选并进行研磨，磨矿粒度为200目，得到金属化铁粉。
[0020]L、非磁性物料的处理
将步骤J中非磁性物料进行筛分，筛网孔径为5mm，筛分出块状生石灰和粉料，粉料包含兰炭、生石灰和灰分，粉料再经过风选选出未反应的兰炭，未反应的兰炭粒度为2mm<5_，未反应的兰炭作为回转窑返料进行使用；剩余粉料中含有粉状生石灰和细粉，粉状生石灰粒度为2mm < 5mm，细粉粒度为0.2mm < 2mm，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用。
[0021]实施例3
A、原料选择
铁矿石粒度〈2_，兰炭中固定碳的质量>70%，兰炭粒度为3~8_ ;石灰石分为粉状石灰石和块状石灰石，粉状石灰石的粒度为I~5_，块状石灰石的粒度为8~16_ ;
B、研磨磁选富集
铁矿石进行研磨，磨矿粒度为200目，磁选富集使铁矿的铁品位大于40% ；
C、配造球料
将富集铁矿、膨润土和硼砂按重量比100:2.8:0.8进行混合配料；
D、混合物料润磨
混合物料倒入润磨机内，润磨时间为8~IOmin ；
E、润磨物料造球
将润磨物料输送入造球机，对润磨物料喷水使其湿润，造球机工作将润磨物料滚成生
球；
F、生球筛分
采用圆棍筛筛选合格生球，合格生球的粒度为8~16mm,筛除的生球经过打散机打散后返回步骤E重新造球；
G、生球的干燥
合格生球送入链箅机中进行干燥，链箅机内通入350~650°C的烟气，干燥时间控制为20~30min，烟气在链箅机内的流速为2~3m/s，生球的干燥温度控制为150~250°C ；
H、生球还原焙烧
将干燥后生球、石灰石、兰炭按重量比100:15:20进行配料；将干燥后生球、块状石灰石和兰炭混合均匀，混合物料经窑尾的漏斗送入回转窑内，混合物料在窑内的进行焙烧，混合物料的焙烧温度为1050~1200°C，还原时间为30~60min ;从窑头抛入粉状石灰石与高温混合物料进行反应；
1、物料冷却
高温混合物料从窑头排出后，在立式冷却气化器中进行无氧冷却，冷却介质采用高炉煤气，当高温物料冷却到200~300°C以下时从冷却器中排出；
J、物料干选
冷却后的物料经过磁滑轮干选后，可得到磁性物料和非磁性物料；
K、磁性物料处理
磁性物料经过湿选并进行研磨，磨矿粒度为200目，得到金属化铁粉。[0022]L、非磁性物料的处理
将步骤J中非磁性物料进行筛分，筛网孔径为5mm，筛分出块状生石灰和粉料，粉料包含兰炭、生石灰和灰分，粉料再经过风选选出未反应的兰炭，未反应的兰炭粒度为2mm
<5_，未反应的兰炭作为回转窑返料进行使用；剩余粉料中含有粉状生石灰和细粉，粉状生石灰粒度为2mm < 5mm，细粉粒度为0.2mm < 2mm，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用。
[0023]本发明的实施例均选用高硅难选铁矿，实施例1经过反应可得到金属化率91%、铁品位81%的金属化铁粉，实施例2经过反应可得到金属化率91%、铁品位81%的金属化铁粉，实施例3经过反应可得到金属化率93%、铁品位83%的金属化铁粉。通过上述实施例可以看出高硅难选铁矿得到有效的利`用，可以推广使用。
【权利要求】
1.粉状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法，其特征在于具体步骤如下: A、原料选择 铁矿石粒度〈2_，兰炭中固定碳的质量>70%，兰炭粒度为3~8_ ;石灰石分为粉状石灰石和块状石灰石，粉状石灰石的粒度为1~5mm，块状石灰石的粒度为8~16mm ; B、研磨磁选富集 铁矿石进行研磨，磨矿粒度为200目，磁选富集使铁矿的铁品位大于40% ； C、配造球料 将富集铁矿、膨润土和硼砂按重量比100:2.5~3.0:0.6~0.9进行混合配料； D、混合物料润磨 混合物料倒入润磨机内，润磨时间为8~1Omin ； E、润磨物料造球 将润磨物料输送入造球机，对润磨物料喷水使其湿润，造球机工作将润磨物料滚成生球； F、生球筛分 采用圆棍筛筛选合格生球，合格生球的粒度为8~16mm,筛除的生球经过打散机打散后返回步骤E重新造球； G、生球的干燥 合格生球送入链箅机中进行干燥，链箅机内通入350~650°C的烟气，干燥时间控制为20~30min，烟气在链箅机内的流速为2~3m/s，生球的干燥温度控制为150~250°C ； H、生球还原焙烧 将干燥后生球、石灰石、兰炭按重量比100:10~20:15~30进行配料； 将干燥后生球、块状石灰石和兰炭混合均匀，混合物料经窑尾的漏斗送入回转窑内，混合物料在窑内的进行焙烧，混合物料的焙烧温度为1050~1200°C，还原时间为30~60min ;从窑头抛入粉状石灰石与高温混合物料进行反应； 1、物料冷却 高温混合物料从窑头排出后，在立式冷却气化器中进行无氧冷却，冷却介质采用高炉煤气，当高温物料冷却到200~300°C以下时从冷却器中排出； J、物料干选 冷却后的物料经过磁滑轮干选后，可得到磁性物料和非磁性物料； K、磁性物料处理 磁性物料经过湿选并进行研磨，磨矿粒度为200目，得到金属化铁粉。
2.根据权利要求1所述的粉状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法，其特征在于还包括: L、非磁性物料的处理 将步骤J中非磁性物料进行筛分，筛网孔径为5_，筛分出块状生石灰和粉料，粉料包含兰炭、生石灰和灰分，粉料再经过风选选出未反应的兰炭，未反应的兰炭作为回转窑返料进行使用；剩余粉料中含有粉状生石灰和细粉，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用。
3.根据权利要求1所述的粉状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法，其特征在于所述步骤K中将金属化铁粉和煤粉热压成铁矿含碳球团，铁矿含碳球团在高炉中反应制备钢水。
4.根据权利要求2所述的粉状铁矿石碳循环增氧直接还原生产金属化铁粉方法，其特征在于所述粉料经过风选选出未反应的兰炭，未反应的兰炭粒度为2_ < 5mm,未反应的兰炭作为回转窑返料进行使用；剩余粉料中含有粉状生石灰和细粉，粉状生石灰粒度为2_<5mm，细粉粒度 为0.2mm < 2mm，粉状生石灰和细粉作为烧结配料进行使用。
【文档编号】C21B13/08GK103805773SQ201410041520
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】王明华, 雷鹏飞, 权芳民, 展仁礼, 鲁逢霖, 胡明, 田军, 田改霞 申请人:酒泉钢铁(集团)有限责任公司