專利名稱：用預(yù)凝膠生產(chǎn)自還原性結(jié)塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在生產(chǎn)鐵時(shí)用的自還原性結(jié)塊(團(tuán)礦，燒結(jié)礦、造塊)，及涉及用于生產(chǎn)自還原性結(jié)塊的方法和裝置。
背景技術(shù)：
含鐵結(jié)塊的研發(fā)是在上世紀(jì)五十年代開始。這些結(jié)塊主要是球團(tuán)的形式，以能夠利用礦粉為目的，常規(guī)的方法如在高爐、沖天爐、電爐及其它爐中所用的那些方法，不接受用礦粉作為原料，因?yàn)榈V粉尤其是在鐵礦石情況下的粒徑很細(xì)。此后一些時(shí)間開始研發(fā)自還原性結(jié)塊。這種研發(fā)的特征在于采用冷的固化粘合劑，尤其是水泥、石灰和硅石，上述粘合劑呈現(xiàn)出固化(硬化)機(jī)理，主要與水起反應(yīng)(水合作用)和較少量與空氣中存在的二氧化碳起反應(yīng)(碳化作用)。盡管這些反應(yīng)賦予了結(jié)塊所希望的機(jī)械性能，但這些反應(yīng)是慢速反應(yīng)，完成反應(yīng)需要10-30天的時(shí)間，并且有時(shí)甚至更長(zhǎng)，這取決于天氣狀況(固化速度隨著環(huán)境溫度的降低而減小)。
某些可供選擇的研發(fā)出的方案是通過在壓力容器(高壓釜，壓熱器)中應(yīng)用高達(dá)約20大氣壓和250℃的水蒸汽處理結(jié)塊，來加速上述水合反應(yīng)，如美國(guó)專利No.4,528,029中所述，該公開結(jié)合于本文中。這種可供選擇的實(shí)際操作的主要缺點(diǎn)是所要求的設(shè)備費(fèi)用高和復(fù)雜的操作條件，使其商業(yè)應(yīng)用變得很難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及供在生產(chǎn)鐵時(shí)用的自還原性結(jié)塊。結(jié)塊包括一種含氧化鐵的顆粒和還原劑顆粒的混合物。上述混合物用一種預(yù)凝膠結(jié)合(粘結(jié))。
混合物可以包括一種助熔劑的顆粒。
還原劑可以包括碳質(zhì)材料。
含氧化鐵的顆?？梢园ㄨF礦石、有或沒有金屬鐵的含氧化鐵的工業(yè)殘?jiān)?，及除鐵之外的金屬的氧化物的其中至少一種。
按照本發(fā)明用于生產(chǎn)自還原性結(jié)塊的方法，包括用一種預(yù)凝膠(pre-gel)將含氧化鐵的顆粒與一種還原劑的顆?；旌?。這種混合是在空氣氣氛中并加5-20％的水進(jìn)行的，以便生產(chǎn)結(jié)塊。此后，通過在約100-180℃下加熱約10-60分鐘使結(jié)塊固化(硬化)。此后，將結(jié)塊加入到一個(gè)還原室中供由其生產(chǎn)鐵用。
按照本發(fā)明，用于連續(xù)生產(chǎn)結(jié)塊的設(shè)備包括用于輸送結(jié)塊的裝置，用于在輸送結(jié)塊的同時(shí)把熱氣體引到結(jié)塊上，及用于控制輸送裝置的速度，以便使結(jié)塊在熱氣體中暴露約10-60分鐘。
可以設(shè)置另外的裝置，用于在輸送結(jié)塊時(shí)使熱氣體均勻分布到結(jié)塊上。
輸送裝置可以包括一種穿孔傳送帶，所述穿孔傳送帶能使熱氣體穿過它到達(dá)結(jié)塊。
按照本發(fā)明所述的方法，可包括使結(jié)塊成形為球團(tuán)或團(tuán)塊形狀或任何其它合適幾何形狀的步驟。
按照本發(fā)明所述的方法可以應(yīng)用助熔材料如石灰、石灰石、鋼鐵廠渣、高爐渣及類似材料，以便將結(jié)塊中存在的非金屬雜質(zhì)造渣(熔劑處理)。
在按照本發(fā)明的所述方法中，加預(yù)凝膠以便在約100-約180℃范圍內(nèi)的溫度下固化時(shí)，提高結(jié)塊的機(jī)械性能，尤其是提高其壓縮強(qiáng)度。
按照本發(fā)明的設(shè)備可以包括一個(gè)用于沿著傳送帶均勻分布熱氣體的系統(tǒng)。
按照本發(fā)明的設(shè)備，熱氣體可以包括空氣、燃燒過的氣體(燃燒廢氣)、水蒸汽、惰性氣體以及它們的沒有比例限制的混合物。
按照本發(fā)明的設(shè)備，可包括多個(gè)朝相同方向或者交替地朝相反方向運(yùn)動(dòng)的搭疊的傳送帶段。
按照本發(fā)明的設(shè)備，可包括一個(gè)均勻的排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)不影響穿過沿著傳送帶分布的孔的熱氣體的分布。
為提供干燥和固化而對(duì)結(jié)塊的加熱可以用熱空氣、燃燒過的氣體，水蒸汽、惰性氣體及它們的沒有比例限制的混合物來實(shí)施，這些氣體沿著傳送帶分布，以使它們能均勻地通過結(jié)塊并且不影響熱氣體的流入分布。這避免了出現(xiàn)優(yōu)先的氣流及干燥和固化均勻度的過大變化。因此，在提供充分固化所需的結(jié)塊停留時(shí)間的同時(shí)傳送帶的速度可以恒定。
在結(jié)塊穿過固化設(shè)備之后，結(jié)塊準(zhǔn)備供金屬生產(chǎn)用。
附圖簡(jiǎn)介

圖1是按照本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的縱向剖視圖；圖2是圖1設(shè)備的頂視圖；圖3是圖1設(shè)備的橫斷面圖。
優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說明本文所述的自還原性結(jié)塊可以在圖1，2和3所示的設(shè)備中固化和干燥。這種設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)穿孔式運(yùn)輸機(jī)傳送帶1，所述傳送帶1的速度可以控制成使結(jié)塊的停留時(shí)間在10和60分鐘之間，更具體地說是在20和40分鐘之間。設(shè)備還有一個(gè)入口系統(tǒng)2，用于供給溫度在100和180℃之間的熱氣體。它還有一個(gè)排氣系統(tǒng)3，用于排出從結(jié)塊通過的氣體。一個(gè)用于未固化的結(jié)塊的入口4，和至少一個(gè)用于固化和干燥的結(jié)塊的出口5，此后該固化和干燥的結(jié)塊可被在還原/熔煉設(shè)備中處理，以生產(chǎn)金屬。
上述設(shè)備將結(jié)塊固化，然后結(jié)塊準(zhǔn)備用于一個(gè)還原/熔煉單元中。
預(yù)凝膠是一種改性淀粉，當(dāng)它經(jīng)受約100-約180℃的溫度在約10和約60分鐘之間的一段時(shí)間時(shí)，它賦予結(jié)塊機(jī)械性能，尤其是壓縮強(qiáng)度，所述強(qiáng)度至少等效于在液壓固化結(jié)塊情況下所得到的強(qiáng)度。此外，采用預(yù)凝膠不需要專用設(shè)備，如通常稱為高壓釜的氣體壓力容器。
按照本發(fā)明，球團(tuán)形式的結(jié)塊用一種混合物生產(chǎn)，上述混合物包括構(gòu)成鐵礦粉的含鐵材料、構(gòu)成煤粉的還原劑和一種預(yù)凝膠，所述預(yù)凝膠具有作為主要成分的淀粉。加約8％的水到這種混合物中，以有助于形成生球團(tuán)。生球團(tuán)通過在表1所列的溫度下加熱一段時(shí)間而固化。在固化完成時(shí)，測(cè)試球團(tuán)以便通過測(cè)量球團(tuán)破裂時(shí)加在球團(tuán)上的最大壓縮載荷來確定其冷壓縮強(qiáng)度。這些測(cè)試結(jié)果列于表1中。

kgf意思是指千克力。
對(duì)本發(fā)明來說，本文所用的預(yù)凝膠定義為一種通過溫度和壓力處理而改性的淀粉，其中起初加水和然后脫水以便使淀粉凝膠化。然后把凝膠化的淀粉磨成細(xì)粒級(jí)供用作粘合劑。如本文所用的術(shù)語(yǔ)穿孔的傳送帶包括任何具有開孔的傳送帶，上述開孔適合于允許氣體通道穿過它們到達(dá)傳送帶上的結(jié)塊；這包括用絲網(wǎng)材料制的傳送帶。
權(quán)利要求
1.一種供生產(chǎn)金屬用的自還原性結(jié)塊，包括一種含金屬氧化物的顆粒和碳質(zhì)還原劑的顆粒的混合物，上述混合物用一種預(yù)凝膠結(jié)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)塊，其特征在于，上述混合物包括一種助熔劑的顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)塊，其特征在于，上述含金屬氧化物的顆粒包括鐵礦石、具有金屬鐵或沒有金屬鐵的包含氧化鐵的工業(yè)殘?jiān)统F之外的金屬的氧化物之中的至少一種。
4.一種用于生產(chǎn)供生產(chǎn)金屬用的自還原性結(jié)塊的方法，它包括將含金屬氧化物的顆粒和一種碳質(zhì)還原劑的顆粒與一種預(yù)凝膠混合；隨著上述結(jié)塊含水量減少和上述結(jié)塊溫度的增加，在一個(gè)順序降低的溫度下將熱氣體引到上述結(jié)塊，其中引到上述結(jié)塊的熱氣體的溫度被控制在一個(gè)保持結(jié)塊低于其燃燒溫度的溫度上；此后通過在約100-180℃的溫度下將上述結(jié)塊加熱約10-60分鐘而使上述結(jié)塊固化；及此后將上述結(jié)塊加入一個(gè)還原室中用于由其生產(chǎn)金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，上述混合物包括一種助熔劑的顆粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，上述預(yù)凝膠是一種改性淀粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，上述含金屬氧化物的顆粒包括鐵礦石、具有金屬鐵或沒有金屬鐵的含氧化鐵的工業(yè)殘?jiān)统F之外的金屬的氧化物中的至少一種。
8.一種用于連續(xù)生產(chǎn)供生產(chǎn)金屬用的自還原性結(jié)塊的設(shè)備，它包括用于輸送結(jié)塊的裝置，上述結(jié)塊包括一種混合物，該混合物包括含金屬氧化物的顆粒、一種碳質(zhì)還原劑的顆粒和一種預(yù)凝膠粘合劑；用于在結(jié)塊由上述用于輸送的裝置輸送的同時(shí)將熱氣體引到上述結(jié)塊上的裝置，此裝置包括隨著上述結(jié)塊的含水量減少和結(jié)塊的溫度增加用于順序降低上述引到結(jié)塊上的熱氣體的溫度的裝置，其中引到結(jié)塊上的熱氣體溫度被控制在一個(gè)保持結(jié)塊低于其燃燒溫度的溫度上；及用于控制上述用于輸送的裝置的速度以使上述結(jié)塊暴露于熱氣體中約10-60分鐘的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于包括用于在輸送結(jié)塊時(shí)把上述熱氣體均勻地分布到上述結(jié)塊上的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，上述用于輸送的裝置包括穿孔的傳送帶，上述穿孔的傳送帶允許熱氣體由其穿過到達(dá)上述結(jié)塊。
全文摘要
提供一種供生產(chǎn)金屬用的自還原性結(jié)塊。該結(jié)塊包括一種含氧化鐵的顆粒和還原劑顆粒的混合物，所述混合物用一種預(yù)凝膠結(jié)合。該結(jié)塊用一種提供用于其混合和固化的方法和設(shè)備生產(chǎn)。然后該結(jié)塊可以被用于還原以生產(chǎn)鐵。
文檔編號(hào)F27D1/00GK1498280SQ02806841
公開日2004年5月19日 申請(qǐng)日期2002年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月20日
發(fā)明者E·S·馬爾凱茨, E S 馬爾凱茨 申請(qǐng)人:斯塔泰克制鐵公司