CN106636520A - 制备金属化球团的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了制备金属化球团的系统和方法，该系统包括：球磨装置，球磨装置具有煤粉入口、碱金属盐入口、有机粘结剂入口和含有碱金属盐的煤粉出口；成型装置，成型装置具有含有碱金属盐的煤粉入口、含铁矿粉入口和混合球团出口；烘干装置，烘干装置具有混合球团入口和干燥球团出口；还原装置，还原装置具有干燥球团入口、金属化球团出口和还原尾气出口。采用该系统可显著提高所得金属化球团的金属化率，并且所得金属化球团中铁的品位可达95％以上，铁的回收率可达96％以上。

Description

制备金属化球团的系统和方法
技术领域
本发明属于能源与冶金领域，具体而言，本发明涉及制备金属化球团的系统和方法。
背景技术
近年来优质原燃料资源日益匮乏，解决该问题目前主要可从以下两方面着手：一方面，提高煤炭利用率；一方面利用其它新型燃料从根本上替代煤炭。生物质原料，诸如废木料、秸秆、锯末、稻壳等都是可再生的碳源，与传统化石能源相比具有巨大的经济效益和社会效益，但是由于自身的局限性，目前还未能被大规模应用，因此必须想办法提高煤炭资源的利用率，以达到低碳节能环保的目的。
申请专利号201210425866.8的专利公开了一种高炉用含碳球团的制备方法。该方法为：按质量份数称取烧结机头电除尘灰、高炉瓦斯泥份、炉前矿槽除尘灰份、无钙铬渣份、钒钛磁铁精矿份、氧化锆份、膨润土份和消石灰份，并将烧结机头电除尘灰、高炉瓦斯泥、炉前矿槽除尘灰和无钙铬渣分别研磨成目的细粉；然后将上述物料混合，逐步加入盘式成球机制成含碳球团；最后将上述含碳球团加入转底炉中还原。该方法所得的含碳球团冶金性能较差，且含有硫化物、氮化物等杂质，对后续直接还原铁的处理有影响，且杂质本身后期会产生CO2、SO2、NOx等污染物。除此之外，这种含碳球团对化石能源依赖较大，能耗较高。
申请专利号201310056031.4公开了一种煤基直接还原铁含碳球团的制备方法及采用该方法的生产设备，属于煤基直接还原铁工艺生产技术领域。该发明煤基直接还原铁含碳球团的制备包括配料和造球，造球通过两次造球完成：以铁精粉、碳粉和粘结剂为原料进行第一次造球；再以碳粉和粘结剂为原料，以第一次造球所得球团为球核进行第二次造球后得到含碳球团。该方法两次造球过程中煤粉分配比例不均匀，导致还原过程中还原气氛不均衡，且还原剂为煤粉，反应性低，后续会产生氮化物和硫化物等污染物。
申请专利号CN103602805 B的专利公开了一种赤泥球团及制备方法。该方法将赤泥进行破碎，然后添加煤粉和粘结剂，在搅拌过程中逐步加入水，进一步搅拌混合均匀，送入揉捏机揉捏，然后通过对辊挤压成球，最后对赤泥球进行烘干，即可得赤泥球团。该方法中因赤泥本身粒度较细且该方法中所用煤为粉末，添加粘结剂混合均匀后导致球团孔隙率较低，还原效果较差，最终导致球团在转底炉中的还原温度较高，能耗较大。
因此现有制备金属化球团的技术有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备金属化球团的系统和方法，采用该系统可显著提高所得金属化球团的金属化率，并且所得金属化球团中铁的品位可达95％以上，铁的回收率可达96％以上。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备金属化球团的系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：
球磨装置，所述球磨装置具有煤粉入口、碱金属盐入口、有机粘结剂入口和含有碱金属的煤粉出口；
成型装置，所述成型装置具有含有碱金属的煤粉入口、含铁矿粉入口和混合球团出口，所述含有碱金属的煤粉入口与所述含有碱金属的煤粉出口相连；
烘干装置，所述烘干装置具有混合球团入口和干燥球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连；
还原装置，所述还原装置具有干燥球团入口、金属化球团出口和还原尾气出口，所述干燥球团入口与所述干燥球团出口相连。
由此，根据本发明实施例的制备金属化球团的系统通过将煤粉、碱金属盐、有机粘结剂供给至球磨装置中进行球磨处理，可显著增大煤粉、碱金属盐和有机粘结剂三者之间的接触面积，从而有利于提高后续混合球团在还原装置中的反应速率，然后将所得含有碱金属盐的煤粉与含铁矿粉供给至成型装置中进行成型处理，得到混合球团，使煤粉、碱金属盐和含铁矿粉充分接触，并且混合球团在烘干装置内脱水，可增大混合球团的孔隙率，同时增加混合球团的机械强度，有利于后续还原反应的进行，其次在制备金属化球团的原料中添加碱金属盐，在还原装置内在高温环境下，一方面该碱金属盐受热分解产生CO2，可进一步增大混合球团的孔隙率；另一方面该碱金属盐在高温下产生金属蒸汽，该金属蒸汽能够对煤的气化反应产生催化作用，从而提高混合球团还原反应的速率，实现高效节能的冶炼过程。由此，采用该系统可显著提高所得金属化球团的金属化率，并且所得金属化球团中铁的品位可达95％以上，铁的回收率可达96％以上。
另外，根据本发明上述实施例的制备金属化球团的系统，还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述球磨装置为球磨机。由此，可显著提高球磨处理的效率，制得粒度适宜的含有碱金属盐的煤粉，从而提高混合球团在还原装置内的反应性。
在本发明的一些实施例中，所述还原装置为转底炉。由此，可以显著提高所得金属化球团的金属化率。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述制备金属化球团的系统处理金属化球团的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将煤粉、碱金属盐和有机粘结剂供给至所述球磨装置中进行球磨处理，以便得到含有碱金属的煤粉；
(2)将所述含有碱金属的煤粉和含铁矿粉供给至所述成型装置中进行成型处理，以便得到混合球团；
(3)将所述混合球团供给至所述烘干装置中进行烘干处理，以便得到干燥球团；
(4)将所述干燥球团供给至所述还原装置中进行还原处理，以便得到金属化球团和还原尾气。
由此，根据本发明实施例的制备金属化球团的方法通过将煤粉、碱金属盐、有机粘结剂供给至球磨装置中进行球磨处理，可显著增大煤粉、碱金属盐和有机粘结剂三者之间的接触面积，从而有利于提高后续混合球团在还原装置中的反应速率，然后将所得含有碱金属盐的煤粉与含铁矿粉供给至成型装置中进行成型处理，得到混合球团，使煤粉、碱金属盐和含铁矿粉充分接触，并且混合球团在烘干装置内脱水，可增大混合球团的孔隙率，同时增加混合球团的机械强度，有利于后续还原反应的进行，其次在制备金属化球团的原料中添加碱金属盐，在还原装置内在高温环境下，一方面该碱金属盐受热分解产生CO2，可进一步增大混合球团的孔隙率；另一方面该碱金属盐在高温下产生金属蒸汽，该金属蒸汽能够对煤的气化反应产生催化作用，从而提高混合球团还原反应的速率，实现高效节能的冶炼过程。由此，采用该方法可显著提高所得金属化球团的金属化率，并且所得金属化球团中铁的品位可达95％以上，铁的回收率可达96％以上。
另外，根据本发明上述实施例的制备金属化球团的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述煤粉、所述碱金属盐和所述有机粘结剂的质量比为1：(0.05～0.08)：(0.05～0.08)。由此，可显著提高金属化球团的金属化率。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述球磨处理的时间为3～4小时。由此，可利于实现煤粉与碱金属盐的充分接触，从而进一步提高金属化球团中的铁品位和回收率。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述碱金属盐为碳酸钠和碳酸钾中的至少一种。由此，可进一步提高金属化球团的金属化率。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述有机粘结剂为选自钠基膨润土。由此，有利于增加煤粉与碱金属盐的接触面积，从而增加后续混合球团的反应速率。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述含有碱金属的煤粉粒度不高于10微米。由此，可进一步提高金属化球团的金属化率。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述含有碱金属的煤粉和所述含铁矿粉的质量比为10～30:100，优选21:100。由此，可进一步提高金属化球团中的铁品位和回收率。
在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述还原处理的温度为1000～1250摄氏度，时间为20～35分钟。由此，可进一步提高金属化球团的金属化率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的制备金属化球团的系统结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的制备金属化球团的方法流程示意图；
图3是根据本发明实施例1-2和对比例1-4的制备金属化球团的系统结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备金属化球团的系统。根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：球磨装置100、成型装置200、烘干装置300和还原装置400。
根据本发明的实施例，球磨装置100具有煤粉入口101、碱金属盐入口102、有机粘结剂入口103和含有碱金属盐的煤粉出口104，且适于将煤粉、碱金属盐和有机粘结剂进行球磨处理，以便得到含有碱金属的煤粉。发明人发现，通过将碱金属盐与煤粉进行混合，在后续过程中，碱金属盐受热分解产生CO2，可增大混合球团的孔隙率；另一方面碱金属盐在高温下产生金属蒸汽，该金属蒸汽能够对煤的气化反应产生催化作用，从而提高混合球团还原反应的速率，进而提高所得金属化球团的金属化率。
根据本发明的一个实施例，球磨装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，球磨装置可以为球磨机。由此，可显著提高球磨处理的效率，制得粒度适宜的含有碱金属盐的煤粉，从而提高混合球团在还原装置内的反应性。
根据本发明的再一个实施例，煤粉、碱金属盐和有机粘结剂的质量比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，煤粉、碱金属盐和有机粘结剂的质量比可以为1：(0.05～0.08)：(0.05～0.08)。
根据本发明的又一个实施例，球磨处理的时间并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，球磨处理的时间可以为3～4小时。由此，可以使得物料之间充分接触，从而进一步提高后续所得金属化球团的金属化率。
根据本发明的又一个实施例，碱金属盐的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，碱金属盐可以为碳酸钠和碳酸钾中的至少一种。发明人发现，采用该类碱金属盐可以显著提高所得金属化球团的金属化率，并且所得金属化球团中铁的品位可达95％以上，铁的回收率可达96％以上。
根据本发明的又一个实施例，有机粘结剂的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，有机粘结剂可以为钠基膨润土。由此，有利于增加煤粉与碱金属盐的接触面积，从而增加后续混合球团的反应速率。
根据本发明的又一个实施例，含有碱金属的煤粉粒度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，含有碱金属的煤粉粒度可以不高于10微米。由此，可进一步增加煤粉与碱金属盐的接触面积，从而增加后续混合球团的反应速率。
根据本发明的实施例，成型装置200具有含有碱金属盐的煤粉入口201、含铁矿粉入口202和混合球团出口203，含有碱金属的煤粉入口201与含有碱金属的煤粉出口104相连，且适于将含有碱金属的煤粉和含铁矿粉进行成型处理，以便得到混合球团。由此，有利于提高金属化球团的含铁品位和回收率。
根据本发明的一个实施例，含有碱金属的煤粉和含铁矿粉的质量比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，含有碱金属的煤粉和含铁矿粉的质量比可以为10～30:100，优选21:100。
根据本发明的实施例，烘干装置300具有混合球团入口301和干燥球团出口302，混合球团入口301与混合球团出口203相连，且适于将混合球团进行烘干处理，以便得到干燥球团。由此，可除去混合球团中的水分，增大混合球团的孔隙率，同时增加混合球团的机械强度，有利于混合球团后续还原反应的进行。
根据本发明的实施例，还原装置400具有干燥球团入口401、金属化球团出口402和还原尾气出口403，干燥球团入口401与干燥球团出口302相连，且适于将干燥球团进行还原处理，以便得到金属化球团和还原尾气。
根据本发明的一个实施例，还原处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，还原处理的温度可以为1000～1250摄氏度，时间可以为20～35分钟。由此，可进一步提高金属化球团中的铁品位和回收率。具体的，还原装置可以为转底炉。
根据本发明实施例的制备金属化球团的系统通过将煤粉、碱金属盐、有机粘结剂供给至球磨装置中进行球磨处理，可显著增大煤粉、碱金属盐和有机粘结剂三者之间的接触面积，从而有利于提高后续混合球团在还原装置中的反应速率，然后将所得含有碱金属盐的煤粉与含铁矿粉供给至成型装置中进行成型处理，得到混合球团，使煤粉、碱金属盐和含铁矿粉充分接触，并且混合球团在烘干装置内脱水，可增大混合球团的孔隙率，同时增加混合球团的机械强度，有利于后续还原反应的进行，其次在制备金属化球团的原料中添加碱金属盐，在还原装置内在高温环境下，一方面该碱金属盐受热分解产生CO2，可进一步增大混合球团的孔隙率；另一方面该碱金属盐在高温下产生金属蒸汽，该金属蒸汽能够对煤的气化反应产生催化作用，从而提高混合球团还原反应的速率，实现高效节能的冶炼过程。由此，采用该系统可显著提高所得金属化球团的金属化率，并且所得金属化球团中铁的品位可达95％以上，铁的回收率可达96％以上。
如上所述，根据本发明实施例的制备金属化球团的系统可具有选自下列的优点至少之一：
根据本发明实施例的制备金属化球团的系统通过该系统制得的金属化球团的冶金性能指标远优于常规球团。
根据本发明实施例的制备金属化球团的系统通过在制备金属化球团的原材料中添加碱金属盐，将碱金属盐与煤粉充分研磨，该碱金属盐对煤粉的气化反应可起到催化作用，可大大提高混合球团的反应性，缩短还原时间，降低还原温度，从而降低能耗。
根据本发明实施例的制备金属化球团的系统通过控制碱金属盐与煤粉的质量比，可显著提高金属化球团的铁品位和回收率。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种利用上述制备金属化球团的系统处理金属化球团的方法。根据本发明的实施例，参考图2，该方法包括：
S100：将煤粉、碱金属盐和有机粘结剂供给至球磨装置中进行球磨处理
该步骤中，将煤粉、碱金属盐和有机粘结剂供给至球磨装置中进行球磨处理，以便得到含有碱金属的煤粉。发明人发现，通过将碱金属盐与煤粉进行混合，在后续过程中，碱金属盐受热分解产生CO2，可增大混合球团的孔隙率；另一方面碱金属盐在高温下产生金属蒸汽，该金属蒸汽能够对煤的气化反应产生催化作用，从而提高混合球团还原反应的速率，进而提高所得金属化球团的金属化率。具体的，球磨装置可以为球磨机。
根据本发明的一个实施例，煤粉、碱金属盐和有机粘结剂的质量比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，煤粉、碱金属盐和有机粘结剂的质量比可以为1：(0.05～0.08)：(0.05～0.08)。
根据本发明的再一个实施例，球磨处理的时间并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，球磨处理的时间可以为3～4小时。由此，可利于实现煤粉与碱金属盐的充分接触，从而进一步提高金属化球团中的铁品位和回收率。
根据本发明的又一个实施例，碱金属盐的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，碱金属盐可以为碳酸钠和碳酸钾中的至少一种。发明人发现，采用该类碱金属盐可以显著提高所得金属化球团的金属化率，并且所得金属化球团中铁的品位可达95％以上，铁的回收率可达96％以上。
根据本发明的又一个实施例，有机粘结剂的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，有机粘结剂可以为选自钠基膨润土。由此，有利于增加煤粉与碱金属盐的接触面积，从而增加后续混合球团的反应速率。
根据本发明的又一个实施例，含有碱金属的煤粉粒度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，含有碱金属的煤粉粒度可以不高于10微米。由此，可进一步增加煤粉与碱金属盐的接触面积，从而增加后续混合球团的反应速率。
S200：将含有碱金属的煤粉和含铁矿粉供给至成型装置中进行成型处理
该步骤中，将含有碱金属的煤粉和含铁矿粉供给至成型装置中进行成型处理，以便得到混合球团。由此，有利于提高金属化球团的含铁品位和回收率。
根据本发明的一个实施例，含有碱金属的煤粉和含铁矿粉的质量比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，含有碱金属的煤粉和含铁矿粉的质量比可以为10～30:100，优选21:100。
S300：将混合球团供给至烘干装置中进行烘干处理
该步骤中，将混合球团供给至烘干装置中进行烘干处理，以便得到干燥球团。由此，可除去混合球团中的水分，增大混合球团的孔隙率，同时增加混合球团的机械强度，有利于混合球团后续还原反应的进行。
S400：将干燥球团供给至还原装置中进行还原处理
该步骤中，将干燥球团供给至还原装置中进行还原处理，以便得到金属化球团和还原尾气。由此，可进一步提高金属化球团的含铁品位和回收率。具体的，还原装置可以为转底炉。
根据本发明的一个实施例，还原处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，还原处理的温度可以为1000～1250摄氏度，时间可以为20～35分钟。由此，可进一步提高金属化球团中的铁品位和回收率。
根据本发明实施例的制备金属化球团的方法通过将煤粉、碱金属盐、有机粘结剂供给至球磨装置中进行球磨处理，可显著增大煤粉、碱金属盐和有机粘结剂三者之间的接触面积，从而有利于提高后续混合球团在还原装置中的反应速率，然后将所得含有碱金属盐的煤粉与含铁矿粉供给至成型装置中进行成型处理，得到混合球团，使煤粉、碱金属盐和含铁矿粉充分接触，并且混合球团在烘干装置内脱水，可增大混合球团的孔隙率，同时增加混合球团的机械强度，有利于后续还原反应的进行，其次在制备金属化球团的原料中添加碱金属盐，在还原装置内在高温环境下，一方面该碱金属盐受热分解产生CO2，可进一步增大混合球团的孔隙率；另一方面该碱金属盐在高温下产生金属蒸汽，该金属蒸汽能够对煤的气化反应产生催化作用，从而提高混合球团还原反应的速率，实现高效节能的冶炼过程。由此，采用该方法可显著提高所得金属化球团的金属化率，并且所得金属化球团中铁的品位可达95％以上，铁的回收率可达96％以上。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
参考图3，将煤粉、碱金属盐(碳酸钾)和有机粘结剂(钠基膨润土)供给至球磨装置中研磨3h，其中碳酸钾的添加量为煤粉的5wt％，煤粉和钠基膨润土的质量比为21：8，得到粒度不高于10微米的含有碳酸钾的煤粉；将上述含有碳酸钾的煤粉和含铁矿粉按照含铁矿粉：煤粉＝100：21的质量比供给至成型装置中进行成型处理，得到混合球团；将上述混合球团供给至烘干装置中进行烘干处理，得到干燥球团；将上述干燥球团供给至转底炉中进行还原处理，还原温度为1200摄氏度，还原时间为30min，得到金属化球团和还原尾气，上述金属化球团的铁品位为94.35％，回收率为95.52％。
实施例2
参考图3，将煤粉、碱金属盐(碳酸钾)和有机粘结剂(钠基膨润土)供给至球磨装置中研磨4h，其中碳酸钾的添加量为煤粉的8wt％，煤粉和钠基膨润土的质量比为21：8，得到粒度不高于10微米的含有碳酸钾的煤粉；将上述含有碳酸钾的煤粉和含铁矿粉按照含铁矿粉：煤粉＝100：21的质量比供给至成型装置中进行成型处理，得到混合球团；将上述混合球团供给至烘干装置中进行烘干处理，得到干燥球团；将上述干燥球团供给至转底炉中进行还原处理，还原温度为1200摄氏度，还原时间为30min，得到金属化球团和还原尾气。上述金属化球团的含铁品位为95.64％，回收率为96.02％。
对比例1
参考图3，将煤粉、碱金属盐(碳酸钾)和有机粘结剂(钠基膨润土)供给至球磨装置中研磨3h，其中碳酸钾的添加量为煤粉的3wt％，煤粉和钠基膨润土的质量比为21：8，得到粒度不高于10微米的含有碳酸钾的煤粉；将上述含有碳酸钾的煤粉和含铁矿粉按照含铁矿粉：煤粉＝100：21的质量比供给至成型装置中进行成型处理，得到混合球团；将上述混合球团供给至烘干装置中进行烘干处理，得到干燥球团；将上述干燥球团供给至转底炉中进行还原处理，还原温度为1200摄氏度，还原时间为30min，得到金属化球团和还原尾气。上述金属化球团的含铁品位为90.52％，回收率为89.72％。
对比例2
参考图3，将煤粉、碱金属盐(碳酸钾)和有机粘结剂(钠基膨润土)供给至球磨装置中研磨3h，其中碳酸钾的添加量为煤粉的1wt％，煤粉和钠基膨润土的质量比为21：8，得到粒度不高于10微米的含有碳酸钾的煤粉；将上述含有碳酸钾的煤粉和含铁矿粉按照含铁矿粉：煤粉＝100：21的质量比供给至成型装置中进行成型处理，得到混合球团；将上述混合球团供给至烘干装置中进行烘干处理，得到干燥球团；将上述干燥球团供给至转底炉中进行还原处理，还原温度为1200摄氏度，还原时间为30min，得到金属化球团和还原尾气。上述金属化球团的含铁品位为88.85％，回收率为90.02％。
对比例3
参考图3，将煤粉、碱金属盐(碳酸钾)和有机粘结剂(钠基膨润土)供给至球磨装置中研磨4h，其中碳酸钾的添加量为煤粉的10wt％，煤粉和钠基膨润土的质量比为21：8，得到粒度不高于10微米的含有碳酸钾的煤粉；将上述含有碳酸钾的煤粉和含铁矿粉按照含铁矿粉：煤粉＝100：21的质量比供给至成型装置中进行成型处理，得到混合球团；将上述混合球团供给至烘干装置中进行烘干处理，得到干燥球团；将上述干燥球团供给至转底炉中进行还原处理，还原温度为1200摄氏度，还原时间为30min，得到金属化球团和还原尾气。上述金属化球团的含铁品位为90.68％，回收率为89.02％。
对比例4
参考图3，将煤粉、碱金属盐(碳酸钾)和有机粘结剂(钠基膨润土)供给至球磨装置中研磨4h，其中碳酸钾的添加量为煤粉的12wt％，煤粉和钠基膨润土的质量比为21：8，得到粒度不高于10微米的含有碳酸钾的煤粉；将上述含有碳酸钾的煤粉和含铁矿粉按照含铁矿粉：煤粉＝100：21的质量比供给至成型装置中进行成型处理，得到混合球团；将上述混合球团供给至烘干装置中进行烘干处理，得到干燥球团；将上述干燥球团供给至转底炉中进行还原处理，还原温度为1200摄氏度，还原时间为30min，得到金属化球团和还原尾气。上述金属化球团的含铁品位为89.27％，回收率为89.24％。
结论：对比实施例1-2和对比例1-4可知：在该制备金属化球团的方法中，当碱金属盐的添加量控制在煤粉质量的5％-8wt％时，可显著提高金属化球团的铁品位和回收率，并且在以上实施例中，金属化球团的含铁品位最高达95.64％，回收率最高达96.02％。由此，显著提高了煤炭资源的利用率，实现了高效节能的冶炼过程。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种制备金属化球团的系统，其特征在于，包括：
球磨装置，所述球磨装置具有煤粉入口、碱金属盐入口、有机粘结剂入口和含有碱金属盐的煤粉出口；
成型装置，所述成型装置具有含有碱金属盐的煤粉入口、含铁矿粉入口和混合球团出口，所述含有碱金属的煤粉入口与所述含有碱金属的煤粉出口相连；
烘干装置，所述烘干装置具有混合球团入口和干燥球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连；
还原装置，所述还原装置具有干燥球团入口、金属化球团出口和还原尾气出口，所述干燥球团入口与所述干燥球团出口相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述球磨装置为球磨机。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述还原装置为转底炉。
4.一种采用权利要求1-3中任一项所述的系统制备金属化球团的方法，其特征在于，包括：
(1)将煤粉、碱金属盐和有机粘结剂供给至所述球磨装置中进行球磨处理，以便得到含有碱金属的煤粉；
(2)将所述含有碱金属的煤粉和含铁矿粉供给至所述成型装置中进行成型处理，以便得到混合球团；
(3)将所述混合球团供给至所述烘干装置中进行烘干处理，以便得到干燥球团；
(4)将所述干燥球团供给至所述还原装置中进行还原处理，以便得到金属化球团和还原尾气。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述煤粉、所述碱金属盐和所述有机粘结剂的质量比为1：(0.05～0.08)：(0.05～0.08)。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述球磨处理的时间为3～4小时。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述碱金属盐为碳酸钠和碳酸钾中的至少一种。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述有机粘结剂为选自钠基膨润土；
任选的，在步骤(1)中，所述含有碱金属的煤粉粒度不高于10微米。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述含有碱金属的煤粉和所述含铁矿粉的质量比为10～30:100，优选21:100。
10.根据权利要求4-9中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述还原处理的温度为1000～1250摄氏度，时间为20～35分钟。
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