[发明专利]一种废塑料为碳源的铁基含碳球团及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废塑料为碳源的铁基含碳球团及其制备方法，属于冶金工业领域。

背景技术

含碳球团是指在含铁物料中配加一定比例含碳物质作为还原剂，以造球或压块工艺制备的球团矿，作为一种具备良好自还原性能的新型炼铁原料，为金属化原料的生产、直接还原炼铁新工艺以及含铁废弃物和复杂难选矿处理新工艺的开发提供了可能。高炉生产实践表明，当含碳球团加入量为30％，高炉生产率提高约6～7％，焦比显著降低25％以上，燃料比(RAR)下降3～4％，因此，从工艺优化、节能降耗角度出发，含碳球团的优势正在得到更充分地认识。

生产含碳球团所用的含铁原料包括赤铁矿、磁铁矿、含铁废弃物等，含碳物质则以焦粉、煤粉、木炭等为主。采用上述原料由圆盘造球工艺制备的球团，其烘干后初期强度和还原焙烧后强度较低。从国内外采用含碳球团为原料的规模生产工艺来看，因含碳球团初期强度低，仅在以20～25mm薄料层操作的转底炉(RHF)直接还原炼铁工艺中大量应用，而在竖炉和高炉等生产效率高的反应器被限制应用。为了能够实现多料层焙烧，提高生产效率，含碳球团强度成为关键问题。中国专利CN200510012722.X公开了一种带有煤自粘结性的含碳冷固结铁球团矿，以16～20％粘结性气煤为还原剂，以腐殖酸或腐殖酸盐为粘结剂，用对辊压球机加工而成的含碳冷固结铁球团矿，经120℃～250℃烘干后，强度达400～500N/个球。中国专利200910104365.8公开了采用两次成球方式制作冶金复合球团的方法及应用，以煤粉或焦粉为还原剂，以膨润土、铝酸盐水泥CA-50为粘结剂，制备出由中心的球团核和外覆的球团原料构成的双层球团。中国专利CN201010291411.2公开了一种高炉用高机械强度含碳球团及其生产方法，通过添加MgO，生产出焙烧强度为1500N/个，金属化率为30％的含碳球团，可用于高炉生产。中国专利201210426342.0公开了一种高炉用含碳球团，以多种含铁废弃物为原料，以膨润土等为粘结剂，制备的含碳球团焙烧后强度为1500N/个。以上专利采用的方法虽有不同，但都以焦粉、煤粉等为碳源，辅以粘结剂制备含碳球团，存在生产工序复杂、球团渣量大等问题，此外，以多种复杂含铁废弃物制备的含碳球团，会对后续冶炼工序带来炉渣成分难以控制的潜在风险。

废弃塑料是经济生产和日常生活中常见的固体废弃物，其含有的大量C、H元素可以作为还原剂使用，以高炉喷吹废塑料和煤塑共焦化为代表的废塑料冶金原料化应用技术已在国内外推广。中国专利201310578312公开的一种利用废旧塑料直接还原褐铁矿或赤铁矿生产铁的方法，采用了一定比例的废旧塑料作为还原剂，但依然添加了大比例无烟煤，并辅以粘结剂制作球团。上述专利存在以下缺陷：①不同种废弃塑料的密度差异较大，对球团的物理结构和还原过程及效果有较大影响，而我国废塑料回收分类的不规范造成废塑料多为来源复杂的混合体，因此该专利不能有效解决上述现实问题。特别指出，专利中涉及的PVC塑料中含有近50％的氯，该类废塑料未经处理不能作为还原剂使用，此结论已被如前所述的废塑料冶金原料化应用技术所证实。②在专利给出的塑料粒度范围内，球团不能实现混合料的紧密堆积，弱化了废塑料与含铁物料的接触程度，同时，塑料高温分解产生的还原性气体快速溢出，废塑料的还原功能基本丧失。

面对焦煤资源日趋紧张，价格不断攀升的现状，采用废弃塑料替代焦、煤用于含碳球团生产具有重要的现实意义和广阔的应用前景。而废弃塑料来源复杂，成分波动大，因此，通过优化废塑料配比，使其既符合现实条件，又满足含碳球团生产技术要求显得尤为重要。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种废塑料为碳源的铁基含碳球团及其制备方法，可利用传统圆盘造球工艺生产高强度含碳球团，并实现废弃塑料资源化利用。

2、发明技术解决方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种废塑料为碳源的铁基含碳球团的重量百分比为：含铁基材料70～85％，废塑料15～30％。为了保证含碳球团强度及冶金性能，所述的含铁基材料中全铁含量优选为55～68％，所述的废塑料为热塑性废塑料。

进一步的，所述的含铁基材料由赤铁矿、磁铁矿和含铁废弃物组成，上述各组分按质量份组成如下：

赤铁矿                           35～45份；

磁铁矿                           40～55份；

含铁废弃物                       2～15份，