CN102747179A

CN102747179A - 一种褐煤半焦作还原剂制取直接还原铁的方法

Info

Publication number: CN102747179A
Application number: CN2012102263144A
Authority: CN
Inventors: 张秋民; 何德民; 关珺; 李跃斌
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明属于化工、冶金领域。一种褐煤半焦作还原剂制取直接还原铁的方法，采用褐煤低温热解半焦为还原剂，还原剂与原矿石按焦矿质量比0.2～1.2的比例混合，在竖式加热炉中加热反应，反应温度恒温在800～1100℃，反应时间0.25～2.0h，制取直接还原铁。本发明与传统技术相比具有显著的特点，反应时间短，还原温度低，反应过程安全容易控制，操作简单，明显降低了反应能耗。

Description

一种褐煤半焦作还原剂制取直接还原铁的方法

技术领域

本发明属于化工、冶金领域，具体涉及煤基直接还原铁工艺中的一种以褐煤半焦作还原剂直接还原铁的方法。

背景技术

传统钢铁行业的炼铁系统由焦化、烧结、高炉炼铁等工序组成，经过长时间的发展，技术已经非常成熟。但也存在着固有的不足，即对冶金焦的强烈依赖关系。炼焦行业是环境污染的主要源头之一，为了摆脱焦煤资源短缺对钢铁工业发展的制约，适应日益提高的环境保护要求，非高炉炼铁技术的研究不断深入，直接还原铁的研究得到了日益关注。

直接还原法是指在低于熔点温度之下将铁矿石直接还原成铁的炼铁生产过程，其产品为直接还原铁（即DRI），也成海绵铁。海绵铁可代替废钢作为电炉炼钢的原料，它具备一些废钢所缺乏的优点，其中最主要的是有害杂质含量低。因此海绵铁还是特钢冶炼的优质原料。而且海绵铁冶炼不需焦炭，不受炼焦煤短缺的影响。

对于我国的直接还原技术研究，与世界上主要以气基直接还原为主不同，我国的能源结构决定了我国的直接还原技术应以煤基直接还原为主。随着全球范围内的铁矿石价格上涨，我国的钢铁企业受到了很大的冲击，一方面对直接还原新技术的关注度提高，另一方面纷纷寻求本国矿石，致力于国内资源的开发利用。

煤基直接还原以各种非焦煤为主要能源，高反应活性煤的利用，对降低还原过程的能耗具有重要意义。我国拥有储量丰富的褐煤资源，褐煤资源的高效清洁利用一直是褐煤利用的难题。褐煤低温热解技术在得到煤焦油的同时，可得到热解半焦，而褐煤热解半焦延续了褐煤的高活性。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足问题，提供一种褐煤半焦作还原剂制取直接还原铁的方法，针对传统煤基直接还原铁生产过程中的高能耗，采用高活性的褐煤低温热解为原料，明显降低直接还原工艺生产温度，对降低反应过程能耗有显著作用。本发明直接还原试验装置示意图见图1。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种褐煤半焦作还原剂制取直接还原铁的方法，采用褐煤低温热解半焦为还原剂，还原剂与原矿石按焦矿质量比0.2～1.2的比例混合，在竖式加热炉中加热反应，反应温度恒温在800～1100℃，反应时间0.25～2.0h，制取直接还原铁。

所述褐煤半焦采用褐煤低温热解得到的半焦，包括以褐煤固定床低温热解，在焦油产率较高的热解温度下制取还原用低温热解半焦。

所述加热反应是以30℃/min的升温速率升至反应温度。

所述竖式加热炉加热反应是将还原剂半焦与铁矿石的混合料装入反应器；通入烟气，以排出反应器内的空气；关闭烟气阀门，以30℃/min的升温速率升至反应温度，恒温反应后，关闭加热装置，冷却至80℃后排出物料；经磁选分离，得到直接还原铁。

本发明与传统技术相比具有显著的特点，反应时间短，还原温度低，反应过程安全容易控制，操作简单，明显降低了反应能耗。

附图说明

图1是本发明直接还原试验装置示意图。

图2为本发明的工艺流程图。

图3为本发明的反应温度对直接还原效果的影响关系图。

图4为本发明的反应时间对直接还原效果的影响关系图。

图5为本发明的焦矿比对直接还原效果的影响关系图。

图中：1流量计；2反应器；3多孔支撑物；4中央控制器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明并不局限于具体实施例。

试验选用霍林河褐煤为原料，制取还原用半焦，以弓长岭铁矿为原料，通过直接还原，得到直接还原铁，以全铁化率和金属化率为指标，考察各个影响因素对直接还原效果的影响，详见图3－图5。

实施例1：一种褐煤半焦作还原剂制取直接还原铁的方法，首先采用原煤经干燥，热解制得褐煤低温热解半焦作为还原剂；矿石经粉碎，筛分选取粒度在1－6mm的矿石；采用如图1所示的竖式加热炉进行加热反应，还原剂与矿石按焦矿质量比0.2～1.2的比例混合，将半焦与铁矿石的混合料装入反应器2中，反应器内底部带有多孔支撑物3；通入烟气并由流量计1测量流量，以排出反应器内的空气；关闭烟气阀门，由控制器4控制以30℃/min的升温速率升至反应温度，反应温度恒温在850～1100℃，反应时间0.25～2.0h，关闭加热装置，待装置冷却至80℃后排出物料；制得的直接还原铁经磁选分离，除去残焦得到直接还原铁，还原铁经化学分析检测全铁化率和金属化率，再经磨矿磁选得铁精矿粉，化学分析其全铁化率和金属化率。

在反应温度950℃，反应时间1.5h，焦矿比0.4的工艺条件下，可得到全铁化率为85.04%，金属化率为93.11%的直接还原铁，经进一步磨矿—磁选可得到全铁化率为93.15%，金属化率为90.36%的优质铁粉，完全能满足电炉炼钢的要求。

实施例2：按照实施例1所述的制法，在反应温度 1000℃，反应时间1.5h，焦矿比 0.4的工艺条件下，可得到全铁化率为84.10%，金属化率为 92.15%的直接还原铁，经进一步磨矿—磁选可得到全铁化率为92.95%，金属化率为 91.35%的优质铁粉。

实施例3：按照实施例1所述的制法，在反应温度800℃，反应时间1.5h，焦矿比0.4的工艺条件下，可得到全铁化率为72.58%，金属化率为14.48 %的直接还原铁，经进一步磨矿—磁选可得到全铁化率为77.86%，金属化率为 14.68%的铁粉。

实施例4：按照实施例1所述的制法，在反应温度1100℃，反应时间1.5h，焦矿比0.4的工艺条件下，可得到全铁化率为85.63%，金属化率为91.61%的直接还原铁，经进一步磨矿—磁选可得到全铁化率为90.19%，金属化率为88.92%的优质铁粉。

实施例5：按照实施例1所述的制法，在反应温度950℃，反应时间0.25h，焦矿比0.4的工艺条件下，可得到全铁化率为75.47%，金属化率为54.68%的直接还原铁，经进一步磨矿—磁选可得到全铁化率为82.83%，金属化率为48.20%的优质铁粉。

实施例6：按照实施例1所述的制法，在反应温度950℃，反应时间2.0h，焦矿比0.4的工艺条件下，可得到全铁化率为85.04%，金属化率为93.11%的直接还原铁，经进一步磨矿—磁选可得到全铁化率为92.17%，金属化率为91.90%的优质铁粉。

实施例7：按照实施例1所述的制法，在反应温度950℃，反应时间1.5h，焦矿比0.2的工艺条件下，可得到全铁化率为78.36%，金属化率为83.84%的直接还原铁，经进一步磨矿—磁选可得到全铁化率为89.54%，金属化率为87.32%的优质铁粉。

实施例8：按照实施例1所述的制法，在反应温度950℃，反应时间1.5h，焦矿比1.2的工艺条件下，可得到全铁化率为82.36%，金属化率为91.47%的直接还原铁，经进一步磨矿—磁选可得到全铁化率为89.88%，金属化率为88.77%的优质铁粉。

Claims

1.一种褐煤半焦作还原剂制取直接还原铁的方法，其特征是：采用褐煤低温热解半焦为还原剂，还原剂与原矿石按焦矿质量比0.2～1.2的比例混合，在竖式加热炉中加热反应，反应温度恒温在800～1100℃，反应时间0.25～2.0h，制取直接还原铁。

2.根据权利要求1所述的一种褐煤半焦作还原剂制取直接还原铁的方法，其特征是：所述褐煤半焦采用褐煤低温热解得到的半焦，包括以褐煤固定床低温热解，在焦油产率较高的热解温度下制取还原用低温热解半焦。

3.根据权利要求1所述的一种褐煤半焦作还原剂制取直接还原铁的方法，其特征是：所述加热反应是以30℃/min的升温速率升至反应温度。

4.根据权利要求1－3任一所述的一种褐煤半焦作还原剂制取直接还原铁的方法，其特征是：所述竖式加热炉加热反应是将还原剂半焦与铁矿石的混合料装入反应器，经法兰密封；通入烟气，以排出石英管内的空气；关闭烟气阀门，以30℃/min的升温速率升至反应温度，恒温反应后，关闭加热装置，冷却至80℃后排出物料；经磁选分离，得到直接还原铁。