專利名稱：復合粘結(jié)劑冷固結(jié)球團煤基直接還原新工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于金屬生產(chǎn)的直接還原法，特別是用于鐵的還原。
目前，國內(nèi)外回轉(zhuǎn)窯法直接還原生產(chǎn)鐵，都以優(yōu)質(zhì)天然塊礦或高溫氧化焙燒球團礦為爐料。當以氧化焙燒球團礦為爐料時，鐵礦粉經(jīng)造球、預熱、干燥后，在回轉(zhuǎn)窯(豎爐內(nèi))經(jīng)1200℃以上高溫氧化焙燒、固結(jié)，再入回轉(zhuǎn)窯進行高溫直接還原(通稱“二步法”)，其主要缺點有生產(chǎn)流程長、高溫設備多、建設投資大、能源消耗多、生產(chǎn)效率低、加工成本高，球團還原速度慢、還原過程球團破裂剝落現(xiàn)象較嚴重;為了解決以上問題，中國專利CN85103346公開了一種利用腐植酸鈉為復合粘結(jié)劑的冷固結(jié)球團直接還原法，省去了“二步法”中的高溫預熱氧化固結(jié)過程，盡管如此，所使用的復合粘結(jié)劑內(nèi)配煤粉，不利于提高鐵的含量;球團不耐濕，在潮濕空氣中存放，其強度會明顯降低。
為了進一步簡化工藝過程，降低能耗、提高產(chǎn)品回收率，本發(fā)明提供一種新型的復合粘結(jié)劑及球團還原新工藝。
本發(fā)明提供的復合粘結(jié)劑，其組成成份為固體腐植酸鈉90～96%，消石灰4～10%。腐植酸鈉可通過以褐煤、NaOH為原料按常規(guī)方法制備。
使用復合粘結(jié)劑，利用鐵精礦直接還原生產(chǎn)鐵的工藝流程如下在鐵精礦中加入1～3%(重量百分比)復合粘結(jié)劑，混勻以后將混合料加水濕潤，經(jīng)5～10分鐘的碾磨或潤磨處理后造球，所得球團可直接進入回轉(zhuǎn)窯還原，也可經(jīng)低溫干燥后入爐還原，球團低溫干燥溫度為100～300℃，風速為1.0～1.8M/s，時間為20～30分鐘。還原采用快速升溫制度，升溫速度為每分鐘7～10℃，在80～100分鐘內(nèi)升溫至還原溫度1000～1100℃，還原保溫時間為160～180分鐘。
本發(fā)明與傳統(tǒng)的采用氧化球團為爐料的“二步法”相比，其主要特點是①取消了“二步法”中的球團高溫氧化焙燒過程，只經(jīng)一步高溫過程即可得到直接還原鐵，設備投資少44.2%、產(chǎn)量可提高37.5%、節(jié)約能源33.32%、成本降低21.4%;
②球團的還原速度快，不存在氧化球團所固有的低溫還原粉化現(xiàn)象;
③產(chǎn)品質(zhì)量好，含鐵量比采用氧化球團時高2%左右;
④復合粘結(jié)劑“一物多用”，既是粘結(jié)劑，又是還原劑、催化劑。
本發(fā)明與“有機化合物固結(jié)球團直接還原法”相比，有如下主要特點①粘結(jié)劑不同由單一的有機粘結(jié)劑(腐植酸鈉)，改為有機(腐植酸鈉)與無機(消石灰)的混合物;
加入消石灰的主要作用是A.還原催化作用使球團的還原速度明顯加快，高溫(1050℃)還原40分鐘，金屬化率即可高達92%以上，與氧化球團相比，達到同樣金屬化率的時間要提前60分鐘左右。正因如此，這種復合粘結(jié)劑球團可以不內(nèi)配煤粉，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，還原溫度可維持在1100℃以下;
B.改善球團的耐濕性能單純用腐植酸鈉為粘結(jié)劑的球團，其主要缺點是不耐濕，在空氣中存放時間過長會因吸潮而強度明顯下降，加入消石灰后在潮濕環(huán)境中長期存放而對強度無明顯影響，當適提高消石灰用量時，球團可在水中浸泡;
C.改善球團的高溫抗爆裂性能，該球團抗壓300N/個左右、落下＞8次/1m、耐磨指數(shù)(-300mm)＜3%。
②球團不內(nèi)配煤粉內(nèi)配煤的目的是改善還原劑與鐵氧化物的接觸條件，提高球團的還原速度。因消石灰的還原催化作用，不內(nèi)配煤亦能達到很快的還原速度。因不內(nèi)配煤，產(chǎn)品的含鐵量可提高2%到3%;
③可以采用濕球直接入窯由于石灰加入，球團的高溫抗爆裂性能提高，因而可采用濕球入窯還原。使工藝過程可進一步簡化、設備投資降低(可取消干燥設施);
④還原操作制度改進采用快速升溫、較低溫度(＜1100)還原的操作制度。
本工藝除用于鐵精礦球團直接還原生產(chǎn)海綿鐵之外，還可生產(chǎn)預還原球團礦作為高爐爐料，使高爐增產(chǎn)、節(jié)能;亦可應用于難選難治的多金屬共生鐵礦(如含Zn、Sn、Pb、P、As較高的鐵礦)的綜合回收利用，有著廣闊的應用前景。
實施本發(fā)明的最佳方案為按重量比為98.5%的鐵精礦粉、1.5%的復合粘結(jié)劑(其中消石灰占8%)，外加水5～6%一起混合均勻，經(jīng)10分鐘的潤磨(或碾壓)后造球，球團Φ8～15mm。濕球經(jīng)200℃的低溫干燥后入窯還原，其還原工藝條件為650℃時球團進窯，歷時100分鐘，升溫至1050℃，恒溫還原80分鐘，產(chǎn)品金屬化率可達95%以上。
權利要求
1.一種復合粘結(jié)劑，其特征在于包含90～96%的固體腐植酸鈉，4～10%的消石灰。
2.一種鐵精礦復合粘結(jié)劑球團煤基直接還原法，包括礦物的混料、碾磨、造球、干燥、還原等過程，其特征在于在鐵精礦中加入1～3%(重量百分比)復合粘結(jié)劑，混勻經(jīng)5～10分鐘的碾磨或潤磨處理后造球，球團干燥溫度為100～300℃，風速為1.0～1.8M/s，時間為20～30分鐘，干燥后的球團入回轉(zhuǎn)窯還原，還原升溫速度為每分鐘7～10℃，在80～100分鐘內(nèi)升溫至還原溫度1000～1100℃，還原保溫時間為160～180分鐘。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于造球后所得球團可直接進入回轉(zhuǎn)窯還原，也可經(jīng)低溫干燥后入爐還原。
全文摘要
復合粘結(jié)劑球團煤基直接還原新工藝，屬于直接還原鐵生產(chǎn)領域。本發(fā)明采用有機物與無機物相配合的復合粘結(jié)劑，將鐵精礦冷粘結(jié)成球，并以此為原料，在回轉(zhuǎn)窯中采用快速升溫的還原操作制度直接還原鐵。該球團抗壓300N/個左右、落下＞8次/lm、耐磨指數(shù)(-300mm)＜3％，冶金性能優(yōu)良，在1050℃還原40分鐘，金屬化率即可達92％以上。該新工藝與采用氧化球團為爐料的“二步法”直接還原相比，設備投資少44.2％、產(chǎn)量可提高37.5％、節(jié)約能源33.32％、成本降低21.4％。
文檔編號C21B13/08GK1088618SQ9211178
公開日1994年6月29日 申請日期1992年12月23日 優(yōu)先權日1992年12月23日
發(fā)明者徐經(jīng)滄, 楊有育, 劉仲輝, 付伯詒, 余克廷, 蔡汝卓, 劉沂淵, 張清岑, 李樹根, 廖臣英, 代白紅 申請人:中南工業(yè)大學, 冶金工業(yè)部魯中冶金礦山公司