[发明专利]一种电冶熔融还原铁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔融还原铁的方法，具体涉及以电能为热源，以天然矿或人造矿、碳质还原剂、熔剂为原料，进行分解、造渣，金属氧化物的还原、铁液的渗碳等冶炼过程，最终得到铁水的方法。

背景技术

高炉炼铁是目前比较成熟的炼铁方法，具有工艺简单，产量大，劳动生产率高，能耗低等特点，不足之处是对矿石品位要求较高，近年来受高品位铁矿资源紧缺的影响，尤其我国是铁矿石贫乏的国家，严重缺乏高品位优质铁矿石资源，许多大型钢铁企业不得不进口矿石原料，从而带来矿石价格不断飚升，生产成本不断加大的问题，严重干扰钢铁行业的健康发展。因此，研究应用非高炉、无焦炼铁技术及节能型、环保犁炼钢流程已成为钢铁企业的当前任务。熔融还原铁的方法是当前钢铁生产的重要组成部分，其主要特点是用非焦煤作为一次性能源和还原剂，将氧化铁在熔融状态下还原成金属铁，具有以煤代焦、流程短、对环境污染小、建设投资少、生产成本低等优点，是被业内广泛看好的领域。各国的钢铁企业竞相进行研究开发。现有的熔融还原铁的方法主要以Corex、Finex、Hismelt为代表的熔融还原技术，COREX是最先实现工业化生产的，也是工艺最成熟的，但仍有其不足，如生产率低，煤耗、氧耗高，设备投资大，流程复杂等，与现有先进的高炉炼铁相比，仍缺乏竞争力。此外，我国开采出来的铁矿石大多品位低、杂质多，不能直接进行高炉冶炼，从而形成高炉炼铁入炉矿石品位低的门槛。因此，如何将这些品位较低、杂质较多的矿石熔炼成铁水，并达到相应的经济技术指标，则是钢铁企业今后一段时期内如何立足于市场的首要任务。

发明内容

为了简化炼铁工艺，扩大铁矿石入炉品位范围，以充分利用我国现有低品位、高杂质铁矿资源，满足市场需求，本发明提供一种电冶熔融还原铁的方法。

本发明提供的是这样一种电冶熔融还原铁的方法，其特征在于它以电能为热源，以天然矿或人造矿、碳质还原剂、熔剂为原料，经过下列步骤：

A、将还原剂粉碎、筛分后，筛上的粒度为3～25mm的还原剂送入预还原装置中，送入量为入炉矿石质量的15～25％，筛下的粒度小于3mm的还原剂送人工制粒；

B、将化学成分(Wt％)为：TFe≥40、P≤0.1、S≤0.20、As≤0.02、SiO₂≤8.00、CaO+MgO 2～10、H₂O≤10.00的矿石，粉碎，筛分，筛上的粒度为10～80mm的矿石送预还原炉中，筛下的粒度小于10mm的细矿送人工制粒；

C、将熔剂粉碎、筛分后，筛上的粒度为10～80mm的熔剂送入预还原炉中，送入量按炉渣碱度CaO+MgO/SiO₂＝1.10～1.30计，筛下的粒度小于10mm的熔剂送人工制粒；

D、升温加热预还原炉中的物料，并通入还原气，进行预还原，加热温度为700～900℃，预还原时间为4～6小时，得预还原物料；

E、将D步骤的预还原物料送电炉中，升温加热至1400～1700℃，使炉料熔融、还原成铁水和炉渣后，排出至铁水包中，同时对冶炼过程中的烟尘进行除尘后，烟气返回预还原装置作为还原性气体使用，烟尘收集送人工制粒循环利用；

F、铁水和炉渣排入铁水包后，炉渣自铁水包上端排出至渣包中另外处理，铁水送铸造成型，或直接送炼钢。

所述A步骤的还原剂为焦炭、煤、碳质生物还原剂中的一种或几种，其化学成分(Wt％)为：C＞80、Af＜3、Vf＜16、H₂O＜10。

所述C步骤的熔剂为石灰、石灰石、硅石中的一种或几种，其中：石灰的粒度为10～80mm.CaO≥90Wt％；石灰石粒度为10～50m，CaCO₃≥95Wt％；硅石粒度为20～60mm，化学成分为：SiO₂＞97Wt％，AI₂O₃＜1Wt％，P₂O₅＜0.02Wt％，不可避免的杂质＜1Wt％。

所述预还原炉为电加热炉，或者加热回转窑。

所述人工制粒用常规压块机或压球机按常规方法压压制成块、或者压制成球。

所述电炉为常规矿热炉，或者常规电弧炉。

本发明具有下列优点和效果：

(1)工艺流程短，工艺设备布局紧凑，占地面积小，对矿石、还原剂、熔剂等原料要求低，适用范围广，无需配备炼焦、烧结等设备，因此，可极大减少投资，不占用有限的土地资源。