采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其包括步驟：（1）將鐵精礦粉和煤粉按照5∶1～6∶1的比例配置后，經(jīng)粘結(jié)劑粘結(jié)造球，制得含碳球團(tuán)，然后干燥；（2）對含碳球團(tuán)進(jìn)行加熱，使含碳球團(tuán)中的碳將含碳球團(tuán)中的氧化鐵還原成金屬鐵。本發(fā)明所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法提升了原料利用率和設(shè)備使用率，提高了生產(chǎn)效能，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鐵的冶煉方法，尤其涉及一種生產(chǎn)還原鐵的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，DRI (DirectReduct1nIron,直接還原鐵)的生產(chǎn)方法在世界范圍內(nèi)已有數(shù)十種之多，大體可分為氣基法和煤基法兩大類。前者以天然氣為還原劑是當(dāng)今生產(chǎn)DRI的主流，但是由于天然氣資源缺乏，因此并未在我國得到廣泛推廣，后者以迴轉(zhuǎn)窯和隧道窯為代表，其生產(chǎn)效率較低，能耗較高，不過我國煤炭資源量豐富，因而煤基法仍是我國目前直接還原鐵的主要生產(chǎn)方法。
[0003]煤基法的另一種工藝是采用轉(zhuǎn)底爐加熱含碳球團(tuán)來實(shí)現(xiàn)直接還原鐵的目的。首先將含碳球團(tuán)平鋪在轉(zhuǎn)底爐的爐膛上，然后用燒嘴加熱到高溫后，大約保持10?15分鐘即可完成還原反應(yīng)。但是轉(zhuǎn)底爐主要依靠輻射傳熱，平鋪在爐膛上的含碳球團(tuán)料層只有15?30mm，否則熱量就不能傳到含碳球團(tuán)料層底部，所以轉(zhuǎn)底爐利用率很低，一般10m2的轉(zhuǎn)底爐年產(chǎn)量只有7萬噸還原鐵，其僅僅相當(dāng)于相同面積燒結(jié)機(jī)能力的1/15，這樣就不能做到規(guī)?；慨a(chǎn)；同時(shí)又由于含碳球團(tuán)料層厚度薄，排煙溫度很高，氣體熱能利用率也較低。所屬領(lǐng)域的企業(yè)希望在現(xiàn)有煤基法的基礎(chǔ)上獲得一種生產(chǎn)效能高且能源消耗低的方法來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量較高的直接還原鐵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其產(chǎn)品用于高爐時(shí)可以提升煉鐵的產(chǎn)量，降低焦比，提高生產(chǎn)效能，減少噸鐵所需成本。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其包括步驟:
[0006](I)將鐵精礦粉和煤粉按照5:1?6:1的比例配置后，經(jīng)粘結(jié)劑粘結(jié)造球，制得含碳球團(tuán)，然后干燥；
[0007](2)對含碳球團(tuán)進(jìn)行加熱，使含碳球團(tuán)中的碳將含碳球團(tuán)中的氧化鐵還原成金屬鐵。
[0008]將煤粉和鐵精礦粉按照一定比例配制充分混勻，外加粘結(jié)劑粘結(jié)后制成含碳球團(tuán)，這種含碳球團(tuán)在加熱情況下，其內(nèi)部含有的碳以及由煤中揮發(fā)出來的還原氣體會與其內(nèi)部的氧化鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)，把高價(jià)氧化鐵逐級還原成金屬鐵，在此過程中所涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式包括為:
[0009]3Fe203+C=2Fe304+C0 個(gè)
[0010]Fe304+C=3Fe0+C0 ?
[0011]Fe0+C=Fe+C0 ?
[0012]C+C02=2C0
[0013]3Fe203+C0=2Fe304+C02
[0014]Fe304+C0=3Fe0+C02
[0015]Fe0+C0=Fe+C02
[0016]由于上述化學(xué)反應(yīng)基本上都在含碳球團(tuán)內(nèi)發(fā)生，而化學(xué)反應(yīng)后所產(chǎn)生的氣體由內(nèi)向外排出，C被鐵的氧化物一級氧化后所形成的CO仍具有還原性，因此，其仍可以在含碳球團(tuán)內(nèi)再次與鐵的氧化物發(fā)生進(jìn)一步的還原反應(yīng)，直至其被氧化成CO2,且CO2還可以被C還原成CO繼續(xù)參加化學(xué)反應(yīng)。在上述過程中，含碳球團(tuán)中的C的利用率較高，其被不斷地消耗，氧化鐵則充分地被還原成金屬鐵，其還原率較高。同時(shí)，由于上述化學(xué)反應(yīng)均在含碳球團(tuán)內(nèi)部進(jìn)行，其與外部氣氛關(guān)系不大，因而，相應(yīng)地降低了還原后的金屬鐵與外界空氣接觸后被再次氧化的可能性。
[0017]優(yōu)選地，本發(fā)明所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法還包括步驟(3):對經(jīng)過步驟(2)的球團(tuán)進(jìn)行冷卻出爐。
[0018]這種實(shí)施方案可以防止已經(jīng)被還原的金屬鐵再次被氧化。
[0019]更進(jìn)一步地,在上述步驟(3)中，將球團(tuán)冷卻到150°C以下。
[0020]更進(jìn)一步地，在上述步驟(3)中，采用氮?dú)鈱η驁F(tuán)進(jìn)行冷卻。
[0021]采用氮?dú)鈱η驁F(tuán)進(jìn)行冷卻完全不同于現(xiàn)有技術(shù)中采用空氣對球團(tuán)進(jìn)行冷卻，其可以避免球團(tuán)中已經(jīng)還原的金屬鐵再次被空氣中的氧氣氧化。
[0022]更進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法中，將步驟(3)中冷卻用的氮?dú)饧訜岷笥糜诤记驁F(tuán)的干燥。冷卻用的氮?dú)饨?jīng)過還原球團(tuán)后氣體溫度較高，將其引回用于含碳球團(tuán)的干燥，不僅能夠避免直接排放到大氣中而加劇惡化工廠周邊環(huán)境，還能有效地利用熱能從而降低了生產(chǎn)投入成本。
[0023]進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法的步驟(I)中，采用粒度為-200目的煤粉的體積分?jǐn)?shù)> 85%。該煤粉粒度除了能使煤粉與鐵精礦粉具有更多的表面接觸外，還能進(jìn)一步地保證含碳球團(tuán)的生球強(qiáng)度。
[0024]可選地，在本發(fā)明所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法中，采用膨潤土作為粘結(jié)劑。
[0025]優(yōu)選地，在本發(fā)明所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法的步驟(I)中，制得的含碳球團(tuán)的直徑為8?16mm。
[0026]有利地，在本發(fā)明所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法中，在上述步驟(2)中，將含碳球團(tuán)在1200?1300°C范圍內(nèi)進(jìn)行加熱。
[0027]上述溫度范圍可以保證含碳球團(tuán)內(nèi)的還原過程迅速進(jìn)行，避免造成球團(tuán)表面的熔結(jié)。
[0028]需要說明的是，在本發(fā)明所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法的步驟(I)中，如果鐵精礦粉含F(xiàn)e品位較高，其Fe含量超過65%，則通過本發(fā)明技術(shù)方案獲得的直接還原鐵可以代替廢鋼作為電爐煉鋼原料；如果鐵精礦粉含F(xiàn)e品位較低，其Fe含量不到62%，由本發(fā)明而得到的直接還原鐵則可代替氧化球團(tuán)作為高爐煉鐵原料。
[0029]本發(fā)明所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法操作方便、步驟簡單，適用范圍較廣，相對于【背景技術(shù)】中提及的傳統(tǒng)煤基法或是采用轉(zhuǎn)底爐加熱含碳球?qū)崿F(xiàn)直接還原鐵的技術(shù)方案，其克服了煤基法的生產(chǎn)效能低、能耗高、適用范圍窄的缺點(diǎn)以及轉(zhuǎn)底爐的設(shè)備利用率低，排煙溫度高，氣體熱能利用率差的不足。
[0030]由此可見，本發(fā)明所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，通過合理的配比使得含碳球團(tuán)內(nèi)的碳和氧化鐵充分反應(yīng)后獲得具有金屬化率90%以上的直接還原鐵，從而提升了原料利用率和設(shè)備使用率，提高了生產(chǎn)效能，降低了生產(chǎn)成本。在優(yōu)選的方案中，還進(jìn)一步利用了冷卻氮?dú)饨?jīng)過加熱后的熱能，降低了排氣溫度，提升了熱能使用率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法在一種實(shí)施方式中的實(shí)施過程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]以下將根據(jù)具體實(shí)施例及說明書附圖對本發(fā)明所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法做進(jìn)一步說明，但是該說明并不對本發(fā)明的技術(shù)方案構(gòu)成不當(dāng)限定。
[0033]圖1顯示了本發(fā)明所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法的實(shí)施過程。
[0034]如圖1所示，豎爐10從上至下依次包括:布料器2，干燥床3，皮帶機(jī)1，導(dǎo)風(fēng)墻4，燃燒室5及噴嘴51，冷卻管道6及入口 61，齒輥式卸料機(jī)7，振動卸料器8以及運(yùn)輸機(jī)9 ;此夕卜，還包括具有原料倉、配料機(jī)及計(jì)量裝置的配料室、混料機(jī)、造球機(jī)(未在圖1中顯示)。
[0035]在如圖1所示的豎爐10中采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其步驟包括:
[0036]I)在配料室內(nèi)將鐵精礦粉和煤粉(粒度-200目的煤粉超過整個(gè)煤粉體積分?jǐn)?shù)的85%)按照5:1?6:1的比例配置后，并添加入膨潤土 (粘結(jié)劑)，配置好的混合物料在配料室內(nèi)進(jìn)行充分混勻，膨潤土粘結(jié)造球，制得直徑為8?16_的含碳球團(tuán)；
[0037]2)含碳球團(tuán)由皮帶機(jī)I送到豎爐10爐頂，經(jīng)布料器2均勻地分布在干燥床3上，由導(dǎo)風(fēng)墻4導(dǎo)出的上升熱風(fēng)將含碳球團(tuán)烘干干燥并落入豎爐爐身，豎爐10兩側(cè)設(shè)有兩排燃燒室5，燃燒后的高溫?zé)煔庥啥艊娮?1送入爐內(nèi)對含碳球團(tuán)在1200?1300°C范圍內(nèi)進(jìn)行加熱，在此加熱過程中，含碳球團(tuán)內(nèi)的碳和氧化鐵發(fā)生還原反應(yīng)，氧化鐵被逐級還原成金屬鐵，所涉及的化學(xué)反應(yīng)式包括如下:
[0038]3Fe203+C=2Fe304+C0 個(gè)
[0039]Fe304+C=3Fe0+C0 ?
[0040]Fe0+C=Fe+C0 ?
[0041]C+C02=2C0
[0042]3Fe203+C0=2Fe304+C02
[0043]Fe304+C0=3Fe0+C02
[0044]Fe0+C0=Fe+C02
[0045]3)還原后的球團(tuán)落下至爐身下半部分，其被設(shè)于豎爐兩邊的冷卻管道6的管道入口 61鼓入的氮?dú)饫鋮s降溫至150°C以下，冷卻用的氮?dú)獗患訜岷蟊粚?dǎo)到步驟2)中的導(dǎo)風(fēng)墻4處形成上升熱風(fēng)，對平鋪于干燥床3上的含碳球團(tuán)進(jìn)行干燥；
[0046]4)冷卻后的球團(tuán)經(jīng)過齒輥式卸料機(jī)7后通過振動卸料機(jī)8排出豎爐外，并經(jīng)由運(yùn)輸機(jī)9傳輸至高爐礦槽或成品倉庫等下料點(diǎn)。
[0047]經(jīng)過上述處理后的還原鐵產(chǎn)品其金屬化率可達(dá)90%以上。
[0048]需要說明的是，雖然上述實(shí)施例中采用了豎爐實(shí)施本技術(shù)方案所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，但是本發(fā)明所述技術(shù)方案的實(shí)施并不局限于該種類型的豎爐，也不以該種豎爐作為實(shí)施本技術(shù)方案的必要條件。
[0049]需要注意的是，以上所列舉的實(shí)施例僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然本發(fā)明不局限于以上實(shí)施例，隨之做出的類似變化或變形是本領(lǐng)域技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接得出或者很容易便聯(lián)想到的，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于，包括步驟: (1)將鐵精礦粉和煤粉按照5:1?6:1的比例配置后，經(jīng)粘結(jié)劑粘結(jié)造球，制得含碳球團(tuán)，然后干燥； (2)對含碳球團(tuán)進(jìn)行加熱，使含碳球團(tuán)中的碳將含碳球團(tuán)中的氧化鐵還原成金屬鐵。
2.如權(quán)利要求1所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于，還包括步驟(3):對經(jīng)過步驟(2)的球團(tuán)進(jìn)行冷卻出爐。
3.如權(quán)利要求1所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于，所述步驟(O中，粒度為-200目的煤粉的體積分?jǐn)?shù)> 85%。
4.如權(quán)利要求1所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于，所述步驟(I)中，采用膨潤土作為粘結(jié)劑。
5.如權(quán)利要求1所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，制得的含碳球團(tuán)的直徑為8?16mm。
6.如權(quán)利要求1所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，將含碳球團(tuán)在1200?1300°C范圍內(nèi)進(jìn)行加熱。
7.如權(quán)利要求2所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，將球團(tuán)冷卻到150°C以下。
8.如權(quán)利要求2所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，采用氮?dú)膺M(jìn)行冷卻。
9.如權(quán)利要求8所述的采用含碳球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，其特征在于，將冷卻用的氮?dú)饧訜岷笥糜谇驁F(tuán)的干燥。
【文檔編號】C21B13/00GK104278147SQ201310277648
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】胡嘉龍, 閻軍 申請人:中冶東方工程技術(shù)有限公司秦皇島研究設(shè)計(jì)院