D01:10.13374/i.issnl00103x.2010.12.003 第32卷第12期 北京科技大学学报 Vol 32 N9 12 2010年12月 Journal ofUniversity of Science and Technobgy Bejjing Dec 2010 高碱度内配煤含铁团块自还原过程中脱硫和脱磷 薛正良赵栋楠杨叠柯超马国军杨福 王庆祥 武汉科技大学钢铁治金及资源利用省部共建教有部重点实验室，武汉430081 摘要以转炉除尘灰，高炉瓦斯灰和硫酸渣为含铁原料，制成CO/S0值为2.0C/O摩尔比为11~12的高碱度内配煤 含铁团块在1330~1380℃下进行自还原.研究这一过程的脱硫和脱磷规律.结果表明：(1)高碱度内配煤含铁团块自还原 过程中，通过还原气化脱硫可去除2%~4%的硫。其余的硫绝大部分存在于渣中，并通过渣铁分离被去除，总脱硫率高于 97%.(2)过量的CO可以抑制脉石中的？被碳还原。己被还原的磷一部分被新生态的金属铁吸收，另一部分从团块内部 逸出而去除.脉石中未被还原的PQ最终可通过渣铁分离被去除，总脱磷率达到5%~6%.(3)高碱度内配煤含铁团块 高温自还原法可制备出低硫、低磷的“纯净”金属铁粒 关键词铁；直接还原：脱硫；脱磷 分类号TF031 Desulfurization and dephosphorizaton durng self reduction of hgh-basicity coal bearing iron oxide briquettes XUE Zheng liang ZHAO Dang nan YANG D e KE Chao MA Gua in YANG Fy WANGQing-xang Key Laboraory of theMinistry ofEduca ton of China orFerous Menllugy and Resources Utilization WuhanUn iversity ofSc ience and Technokgy Wu han 430081 Chna ABSTRACT High-basicit coalbearing iron oxdle briluettesw ith a Ca/s0 of2 0 and a C/O molr ratp of 11 1.2 wh ich were produced by BOF steem aking sludge BF dedusting ash and pyrite cinder were self reduced at temperatres from 1 330C p 1380C p sudy the Phenomena ofdesulfirization and dephosphorization During he self reduction the desulfurization ratp by evapo rating as (S is20%to4(.Residual su phur is attached in slag and it can be separated from iron nugeets The toul desulfirization ratp ismore hang7.ExcessiveCa in high basicity colbearng iron oxdle briquetes can restran the reacton ofphosphorous pen toxide reduced by carban The reduced Phosphorous is partialy absorbed by nascent meallic iron and the other escapes from the bri quettes Phosphorous penpxide attached n gangue which is not yet reduced can be sepanated from ion nuggets The ptal dephosphori zation ratio ca reach up p5(60.It is indicated that clean iron nuggetsw ih low su Phur and lov Phosphorous can be poduced by self reductpn ofh gh-basicity coalbearng iron oxide briquettes KEY WORDS iron direct reducticn desulirizaton dephosphorization 内配煤含铁球团或团块高温自还原制备直接还 团块为原料的高温自还原法制备金属铁粒的研究工 原铁技术在过去的几十年间开展了大量的基础研究 作0-).将CO直接加入内配煤含铁团块中，使内 和技术研发工作1-，诞生了以mecb"、Fast 配煤含铁团块中渣相或脉石)的二元碱度达到正 m的、Camet和mg等为代表的煤基自还原 硅酸钙(2COS))的组成范围，内配煤含铁团块 直接还原铁生产工艺，并成功投入商业运行.但是， 中的渣相在高温自还原过程中通过固相反应生成 有关内配煤含铁球团或团块自还原过程中的脱硫研 2COSO被还原出来的金属铁在高温下渗碳，并 究报道很少9，有关内配煤含铁球团或团块自还原 聚集成粒.以2C0S0为主要矿物组成的渣相 过程中脱磷方面的研究还未见报道 在冷却过程中因2C)SQ相变体积膨胀而粉 近年来，笔者开展了一种以高碱度内配煤含铁 化，实现渣铁自然分离.由于CO的加入，内配 收稿日期：2010-01-14 基金项目：国家自然科学基金和上海宝钢集团公司“钢铁联合研究基金"资助项目(N050774113) 作者简介：薛正良(1962-，男.教授，博土，博士生导师，E.mail xuezheng1n@wust edu cn第 32卷 第 12期 2010年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.32 No.12 Dec.2010 高碱度内配煤含铁团块自还原过程中脱硫和脱磷 薛正良 赵栋楠 杨 叠 柯 超 马国军 杨 福 王庆祥 武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室, 武汉 430081 摘 要 以转炉除尘灰、高炉瓦斯灰和硫酸渣为含铁原料, 制成 CaO/SiO2值为 2.0、C/O摩尔比为 1.1 ～ 1.2的高碱度内配煤 含铁团块, 在 1 330 ～ 1 380℃下进行自还原, 研究这一过程的脱硫和脱磷规律.结果表明:(1)高碱度内配煤含铁团块自还原 过程中, 通过还原气化脱硫可去除 20% ～ 40%的硫, 其余的硫绝大部分存在于渣中, 并通过渣铁分离被去除, 总脱硫率高于 97%.(2)过量的 CaO可以抑制脉石中的 P2O5 被碳还原, 已被还原的磷一部分被新生态的金属铁吸收, 另一部分从团块内部 逸出而去除.脉石中未被还原的 P2O5 最终可通过渣铁分离被去除, 总脱磷率达到 50% ～ 60%.(3)高碱度内配煤含铁团块 高温自还原法可制备出低硫、低磷的“纯净 ”金属铁粒. 关键词 铁;直接还原;脱硫 ;脱磷 分类号 TF03 + 1 Desulfurizationanddephosphorizationduringself-reductionofhigh-basicity coal-bearingironoxidebriquettes XUEZheng-liang, ZHAODong-nan, YANGDie, KEChao, MAGuo-jun, YANGFu, WANGQing-xiang KeyLaboratoryoftheMinistryofEducationofChinaforFerrousMetallurgyandResourcesUtilization, WuhanUniversityofScienceandTechnology, Wu￾han430081, China ABSTRACT High-basicitycoal-bearingironoxidebriquetteswithaCaO/SiO2 of2.0 andaC/Omolarratioof1.1 to1.2, which wereproducedbyBOFsteelmakingsludge, BFdedustingashandpyritecinder, wereself-reducedattemperaturesfrom1 330℃ to 1 380℃ tostudythephenomenaofdesulfurizationanddephosphorization.Duringtheself-reduction, thedesulfurizationratiobyevapo￾ratingasCOSis20% to40%.Residualsulphurisattachedinslaganditcanbeseparatedfromironnuggets.Thetotaldesulfurization ratioismorethan97%.ExcessiveCaOinhigh-basicitycoal-bearingironoxidebriquettescanrestrainthereactionofphosphorouspen￾toxidereducedbycarbon.Thereducedphosphorousispartiallyabsorbedbynascentmetalliciron, andtheotherescapesfromthebri￾quettes.Phosphorouspentoxideattachedinganguewhichisnotyetreducedcanbeseparatedfromironnuggets.Thetotaldephosphori￾zationratiocanreachupto50% to60%.Itisindicatedthatcleanironnuggetswithlowsulphurandlowphosphorouscanbeproduced byself-reductionofhigh-basicitycoal-bearingironoxidebriquettes. KEYWORDS iron;directreduction;desulfurization;dephosphorization 收稿日期:2010--01--14 基金项目:国家自然科学基金和上海宝钢集团公司“钢铁联合研究基金”资助项目(No.50774113) 作者简介:薛正良(1962— ), 男, 教授, 博士, 博士生导师, E-mail:xuezhengliang@wust.edu.cn 内配煤含铁球团或团块高温自还原制备直接还 原铁技术在过去的几十年间开展了大量的基础研究 和技术研发 工作 [ 1--8] , 诞 生了 以 Inmetco [ 1] 、 Fast￾met [ 2] 、Comet [ 3] 和 ITmk3 [ 6] 等为代表的煤基自还原 直接还原铁生产工艺 ,并成功投入商业运行 .但是 , 有关内配煤含铁球团或团块自还原过程中的脱硫研 究报道很少 [ 9] ,有关内配煤含铁球团或团块自还原 过程中脱磷方面的研究还未见报道. 近年来, 笔者开展了一种以高碱度内配煤含铁 团块为原料的高温自还原法制备金属铁粒的研究工 作 [ 10--13] .将 CaO直接加入内配煤含铁团块中 ,使内 配煤含铁团块中渣相 (或脉石 )的二元碱度达到正 硅酸钙(2CaO·SiO2 )的组成范围 , 内配煤含铁团块 中的渣相在高温自还原过程中通过固相反应生成 2CaO·SiO2 ,被还原出来的金属铁在高温下渗碳, 并 聚集成粒 [ 13] .以 2CaO·SiO2为主要矿物组成的渣相 在冷却过程中因 2CaO· SiO2相变体积膨胀而粉 化 [ 14] , 实现渣铁自然分离 .由于 CaO的加入, 内配 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2010.12.003