CN101586172A - 金属化球团和还原铁粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属化球团和还原铁粉的制备方法，属于冶金领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种不需要采取密闭或无氧措施的制备金属化球团和还原铁粉的方法。本发明金属化球团的制备方法，包括如下步骤：a.物料混合：将铁精矿、催化剂和还原剂按重量比1∶0.02～0.2∶0.1～0.8混匀；b.还原：混匀后的物料于温度800～1400℃下充分反应；c.冷却得到金属化球团。金属化球团经破碎、选矿即得到还原铁粉。本发明金属化球团和还原铁粉的制备方法无污染、铁回收率高、成本低，所得还原铁粉的质量较高(还原铁粉的纯度可达96％以上)。为金属化球团和还原铁粉的制取提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及金属化球团和还原铁粉的制备方法，属于冶金领域。
背景技术
还原铁粉通常是利用固体或气体还原剂(焦炭、木炭、无烟煤、水煤气、转化天然气、分解氨、氢等)还原铁的氧化物(铁精矿、轧钢铁鳞等)来制取海绵状的铁。还原铁粉的主要用途有：粉末冶金制品用还原铁粉，此行业耗用还原铁粉总量的60～80％；电焊条用还原铁粉，在药皮中加入10～70％还原铁粉可改进焊条的焊接工艺并显著提高熔敷效率；化工用还原铁粉，主要用于化工催化剂，贵金属还原，合金添加，铜置换等；切割不锈钢还原铁粉，在切割钢制品时，向氧乙炔焰中喷射铁粉，可改善切割性能，扩大切割钢种的范围，提高可切割厚度。
目前，主要采用赫格纳斯法生产还原铁粉，该方法首先将提纯的高品位铁精矿(TFe≥70％)与固体还原剂(焦炭粉末或掺混10～15％石灰粉的无烟煤)装填于耐火坩埚中，然后在隧道窑内加热到1150～1250℃，经过长时间还原(长达几十个小时)后冷却到200℃左右取出卸罐，经破碎磨选及干燥后获得的海绵铁粉用氨气分解气在耐热的钢带式炉内进行还原退火(退火温度为800～900℃)得到还原铁粉。但该方法所用还原时间较长，能耗大，所需铁精矿的铁含量较高，对于铁含量较低的铁精矿不适用，且该方法需要在密闭或无氧条件下进行，对设备要求高，还会增加生产成本。
我国的铁精矿特别是攀枝花地区的钒钛铁精矿由于铁含量较低(一般为58％左右)，难以利用其制取还原铁粉，通常采用高炉熔炼的方式制取铁水炼钢，这种方法具有能耗高、污染重、焦炭消耗大、成本高、流程冗长等缺点，且高炉渣中的钛和钒难以得到有效利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种不需要采取密闭或无氧措施的金属化球团和还原铁粉的制备方法。
本发明所用的铁精矿是指铁含量≥50％的普通铁精矿(不含钒钛的铁精矿)或铁含量≥25％的钒钛铁精矿。
本发明金属化球团的制备方法，包括如下步骤：
a、物料混合：将铁精矿、催化剂和还原剂按重量比1∶0.02～0.2∶0.1～0.8混匀；其中，所述的催化剂为钠盐或钾盐，如：氯化钠、硫酸钠、氯化钾或硫酸钾等；所述的还原剂可采用常规还原剂，如：焦炭、木炭、煤粉中至少一种；
b、还原：a步骤混匀后的物料于温度800～1400℃下充分反应(一般情况下反应5～60min即可)；还原可在链篦机回转窑、竖炉或隧道窑等窑炉内进行；还原过程不需要任何密闭或气体保护措施，在空气中(即氧含量为20％左右)进行即可；
c、冷却得到金属化球团(金属化率可达80％以上，可直接用于炼铁和炼钢)。
本发明还原铁粉的制备方法，是将上述金属化球团的制备方法制备而得的金属化球团经破碎、选矿得到还原铁粉。
本发明金属化球团和还原铁粉的制备方法，可以采用较低品味(普通铁精矿的铁含量可低至50％，钒钛铁精矿的铁含量可低至25％)的铁精矿进行生产，彻底解决了难以用较低品位的铁精矿制取金属化球团和还原铁粉的技术难题，其生产过程不需要任何密闭或气体保护措施，在空气中(即氧含量为20％左右)即可实现还原铁粉的生产，设备要求低，所生产的金属化球团可直接用于炼铁和炼钢。本发明方法无污染、铁回收率高、成本低，所得还原铁粉的质量较高(还原铁粉的纯度可达96％以上)。为金属化球团和还原铁粉的制取提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
本发明金属化球团和还原铁粉的制备方法，包括如下步骤：
a、物料混合：将铁精矿、催化剂和还原剂按重量比1∶0.02～0.2∶0.1～0.8混匀；其中，所述的催化剂为钠盐或钾盐，如：氯化钠、硫酸钠、氯化钾或硫酸钾等；所述的还原剂可采用常规还原剂，如：焦炭、木炭、煤粉中至少一种；
b、还原：a步骤混匀后的物料于温度800～1400℃下充分反应(一般情况下反应5～60min即可)；还原可在链篦机回转窑、竖炉或隧道窑等窑炉内进行；还原过程不需要任何密闭或气体保护措施，在空气中(即氧含量为20％左右)进行即可；
c、冷却得到金属化球团(金属化率可达80％以上，可直接用于炼铁和炼钢)。
进一步的，为了缩短反应时间，提高生产效率，上述a步骤中所述的铁精矿、钠盐和还原剂的粒度优选为20～200目。
进一步的，为了提高还原速度，缩短还原时间，上述a步骤物料混合时还加入粘结剂，各物料混匀后按常规方法造球、干燥，然后进入b步骤还原。造球的球团直径一般为0.2～6厘米。其中，所述的粘结剂为常规铁精矿造球用粘结剂，如：膨润土。粘结剂的用量为常规用量，以满足造球需要即可。
上述c、d步骤所述的冷却、破碎、选矿可以按本领域常规方法进行。如：冷却可采用吹风冷却、直接水淋泡或其他可达到冷却效果的冷却***完成。为了缩短冷却时间，有效防止二次氧化，上述c步骤所述的冷却优选采用用水喷淋或用水浸泡的方式冷却。
本发明还原铁粉的制备方法，是将上述金属化球团的制备方法制备而得的金属化球团经破碎、选矿得到还原铁粉。
进一步的，为了得到纯度更高的还原铁粉，可将所得还原铁粉破碎至粒度200目以下，然后于600～950℃在氢气气氛下还原得到二次还原铁粉。
进一步的，本发明还原铁粉的制备方法中选矿的尾渣为钒钛产品，经过再处理可回收钛和钒，实现矿产资源综合利用。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中(下述实施例中的铁含量、二氧化钛含量均为质量百分含量)。
实施例1采用本发明方法制备金属化球团和还原铁粉
将100g普通铁精矿(含铁：63％、粒度为-200目)、30g煤粉(粒度为-200目)、5g硫酸钠和1.8g膨润土混匀，在1300℃的温度下反应5分钟，气氛为含氧量小于18％。经过水冷却，得到品位为85％的金属化球团，金属化球团经破碎、选矿得到还原铁粉，铁的品位为93.62％，回收率为78％；还原铁粉破碎至粒度200目以下，然后于600℃经过氢气还原得到铁品位为97.68％的二次还原铁粉。
实施例2采用本发明方法制备金属化球团和还原铁粉
将100g普通铁精矿(含铁：65％，粒度为-20目)、30g煤粉(粒度为-200目)、1g氯化钾和3g膨润土混匀、造球、150℃烘干，在1300℃的温度下反应60分钟，气氛为含氧量小于20％。经过水冷却，得到品位为90％的金属化球团，金属化球团经破碎、选矿得到还原铁粉，铁的品位为94.79％，回收率为82％；还原铁粉破碎至粒度200目以下，然后于800℃经过氢气还原得到铁品位为98.87％的二次还原铁粉。
实施例3采用本发明方法制备金属化球团和还原铁粉
将100g钒钛铁精矿(含铁：57.25％，二氧化钛：10.83％，粒度为-200目)、30g焦炭粉(粒度为-20目)、15g氯化钠和2.3g膨润土混匀，在1000℃的温度下反应60分钟，气氛为含氧量小于16％。经过水冷却，得到品位为78％的金属化球团，金属化球团经破碎、选矿得到还原铁粉，铁的品位为90.28％，回收率为69％；还原铁粉破碎至粒度200目以下，然后于850℃经过氢气还原得到铁品位为96.92％的二次还原铁粉。
实施例4采用本发明方法制备金属化球团和还原铁粉
将100g钒钛铁精矿(含铁：56.68％，二氧化钛：10.72％，粒度为-200目)、30g焦炭粉(粒度为-200目)、5g硫酸钾和1.2g膨润土混匀、造球、150℃烘干，在1400℃的温度下反应20分钟，气氛为含氧量小于17％。经过水冷却，得到品位为83％的金属化球团，金属化球团经破碎、选矿得到还原铁粉，铁的品位为95.66％，回收率为80％；还原铁粉破碎至粒度200目以下，然后于950℃经过氢气还原得到铁品位为98.55％的二次还原铁粉。
实施例5采用本发明方法制备金属化球团和还原铁粉
将100g钒钛铁精矿(含铁：56.91％，二氧化钛：12％，粒度为-200目)、30g煤粉(粒度为-200目)、20g硫酸钠和1g膨润土混匀、造球、150℃烘干，在1300℃的温度下反应20分钟，气氛为含氧量小于20％。经过水冷却，得到品位为88％的金属化球团，金属化球团经破碎、选矿得到还原铁粉，铁的品位为94.88％，回收率为83％；还原铁粉破碎至粒度200目以下，然后于850℃经过氢气还原得到铁品位为98.67％的二次还原铁粉。
实施例6采用本发明方法制备金属化球团和还原铁粉
将100g钒钛铁精矿(含铁：57.46％，二氧化钛：6.33％，粒度为-200目)、60g煤粉(粒度为-200目)、5g硫酸钠和1.8g膨润土混匀、造球、150℃烘干，在1300℃的温度下反应30分钟，气氛为含氧量小于20％。经过水冷却，得到品位为82％的金属化球团，金属化球团经破碎、选矿得到还原铁粉，铁的品位为95.45％，回收率为82％；还原铁粉破碎至粒度200目以下，然后于650℃经过氢气还原得到铁品位为98.32％的二次还原铁粉。
实施例7采用本发明方法制备金属化球团和还原铁粉
将100g钒钛铁精矿(含铁：57.46％，二氧化钛：6.33％，粒度为-20目)、50g煤粉(粒度为-200目)、3g硫酸钾和1.8g膨润土混合、造球、150℃烘干，在1300℃的温度下反应30分钟，气氛为含氧量小于20％。经过水冷却，得到品位为80％的金属化球团，金属化球团经破碎、选矿得到还原铁粉，铁的品位为93.56％，回收率为77％；还原铁粉破碎至粒度200目以下，然后于750℃经过氢气还原得到铁品位为98.55％的二次还原铁粉。
Claims (9)
1.金属化球团的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、物料混合：将铁精矿、催化剂和还原剂按重量比1∶0.02～0.2∶0.1～0.8混匀；其中，所述的催化剂为钠盐或钾盐；
b、还原：a步骤混匀后的物料于温度800～1400℃下充分反应；
c、冷却得到金属化球团。
2.根据权利要求1所述的金属化球团的制备方法，其特征在于：a步骤中所述的还原剂为焦炭、木炭、煤粉中至少一种。
3.根据权利要求1所述的金属化球团的制备方法，其特征在于：所述的铁精矿、钠盐和还原剂的粒度为20～200目。
4.根据权利要求1～3任一项所述的金属化球团的制备方法，其特征在于：a步骤物料混合时还加入粘结剂，各物料混匀后造球、干燥，然后进入b步骤还原。
5.根据权利要求4所述的金属化球团的制备方法，其特征在于：所述的粘结剂为膨润土。
6.根据权利要求1、2、3或5所述的金属化球团的制备方法，其特征在于：c步骤所述的冷却方式为用吹气冷却、水喷淋或用水浸泡冷却。
7.根据权利要求4所述的金属化球团的制备方法，其特征在于：c步骤所述的冷却方式为用吹气冷却、水喷淋或用水浸泡冷却。
8.还原铁粉的制备方法，其特征在于：由权利要求1～7任一项所述的金属化球团的制备方法制备而得的金属化球团经破碎、选矿得到还原铁粉。
9.根据权利要求8所述的还原铁粉的制备方法，其特征在于：所得还原铁粉破碎至粒度200目以下，然后于600～950℃在氢气气氛下还原得到二次还原铁粉。
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