[发明专利]一种复合铁碳烧结矿的制备方法及高炉冶炼工艺

说明书

一种复合铁碳烧结矿的制备方法，该方法包括以下步骤：1)配料混匀：将铁矿石和煤炭进行配料，配料中加入熔剂，将配好的物料进行混合，得到烧结混合料；2)制粒：将烧结混合料进行制粒造球，得到烧结生球；3)微波烧结：将烧结生球布料后采用微波烧结，其中的挥发份和结晶水分解挥发，铁矿石与煤炭中的固定碳颗粒破碎并重结晶，得到高强度复合铁碳烧结矿，具有烧结矿、球团矿和焦炭三者功效，是一种优质高炉炉料。本发明采用微波加热烧结，使得烧结过程中煤炭中的固定碳未被反应，铁矿石与固定碳的颗粒破碎并重结晶，制得高强度优质复合铁碳烧结矿，提高高炉生产效率，且缓解了高炉对焦炭的依赖性。

技术领域

本发明涉及复合烧结矿的制备与应用，具体涉及一种复合铁碳烧结矿的制备方法及高炉炼铁工艺，属于炼铁原料生产技术领域。

背景技术

高炉炼铁是钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产率高，能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。

目前，高炉炼铁中的高炉炉顶装料系统应用最广泛的是高炉无料钟炉顶装料系统。高炉炼铁炉料主要包括烧结矿、球团矿、铁矿石、燃料焦炭和熔剂等，在使用无料钟并罐式炉顶装料系统(适合于大型高炉)进行装料时，炉料在装入高炉炉喉前，大体需经过皮带上料、炉顶装料装置上料以及旋转溜槽布料等工艺流程，如图1所示。然而，炉料在上述操作过程中都伴随着颗粒的偏析行为，这些都会直接或间接影响炉料在高炉炉内的分布。其中，炉料颗粒在皮带上料过程中的偏析行为会影响炉顶并罐装料时料罐内的颗粒分布，使颗粒在两罐中粒度分布更不均匀；而炉料进行并罐装料过程中，由于并罐的特殊构造，炉料进入两罐中具有不同的料流轨迹及落点位置，造成炉料在两罐中形成不同的粒度偏析结构，对后续并罐切罐布料过程颗粒在炉内的分布将产生重要影响，最终导致炉内煤气流分布产生波动，不利于高炉的生产。

以高炉无料钟并罐式炉顶装料系统为研究背景，在使用皮带运输机上料及并罐装料过程中，矿料在皮带输送、装罐等过程中颗粒偏析严重，导致后续溜槽布料偏析严重，使炉内煤气分布不均、利用率低，增大了冶炼焦比，降低了高炉有效容积利用系数，不利于高炉内铁矿石的充分氧化还原作用即铁矿石中Fe的回收及炉况的稳定顺行。上料皮带上颗粒粒度偏析会使颗粒在料罐内分布更不均匀，并罐装料过程中，颗粒在两罐中易形成不同的粒度偏析结构，使后续切罐布料时炉内炉料分布产生波动，进而使炉内煤气产生波动，影响高炉稳定顺行。另外，由于高炉生产过程，过于依赖焦炭，不仅造成焦炭资源的短缺，而且在制焦过程中严重污染环境，不利于高炉生产的可持续发展。

发明内容

针对现有技术的不足与缺陷，本发明的目的在于提供一种高强度复合铁碳烧结矿的制备方法及一种高炉冶炼工艺方法。本发明引进微波加热工艺，采用微波直接对烧结料进行加热，利用微波的快速加热、体积加热、选择性加热(热效应)和铁氧化物在微波作用下晶格重整(非热效应)的特性，使得烧结过程中煤炭中的固定碳未被反应，铁矿石与煤炭的固定碳颗粒破碎并进行重结晶，制得高强度复合铁碳烧结矿。

本发明将制得的复合铁碳烧结矿直接作为高炉原料进行冶炼，无需另外添加燃料，省去了焦化工序，大大缩短工艺流程；同时复合铁碳烧结矿直接作为高炉原料进行冶炼，布料更加均匀，避免了现有技术中烧结混合料与燃料分层布料易偏析的现象。

根据本发明的第一种实施方案，提供一种复合铁碳烧结矿的制备方法。

一种复合铁碳烧结矿的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)配料混匀：将铁矿石和煤炭进行配料，配料中加入熔剂，将配好的物料进行混合，得到烧结混合料；

2)制粒：将烧结混合料进行制粒造球，得到烧结生球；

3)微波烧结：将烧结生球布料烧结系统后，采用微波烧结，其中烧结生球中的挥发份和结晶水分解挥发，铁矿石与煤炭中的固定碳颗粒破碎并重结晶，得到高强度复合铁碳烧结矿。