[发明专利]一种自还原冷固团块

说明书

技术领域

本发明属于冶金废弃物循环利用领域，尤其涉及一种自还原冷固团块。

背景技术

随着我国对节能减排工作的日益重视，冶金废料的各种企业内部循环综合利用技术得到了蓬勃发展，例如以冶金废料加工产品作为转炉冷却、助熔剂利用，低锌尘泥作为烧结原料使用，冶金废料冷固球团作为高炉原料使用等，这类技术既节约了冶金废弃物企业外循环利用时所需的设备、场地投资，又减少了废物排放量，成本低，经济效益和环保效益明显，已在很多企业得到了推广。

而对于冶金废弃物产品来说，铁水罐和鱼雷罐中的铁水拥有良好的热环境和化学环境，完全可以用来作为含碳含铁废弃物产品尤其是自还原团块的有效反应介质，实现无害化处理和资源回收。

国内外有很多企业开展过这方面的研究，但都普遍存在一些问题，如原料成本或加工成本较高、对铁水污染大，尤其是反映实际自还原度的一个重要指标渣铁分离效果较差，使得金属铁实际回收率较低，实际应用效益难以体现，成为该项技术的关键技术难题，因此也一直难以得到有效推广。另外，目前用于铁水罐或鱼雷罐的冷固球团普遍添加少量萤石作为渣铁分离剂使用，这种冷固球团加入铁水罐或鱼雷罐中易造成罐衬侵蚀，并降低铁水罐或鱼雷罐的使用次数，增加了工艺成本，而且逸出烟气中的氟化物也会污染操作环境。

如申请号为200480023510.5，名为“自还原、冷固团块”的中国专利，利用铁精矿、含碳还原剂及具有特殊要求的粘结剂制成团块后再在高炉炼铁、非高炉炼铁以及各种炼钢炉炼钢用，但是该发明所用的原料都是精料，并且对原料的粒度有一定的要求，原料成本、加工成本均较高，而且实际自还原度较低。

又如申请号为200910010510.6，名为“一种含锌含铁尘、泥的处理方法”的中国专利利用不同冶金尘、泥配制成冷固结球团，使配料中碳达到一定过剩系数，干燥后投入空铁水罐中，在铁水出铁时利用铁水高温实现自还原，并认为铁的回收率达到90%以上。该发明经过实际使用，部分冷固结球团中的铁氧化物可以得到还原，但渣铁分离效果存在一定问题，很难使回收率达到90%以上的预期目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种自还原冷固团块，可在敞口铁水罐或鱼雷罐式铁水罐或其它高温反应介质中实现自还原并熔化，成本低，金属铁回收率高，渣铁分离效果好，克服现有冶金废料产品存在的不足，解决钢铁厂利用铁水进行含碳含铁废料的高效利用问题。

本发明是一种以冶金废料为原料的自还原冷固团块，以含碳含铁废料为原料，含碳含铁废料包括铁鳞、含碳废料、含铁废料，铁酸钙为渣铁分离剂，铁酸钙的粒度要求＜150目（即＜0.106mm）占90％以上，硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液作为粘结剂，含碳含铁团块中主要化学成分的重量百分比满足以下条件：碳含量为5%～25%， TFe≥50%，S≤0.50%，P≤0.50%，铁酸钙：2%~10%，采用的粘结剂为硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液，加入量为混匀物料重量百分比的3%～15%，自还原冷固团块成品粒度范围为10mm～50mm，交付使用时其中粒度小于10mm的细粉，按重量计不大于10%。

本发明所述的粘结剂为冷固结常用的粘结剂，可以是硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液，也可以是其它能够使本发明团块达到2m落下强度≥1次，平均抗压强度≥500N的粘结剂。其中硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液加入量为混匀物料总重量百分比的3%～15%。

本发明所述的含碳废料包括瓦斯灰、瓦斯泥、高炉灰、焦灰等。所述的含铁废料包括铁红、转炉泥、转炉除尘灰、二次除尘灰等。

铁酸钙可以是合成的，也可以来自含铁酸钙的物质，如烧结矿粉、烧结的除尘灰、烧结返矿等。

根据铁氧化物的逐级还原反应可计算所需要的理论碳量C_理（即理论上可将含碳含铁团块中的铁氧化物还原出来，由含碳废料引入的碳量），按照如下反应计算：

3Fe₂O₃+C=2Fe₃O₄+CO    （1）

Fe₃O₄+C=3FeO+CO      （2）

FeO+C=Fe+CO          （3）

含碳含铁团块中的碳由含碳废料的配入量来调节。