[发明专利]一种低成本的高炉炼铁方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，具体涉及高炉炼铁生产中选用的燃料。

背景技术

焦炭是高炉冶炼的重要燃料。近年来高炉大型化，采用低焦比炼铁，对焦炭强度指标提出了更高要求。常规炼焦工艺生产的冶金焦，要提高焦炭强度必须增加优质焦煤、肥煤的配入量，中国焦炭产能大，优质焦煤、肥煤紧缺，这些因素造成优质炼焦煤价格高昂，冶金焦生产成本过高。

为了节约优质炼焦煤，降低钢铁企业高炉炼铁生产成本，同时保证焦炭质量，捣固炼焦技术得到迅速推广和发展。按照现有的炼焦工艺，焦炭可分为两类，分别是顶装焦和捣固焦。与常规炼焦(顶装炼焦)工艺相比，捣固炼焦工艺是通过捣实煤饼，增加煤的堆积密度，减少填充煤粒间空隙所需胶质体的数量，在保证焦炭质量的情况下，增加弱粘结性煤的配入量，减少优质炼焦煤的用量。目前中国机焦炉生产能力5亿多吨，其中捣固机焦炉生产能力约1.3亿吨。捣固焦与顶装焦相比，捣固焦结构致密，强度高，但在高炉内反应性差，发热量低，产生CO少，使铁矿石间接还原度降低，一度受到炼铁企业的冷落、甚至排斥。

兰炭(半焦)是以高挥发分的弱粘煤或不粘煤为原料，经中、低温干馏炭化除去煤中焦油和大部分挥发分后的炭质残留物。2010年中国兰炭生产规模达到5000万吨。兰炭产量较大，价格低廉，其燃烧特性和反应特性好。本发明已通过试验得出结论，兰炭(半焦)与CO₂发生氧化还原反应的开始温度、剧烈反应温度都明显低于冶金焦，反应速度快于冶金焦，能较好的保护冶金焦，减少冶金焦与CO₂发生氧化还原反应。

利用兰炭(半焦)反应性高，易与CO₂反应并产生较多的CO特性，使其主要起还原剂作用，充分还原铁矿石，减少捣固焦与CO₂发生碳溶反应，充分发挥捣固焦骨架作用；利用捣固焦低反应性、高强度，主要起料柱骨架作用，保证高炉的透气、透液性。将块状兰炭(半焦)和捣固焦搭配用于高炉炼铁，为降低钢铁企业高炉炼铁生产成本，有效地节约优质炼焦煤资源开辟一条新的技术路线。

目前中国高炉喷吹原料主要是无烟煤与烟煤的配合煤，或单独用无烟煤、贫煤、贫瘦煤。中国钢铁产量大，同时高炉喷煤比不断提高，导致此类煤资源紧张，价格不断攀升。兰炭(半焦)一般灰低、硫低、磷低，在高炉喷吹方面燃烧性能好，反应性好，置换率较高，能够满足高炉喷吹用煤的技术要求，兰炭(半焦)在生产过程中会产生一定量的小粒度和粉末状兰炭(半焦)，不能作为层焦与铁矿石混合装入高炉，可将这部分小粒度和粉末状兰炭(半焦)作为高炉喷吹燃料。

因此，发明一种将块状兰炭(半焦)与捣固焦搭配用于高炉炼铁，小粒度及粉末状兰炭(半焦)作为喷吹燃料用于高炉炼铁，一方面可以降低企业高炉炼铁生产成本，另一方面在现有技术条件下，可以最大程度地缓解中国炼焦煤资源及喷吹煤资源紧缺的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本的高炉炼铁方法，该方法将捣固焦和兰炭(半焦)用于高炉炼铁，其目的是在保证高炉高效生产的条件下，最大程度地降低优质炼焦煤和现有的喷吹煤(优质无烟煤、贫煤、贫瘦煤)需求，提高钢铁企业的经济效益。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种低成本的高炉炼铁方法，将兰炭(半焦)与捣固焦搭配用于高炉炼铁。块状兰炭(半焦)与矿石混合均匀后，与捣固焦分层装入高炉中，小粒度或粉末状兰炭(半焦)粉碎至喷吹粒度要求后，单独或与煤粉混合喷入高炉。

所述的捣固焦质量指标满足：A_d≤15.0，S_t，d≤0.9，M₄₀≥74，M₁₀/％≤9.0，CSR/％≥48，CRI/％≤39；粒度范围25～75mm。

本发明所述的块状兰炭与矿石的重量比为1∶20～1∶200，所述的块状兰炭(半焦)质量指标满足A_d≤13％；S_t，d≤0.8％；M₂₅≥30％；M₁₀≤30％；CSR₃₅(与CO₂气化反应失重35％时的强度)≥35％，粒度范围为10mm～45mm。

本发明所述的作为喷吹燃料使用的小粒度或粉末状兰炭(半焦)的质量指标满足：A_d≤14％；S_t，d≤0.8％，粒度范围小于10mm。小粒度或粉末状兰炭经过粉碎，粉碎至喷吹煤粒度要求后，作为喷吹燃料单独使用或与煤粉混合用于高炉炼铁。