生熟料混装炼铁技术生熟料混装炼铁技术.doc

免烧结高炉炼铁节能环保新技术 《生熟料混装高炉炼铁法》专利技术 刘玉琦 摘要：介绍免烧结高炉炼铁节能环保新技术。它将铁精矿的造块工序，由传统的高炉外氧化烧结造块移至高炉内进行还原烧结造块，接着炼铁，一次完成炼铁的全过程，从而取消了铁精矿造块的重复加热过程，由此带来了较好的经济效益和社会效益，是炼铁生产工序的一次重大改革。 关键词：高炉，氧化烧结，还原烧结，抗压热强度，透气性 前言 传统高炉炼铁法，高炉炼铁前铁精矿的造块是在高炉外经氧化烧结造块制成烧结矿或球团矿，经整粒后，再入高炉炼铁。生熟料混装高炉炼铁法，取消了传统铁精矿造块工序中的烧结工序，将铁精矿制成生散状料或生球团矿直接入高炉内，经还原烧结造块，高炉内上部为烧结带，下部为炼铁带。烧结和炼铁同时在高炉内进行，简化了高炉生产工序。因此，该炼铁技术是将一般的炼铁技术与烧结技术相融合的新技术。实践证明，应用该项技术，生产中高炉炉况稳定顺行。获得了较好的经济效益和社会效益。 与现有技术相比，采用生料炼铁方案，吨铁可节省工序能耗150kg/t左右标准煤，降低生铁成本200元/吨左右，并可节省烧结厂建厂的基建投资，无返矿，无污染，是炼铁生产工序的一次重大改革，是一项经济实用的专利技术。 2．理论探讨 生熟料混装高炉炼铁法取消了传统的高炉外铁精矿造块工艺中的烧结工序。铁精矿、、、2.1 熟料炼铁 熟料炼铁主要化学反应： 高炉内还原 从化学反应式可以清楚地看出，铁精矿是在高炉外经氧化烧结造块的，冷却后经整粒再入高炉炼铁。在高炉内重复加热，使经过还原再还原，完成炼铁的全过程，如图1所示。 2.2 湿料混装高炉炼铁原理 、℃，湿料中的游离水将在这一区域蒸发。水蒸汽随煤气逸出高炉，进入煤气清洗设备。料柱强度得到初步加强。 (2) 预热带 温度为300-600℃，化合水析出，部分碳酸盐分解。料柱强度得到进一步加强。 (3) 烧结带 温度从600℃开始，直到固体料柱的最高温度（1200℃-1300℃）。在这一区域碳酸盐全部分解，大量的低熔点矿物生成并熔化。最高可达25%以上的液相，使矿粒相互粘结，构成蜂窝状的固相料层，料柱的强度达到峰值，透气性得到改善，使炉况稳定顺行。这一区域的热强度随温度升高而提高，适应不同高度料柱对抗压强度的要求。 (4) 软熔带（还原带） 温度为1200-1400℃。这一区域温度高、还原剂浓度大，含铁炉料大量还原，开始熔成液态渣、铁。主要的还原反应有： ① ② ③ (5) 滴落带 液态渣、铁通过焦炭层落到炉缸内。 从熟料炼铁和湿料炼铁化学反应过程可以清楚地看出，主要区别在于湿料炼铁取消了高炉外氧化烧结的重复加热过程，因此，简化生产工艺流程。 2.3 影响湿料固结因素分析 生散状料和生球团矿高炉直接炼铁能否实用，关键的问题在于高炉炼铁过程中，炉内料柱的抗压强度和透气性能否适应要求。虽然生散状料和生球团矿的固结机理不同，实践证明，都能适应高炉内的冶炼条件，达到顺行操作的目的。以生球团矿为例，影响固结因素主要有以下几点： (1) 温度对生球团矿的影响 烧结温度的高低对生球团矿的固结强度影响最大，温度愈高，反应速度愈快，则固结后的抗压强度愈大。 图3所示为焙烧温度对生球团矿抗压强度的影响。在1000℃以下，生球团矿的抗压强度增长缓慢，是在达到一定的烧结温度后才有明显提高；温度达到1300℃左右时，抗压强度达到最高值，每个球的最大抗压强度可达到500kg以上[1]；再升温生球团矿的抗压强度则迅速下降，呈直线下降趋势。由此可见，生球团矿的软熔点开始温度可提高到1300℃左右，也就是说，生球团矿在高炉炼铁过程中，软熔带的宽度远远小于用普通原料炼铁时的宽度，软熔带变窄，料柱由固体转向液体区间温度差小，可提高料柱的抗压强度，改善料柱的透气性。 (2) 高温下持续时间对生球团矿的影响 高温下持续时间对生球团矿的固结强度影响亦很大。在高炉内发生的一系列物理和化学变化，均需要一定的时间才能完成，因此，必须在高温下持续一定的时间，如图4所示。温度达1300℃，持续时间10分钟以上，则抗压强度迅速提高。在高炉冶炼过程中，该温度持续时间较长，对生球团矿抗压强度提高是一个有利条件。 图3 焙烧温度对球团矿抗压强度的影响 1-磁铁矿, 2-磁铁矿为主, 3-低品位磁铁矿, 4-高品位磁铁矿 图4 焙烧升温速度与球团矿强度的关系 综上所述，生球团矿在高炉内炼铁温度适宜，第一次烧结、炼铁，无粉化现象产生，具有较好的高温性能。由于软熔带温度差变窄，料柱的抗压强度增加，可以承受高炉内料柱的压力，有利于改善料柱的透气性。 2.4 理论探讨小结 （1）分析湿料炼铁过程可以看出，由于高