专利摘要

本发明涉及一种利用熔池熔炼炉处理含铁原料的方法及装置，将含铁原料与还原剂混合，加入熔池熔炼炉内，向熔池内鼓入富氧，在温度1200‑1600℃的条件下熔炼。本发明与传统“烧结/球团—高炉冶炼”或“转底炉还原—电炉熔分”流程相比，具有流程短、原料适应性强、产品质量高、能耗低、污染小等显著优点，可望为高效综合利用含铁资源提供新的技术方向，具有广阔的应用前景。

权利要求

1.一种利用熔池熔炼炉处理含铁原料的方法，其特征在于，将含铁原料、添加剂与还原剂混合，加入熔池熔炼炉内，向熔池内鼓入富氧，在温度1200℃～1600℃的条件下熔炼；上述含铁原料、添加剂与还原剂的质量比为100：(30～60)：(20～60)，铁原料中的V₂O₅的质量分数为0.03％～2.0％；TiO₂的质量分数为0.12％～35％。

2.一种利用熔池熔炼炉处理含铁原料的方法，其特征在于，将含铁原料、添加剂与还原剂混合，加入熔池熔炼炉内，向熔池内鼓入富氧，在温度1200℃～1600℃的条件下熔炼；上述含铁原料、添加剂与还原剂的质量比为100：20：40，铁原料中的V₂O₅的质量分数为0.03％～2.0％；TiO₂的质量分数为0.12％～35％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将添加剂与含铁原料以及还原剂混合，加入熔池熔炼炉内；所述熔炼时间为0.5～4小时。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述添加剂为碳酸钠、硫酸钠、氯化钠、硼酸钠、碳酸氢钠、石灰石和白云石中的一种或几种。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述还原剂为无烟煤、烟煤、褐煤和焦炭中一种或几种。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述含铁原料中，铁的质量分数为30％～65％。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述富氧中氧气的体积浓度为40％～80％；富氧中的氧原子与还原剂中的碳原子的摩尔比为0.4-1.0。

8.权利要求1-7任一项方法中使用的熔池熔炼炉装置，其特征在于，富氧风口(3)设置在低于熔池表面0.3-0.6m的熔池侧面。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，炉缸(2)设置在富氧风口(3)以下0.8-1.2m。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述熔池熔炼炉包括位于熔池炉上部的钢水套(10)、位于熔池炉中部的铜水套(5)以及位于熔池炉底部的炉缸(2)；所述铜水套(5)和/或钢水套(10)上设有加料口(7)，钢水套(10)上设有排烟口(9)，在所述铜水套(5)下部设有富氧风口(3)，铜水套(5)上部设有二次风口(6)，在所述钢水套(10)上设有三次风口(8)；在炉缸(2)侧壁设有出渣口(17)和金属出口(18)。

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术与矿产资源综合利用领域，具体涉及一种利用熔池熔炼炉处理含铁原料的方法及装置。

背景技术

从世界范围看，目前对含铁原料的处理方法有：(1)高炉—转炉流程，包括烧结/球团、焦化、高炉、转炉等多个环节，其中的焦化和烧结等辅助工序能耗高(约占钢铁生产能耗的60％～70％)、污染严重，是环境治理的主要对象，国家在《钢铁产业调整和振兴规划》中将“加强非高炉冶炼-炼钢、精炼-直接轧制全新流程清洁工艺技术研发和试验”等作为推进钢铁行业节能减排的重点任务；(2)转底炉—电炉流程，转底炉的加热完全依靠辐射传热，燃烧火焰及废气完全不能接触含碳球团的料层，传热效率低、还原效果不理想。且装备类似于环型加热炉，结构复杂，运行费用较高，生产的控制要求较高，产品质量不稳定。经转底炉预还原后的物料再进电炉熔化分离，以达到渣铁分离的目的；(3)还原—磨选流程，是将含铁原料在固态条件下进行还原，使其中的铁氧化物充分还原为金属铁，并长大到一定粒度，然后细磨、分选成铁和渣。该流程要求还原过程金属化率要大于90％，并且铁晶粒要长大到一定粒度，易造成还原设备腐蚀和结圈等事故。此外，在生产规模上还原—磨选法无法与高炉法，还原一熔分法相比，工业化难度较大。综上所述，现行的工艺流程都要经过两步、甚至多步工序才能实现铁、渣的有效分离，带来流程长、投资大、成本高、污染重、产品质量低等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于针对现有含铁原料冶炼工艺的不足，首次提出了一种工艺流程短、反应效率高、环境污染小，具有广阔的应用前景的利用熔池熔炼炉处理含铁原料的方法。

本发明的另一目的在于提供一种装置简单，易操作，适于工业化应用的通过简单的熔炼就能获得非常优异的熔炼效果的利用熔池熔炼炉处理含铁原料的装置。

本发明的技术方案在于提供一种利用熔池熔炼炉处理含铁原料的方法，将含铁原料与还原剂混合，加入熔池熔炼炉内，向熔池内鼓入富氧，在温度1200-1600℃的条件下熔炼。

本发明进一步包括以下优选的技术方案：

优选的方案中，将添加剂与含铁原料以及还原剂混合，加入熔池熔炼炉内。

优选的方案中，所述含铁原料与还原剂的质量比为100：(20～60)。

优选的方案中，所述熔炼时间为0.5-4小时。

优选的方案中，所述含铁原料、添加剂与还原剂的质量比为100：(0～60)：(20～60)。

优选的方案中，所述添加剂为碳酸钠、硫酸钠、氯化钠、硼酸钠、碳酸氢钠、石灰石和白云石中的一种或几种。

优选的方案中，所述还原剂为无烟煤、烟煤、褐煤和焦炭中一种或几种。

优选的方案中，所述含铁原料中，铁的质量分数为30％～65％。

优选的方案中，所述含铁原料中，V₂O₅的质量分数为0％～2.0％。

优选的方案中，所述含铁原料中，TiO₂的质量分数为0％～35％。

优选的方案中，所述富氧中氧气的体积浓度为40％～80％。

本发明可以直接处理含水6％～8％的炉料。

传统的冶炼方法要求干料入炉，而本发明可以处理含水6～8％的物料。

优选的方案中，富氧中的氧原子与还原剂中的碳原子的摩尔比为0.4-1.0。

本发明中的原料可以不经混合制粒，直接加入熔炼炉中进行熔炼。

也可以制粒后再加入熔池熔炼炉内进行熔炼。

通过熔炼生成的金属铁和炉渣在熔池中澄清分为两层，下层为金属铁水，上层为炉渣。

铁水从富氧侧吹熔池熔炼炉金属出口18排出。然后进入铸铁或炼钢工序。

炉渣从富氧侧吹熔池熔炼炉出渣口17)排出。然后进入有价组份提取工序。

所得烟气经过余热回收及收尘后，烟尘返回作为含铁原料重复利用，尾气经脱硫达标后排放。

本发明进一步包括一种利用熔池熔炼炉处理含铁原料的装置，富氧风口3设置在低于熔池表面0.3-0.6m的熔池侧面。

富氧风口3的特殊设置，保证了熔体的剧烈搅拌、反应产物气相的逸出以及燃料的燃烧。

优选的方案中，炉缸2设置在富氧风口3以下0.8-1.2m。

到达炉缸后分成金属和炉渣两层，通过金属出口和出渣口分别连续排出。

优选的方案中，所述熔池熔炼炉包括位于熔池炉上部的钢水套10、位于熔池炉中部的铜水套5以及位于熔池炉底部的炉缸2；所述铜水套5和/或钢水套10上设有加料口7，钢水套10上设有排烟口9，在所述铜水套5下部设有富氧风口3，铜水套5上部设有二次风口6，在所述钢水套10上设有三次风口8；在炉缸2侧壁设有出渣口17和金属出口18。

在熔炼过程中，对熔体进行强烈搅拌，使原料在熔体中迅速熔解并均匀分布。

本发明的有益效果：

现有技术中都要经过两步、甚至多步工序才能实现铁、渣的有效分离。

本发明避免了高炉流程中必需的烧结、焦化等工序大大降低了能耗与环境成本，也不同于“转底炉—熔分”和“还原—磨选”流程需要经过还原、熔分/磨选两步工艺环节才能达到渣铁分离，本发明具有工艺流程短、反应效率高、生产成本低、环境污染小等显著优点，具有广阔的应用前景。

本发明的原料适应性强，备料简单。熔池炉允许处理各种复杂成分的炉料，包括部分块料，炉料无需经过深度干燥(含水6％～8％可入炉)。

采用高浓度富氧鼓风熔炼，尽管炉壁铜水套会少量损失热，但在炉料中补充少量燃料即可正常熔炼。

熔池炉炉体简单、合理，运行稳定可靠。

采用铜水套结构，炉子的大修周期达1.5～2年。

与侧吹熔池炉配套的设备较简单，投资少。

另外，熔池炉可用低质煤作燃料，符合我国国情，燃料消耗低，操作简便。

本发明同步实现了含铁原料中铁的还原及其与渣的熔化分离，直接产出生铁与渣。避免了传统高炉流程中必备的烧结/球团、焦化等高能耗、重污染工序，同时简化了“转底炉—熔分”和“还原—磨选”等非高炉流程中“还原+熔分/磨选”的两步工序，为高效综合利用含铁资源提供了新技术，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明利用熔池熔炼炉处理含铁原料的方法的工艺流程图的示例。

图2为本发明所述熔池熔炼炉装置的正视图。

其中，1-底座；2-炉缸；3-富氧风口；4,5-铜水套；6-二次风口；7-加料口；8-三次风口；9-排烟口；10-钢水套；17-出渣口；18-金属出口。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

设计炉缸尺寸为1400×2600mm、炉缸面积为3.64m²的侧吹炉，炉两侧各置4个主风口，通过出渣口和金属出口位置设计确保渣层深度在1000mm、金属层深度在300mm，熔池渣层液面上1200mm处两侧各设置4个二次风口，二次风口上方1000mm处两侧各设置3个三次风口，设置Φ300mm加料口一个，400×400mm排烟口一个。

在上述熔池熔炼炉中进行试验。

将1#含铁原料100份，与白云石20份和焦炭40份混匀，在圆筒制粒机中加水至物料水分8％，制成粒径5mm～10mm的球粒；将上述制粒料以5吨/小时的速度加入到侧吹熔池熔炼炉中，熔炼温度控制在1400±50℃之间，主风口鼓入的富氧中O₂浓度为60％，富氧压力为0.6MPa，流量为4000Nm³/h，熔炼时间3小时；在上述条件下可以实现铁的还原及其与渣的熔化分离，所得生铁品位为94.5％、铁的回收率为94.6％。

实施例2

熔池熔炼炉与实施例1相同。

将2#含铁原料100份、无烟煤60份以6吨/小时的速度加入到侧吹熔池熔炼炉中，熔炼温度控制在1600±50℃之间，主风口鼓入的富氧中O₂浓度为80％，富氧压力为0.7MPa，流量为4500Nm³/h，熔炼时间4小时；在上述条件下可以实现铁的还原及其与渣的熔化分离，所得生铁品位为92.3％、铁的回收率为95.8％。

对比例1

熔池熔炼炉与实施例1相同。

将2#含铁原料100份与碳酸钠10份和焦炭10份以6吨/小时的速度加入到侧吹熔池熔炼炉中，熔炼温度控制在1300±50℃之间，主风口鼓入的富氧中O₂浓度为50％，富氧压力为0.6MPa，流量为4500Nm³/h，熔炼时间4小时；在上述条件下未完全实现铁的还原，铁与渣熔化分离效果不理想，渣中夹带铁现象严重，所得铁产物品位仅为76.6％、铁的回收率为64.0％。

实施例3

熔池熔炼炉与实施例1相同。

将3#含铁原料100份与碳酸钠60份和焦炭20份混匀，在圆筒制粒机中加水至物料水分8％，制成粒径5mm～10mm的球粒；以6吨/小时的速度加入到侧吹熔池熔炼炉中，熔炼温度控制在1300±50℃之间，主风口鼓入的富氧中O₂浓度为40％，富氧压力为0.5MPa，流量为4000Nm³/h，熔炼时间3小时；在上述条件下可以实现铁的还原及其与渣的熔化分离，所得生铁品位为95.8％、铁的回收率为98.2％。

对比例2

熔池熔炼炉与实施例1相同。

将3#含铁原料100份与硫酸钠30份和焦炭20份混匀，在圆筒制粒机中加水至物料水分8％，制成粒径5mm～10mm的球粒；以6吨/小时的速度加入到侧吹熔池熔炼炉中，熔炼温度控制在1100℃，主风口鼓入的富氧中O₂浓度为50％，富氧压力为0.5MPa，流量为4000Nm³/h，熔炼时间3小时；在上述条件下无法得到有效分离的铁、渣产物，熔炼过程未能成功。

实施例4

熔池熔炼炉与实施例1相同。

将4#含铁原料100份与硫酸钠30份和焦炭40份混匀，在圆筒制粒机中加水至物料水分8％，制成粒径5mm～10mm的球粒；以5吨/小时的速度加入到侧吹熔池熔炼炉中，熔炼温度控制在1500±50℃之间，主风口鼓入的富氧中O₂浓度为70％，富氧压力为0.7MPa，流量为4500Nm³/h，熔炼时间4小时；在上述条件下可以实现铁的还原及其与渣的熔化分离，所得生铁品位为92.5％、铁的回收率为96.0％。

对比例3

熔池熔炼炉与实施例1相同。

将4#含铁原料100份与碳酸钠80份和无烟煤10份混匀，在圆筒制粒机中加水至物料水分8％，制成粒径5mm～10mm的球粒；以5吨/小时的速度加入到侧吹熔池熔炼炉中，熔炼温度控制在1300±50℃之间，主风口鼓入的富氧中O₂浓度为70％，富氧压力为0.7MPa，流量为4500Nm³/h，熔炼时间4小时；在上述条件下无法得到有效分离的铁、渣产物，熔炼过程未能成功。

表1实施例四种含铁原料的主要化学成分/wt.％

当然，本发明还可以有多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明的公开做出各种相应的改变和变型，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

一种利用熔池熔炼炉处理含铁原料的方法及装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。