本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高爐全球團冶煉工藝。
背景技術(shù)：
中國向世界承諾到2020年減排CO2比2005年降低40-45%。我國高爐爐料結(jié)構(gòu)以大比例燒結(jié)礦為主，現(xiàn)有鐵礦粉燒結(jié)生產(chǎn)工藝多使用帶式燒結(jié)機，采用直接暴露在環(huán)境中的抽風冷卻模式進行生產(chǎn)，燒結(jié)系統(tǒng)漏風、廢氣量大、粉塵多、污染物多，處理難度大、費用高等成為環(huán)境治理的難題。目前年產(chǎn)燒結(jié)礦約10億噸，每噸燒結(jié)礦排出3000-5000m3煙氣，一年向大氣排放含二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、二噁英等有害燒結(jié)煙氣達30000-50000億m3。然而脫硫設(shè)備參差不齊，運行成本高，氮氧化物和二噁英等有害氣體尚無有效的凈化推廣辦法，造成環(huán)境的極度污染，對我國人民的身體健康造成很大的威脅。而熔劑性球團制備過程噸礦煙氣排放量在2000-3000m3，工序能耗降低20-30kgce/t，煙氣量少處理難度低，同時降低工序能耗，減少CO2排放量。歐美等西方國家為了減少燒結(jié)生產(chǎn)過程的環(huán)境污染，逐步減少或關(guān)閉燒結(jié)機而以球團礦冶煉為主。因此，從保護環(huán)境、節(jié)能減排的大局出發(fā)我們要轉(zhuǎn)變目前以燒結(jié)礦為主的高爐爐冶煉模式，逐步過渡為環(huán)境友好的球團生產(chǎn)為主的高爐冶煉模式。
我國的鐵礦粉資源是以貧礦復選后的鐵精礦為主，粒度較細適于造球。球團生產(chǎn)工序能耗比燒結(jié)工序能耗低20-30kg標煤/t，是燒結(jié)工序的50%左右，球團工序污染物排放也僅為燒結(jié)工序的50%，與燒結(jié)礦生產(chǎn)相比是潔凈低耗的生產(chǎn)方式。
熔劑性球團生產(chǎn)工藝把鐵礦粉經(jīng)過鏈篦機回轉(zhuǎn)窯或帶式焙燒機在密封循環(huán)的設(shè)備上進行焙燒，可以極大降低環(huán)境污染和工序消耗。目前國內(nèi)高爐使用大比例燒結(jié)礦，球團礦比例平均在15%左右，太鋼、首鋼京唐等不超過30%，國內(nèi)極個別小高爐球團礦比例達到45%左右。研究開發(fā)一種能夠不使用燒結(jié)礦，而使用全球團高爐冶煉工藝，在高爐內(nèi)冶煉可以降低渣比，減少燃料消耗，降低CO2排放量，是節(jié)能環(huán)保的高爐冶煉模式。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種全球團冶煉的煉鐵工藝，該工藝以生產(chǎn)能耗較低、排放較少的球團礦為原料進行高爐冶煉，在降低排放的同時提高礦石冶煉的經(jīng)濟效益。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種高爐全球團冶煉工藝，包括如下步驟：
1）將熔劑性球團按80-100%質(zhì)量比例，塊礦按0-20%質(zhì)量比例，鋼渣和石灰石按照0-10%質(zhì)量比例混合后從爐頂加入高爐中；
2）基于礦石批重保證冶煉需求，將焦炭與礦石分批加入高爐中，為保證高爐冶煉順利進行，通過調(diào)整焦炭批重和噴煤量大小來實現(xiàn)；
3）通過高爐布料溜槽實現(xiàn)環(huán)形、定點、扇形中的任意一種布料方式，控制料面形狀，形成邊緣和中心兩道氣流模式；
4）使用熱風爐廢氣預熱的煤氣和空氣，燃燒加熱熱風爐，將經(jīng)過熱風爐換熱后≥1150℃高溫熱風，加壓后經(jīng)熱風管道送入高爐，使焦炭和煤粉燃燒參與高爐內(nèi)氧化還原反應(yīng)；
5）鼓風中氧含量控制在21%-35%；
6）礦石在高爐內(nèi)依次經(jīng)過塊狀帶、軟熔帶、滴落帶、風口燃燒帶和爐缸進行間接和直接還原反應(yīng)，生成液態(tài)鐵水經(jīng)出鐵口排出爐外。
本發(fā)明所述工藝可達到高爐冶煉渣比185-300kg/t，燃料比450-480kg/t的高效低耗冶煉模式。
本發(fā)明所述工藝連續(xù)性生產(chǎn)含Si：0.1-0.5%、含F(xiàn)e≥99.45%、含S：0.01-0.03%的優(yōu)質(zhì)鐵水。
本發(fā)明所述步驟2）中的焦炭批重為礦石批重的1/3-1/5。
本發(fā)明所述步驟2）中的噴煤量為100-220kg/t。
本發(fā)明所述步驟2）中的礦石批重中球團礦重量百分占比為80-100%。
本發(fā)明所述步驟4）中的高溫熱風，風量1500-8000m/min，風壓200-500kpa。
本發(fā)明的設(shè)計思路：
1、對于鋼渣等鋼鐵廠含鐵固體廢棄物不需要破碎復選進入燒結(jié)造塊，可作為熔劑直接破碎成合適粒度進入高爐冶煉，既可以回收鐵元素資源，又可以減少再燒結(jié)造成的能源浪費。
2、在布料方面：由于球團礦具有良好的滾動性，自然堆角只有35-40。，在高爐布料過程中需要通過布料溜槽實現(xiàn)環(huán)形、定點、扇形等布料方式，控制合理的料面形狀，發(fā)展合理的邊緣和中心兩道氣流模式，高爐煤氣利用率控制在43%以上。
3、在高爐冶煉方面：全球團冶煉高爐軟熔帶位置高，軟化區(qū)間寬會造成高爐料柱透氣性變化很大，與大比例燒結(jié)礦冶煉有很大不同，對高爐爐料的間接還原和直接還原造成影響，需要控制合理送風制度和熱制度。
4、在造渣制度方面：全球團冶煉具有較少的渣量，對高爐生鐵的質(zhì)量和成分造成很大影響。渣量少會造成脫硫困難，鐵水S含量嚴重超標，造成生鐵質(zhì)量事故。通過控制爐渣堿度1.0-1.5水平來調(diào)整生鐵成分。
5、在生鐵質(zhì)量控制方面：正產(chǎn)生產(chǎn)情況下，保證鐵水化學成分中Si含量在0.1-0.5%，F(xiàn)e含量在99.45%，S含量在0.01-0.03%。
采用上述技術(shù)方案的有益效果在于：1.取消燒結(jié)礦，使用熔劑性球團80-100%重量比例，鋼渣和石灰石按照0-10%重量比例進行高爐冶煉，減少燒結(jié)礦生產(chǎn)過程中對環(huán)境污染和降低工序能耗。2.經(jīng)濟技術(shù)指標優(yōu)良，高爐冶煉渣比185-300kg/t，燃料比450-480kg/t的高效低耗冶煉模式，可以進一步減少CO2排放量。3.連續(xù)性生產(chǎn)Si含量在0.1-0.5%，F(xiàn)e含量≥99.45%，S含量在0.01-0.03%優(yōu)質(zhì)鐵水。
附圖說明
圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細說明。
本發(fā)明提供了一種高爐全球團冶煉工藝，目的在于取消現(xiàn)有高污染高排放燒結(jié)礦生產(chǎn)工藝，使用相對清潔的球團礦高爐冶煉模式。使用現(xiàn)有高爐冶煉模式和全球團高爐冶煉區(qū)別見表1
表1現(xiàn)有高爐冶煉模式和全球團高爐冶煉對比
實施例1
以450m3高爐為例：
一種高爐全球團冶煉工藝，包括如下步驟 ：
1）將熔劑性球團按80%質(zhì)量比例，塊礦按15%質(zhì)量比例，鋼渣和石灰石按照5%重量比例混合后從爐頂加入高爐中，入爐品位61.85%；
2）將焦炭與礦石分批加入高爐中，礦石批重為25t/t，焦炭批重為為礦石批重的1/5，噴煤量為133kg/t；
3）通過高爐布料溜槽實現(xiàn)環(huán)形布料方式，控制料面形狀，形成邊緣和中心兩道氣流模式；
4）使用熱風爐廢氣預熱的煤氣和空氣，燃燒加熱熱風爐，將經(jīng)過熱風爐換熱后，1151℃高溫熱風加壓后經(jīng)熱風管道送入高爐，風量1558m/min，風壓241kpa，使焦炭和煤粉燃燒參與高爐內(nèi)氧化還原反應(yīng)；
5）鼓風中氧含量控制在21%，富氧率2.41%；
6）礦石在高爐內(nèi)依次經(jīng)過塊狀帶、軟熔帶、滴落帶、風口燃燒帶和爐缸進行間接和直接還原反應(yīng)，生成液態(tài)鐵水經(jīng)出鐵口排出爐外，高爐利用系數(shù)4.01t/m3·d，鐵水溫度1493℃，Si含量0.35%、Fe含量99.45%、S含量0.028%。
本實施例可達到高爐冶煉渣比201kg/t，燃料比461kg/t的高效低耗冶煉模式。
實施例2
以450m3高爐為例：
一種高爐全球團冶煉工藝，包括如下步驟：
1）將熔劑性球團按90%質(zhì)量比例，塊礦按7%質(zhì)量比例，鋼渣和石灰石按照3%重量比例混合后從爐頂加入高爐中，入爐品位60%；
2）將焦炭與礦石分批加入高爐中，礦石批重為25t/t，焦炭批重為為礦石批重的1/3，噴煤量為100kg/t；
3）通過高爐布料溜槽實現(xiàn)扇形布料方式，控制料面形狀，形成邊緣和中心兩道氣流模式；
4）使用熱風爐廢氣預熱的煤氣和空氣，燃燒加熱熱風爐，將經(jīng)過熱風爐換熱后，1180℃高溫熱風加壓后經(jīng)熱風管道送入高爐，風量1620m/min,風壓253kpa，使焦炭和煤粉燃燒參與高爐內(nèi)氧化還原反應(yīng)；
5）鼓風中氧含量控制在28%；富氧率7%；
6）礦石在高爐內(nèi)依次經(jīng)過塊狀帶、軟熔帶、滴落帶、風口燃燒帶和爐缸進行間接和直接還原反應(yīng)，生成液態(tài)鐵水經(jīng)出鐵口排出爐外，高爐利用系數(shù)3.91t/m3·d，鐵水溫度1502℃，Si含量0.1%、Fe含量99.82%、S含量0.010%。
本實施例可達到高爐冶煉渣比297kg/t，燃料比480kg/t的高效低耗冶煉模式。
實施例3
以450m3高爐為例：
一種高爐全球團冶煉工藝，包括如下步驟 ：
1）將熔劑性球團按100%質(zhì)量比例，塊礦按0%質(zhì)量比例，鋼渣和石灰石按照0%重量比例混合后從爐頂加入高爐中，入爐品位62%；
2）將焦炭與礦石分批加入高爐中，礦石批重為25t/t，焦炭批重為為礦石批重的1/4，噴煤量為220kg/t；
3）通過高爐布料溜槽實現(xiàn)定點布料方式，控制料面形狀，形成邊緣和中心兩道氣流模式；
4）使用熱風爐廢氣預熱的煤氣和空氣，燃燒加熱熱風爐，將經(jīng)過熱風爐換熱后，1250℃高溫熱風加壓后經(jīng)熱風管道送入高爐，風量1580m/min,風壓250kpa，使焦炭和煤粉燃燒參與高爐內(nèi)氧化還原反應(yīng)；
5）鼓風中氧含量控制在35%；富氧率14%；
6）礦石在高爐內(nèi)依次經(jīng)過塊狀帶、軟熔帶、滴落帶、風口燃燒帶和爐缸進行間接和直接還原反應(yīng)，生成液態(tài)鐵水經(jīng)出鐵口排出爐外，高爐利用系數(shù)4.0t/m3·d，鐵水溫度1520℃，Si含量0.4%、Fe含量99.51%、S含量0.028%。
本實施例可達到高爐冶煉渣比188kg/t，燃料比455kg/t的高效低耗冶煉模式。
因本發(fā)明具有行業(yè)普適性，本發(fā)明所應(yīng)用高爐不局限于上述高爐容積，對所有容積煉鐵高爐都約定在本發(fā)明專利范圍內(nèi)。
以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：依然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。