转炉用高碱度复合金属化球团及其生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金和矿物工程技术领域，公开了一种能够替代废钢和石灰石的大粒度的转炉用高碱度复合金属化球团及其生产工艺。
【背景技术】
[0002]目前，转炉所用的金属化球团生产工艺为:将品位较高的铁精矿与膨润土按一定比例配料并混合后，通过圆盘造球机制成粒度为8?16mm的球团，球团经低温干燥后与一定比例的还原煤炭进行混合，混合物料加入到还原炉窑(如竖炉、回转窑、隧道窑和转底炉等)内进行还原后，可得到高品位、高金属化率的金属化球团，由于这种方法生产金属化球团的还原时间较长、产能较低和能耗较高，限制了其推广应用。金属化球团代替废钢加入到转炉进行利用时，炉料中还需配加一定比例的脱磷与脱硫所用的粒状生石灰。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种转炉用高碱度复合金属化球团及其生产工艺，以解决转炉用金属化球团的粒度较小、生产时间长、能耗较高、在转炉使用时还需配加生石灰的问题。
[0004]为解决上技术问题，本发明所采取的技术方案为:
一种转炉用高碱度复合金属化球团，它包括内核、包裹在内核外部的外壳，所述内核由煤炭粉、石灰石、水泥按质量比为100:300?550:4?7的比例混合而成，所述外壳由铁精矿与膨润土按质量比为1500?1800:30?54的比例混合而成，所述内核的粒度为20?25mm，所述外壳的厚度为5?10mm。
[0005]作为本发明的进一步改进，所述外壳的外部还覆盖有一层还原剂。
[0006]作为本发明的更进一步改进，所述还原剂为煤炭粉，其质量为所述外壳中铁精矿质量的5?8%，其中粒度为-120目的煤炭粉颗粒的质量百分比含量大于80%。
[0007]作为本发明的更进一步改进，所述铁精矿的铁品位为64?66%、Si02含量2?4%，其中粒度为-200目的铁精矿颗粒的质量百分比含量大于80%。
[0008]作为本发明的更进一步改进，所述石灰石中CaO的质量百分比含量为50?55%、S12的质量百分比含量为2?3%，其中粒度为-120目的石灰石颗粒的质量百分比含量大于 80%。
[0009]作为本发明的更进一步改进，所述煤炭粉中固定碳、灰分、挥发分的质量百分比为72 ?76:11 ?15:11 ?14。
[0010]作为本发明的更进一步改进，所述高碱度复合金属化球团中金属化率大于90%，抗压强度为1800N/个球，碱度为2.0?4.0。
[0011]基于上述的一种转炉用高碱度复合金属化球团的生产工艺，它包括以下步骤: 步骤一、制备内核，将煤炭粉、石灰石、水泥按质量比为100:300?550:4?7的比例配料并混合均匀，混合物料加入少量水分润湿后静置45min，当水泥开始初凝时进行圆盘或圆筒造球，造球中控制球团中水的质量百分比含量为I?10%、内核的粒度为20?25mm ；步骤二、包裹外壳形成复合金属化球团，将铁精矿与膨润土按质量比为1500?1800:30?54的比例配料并混合均匀，将步骤一所生产的内核放入该混合物料中，采用造球圆盘或圆筒将混合物料均匀包裹在所述内核的外壁上，形成所述外壳，外壳的厚度为5?10mm，得到粒度为25?35mm的湿复合金属化球团；
步骤三、复合金属化球团外壁包裹还原层，将所述步骤二中制备的湿复合金属化球团放入质量为铁精矿质量5?8%的煤炭粉中，采用圆盘造球机使其外部均匀覆盖一层煤炭粉，形成还原层；
步骤四、复合金属化球团的布料与干燥，在还原窑的窑车底部、周边铺设一层10?20_厚度的残炭或挥发分较低的煤炭，将复合金属化球团采用分级分层布料的方式铺设在窑车上，在复合金属化球团的上表层铺设一层10?20mm厚度的盖面煤炭，静置干燥；步骤五、复合金属化球团的还原焙烧，干燥后的复合金属化球团在还原窑内经过温度1150?1250°C、还原时间90?120min的直接还原及高温固结，得到高温还原复合金属化球团；
步骤六、高温还原复合金属化球团的冷却与分选，将步骤五所得的高温还原复合金属化球团无氧冷却到常温后进行磁性物料与非磁性物料分选，得到金属化率大于90%、抗压强度1800N/个球、碱度为2.0?4.0的高碱度复合金属化球团产品。
[0012]作为本发明的更进一步改进，所述还原窑为隧道窑或者车底炉或者室式炉。
[0013]作为本发明的更进一步改进，当所述复合金属化球团的外壳外部不需要还原层时，可省略所述步骤三。
[0014]转炉用高碱度复合金属化球团粒度的确定:主要是根据大粒度复合金属化球团在还原炉内布料后，球团之间的孔隙较大，有利于球团上下层之间的辐射传热，减小物料的传热热阻及上下层物料的温差，使整个物料沿厚度方向得到均匀还原，实现厚料层的还原焙烧。但当球团的粒度超过40mm时，由于球团内部传热热阻的增大及球团还原需要吸收一定的热量，球团的内外温差随之增大，影响内核的石灰石分解及煤炭的气化。当球团粒度小于20mm时，上下球团之间的传热主要为传导传热，不利于厚料层的球团还原。此外，本工艺生产的转炉用高碱度复合金属化球团作为转炉炉料使用时，为提高转炉的透气性，复合金属化球团的粒度应尽可能增大。因此，本发明所述的转炉用高碱度复合球团的粒度选择为25 ?35mm0
[0015]本发明的有益效果:
(1)本发明通过在高碱度复合金属化球团内核中配加石灰石和煤炭粉，可在复合球团还原过程中进行石灰石的煅烧，石灰石分解产生的0)2气体与煤炭发生气化反应生成CO气体，当CO气体由内核往外扩散通过外裹料层时，CO再与铁精矿反应生成C02，生成的0)2除一部分返回到内核继续参与碳气化反应外，大部分CO2在向外扩散通过外裹煤炭层时，CO2又与碳发生气化反应而生成CO，CO气体除一部分返回到外裹料层参与铁矿石还原外，大部分CO向外扩散到炉膛空间中进行燃烧，不仅提高铁矿石还原的气氛浓度及反应速度，而且向还原炉窑内提供了一部分燃料，强化了球团内部还原气氛，提高了还原速度，降低了能耗；
(2)本发明在复合金属化球团内核中配加石灰石和煤炭粉，不仅起到了铁精矿增氧还原的作用，而且石灰石分解后产生的CaO起到了调整复合金属化球团碱度的作用；
(3)本发明解决了粉状石灰石不能进行煅烧及粉状石灰石不能加入转炉利用的难题，有效地减少了转炉炼钢时粒状生石灰的使用量；
(4)本发明为提高金属化球团的金属化率，在球团外部外裹了一层煤炭粉作为还原层，煤炭粉与铁精矿在加热升温的过程中发生碳气化反应而放出CO气体，部分CO气体向球团内部扩散，使球团中还原气体浓度及还原速度得到提高；
(5)本发明所生产的粒度为25-35_、自带石灰石的大粒度高碱度复合金属化球团，用于炼钢转炉使用，提高了球团还原的均匀性及金属化率。
【附图说明】
[0016]图1是转炉用高碱度复合金属化球团的结构示意图；
图2是转炉用高碱度复合金属化球团的生产工艺流程图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
[0018]如图1所示的一种转炉用高碱度复合金属化球团，它包括内核1、包裹在内核I外部的外壳2，内核I由煤炭粉、石灰石、水泥按质量比为100:300?550:4?7的比例混合而成，外壳2由铁精矿与膨润土按质量比为1500?1800:30?54的比例混合而成，内核I的粒度为20?25mm，外壳2的厚度为5?1mm0
[0019]外壳2的外部还覆盖有一层煤炭粉作为还原剂3，煤炭粉的质量为外壳2中铁精矿质量的5?8%，其中粒度为-120目的煤炭粉颗粒的质量百分比含量大于80%。
[0020]铁精矿的铁品位为64?66%、Si02含量2?4%，其中粒度为-200目的铁精矿颗粒的质量百分比含量大于80%。
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