CN1690227A - 以煤为还原剂生产直接还原铁的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种以煤为还原剂生产直接还原铁的生产方法，其在现有技术的基础上，在将含铁原料制成球团之后，通过圆盘制粒机或圆筒制粒机在球团外包上一层由无机惰性物质组成的保护层，形成包衣球，再将包衣球送入窑内进行还原反应，还原后将包衣球送入冷却筒快速冷却，冷却后进行粉碎或球磨处理，使包衣球外层的无机惰性物质脱离球团，筛分后就可以得到直接还原铁球团。采用这种方法生产直接还原铁，球团在窑内不相互粘接，不粘连反应罐，也不会在窑内产生结圈，可以将窑内温度提高到1100－1250度，由此极大地提高了还原反应速度和金属化率，极大地提高了生产效率和生产成本，可以适应现有以煤为还原剂生产直接还原铁的各种生产工艺。

Description

以煤为还原剂生产直接还原铁的生产方法

技术领域

本发明涉及一种铁的冶金方法，具体地讲是一种以煤为还原剂生产直接还原铁的生产方法。

背景技术

现有以煤为还原剂生产直接还原铁的生产方法有许多种具体的实施方式，例如冷却结球团--回转窑一步法、普通球团链箅机预热焙烧--回转窑一步法等，其基本工艺路线都是先将含铁原料制成球团，制备球团时可以依照一定比例适当添加热粘接剂或粘接剂和还原剂，以便成球，并同时提供工艺所需的还原剂，然后将球团送入窑内进行高温还原反应，根据工艺需要，可以将一定比例的还原剂和脱硫剂与球团一同送入加热窑内，或者将球团同其他物料先放入反应罐内，再将反应罐放入窑内，在窑内高温作用下，还原剂与氧反应产生一氧化碳，利用一氧化碳的还原性将球团中铁的氧化物还原成铁，成为直接还原铁。这种生产方法的设备产能受窑内温度的影响很大，当温度较低时，一氧化碳含量少，还原所需的时间长，金属化率低，生产效率低，因此通常应当有较高的窑内温度，但在现有技术下，当窑内温度较高时，球团就会相互粘连，形成大块物料，严重影响卸料的通畅，甚至会使窑内完全堵塞，不得不停炉处理，脱落的细粒矿粉等也会形成低共聚物，粘在回转窑内部的耐火砖上，形成所述结圈，同样堵塞窑内物料通道，如将球团放入反应罐内时，球团会粘接在罐体内壁，反应后难以取出。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种以煤为还原剂生产直接还原铁的生产方法，采用方法生产直接还原铁，其球团在窑内不相互粘接，不粘连反应罐，也不会在窑内产生结圈。

本发明实现上述目的的技术方案是：一种以煤为还原剂生产直接还原铁的生产方法，其先将含铁原料制成球团，再在球团外包上主要由无机惰性物质组成的保护层，形成包衣球，然后再将包衣球送入窑内进行还原反应，使球团中铁的氧化物还原为直接还原铁。

由于本发明在含铁原料制成的球团外包上了一层无机惰性物质，形成具有一定湿强度和干燥强度的保护层，将这种包衣球送入窑内后，所述保护层不破碎，不与含铁原料或煤灰形成低共聚物，避免了球团之间的相互粘接，避免了球团与反应罐或窑壁之间的相互粘接，也避免了球团内物料的外泄，不会在窑内产生结圈，可以使窑内还原温度由现有的低于1050度提高到1100-1250度，极大地提高了还原反应速度和金属化率，极大地提高了生产效率和生产成本。

具体实施方式

在现有技术背景下，所述无机惰性物质通常可以是含铝粘土矿物，例如高岭石、叶腊石、地开石、铝英石、蒙脱石、伊利石、蛏石、皂石、一水软铝石、一水硬铝石、三水铝石、累托石、白云母、绢云母、金云母和珍珠云母等，也可以是含有上述含铝粘土矿物的混合矿物，例如高岭土、膨润土、耐火粘土、漂白土、陶瓷粘土、红粘土、皂土、矸土、铝土矿和煤矸石等，这些矿物可以单独使用，也可以混合使用，当保护层中添加还原剂时，这些矿物还可以同时起粘接作用。这种包衣球进入窑内后，组成保护层的无机惰性物质发生脱水、重结晶等自身反应，不与煤灰、含铁原料发生化学反应，并且可以在高温下保持足够的强度，使球团(包衣球)不会破碎，包衣球上脱落的细粒粉末不含铁，与煤灰形成混合物后不会出现熔融现象。

本发明通常可以采用下列具体步骤实施：

(1)原料预处理：

通过干燥和粉碎等方式，将各种原料加工成所需的细度和含水率，使之分别符合球团和保护层的制备要求以及送入窑内的要求，用于制备球团的各种原料的比表面积通常应为1500-1900平方厘米/克。

所述干燥和粉碎等预处理方法均可以采用现有技术，所述粉碎包括通常所说的破碎、粉碎、球磨等各种减小固体物粒度的加工方式。

所需原料通常包括含铁原料、粘接剂、还原剂、脱硫剂和无机惰性物质。其中：

粘接剂常用有两大类：一类是无机物粘接剂，例如膨润土、皂土和石灰等，另一类是有机粘接剂，例如淀粉、糊精、腐殖酸盐和甲基纤维素等。

还原剂可以是各种类型的煤或焦炭，通常需要进行干燥并粉碎到所需的粒度。

脱硫剂通常可以是石灰石或白云石。

(2)球团配料与混匀：

将用于制备球团的各种原料按照配比准确称量，并进行混合，形成混合物。

所述用于制备球团的原料包括含铁原料和粘接剂，其中粘接剂用量为含铁原料重量的0-2％(其中0％对应于不施加粘接剂的情况)。

(3)球团制备：

将混合后的球团原料制成球团，球团直径通常可以为5-230毫米。

可以使用制球机制备球团，所述制球机可以采用圆盘制粒机或圆筒制粒机。

(4)包衣球制备：

将无机惰性物质包在制成的球团外层，形成包衣球。保护层的厚度可以是0.5-10毫米厚，当保护层中只有无机惰性物质时，其厚度可以较薄，例如0.5毫米，当保护层中添加还原剂时，其厚度可以较厚，例如10毫米，实践中可以根据实际需要采取各种适宜的厚度，例如5毫米等等。

可以球团和适量的无机惰性物质混合，将这些混合物料装入包衣机，通过包衣机制造出包衣球。

所述包衣机可以采用圆盘制粒机或圆筒制粒机。

(5)窑内还原：

将包衣球送入窑内进行还原反应。当采用外配还原剂时，应将包衣球同还原剂混合送入窑内。

根据窑的工艺要求，可以将包衣球直接送入窑内，也可以先将包衣球放入反应罐，再将反应罐放入窑内。

所述窑可以是竖炉、立窑、回转窑和隧道窑等。窑内可以是还原性气氛，也可以是中型气氛。

窑内还原温度通常可以是1100-1250度，例如1100度、1150度、1200度、1250度。

(6)快速冷却：

将还原反应后的包衣球快速冷却，其方式为将窑中卸出的还原后包衣球马上送入冷却快速设备，所述快速冷却设备通常可以采用冷却筒。快速冷却有利于避免直接还原铁在高温氧化气氛下重新氧化为铁的氧化物。

通常可以将还原后的包衣球快速冷却到100度以下。

(7)直接还原铁的分离：

将冷却后的包衣球破碎或球磨，使其保护层变为碎块或粉末，并从还原后的球团上脱落，再采用筛分方式将还原后的球团分离出来，分离出的这些球团就是直接还原铁球团。

根据不同的工艺路线，所述还原剂的施加可以分采用下列几种方式：

(a)将适量的还原剂添加到球团中，具体方式是将其同制备球团的其他原料一同混合，并制成球团；

(b)将适量的还原剂添加到保护层中，具体方式是将其同无机惰性物质混合，并一同制成球团的保护层，其中无机惰性物质的含量应大于还原剂重量的20％，这样可以保证粘接效果；

(c)将适量的还原剂直接送入窑内，具体方式是将其同包衣球混合，并一同送入窑内。

还可以根据工艺的需要，采用上述方法的任意组合，将适量的还原剂按一定比例分配，分别添加到球团中、添加到保护层中和/或直接送入炉内。

还原剂的用量通常可以为理论用量的1.1-1.5倍。

脱硫剂的使用可以采用与还原剂相同(或相似)的方式。

脱硫剂的用量根据各种原料中的硫含量设定，通常可以是含铁原料的2.0-5.0％。

Claims (9)

1.一种以煤为还原剂生产直接还原铁的生产方法，其特征在于先将含铁原料制成球团，再在球团外包上主要含有无机惰性物质的保护层，形成包衣球，然后再将包衣球送入窑内进行还原反应，将球团中的铁的氧化物还原成直接还原铁。

2.如权利要求1所述的以煤为还原剂生产直接还原铁的生产方法，其特征在于所述无机惰性物质是含铝粘土矿物，或包含含铝粘土矿物的混合矿物。

3.如权利要求2所述的以煤为还原剂生产直接还原铁的生产方法，其特征在于所述含铝粘土矿物为高岭石、叶腊石、地开石、铝英石、蒙脱石、伊利石、蛏石、皂石、一水软铝石、一水硬铝石、三水铝石、累托石、白云母、绢云母、金云母或珍珠云母，所述包含含铝粘土矿物的混合矿物为高岭土、膨润土、耐火粘土、漂白土、陶瓷粘土、红粘土、皂土、矸土、铝土矿或煤矸石。

4.如权利要求3所述的以煤为还原剂生产直接还原铁的生产方法，其特征在于所述保护层的厚度为0.5-10毫米。

5.如权利要求1、2、3或4所述的以煤为还原剂生产直接还原铁的生产方法，其特征在于包括下列具体实施步骤：

(1)原料预处理：将各种原料加工成所需的细度和含水率，使之分别符合球团和保护层的制备要求以及送入窑内的要求，所述原料包括含铁原料、粘接剂、还原剂、脱硫剂和无机惰性物质；

(2)球团配料与混匀：将用于制备球团的各种原料按照一定的配比准确称量，并进行混合，形成混合物；

(3)球团制备：将混合后的球团原料制成球团；

(4)包衣球制备：将无机惰性物质包在制成的球团外层，形成包衣球；

(5)窑内还原：将包衣球送入窑内，进行还原反应；

(6)快速冷却：将还原反应后的包衣球快速冷却。

(7)直接还原铁的分离：将冷却后的包衣球破碎或球磨，使其保护层变为碎块或粉末并从还原后的球团上脱落，再采用筛分方式将还原后的球团分离出来。

6.如权利要求5所述的以煤为还原剂生产直接还原铁的生产方法，其特征在于所述粘接剂包括两大类：一类是无机物粘接剂，为膨润土、皂土或石灰，另一类是有机粘接剂，为淀粉、糊精、腐殖酸盐或甲基纤维素，所述还原剂是煤或焦炭，所述脱硫剂是石灰石或白云石。

7.如权利要求6所述的以煤为还原剂生产直接还原铁的生产方法，其特征在于：

在步骤(1)中，采用干燥和粉碎方式进行原料的预处理，其中制备球团的各种原料粉碎至比表面积为1500-1900平方厘米/克；

在步骤(2)中，所述用于制备球团的原料包括含铁原料和粘接剂，其中粘接剂用量为含铁原料重量的0-2％；

在步骤(3)中，使用制球机制备球团，制成的球团直径为5-230毫米，所述制球机为圆盘制粒机或圆筒制粒机；

在步骤(4)中，制备包衣球的方式为先将球团和适量的无机惰性物质混合，将这些混合物料装入包衣机，通过包衣机制成包衣球，所述包衣机为圆盘制粒机或圆筒制粒机；

在步骤(5)中，将包衣球直接送入窑内，或者先将包衣球放入反应罐，再将反应罐放入窑内，所述窑是竖炉、立窑、回转窑或隧道窑，窑内气氛为还原性气氛或为中型气氛，窑内还原温度为1100-1250度；

在步骤(6)中，具体冷却方式为将窑中卸出的还原后包衣球马上送入冷却快速设备，冷却到100度以下，所述快速冷却设备为冷却筒。

8.如权利要求7所述的以煤为还原剂生产直接还原铁的生产方法，其特征在于所述还原剂的用量为理论用量的1.1-1.5倍，其施加方式为下列几种方式中的任意一种或几种的任意组合：

(a)将适量的还原剂添加到球团中，具体方式是将其同用于制备球团的其他原料一同混合，并制成球团；

(b)将适量的还原剂添加到保护层中，具体方式是将其同无机惰性物质混合，并一同制成球团的保护层，其中无机惰性物质的含量应大于还原剂重量的20％；

(c)将适量的还原剂直接送入窑内，具体方式是将其同包衣球混合，并一同送入窑内，在采用回转窑的情况下，所述还原剂的粒度为5-20毫米。

9.如权利要求8所述的以煤为还原剂生产直接还原铁的生产方法，其特征在于所述脱硫剂的使用方式与所述还原剂的使用方式相同。