[发明专利]一种高炉用铁焦及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，涉及一种高炉用铁焦及其制备和应用。

背景技术

高炉冶炼需要大量的优质冶金焦炭，其生产依赖于结焦性能良好的焦煤，由于我国焦煤资源分布很不均衡，以及焦碳产量因炼焦工序能耗高、环境污染严重被严格限制，加上钢铁工业高速发展，造成不少厂家焦碳资源紧缺。而化学成份、发热量等物化性能与焦炭差异不大的焦粉，因粒度太小影响高炉料柱的透气性而得不到很好的利用。在大块焦炭破碎过程中可产生20-25％的焦粉，而且焦炭入炉前由于整粒还将筛分出部分焦粉，目前我国焦碳产量超过3亿吨，即使按照焦粉产生比例20％计算，我国每年的焦粉数量在7500万吨以上，焦粉主要作为燃料用于烧结，按照年产5亿吨烧结矿、烧结中焦粉配比5％计算，每年消耗量为2500万吨左右，因此还剩余5000万吨左右的焦粉由于没有较好的成型技术，只能堆积甚至废弃，不但资源得不到利用，还污染环境，若能对这些资源加以开发利用作高炉燃料，可高效利用焦粉资源，而且焦粉的价格仅为焦碳的1/10-1/3，如果用焦粉替代部分焦碳用于高炉冶炼，将有利于大幅降低生铁成本。所以对焦粉深加工，开发技术含量高、附加值大的产品是焦粉高效利用的重要课题。其中利用焦粉生产铁焦就是潜在的应用途径之一。

国外有利用焦粉生产铁焦的试验研究，其方法是在炼焦配煤中加入部份焦粉和含铁原料，在900-1000℃的炼焦炉内干馏后得到的一种含铁的块状焦炭。上述方法主要是利用配煤中的结焦煤在高温下干馏固结的原理，因此对配煤提出了要求，不能大比例的利用焦粉，而且铁焦需要高温处理才能达到冶炼的强度要求，焦粉再次回炉造成二次耗能、二次污染。而对于在冷压成型、低温固结的条件下，制备出既能承受皮带输送过程中的机械碰撞、跌落，又能承受炉内的热冲击、机械挤压、摩擦及热荷重的铁焦还未有报道。

发明内容

本发明的技术任务之一提供一种性能优良的高炉用铁焦，其既能承受皮带输送过程中的机械碰撞、跌落，又能承受炉内的热冲击、机械挤压、摩擦及热荷重。

本发明的技术任务之二就是开发冷压成型、低温固结条件下生产铁焦的方法，使得能较大比例范围地利用焦粉，并使铁焦具有运转、冶炼所需要的冷态和热态强度。

本发明的技术任务之三是提供本发明铁焦的应用。

本发明高炉用铁焦由以下质量百分比的成分组成，焦粉10～70wt％、含铁原料20～82wt％、粘结剂8～10wt％。

所述的粘结剂是将有机高分子聚合物、硅溶胶或硅胶、水按质量比例0.5～1.5∶5～7∶11～13添加得混合溶液，再加入占混合溶液0.05～0.6wt％的稳定剂；搅拌均匀，反应釜温度170～190℃，1.2～1.4Mpa压力下，反应1.5～3小时，冷却分离沉降不溶物得到。

所述粘结剂中的有机高分子聚合物为SHN或羧甲基纤维素钠；所述的硅溶胶或硅胶中SiO₂的质量百分数为30～60％。所述的稳定剂为NaOH、KOH或NH₄OH。

所述铁焦中的含铁原料为铁矿粉、铁精矿、除尘灰、氧化铁皮、转炉污泥的一种或多种，粒度小于10mm。

所述的铁焦的制备方法是将粘结剂添加到含铁原料和焦粉中，通过冷压成型-低温固结制备得到铁焦，具体过程如下：按照焦粉10～70wt％、含铁原料20～82wt％混合，同时配入8～10wt％的粘结剂，并加水至混合料重量的15-20％，在300～800kg/cm²的压力下冷压成型得到湿块；将湿块在300～600℃温度下干燥制得铁焦。

焦粉比例为10-50wt％的铁焦用于中型高炉与烧结矿混装，替代部分含铁炉料和燃料。焦粉比例为50-70wt％的铁焦用于小型高炉，布料在矿层与焦碳层之间作燃料。

本发明的技术解决方案如下：

1)铁焦制备：将焦粉和含铁原料按一定比例配料，并配入8～10wt％的粘结剂，视原料水分情况适当加水使压块原料达到适宜的水分，一般为15～20wt％。压块原料经混匀后在300～800kg/cm²的压力下冷压成型得到Φ(30～40)mm×(20～25)mm的椭球形湿块，然后将湿块送入干燥筒，在300～600℃温度下干燥至水分完全脱除，即可制得铁焦。其工艺流程图见图1。

2)铁焦使用方法：焦粉比例为50-70wt％的铁焦用于小型高炉，布料在矿层与焦碳层之间作焦碳代用燃料，铁焦布料在焦碳层之上、矿层之下；焦粉比例范围为10-50wt％的铁焦用于中型高炉与烧结矿混装，替代部分含铁炉料并减少高炉焦碳消耗量。