[发明专利]一种含碳自还原冷压块的制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶炼领域，涉及电炉除尘灰回收利用的方法，具体涉及利用电炉除尘灰、氧化铁皮制备含碳自还原冷压块。

背景技术

电炉在兑40～60％热铁水条件下，电炉除尘灰中全铁含量约为50～60％，属宝贵的含铁二次资源，循环利用电炉除尘灰，能够最大限度降低电炉冶炼过程中铁资源损耗，实现清洁生产，对企业减排增效具有很大意义。目前，国内外电炉循环利用电炉除尘灰的研究较少，经查阅未见利用电炉除尘灰、氧化铁皮制作成含碳自还原冷压块用作电炉炼钢原料的文献报道。随着电炉热装铁水工艺的广泛应用，为电弧炉输入了大量物理显热和化学能，电炉热效率高、升温快，使含碳自还原冷压块在电炉中快速还原变成可能。

CN101270410公开了一种炼钢或炼铁原料所用的冷固结球团及其制备方法，其冷固结球团的组分及质量百分比为：除尘灰、尘泥8～60％，铁皮、精矿粉及含铁杂料20～85％，粘结剂0.4～15％。其制备方法是利用原料本身所带的水分，使其直接与其他各组分在混合机内混合，混合均匀后经压球机压制成型，成型后的球团采取常温养护，自然干燥。CN101270410公开的冷固结球团及其制备方法，生产的冷固结球团主要成分为氧化铁，由于不含碳，主要适合用作高炉炼铁原料，再是用作转炉冷却剂或调渣剂，如用作电炉炼钢其金属铁回收率仅为20～40％，且增加渣量和电耗，因此很难推广应用。而含碳自还原冷压块是利用电炉留钢留渣、形成熔池快，兑铁水升温迅速的热力学工艺条件，将装入的含碳自还原冷压块快速加热到还原温度(≥1100℃)以上，使冷压块中的碳粉和铁氧化物发生直接还原反应，回收金属铁，其金属铁回收率可达到70％以上。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种含碳自还原冷压块及其制备方法与应用，同时解决电炉除尘灰的回收利用问题，减少污染排放，降低生产成本。

发明概述

本发明利用电炉除尘灰、氧化铁皮生产含碳自还原冷压块，将电炉除尘灰和氧化铁皮中配加一定比例的碳粉和结合剂，混匀后机械挤压成一定强度的冷压块，利用回收蒸汽干燥系统低温干燥后，直接作为电炉炼钢原料。

发明详述

一种含碳自还原冷压块，质量比原料组成为：氧化铁皮40～50％、电炉除尘灰20～30％、焦碳粉20～25％、结合剂5％～8％。

上述的结合剂优选轻烧氧化镁粉，其中MgO≥85％，SiO₂≤6％，粒度≤0.12mm。其它对于电炉冶炼无害的结合剂亦可使用。

优选的，氧化铁皮原料中全铁含量≥70％、粒度≤5mm。

优选的，电炉除尘灰原料中全铁含量≥50％、粒度0.005～0.5mm≥90％。

优选的，焦碳粉原料中固定碳75～85％、灰分≤15％、粒度在2mm以下。

本发明的含碳自还原冷压块的制备方法，包括下列步骤：

(1)按照质量比将电炉除尘灰、氧化铁皮、焦碳粉进行配料混合，其中氧化铁皮40～50％、电炉除尘灰20～30％、焦碳粉20～25％。将混合料加入搅拌机，搅拌均匀，之后加入结合剂5％～8％质量比充分搅拌混匀，然后，转到料斗中，通过料斗将搅拌均匀的混合料缓慢地送到双辊压块机上挤压成块，形成具有高强度的含碳自还原冷压块。

(2)将上述步骤制得的含碳自还原冷压块置于50℃-100℃的干燥环境中，放置30-36小时。在该步骤的养护、干燥过程中，含碳自还原冷压块发生一系列的物理化学变化，形成复合大分子网状鰲合结构的高强度机械冷压块。

优选的，步骤(1)中所述的双辊压块机是190吨双辊压块机。

优选的，步骤(1)中所述挤压成块是挤压成直径30mm的扁压块，厚度10-20mm。

冷压块还原试验：将本发明制得的含碳自还原冷压块置于1100℃以上的高温实验炉内，5分钟左右冷压块即可全部还原，还原后压块中间有许多海绵状空洞，强度较高，无粉化现象发生，经检验金属化率达到85％以上。因此，该含碳冷压块在电弧炉的高温环境中，完全可以以较快的速度实现自还原过程，实现二次含铁资源的回收。

本发明含碳自还原冷压块的应用，用于电炉冶炼，将含碳冷压块按电炉冶炼总料重的2％～10％wt加入电炉中。