CN1035196C - 铁精矿煤基直接还原法及所用的复合粘结剂 - Google Patents
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Abstract
铁精矿煤基直接还原法及所用的复合粘结剂,属于直接还原铁生产领域。本发明采用有机物与无机物相配合的复合粘结剂,将铁精矿冷粘结成球,并以此为原料,在回转窑中采用快速升温的还原操作制度直接还原铁。该球团抗压300N/个左右、落下>8次/1m、耐磨指数(-300mm)<3%,冶金性能优良,在1050℃还原40分钟,金属化率即可达92%以上。该新工艺与采用氧化球团为炉料的“二步法”直接还原相比,设备投资少44.2%、产量可提高37.5%、节约能源33.32%、成本降低21.4%。
Description
本发明涉及一种用于金属生产的直接还原法,特别是用于铁的还原。
目前,国内外回转窑法直接还原生产铁,都以优质天然块矿或高温氧化焙烧球团矿为炉料。当以氧化焙烧球团矿为炉料时,铁矿粉经造球、预热、干燥后,在回转窑(竖炉内)经1200℃以上高温氧化焙烧、固结,再入回转窑进行高温直接还原(通称“二步法”),其主要缺点有:生产流程长、高温设备多、建设投资大、能源消耗多、生产效率低、加工成本高,球团还原速度慢、还原过程球团破裂剥落现象较严重;为了解决以上问题,中国专利CN85103346公开了一种利用腐殖酸钠为复合粘结剂的冷固结球团直接还原法,省去了“二步法”中的高温预热氧化固结过程,尽管如此,所使用的复合粘结剂内配煤粉,不利于提高铁的含量,球团不耐湿,在潮湿空气中存放,其强度会明显降低。
为了进一步简化工艺过程,降低能耗、提高产品回收率,本发明提供一种新型的球团还原法及其所使用的复合粘结剂。
本发明提供的复合粘结剂,其组成成份为:固体腐殖酸钠90~96%(重量),消石灰4~10%(重量)。腐殖酸钠通过以褐煤、NaOH为原料按常规方法制备。
使用复合粘结剂,利用铁精矿直接还原生产铁的工艺流程如下:
在铁精矿中加入1~3%(重量百分比)复合粘结剂,混匀以后将混合料加水湿润,经5~10分钟的碾磨或润磨处理后造球,所得球团可直接进入回转窑还原,也可经低温干燥后入炉还原,球团低温干燥温度为100~300℃,风速为1.0~1.8M/s,时间为20~30分钟。还原采用快速升温制度,升温速度为每分钟7~10℃,在80~100分钟内升温至还原温度1000~1100℃,还原保温时间为160~180分钟。
本发明与传统的采用氧化球团为炉料的“二步法”相比,其主要特点是:
①取消了“二步法”中的球团高温氧化焙烧过程,只经一步高温过程即可得到直接还原铁,设备投资少44.2%、产量可提高37.5%、节约能源33.32%、成本降低21.4%;
②球团的还原速度快,不存在氧化球团所固有的低温还原粉化现象;
③产品质量好,含铁量比采用氧化球团时高2%左右;
④复合粘结剂“一物多用”,既是粘结剂,又是还原剂、催化剂。
本发明与“有机化合物固结球团直接还原法”相比,有如下主要特点:
①粘结剂不同:由单一的有机粘结剂(腐殖酸钠),改为有机(腐殖酸钠)与无机(消石灰)的混合物;
加入消石灰的主要作用是:
A.还原催化作用:使球团的还原速度明显加快,高温(1050℃)还原40分钟,金属化率即可高达92%以上,与氧化球团相比,达到同样金属化率的时间要提前60分钟左右。正因如此,这种复合粘结剂球团可以不内配煤粉,有利于提高产品质量,还原温度可维持在1100℃以下;
B.改善球团的耐湿性能:单纯用腐殖酸钠为粘结剂的球团,其主要缺点是不耐湿,在空气中存放时间过长会因吸潮而强度明显下降,加入消石灰后在潮湿环境中长期存放而对强度无明显影响,当适当提高消石灰用量时,球团可在水中浸泡;
C.改善球团的高温抗爆裂性能,该球团抗压300N/个左右、落下>8次/1m、耐磨指数(-300mm)<3%。
②球团不内配煤粉:内配煤的目的是改善还原剂与铁氧化物的接触条件,提高球团的还原速度。因消石灰的还原催化作用,不内配煤亦能达到很快的还原速度。因不内配煤,产品的含铁量可提高2%到3%;
③可以采用湿球直接入窑:由于石灰加入,球团的高温抗爆裂性能提高,因而可采用湿球入窑还原。使工艺过程可进一步简化、设备投资降低(可取消干燥设施);
④还原操作制度改进:采用快速升温、较低温度(<1100)还原的操作制度。
本工艺除用于铁精矿球团直接还原生产海绵铁之外,还可生产预还原球团矿作为高炉炉料,使高炉增产、节能;亦可应用于难选难冶的多金属共生铁矿(如含Zn、Sn、Pb、P、As较高的铁矿)的综合回收利用,有着广阔的应用前景。
实施本发明的最佳方案为:
按重量比为98.5%的铁精矿粉、1.5%的复合粘结剂(按重量比计算,其中消石灰占8%,腐殖酸钠占92%),加总重量5~6%的水一起混合均匀,经10分钟的润磨(或碾压)后造球,球团Ф8~15mm。湿球经200℃的低温干燥后入窑还原,其还原工艺条件为:650℃时球团进窑,历时100分钟,升温至1050℃,恒温还原80分钟,产品金属化率可达95%以上。
Claims (2)
1.一种铁精矿球团煤基直接还原法,包括矿物的混料、碾磨、造球、干燥、还原过程,其特征在于:
在铁精矿中加入1~3%(重量百分比)复合粘结剂,包含固体腐殖酸钠,消石灰,混匀经5~10分钟的碾磨或润磨处理后造球,球团干燥温度为100~300℃,风速为1.0~1.8M/s,时间为20~30分钟,干燥后的球团入回转窑还原,还原升温速度为每分钟7~10℃,在80~100分钟内升温至还原温度1000~1100℃,还原保温时间为160~180分钟。
2.权利要求1所述的直接还原法所使用的复合粘结剂,其特征在于:包含90~96%的固体腐殖酸钠,4~10%的消石灰。
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