[发明专利]利用含铁、碳工业废弃物提高直接还原铁金属化率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高直接还原铁金属率的方法，尤其是一种利用钢铁厂含铁含碳工业废弃物提高直接还原铁金属化率的方法，属于直接还原铁冶炼技术领域。

背景技术

用隧道窑直接还原铁的工艺，即赫格纳斯煤基隧道窑还原法，是瑞典的赫格纳斯公司于20世纪初发明的。该工艺是将铁矿粉、作为还原剂的煤粉、作为脱硫剂的石灰粉，按照设定的比例和装料方式，分别装入还原罐中，再将还原罐放在台车上推入隧道窑中，经加热、焙烧和还原后，得到直接还原铁。隧道窑工艺首先应用于粉末冶金行业，并一直在这一行业占主导地位。近年来，我国将该工艺应用于炼钢用直接还原铁领域并取得成功，这对缓解我国炼钢用废钢(特别是优质废钢)紧缺的矛盾具有重要意义。

由于隧道窑直接还原属于罐装料外供热式煤基直接还原技术，热量的传递以及铁氧化物的还原都非常缓慢，造成隧道窑直接还原工艺由于还原周期长、生产率低和能耗高而难以推广应用。如果在隧道窑工艺生产直接还原铁过程中，在铁原料中配入适量含铁含碳添加剂，就能大大提高铁氧化物的还原速度，进而提高产品产量和金属化率，并降低生产过程中的能源消耗。对于内配添加剂的选择，不仅要求碳含量高、碳的活性强、硫含量低，而且要求不能对直接还原铁的使用效果和生产成本造成不良影响。基于这个原则，常规的焦末、煤粉等含碳物料都不适合作为内配添加剂应用于隧道窑直接还原铁的生产；最好的添加剂应当是灰分和硫含量极低的石墨，但是其价格高昂而难以在大规模的工业生产中应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用钢铁厂含铁含碳工业废弃物生产直接还原铁的方法，以提高直接还原铁金属化率，进而提高直接还原铁的产量和降低能耗。

本发明针对钢铁厂部份工业废弃物含有一定数量的Fe和石墨碳的情况，考虑使用这部份工业废弃物作为隧道窑工艺生产直接还原铁的添加剂。虽然工业废弃物中的TFe含量相对较低，S含量较高，但因其含有一定数量的CaO和MgO，并且大部份S已经与CaO和MgO形成Ca₂SO₄和Mg₂SO₄，不会对后序的炼钢工序造成较大影响。因此，为弥补单纯使用工业废弃物的不足，通过试验研究，优选出部份S含量较低、碳含量较高的植物粉末配入工业废弃物中，参与直接还原冶炼，能够明显改善添加剂的使用效果，提高产品金属化率，并降低生产成本。

本发明通过下列技术方案实现：一种利用含铁、碳工业废弃物提高直接还原铁金属化率的方法，其特征在于经过下列工艺步骤：

A、按下列质量百分比混配添加剂：

含铁含碳工业废弃物95～99％

植物粉末1～5％

B、再按下列质量百分比混配原料：

添加剂7～20％

铁原料50～70％

还原剂18～25％

熔剂5～8％

C、将上述B步骤混配的原料按常规装料后，再按常规直接还原铁的工艺升温加热至还原出铁，并经冷却出铁后，得直接还原铁产品。

所述A步骤的含铁含碳工业废弃物为高炉除尘灰或者转炉除尘灰或者混铁炉除尘灰中的一种或几种，具体选用视直接还原工艺及还原铁产品化学成分要求确定。

所述A步骤的植物粉末为锯末或者核桃壳粉或者稻壳粉中的一种或几种。

所述B步骤的铁原料为氧化渣或者铁精矿中的一种或两种的混合，混合时的质量混合比为：氧化渣∶铁精矿＝30～50∶50～70，具体种类的选择及混合比值以铁原料中TFe质量含量为65～70％为宜。

所述B步骤的还原剂为常规的焦炭粉或者煤粉中的一种或两种，具体种类的选择及混合比值以原料中C的质量含量为65～80％为宜。

所述B步骤的熔剂为常规的石灰石或者生石灰中的一种或两种的混合，具体种类的选择及混合比值以还原剂与熔剂混合物中的CaO质量含量为5～15％为宜。

所述C步骤的直接还原铁的工艺优选现有隧道窑直接还原铁的工艺，即按现有技术中的隧道窑直接还原铁的工艺进行装料、升温加热还原、冷却、出铁。

本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：采用上述方案，即利用钢铁厂含铁含碳工业废弃物以及其它容易获得的S含量较低，且碳活性较高的植物粉末，按比例配合制成含铁含碳添加剂后，再将上述添加剂与铁原料、还原剂及熔剂混合，在直接还原铁的生产过程中，能够显著提高直接还原铁的金属化率，进而提高直接还原铁的产量，降低能耗，综合利用含铁含碳工业废弃物，减轻其对环境造成的污染，以及对钢铁厂主体生产工艺的危害，为含铁含碳类工业废弃物找到一条理想的途径。

附图说明