一种高炉炼铁用自熔性冷压复合炉料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种高炉炼铁用自熔性冷压复合炉料及其制备方法 (Self-fluxing cold-pressing composite furnace charge for blast furnace ironmaking and preparation method thereof ) 是由 韩宏松 韩凤光 于 2020-05-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高炉炼铁用自熔性冷压复合炉料及其制备方法,主要解决现有铁屑等细粉状含铁废弃物不能直接作为高炉炼铁炉料使用的技术问题。本发明提供的一种高炉炼铁用自熔性冷压复合炉料,其特征是,其化学成分的重量百分比为：Fe≥85％,SiO-(2)1.5～3.0％,CaO 1.0～3.0％,HO-(2)2～5％,其余不可避免的杂质,各组成组分的重量百分比之和为100％。冷压复合炉料常温落下强度≥6次/3m·个。本发明冷压复合炉料既可以作为一种高炉增产节能的炉料使用,又可以作为调剂高炉炉况炉料使用。(The invention discloses a self-fluxing cold-pressing composite furnace burden for blast furnace ironmaking and a preparation method thereof, and mainly solves the technical problem that the existing iron-containing fine powder wastes such as scrap iron and the like cannot be directly used as the blast furnace ironmaking furnace burden. The invention provides a self-fluxing cold-pressing composite furnace charge for blast furnace ironmaking, which is characterized by comprising the following chemical components in percentage by weight: fe is more than or equal to 85 percent and SiO 2 1.5～3.0％，CaO 1.0～3.0％，HO 2 2-5 percent of the total weight of the components, and the balance of inevitable impurities, wherein the sum of the weight percentages of the components is 100 percent. The normal temperature falling strength of the cold-pressed composite furnace charge is more than or equal to 6 times per 3 m. The cold-pressed composite furnace burden can be used as a furnace burden for increasing the yield and saving energy of a blast furnace and can also be used as a furnace burden for regulating the condition of the blast furnace.)
技术领域
本发明涉及一种高炉炼铁用炉料，特别涉及一种高炉炼铁用自熔性冷压复合炉料及其制备方法，属于高炉炼铁技术领域。
背景技术
当前，中国每年产生废钢总量为2亿吨左右，80％以上可以为转炉炼钢循环使用，然而其中一部分为铁刨花及加工铁屑等废钢，受工艺技术经济条件限制，这部分废钢铁难以直接为炼钢工序使用，高炉对铁元素的收得率及冶炼效率均有显著优势，如果这些含铁废弃物能够供高炉炼铁使用，可显著提升其应用的经济技术水平。
由于高炉冶炼工艺对入炉原料的粒度、强度及相关冶金性能等均有较高要求，必须先对其进行加工处理。
就加工产生的废弃铁屑的处理方法而言，传统的烧结球团工艺并不适合，因为烧结球团工艺，均利用矿石及配加的熔剂在高温过程中所形成的硅酸盐、铁酸盐等矿物的低熔点特性形成黏结相，使烧结球团矿获得良好的强度及其他冶金性能，而含铁废弃物的主要成分为金属铁，含铁废弃物中铁的质量百分含量≥95％，与铁矿石的物相组成差异巨大，不适合烧结球团的工艺条件。
其它铁矿粉造块方法还有铁焦的制造方法，该方法是将铁矿石与焦粉、煤粉加入粘结剂混合后先冷压成型，然后再高温干燥或者800℃以上干馏,成品铁焦具有焦炭和烧结球团的综合性能，处理工艺较复杂，需要消耗热量，经济性及环保性不佳。
公开号为CN101619386A的中国专利申请文件公开了一种高炉用铁焦及其制备和应用，所述铁焦由以下质量百分比的成分组成，焦粉10～70wt％，含铁原料20～82wt％,粘结剂8～10wt％，先冷压成型后再300～600℃下干燥制得铁焦，根据高炉不同需求，自上述比例范围内调整相关物料的比例制得不同性能的铁焦供高炉使用。
综上所述,传统烧结球团工艺以及铁焦生产工艺含铁物料大部分为铁氧化物，而且均需要高温处理消耗能源，前述的含铁废弃物中的铁元素基本以金属铁形式存在，所以上述处理工艺从经济性、技术性及环保性三方面考虑并不适合含铁废弃物的加工处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种高炉炼铁用自熔性冷压复合炉料及其制备方法，主要解决现有铁屑等细粉状含铁废弃物不能直接作为高炉炼铁炉料使用的技术问题，本发明冷压复合炉料满足了高炉炼铁对炉料的要求，冷压复合炉料的冶金性能好，采用本发明冷压复合炉料能够显著提高高炉的生产效率，降低高炉冶炼能耗。
本发明所述的铁屑为机加工钢制零部件过程中形成的含铁废弃物。
本发明的技术思路是，将铁屑配加一定比例的硅胶粘结剂及石灰石，混合后通过成型机将其冷压制成合适粒径的球状炉料供高炉冶炼使用，由于其含铁量远高于传统烧结球团矿，而且在高炉内不粉化，没有明显的软熔区间，与传统高炉铁矿石相比具有极大优势，能够很好地满足高炉冶炼需求，显著提升高炉效率增加产量，还能降低燃料比节省能源。
本发明采用的技术方案是，一种高炉炼铁用自熔性冷压复合炉料，其化学成分的重量百分比为：Fe≥85％，SiO21.5～3.0％，CaO1.0～3.0％,HO22～5％，其余不可避免的杂质，各组成组分的重量百分比之和为100％。
一种高炉炼铁用自熔性冷压复合炉料，其原料组分的重量百分比为，铁屑90～93％，石灰石3～5％，硅溶胶4～6％，各原料组分的重量百分比之和为100％。
本发明冷压复合炉料为球形，冷压复合炉料的形状尺寸为：φ20～30mm。
本发明所述的高炉炼铁用自熔性冷压复合炉料的化学成分限定在上述范围内的理由如下：
Fe：冷压复合炉料的铁含量在85％以上并且为金属铁，扣除水分以后进行计算则铁含量超过87％，在高炉中低温区，具体为，900℃以下以及在900℃时保温30分钟，不会出现粉化现象，而且无明显的软熔区间，在高炉环境下1400℃以下能够充分滴落。
SiO2：对SiO2含量的范围限制，是源于硅溶胶的的配加比例及其SiO2含量，配加量要满足冷压复合炉料所需的成型要求及成型后的强度指标。
CaO：对CaO含量的限制，根据冷压复合炉料中SiO2含量，最终将其二元碱度CaO/SiO2控制在0.5～1.2，满足高炉生产不同原燃料条件下的高炉冶炼的炉渣碱度需求。
本发明冷压复合炉料既可以作为一种高炉增产节能的炉料使用，又可以作为调剂高炉炉况炉料使用，一般和高炉常规烧结矿、块矿配合使用，用量不超过200kg/吨·生铁，具体选择根据高炉具体条件来决定。由于其超高铁含量及传统炉料无以比拟的冶金能，能够显著提高高炉产量和降低燃料比。
上述高炉炼铁用自熔性冷压复合炉料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)配料，按配比分别称量铁屑、石灰石及硅溶胶；
2)混料，用搅拌机将铁屑、石灰石及硅溶胶物料混匀，混匀料组分的重量百分比为：铁屑90～93％，石灰石3～5％，硅溶胶4～6％，各原料组分的重量百分比之和为100％；
3)冷压成球形，采用对辊压力机对混匀料进行冷压成球形。
进一步，步骤3)中，控制对辊压力机的工作压力为300～500MPa；控制冷压复合炉料的形状尺寸为φ20～30mm。
本发明冷压复合炉料在冷压成球过程中，铁屑会起到良好的骨架作用，互相咬合链接，硅溶胶起粘结剂作用，成形后的冷压复合炉料具有良好的冷强度及热强度，常温落下强度≥6次/3m·个，900℃以下不会出现溃散。
本发明所述的冷压复合炉料常温落下强度具体为，将冷压复合炉料从3米高度垂直自由落体下落撞击在Q195P钢地板上，重复此实验，其发生破碎时的自由落体次数即为冷压复合炉料常温落下强度。
冷压复合炉料的热强度为冷压复合炉料在900℃以下以及在900℃时保温30分钟，冷压复合炉料不会出现粉化。
本发明原料包括铁屑、石灰石及硅溶胶，所述的原料其组成成分的重量百分比为：铁屑：Fe≥95％，Zn≤0.01％；石灰石：CaO48～55％；硅溶胶：SiO240～50％。
铁屑粒径≤5mm；石灰石粒径≤2mm。
采用上述冷压复合炉料进行高炉炼铁的方法，该方法包括以下步骤：
1)配置铁矿石原料，按渣铁比≤300kg/t的控制要求配置铁矿石原料，铁矿石原料中各组分质量百分比：烧结矿70～85％，块矿15～20％，冷压复合炉料≤12％，铁矿石原料中各组分的重量百分比之和为100％，控制铁矿石原料的二元碱度R2为1.60-1.70；
2)布料，将焦炭和铁矿石原料交替布料入高炉，形成矿石层和焦炭层的交替层状结构，铁矿石层中的各种物料以混合状态存在于此料层；
3)高炉冶炼，冶炼过程中控制铁水温度Tp≥1480℃，炉渣温度≥1500℃；
4)正常出铁。
本发明冷压复合炉料加入高炉后，由于其铁份远高于常规铁矿石，所以可以显著降低渣比，提高高炉产量降低燃料消耗；由于炉料中的主要成分为金属铁，所以在中低温区不会发生任何粉化。
本发明选用石灰石作为CaO添加熔剂，除了满足本身的二元碱度的成分需求外，还考虑石灰石在900℃会发生分解反应：CaCO3＝CaO+CO2↑，产生的CO2逸出后会产生小气孔，这样有利于渗碳反应：3Fe(L)+C→Fe3C，从而促进本发明炉料在900℃以上能够高效渗碳，使其在1400℃以下滴落，其滴落温度能够小于高炉所用主流铁矿石的滴落温度从而不会增加混合炉料的软熔区间，由于其没有明显的软熔区间，一定程度上可以改善高炉软熔带的透气性，促进高炉技术经济指标的改善。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明自熔性冷压复合炉料由于使用了大量的含铁废弃物，具有超高品位，能够显著降低高炉渣比，提高高炉产量降低燃料消耗。2、本发明自熔性冷压复合炉料在高炉高温区没有明显的软熔滴落性能，在与常规铁矿石混合使用过程中，在软熔带区域一定程度上可以发挥焦炭的“骨架”作用，能够改善高炉软熔带的透气性，促进高炉技术经济指标的改善。3、本发明自熔性冷压复合炉料在高炉内块状带不发生粉化，保持良好的原始入炉粒度状态，有利于改善高炉块状带的透气性，促进高炉技术经济指标的改善。4、本发明自熔性冷压复合炉料采用冷压成型工艺，具有自熔性，可以根据高炉实际情况，选择合适范围的二元碱度，减少高炉熔剂(主要针对酸性熔剂)的使用，可以减低渣比，促进高炉降本增效的实现。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步描述本发明。
实施例1，一种高炉炼铁用自熔性冷压复合炉料，其化学成分的重量百分比为：Fe87％，SiO22.0％,CaO2.0％,HO22～5％，其余为不可避免的杂质，各组成组分的重量百分比之和为100％。
上述高炉炼铁用自熔性冷压复合炉料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)配料，按配比分别称量铁屑、硅溶胶及石灰石；
2)混料，用搅拌机将铁屑、石灰石及硅溶胶物料混匀，混匀料组分的重量百分比为：铁屑93％，石灰石3％；硅溶胶4％；
3)冷压成球形，采用对辊压力机对混匀料进行冷压成球形，控制冷压复合炉料的形状尺寸为φ25mm，控制对辊压力机的工作压力为400MPa。
冷压复合炉料在冷压成型过程中，粘结剂的存在，使成型后的块状炉料具有良好的冷强度，落下强度为7次/3m·个。
在某公司1280m3高炉使用，加入量为80kg/吨·生铁，加入方式为与高炉常规铁矿石烧结矿及块矿混合后布入炉内，正常冶炼出铁，使用该复合炉料后，炉况维持了稳定顺行，高炉的产量提高超过10％，燃料比降低25kg/t。
除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。