[发明专利]煤基直接还原生铁增碳工艺

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种煤基直接还原生铁增碳工艺。

背景技术

铁原料在煤基直接还原-电炉深还原过程中，碳的损耗较大，所得海绵铁碳含量低，含碳量为0.04％-0.3％，波动范围大，应用在冶金和铸造领域必须经过添加增碳剂进行增碳。

我国是一个钢铁生产和使用大国，但是近年来，由于产能过剩我国钢铁行业普遍亏损。提高钢铁质量，降低铁水碳含量偏差，获得优质生铁，精准定碳和调碳是降低成本提高效益的一种好方法。国内外文献对铁水增碳和增碳工艺的报导与研究相对略少，在实际的生产过程中铁水增碳是在铁水包中加入增碳剂，但增碳效果不理想，不稳定。

对于钢企来说，增碳效果更稳定的冶炼方法无疑是降低成本提高效益的一个好方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种增碳效果稳定的煤基直接还原生铁增碳工艺。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案包括以下步骤：

a、物料混合：将铁原料、碳质还原剂、粘结剂、水混合均匀；

b、造球：将a步骤混合后的物料造球得生球团；

c、初还原：将b步骤得到的生球团在1150℃～1350℃还原20min～40min，还原气氛中CO与CO₂体积比最低为1︰5，得金属化球团；

d、深还原：将c步骤得到的金属化球团进行深还原得铁水；

e、铁水冷却；

其中，上述步骤a的铁原料是铁精粉、钒钛铁精粉、磁铁精粉中的一种。

其中，步骤a物料铁原料、碳质还原剂、粘结剂、水的质量比如下：铁原料的质量以铁原料中的氧计算，碳质还原剂的质量以碳质还原剂中的碳计算，铁原料中的氧︰碳质还原剂中的碳︰粘结剂︰水＝100︰65～85︰1.85～7︰22～30。

为提升造球所得的生球团性能，优选铁原料≥45％过200目筛；当铁原料过200筛不足45％时，造球困难；铁原料过200目筛＞85％会增加磨矿成本，且所得球团性能无明显增长，故优选铁原料45％～85％过200目筛。

其中，上述步骤a中的碳质还原剂的作用仅是提供还原所需的碳源，其可选用常规含碳量高的原料；基于成本原因，具体可选用煤粉、兰炭粉、石墨粉、焦炭粉中的至少一种。为提升造球所得的生球团性能，碳质还原剂≥85％过100目筛。

其中，上述步骤a中的粘结剂是聚乙烯醇或羧甲基纤维素钠。

其中，步骤b造球所得生球团抗压强度＞35N/球，0.5m落下强度＞15次，爆裂温度＞500℃。

具体的，生球团的粒径为15mm～40mm。所述粒径是指生球团的最大径向尺寸。

其中，步骤c初还原中优选CO与CO₂体积比为1︰5～1。

其中，经步骤c初还原后所得金属化球团金属化率为75％～90％，金属化球团的残碳量＞3％。

其中，上述步骤d还原温度为1450℃～1600℃，还原时间为15min～30min，碱度为0.6～1.2。

本发明方法制备的生铁碳含量＞3.5％，可以作为炼钢及铸造生产的原料。

本发明所述的铁精粉、磁铁精粉中TFe≥60％，钒钛铁精粉中TFe≥50％。

有益效果

本发明方法工艺简单，无需再在铁水包中加增碳剂，减少了工作量。在物料混合时加入了足够的碳质还原剂，控制初还原中还原气氛中CO与CO₂体积比和金属化球团的残碳量，使最终获得的生铁中碳含量＞3.5％，可以作为炼钢及铸造生产的原料。无需再在铁水包中加增碳剂，而且铁水中碳含量更稳定。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明所采用的技术方案包括以下步骤：

a、物料混合：将铁原料、碳质还原剂、粘结剂、水混合均匀；

b、造球：将a步骤混合后的物料造球得生球团；

c、初还原：将b步骤得到的生球团在1150℃～1350℃还原20min～40min，还原气氛中CO与CO₂体积比最低为1︰5，得金属化球团；

d、深还原：将c步骤得到的金属化球团进行深还原得铁水；

e、铁水冷却；

其中，上述步骤a的铁原料是铁精粉、钒钛铁精粉、磁铁精粉中的一种。