CN111719031A - 一种气基直接还原铁矿粉的方法 - Google Patents

一种气基直接还原铁矿粉的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111719031A
CN111719031A CN202010762884.XA CN202010762884A CN111719031A CN 111719031 A CN111719031 A CN 111719031A CN 202010762884 A CN202010762884 A CN 202010762884A CN 111719031 A CN111719031 A CN 111719031A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon
iron ore
ore powder
reducing
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010762884.XA
Other languages
English (en)
Inventor
邢相栋
郑建潞
臧旭媛
张馨艺
杜月利
庞焯刚
李小明
吕明
巨建涛
宋佳乐
王岐
沈正华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian University of Architecture and Technology
Original Assignee
Xian University of Architecture and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian University of Architecture and Technology filed Critical Xian University of Architecture and Technology
Priority to CN202010762884.XA priority Critical patent/CN111719031A/zh
Publication of CN111719031A publication Critical patent/CN111719031A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0073—Selection or treatment of the reducing gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0066—Preliminary conditioning of the solid carbonaceous reductant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/2406—Binding; Briquetting ; Granulating pelletizing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/242—Binding; Briquetting ; Granulating with binders
    • C22B1/243—Binding; Briquetting ; Granulating with binders inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/242—Binding; Briquetting ; Granulating with binders
    • C22B1/244—Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明属于非高炉炼铁技术领域，具体公开一种气基直接还原铁矿粉的方法，将铁矿粉和碳基添加剂混合均匀并经粘结剂粘结成球，然后进行干燥处理，将干燥的球团进行还原，其中，碳基添加剂中的碳与铁矿粉中的氧原子比为0.1～0.4，还原温度为980～1080℃，还原时间为1～1.5小时。本发明易于控制，能耗低，减少了还原时间，提高了生产率。通过在球团原料中配加碳基添加剂，控制还原温度在980～1080℃，可在球团内部进行造孔，增大还原气体与铁氧化物接触面积，并强化还原性气体转化效率，有效提高了气基直接还原反应速率。同时具有无污染、产品洁净度高的特点。

Description

一种气基直接还原铁矿粉的方法
技术领域
本发明属于非高炉炼铁技术领域，具体是一种气基直接还原铁矿粉的方法。
背景技术
气基直接还原工艺是直接还原铁的主要生产方法，技术成熟。全球采用气基直接还原工艺生产的直接还原铁占比大于75％。气基直接还原工艺的显著优点是不消耗焦煤、节能、环保、且CO2排放量低。气基直接还原工艺在节能减排、低碳环保方面有着较好作用，是产品质量优良的低碳绿色炼铁技术。
现有气基直接还原工艺中，直接还原反应温度通常控制在960℃以下，温度过高时，球团内部易生成液相，阻碍还原气体和产物气体在球团内部的扩散，导致还原反应的动力学条件变差，引起球团反应不够彻底，还原速率减小，金属化率降低的问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种气基直接还原铁矿粉的方法，本发明通过在球团制备时配加碳基添加剂，使碳基添加剂在球团内部进行造孔并强化还原性气体转化速率，解决了现有技术中直接还原反应温度过高时，球团内部产生液相，导致气固反应无法顺利进行的问题，能够有效提高气基直接还原反应速率。
本发明采用的技术方案如下：
一种气基直接还原铁矿粉的方法，包括如下过程：
将铁矿粉和碳基添加剂混合均匀并经粘结剂粘结成球，然后进行干燥处理，将干燥的球团进行还原，其中，碳基添加剂中的碳与铁矿粉中的氧原子比为0.1～0.4，还原温度为980～1080℃，还原时间为1～1.5小时。
优选的，所述铁矿粉粒径不大于0.2mm，其中粒径≤0.074mm的比例不少于80％。
优选的，所述碳基添加剂粒径的粒径不大于0.125mm，其中粒径≤0.050mm的比例不小于90％。
优选的，碳基添加剂为废塑料、木炭粉、烟煤、无烟煤、兰炭和生物质中的一种或几种的混合物。
优选的，所述粘结剂为膨润土、水玻璃和酚醛树脂中的一种或几种的混合物，粘结剂加入量为铁矿粉、碳基添加剂和粘结剂总质量的0.3％～3.0％。
优选的，经粘结剂粘结成球的球团粒径为8～14mm。
优选的，将干燥的球团在还原炉内采用还原气氛进行还原。
优选的，所述还原气氛为富氢气氛，富氢气氛为氢气、一氧化碳、甲烷和氮气的混合气体，其中氢气体积分数为30％～40％。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种气基直接还原铁矿粉的方法，在球团制备时配加碳基添加剂并将还原温度控制在980～1080℃范围内，可有效提高气基直接还原反应速率，还原时间为1～1.5小时。还原反应过程中，配加的碳基添加剂可在球团内部进行造孔，增大还原气体与铁氧化物的接触面积，促进了还原气体及产物气体的内扩散，使还原反应更彻底；防止了温度在980～1080℃时球团内生成液相，还原反应动力学条件变差，铁氧化物无法与还原气体发生反应；同时，碳基添加剂中的碳能够与还原过程中产生的水蒸气发生反应生成一氧化碳和氢气，强化还原性气体转化速率，进一步促进气固反应快速进行，使反应更加充分。将还原温度控制在980℃～1080℃范围内，可加快还原气体分子的无规则扩散速率，从而增加活化分子数量，使得更多的还原气体与铁氧化物反应，加快反应速率。
进一步的，铁矿粉粒径不大于0.2mm，铁矿粉粒径≤0.074mm的比例不少于80％，在此粒度范围内易于成球，成球后球团质量好、强度高。
进一步的，粘结剂为膨润土、水玻璃和酚醛树脂中的一种或几种的混合物，粘结剂加入量为铁矿粉、碳基添加剂和粘结剂总质量的0.3％～3.0％。粘结剂含量在此范围内可有效提高生球强度，提高物料的成核率，使球粒度小而均匀。
进一步的，经粘结剂粘结成球的球团粒径为8～14mm，在此粒度范围可防止球团爆裂，成球质量好。
进一步的，还原气氛为富氢气氛，使用富氢气体作为还原剂，产品洁净度高，对环境污染小。富氢气氛中氢气体积分数为30％～40％，可提高氢气扩散速率，加快还原反应进程。
具体实施方式
下面结合实施例来对本发明做进一步的说明。
本发明采用一种气基直接还原铁矿粉的方法，包括如下过程：
将铁矿粉和碳基添加剂混合均匀并经粘结剂粘结成球，然后进行干燥处理，将干燥的球团进行还原，其中，碳基添加剂中的碳与铁矿粉中的氧原子比为0.1～0.4，还原温度为980～1080℃，还原时间为1～1.5小时。
作为本发明优选的实施方案，铁矿粉粒径不大于0.2mm，其中粒径≤0.074mm的比例不少于80％。
作为本发明优选的实施方案，碳基添加剂粒径的粒径不大于0.125mm，其中粒径≤0.050mm的比例不小于90％。
作为本发明优选的实施方案，碳基添加剂为废塑料、木炭粉、烟煤、无烟煤、兰炭和生物质中的一种或几种的混合物。
作为本发明优选的实施方案，所述粘结剂为膨润土、水玻璃和酚醛树脂中的一种或几种的混合物，粘结剂加入量为铁矿粉、碳基添加剂和粘结剂总质量的0.3％～3.0％。
作为本发明优选的实施方案，经粘结剂粘结成球的球团粒径为8～14mm。
作为本发明优选的实施方案，将干燥的球团在还原炉内采用还原气氛进行还原。
作为本发明优选的实施方案，还原气氛为富氢气氛，富氢气氛为氢气、一氧化碳、甲烷和氮气的混合气体，其中氢气体积分数为30％～40％。
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明：
实施例1
首先将铁矿粉和兰炭充分混匀，，兰炭中的固定碳与铁矿粉中铁氧化物中的氧原子比C/O＝0.4，混匀后加入膨润土，膨润土加入量为铁矿粉、兰炭和膨润土总质量的3％，然后将物料放入混料机中进行搅拌混合，将混合均匀后的物料送入压球机制备球团，待球团干燥后，将粒径为8～14mm的球团放入还原炉中进行还原，富氢气氛中氢气体积分数为35％，还原温度1080℃，还原时间1h。最终得到的产品中ηFe＝95.9％。
实施例2
首先将铁矿粉、兰炭和无烟煤的混合物充分混匀，兰炭和无烟煤混合物中的固定碳与铁矿粉中铁氧化物的氧原子比C/O＝0.2，混匀后加入膨润土，膨润土加入量为铁矿粉、兰炭末、无烟煤以及膨润土总质量的2.5％，然后将物料放入混料机中进行搅拌混合，将混合均匀后的物料送入压球机制备球团，待球团干燥后，将粒径为8～14mm的球团放入还原炉中进行还原，富氢气氛中氢气体积分数为33％，还原温度1020℃，还原时间1.3h。最终得到的产品中ηFe＝96.7％。
实施例3
首先将铁矿粉和生物质充分混匀，生物质中的固定碳与铁矿粉中铁氧化物的氧原子比C/O＝0.1，混匀后加入水玻璃，水玻璃加入量为铁矿粉、生物质和水玻璃总质量的2％，然后将物料放入混料机中进行搅拌混合，将混合均匀后的物料送入压球机制备球团，待球团干燥后，将粒径为8～14mm的球团放入还原炉中进行还原，富氢气氛中氢气体积分数为31％，还原温度980℃，还原时间1.5h。最终得到的产品中ηFe＝97.5％。
本发明易于控制，能耗低，减少了还原时间，提高了生产率。通过在球团原料中配加碳基添加剂，控制还原温度在980～1080℃，可在球团内部进行造孔，增大还原气体与铁氧化物接触面积，并强化还原性气体转化效率，有效提高了气基直接还原反应速率，时间短至1～1.5h。解决了现有技术中气基直接还原反应温度过高球团易产生液相，阻碍还原气体和产物气体在球团内部的扩散，导致还原反应动力学条件变差，引起球团反应不够彻底，还原速率减小，金属化率降低的问题。同时具有无污染、产品洁净度高的特点。

Claims (8)

1.一种气基直接还原铁矿粉的方法，其特征在于，包括如下过程：
将铁矿粉和碳基添加剂混合均匀并经粘结剂粘结成球，然后进行干燥处理，将干燥的球团进行还原，其中，碳基添加剂中的碳与铁矿粉中的氧原子比为0.1～0.4，还原温度为980～1080℃，还原时间为1～1.5小时。
2.根据权利要求1所述的一种气基直接还原铁矿粉的方法，其特征在于，所述铁矿粉粒径不大于0.2mm，其中粒径≤0.074mm的比例不少于80％。
3.根据权利要求1所述的一种气基直接还原铁矿粉的方法，其特征在于，所述碳基添加剂粒径的粒径不大于0.125mm，其中粒径≤0.050mm的比例不小于90％。
4.根据权利要求1所述的一种气基直接还原铁矿粉的方法，其特征在于，碳基添加剂为废塑料、木炭粉、烟煤、无烟煤、兰炭和生物质中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种气基直接还原铁矿粉的方法，其特征在于，所述粘结剂为膨润土、水玻璃和酚醛树脂中的一种或几种的混合物，粘结剂加入量为铁矿粉、碳基添加剂和粘结剂总质量的0.3％～3.0％。
6.根据权利要求1所述的一种气基直接还原铁矿粉的方法，其特征在于，经粘结剂粘结成球的球团粒径为8～14mm。
7.根据权利要求1所述的一种气基直接还原铁矿粉的方法，其特征在于，将干燥的球团在还原炉内采用还原气氛进行还原。
8.根据权利要求7所述的一种气基直接还原铁矿粉的方法，其特征在于，所述还原气氛为富氢气氛，富氢气氛为氢气、一氧化碳、甲烷和氮气的混合气体，其中氢气体积分数为30％～40％。
CN202010762884.XA 2020-07-31 2020-07-31 一种气基直接还原铁矿粉的方法 Pending CN111719031A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010762884.XA CN111719031A (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种气基直接还原铁矿粉的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010762884.XA CN111719031A (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种气基直接还原铁矿粉的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111719031A true CN111719031A (zh) 2020-09-29

Family

ID=72574411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010762884.XA Pending CN111719031A (zh) 2020-07-31 2020-07-31 一种气基直接还原铁矿粉的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111719031A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112877491A (zh) * 2021-01-14 2021-06-01 益晖国际有限公司 一种竖式煤基、气基混合金属铁直接还原炉及其工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104313229A (zh) * 2014-10-30 2015-01-28 武汉钢铁(集团)公司 用竖炉直接还原高磷矿生产高磷铁的方法
CN105219907A (zh) * 2015-10-14 2016-01-06 钢铁研究总院 高磷鲕状赤铁矿气基直接还原-磨矿磁选的炼铁工艺
CN105755195A (zh) * 2016-04-12 2016-07-13 北京科技大学 一种从高硅铁矿直接制备钢水的方法
CN106591572A (zh) * 2017-01-06 2017-04-26 中南大学 一种强化铁矿内配碳球团制备及还原的方法
CN108300829A (zh) * 2018-03-30 2018-07-20 唐竹胜 一种气基和煤基结合的直接还原铁方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104313229A (zh) * 2014-10-30 2015-01-28 武汉钢铁(集团)公司 用竖炉直接还原高磷矿生产高磷铁的方法
CN105219907A (zh) * 2015-10-14 2016-01-06 钢铁研究总院 高磷鲕状赤铁矿气基直接还原-磨矿磁选的炼铁工艺
CN105755195A (zh) * 2016-04-12 2016-07-13 北京科技大学 一种从高硅铁矿直接制备钢水的方法
CN106591572A (zh) * 2017-01-06 2017-04-26 中南大学 一种强化铁矿内配碳球团制备及还原的方法
CN108300829A (zh) * 2018-03-30 2018-07-20 唐竹胜 一种气基和煤基结合的直接还原铁方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
满毅: "气—固基协同作用下含碳球团直接还原特性研究", 《中国博士学位论文全文数据库（电子期刊）工程科技I辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112877491A (zh) * 2021-01-14 2021-06-01 益晖国际有限公司 一种竖式煤基、气基混合金属铁直接还原炉及其工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101586172B (zh) 金属化球团和还原铁粉的制备方法
CN108384579B (zh) 一种生物质气化与直接还原铁联产用添加剂及其应用
CN110438335B (zh) 一种用于微波还原的含生物炭复合铁矿球团及其制备和应用
CN110241273B (zh) 一种利用鄂西铁矿石与气煤制备的铁焦及其制备方法
CN108003960B (zh) 一种铁矿烧结用生物质燃料及其制备方法和应用
CN102392093A (zh) 一种基于生物质的直接还原炼铁装置及方法
CN101671752B (zh) 一种添加造孔剂和有机粘结剂直接还原球团生产方法
CN113528808B (zh) 基于高结晶水褐铁矿和磁选尾渣的烧结矿及其生产方法
CN110330993B (zh) 一种基于双功能粘结剂的配型煤炼焦方法
CN113104939A (zh) 一种利用冶金尘泥制备微电解活性焦填料的方法
CN111719031A (zh) 一种气基直接还原铁矿粉的方法
CN112980481A (zh) 一种以钢渣制备高反应性焦炭的方法
CN111099590A (zh) 煤基活性炭生产工艺
CN108588411B (zh) 一种高炉用高含碳金属化团块的制备方法
CN108622853B (zh) 一种氢化镁/金属酞菁储氢复合材料及其制备方法
CN108097237B (zh) 改性锰砂、其作为载体的变换甲烷化催化剂及制备方法
CN114574692B (zh) 一种含碳微电解材料的制备方法
CN108570525B (zh) 一种用于生产可燃气和dri的生物质含铁团块及其制备方法
CN118389823B (zh) 一种铬铁矿预还原球团及其制备方法
CN112980479A (zh) 一种以钢渣和铁矿粉冷压制备铁焦的方法
CN108675297B (zh) 一种利用生物质木炭制备碳化铁的方法
CN113481364B (zh) 一种适用于回转窑炼铁工艺的钒钛磁铁矿含碳球团的制备方法
CN114574691B (zh) 一种降低污染物排放的超厚料层烧结方法
CN114774165B (zh) 氧解耦载氧体、制备方法和应用
CN115612760B (zh) 一种低灰分、高强度的铁焦及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200929