[发明专利]一种铁矿石中提取钾钠并同步制备炼铁炉料的方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，公开了一种从铁矿石中提取钾钠并同步制备炼铁炉料的方法。

背景技术

近年来，随着我国钢铁工业的迅速发展，铁矿资源短缺的矛盾日益突出，炼铁生产被迫越来越多使用一些劣质的资源。碱金属含量较高的铁矿资源和用量剧增，使我国高炉碱负荷较高的问题愈发严重，对高炉冶炼带来了极大危害。

碱金属对高炉生产的危害主要为：（1）使烧结矿的中温还原粉化率增高；引起球团矿异常膨胀。（2）促进并加剧CO₂与焦炭的气化反应，导致高炉间接还原区缩小，直接还原区扩大，进而引起焦比的升高；使焦炭的气孔壁变薄，导致焦炭的粒度和强度降低，进而引起料柱（特别是软熔带的气窗）的透气性恶化，引起风口破损。（3）引起高炉中、下段粘土砖及高铝砖耐火材料异常膨胀，内衬热面侵蚀甚至剥落，进而大大的缩短了内衬的使用寿命，严重时还会涨裂炉缸炉底钢壳。（4）破坏高炉顺行，引发高炉料柱的透气性变差，料层压差梯度升高，引起高炉崩、悬料。（5）在碱金属循环富集严重的高炉内，由于炉料（烧结球及团矿）的软熔温度降低及粉化，焦炭破损严重，气流分布失常或冷却强度过大，从而造成高炉上、中部结瘤。

防治高炉碱危害的途径大致可分为炉前处理和炉内治理两类。炉内治理是在碱金属危害已然存在的情况下，不得不采取措施减轻危害，保证高炉顺行。所采用的的措施包括：（1）采用碳砖炉衬；（2）降低炉渣碱度；（3）增加炉渣量；（4）降低Si含量；（5）降低冷却强度；（6）采用高碱度含MgO烧结矿；（7）加重炉体边缘的煤气流；（8）提高炉顶压力；（9）富氧鼓风；（10）限制风量；（11）矿焦混合；（12）洗炉。上述方法能够有效的降低碱金属给高炉冶炼带来的危害，但要从根本上消除高炉碱金属的危害，必须从炉前处理方面着手，也就是降低炉料的碱金属含量，使其达到不危害高炉冶炼的程度。炉前处理主要包括：针对铁矿石选矿过程的浮选法和针对造块过程氯化法。但浮选法通常存在选矿流程复杂、药剂针对性强、碱金属残存量大等问题。而氯化法存在氯化剂（CaCl₂）价格高、不方便运输和贮存。氯化过程产生的Cl₂、HCl具有较强的腐蚀性，附着设备上对设备产生严重腐蚀，且不与碱金属结合的氯元素极易造成环境污染。

同时我国钾资源探明储量少，开采能力有限，主要以卤水矿为主。导致我国钾肥自给率只有30%，进口依赖度达到70%。为了解决钾肥的短期供应不足和长期可持续发展受限的问题，在进一步提高卤水矿探矿和技术创新的基础上，加强低品位、非常规钾资源回收利用的研究，是我国钾肥战略中一个重要的补充。

综上所述，我国高炉存在严重的碱负荷超标的问题，且随着优质资源大规模消耗和劣质资源用量增加，呈现出日趋严重的趋势。高炉现行的碱金属危害防护方法中，炉内治理措施对促进高炉顺行有一定的作用，但治标不治本。炉前处理是减轻高炉碱负荷的根本性方法，但现有的技术措施在技术和环境方面存在或多或少的问题及隐患。因此，钢铁行业需要新的技术来缓解和解决碱金属对高炉冶炼危害的问题，同时回收钾、钠等有用资源。

发明内容  

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种从铁矿石中提取钾钠并同步制备炼铁炉料的方法，实现铁矿石中碱金属的分离、提取和高炉炉料的制备。该方法在造块过程中，从铁矿石中分离了钾钠，使钾钠在烧结除尘灰中得到富集，有利于后续回收，所得炼铁炉料钾钠含量低，能有效降低高炉碱负荷，且具有一定还原度，有利于高炉冶炼，另外，该方法减少了污染物的排放，环境污染小。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种从铁矿石中提取钾钠并同步制备炼铁炉料的方法，具体步骤为： 

第一步，将K₂O和Na₂O的质量含量>0.1%的铁矿石配加还原剂制备成粒度为5mm~12mm的含碳球团，其中含碳球团的碳铁质量比为(0.05~0.1)︰1；所述还原剂为烟煤、半焦或生物质炭，还原剂的粒度为0.074mm~0.30mm；将K₂O和Na₂O的质量含量<0.1%的铁矿石与固体燃料、熔剂和烧结返矿按质量比为铁矿石︰固体燃料︰熔剂︰烧结返矿=（35~60）︰(4~7) ︰（9~13）︰（25~45）的比例进行混匀制粒，制备成粒度为0.5mm~8mm的混合料；