CN102994681A - 一种电热还原炉直接还原生产海绵铁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电热还原炉直接还原生产海绵铁的方法，其特征在于：包括下述步骤，将低品位铁矿或大宗工业固体废弃物磨粉，进行磁选，得到品位高的铁矿粉；将大宗工业固体废弃物磨粉，进行浮选，得到碳粉；将所得的铁矿粉和碳粉混合，压制成块料；将脱硫剂、脱磷剂混合后，再烘干、粉碎，得到还原添加剂；将压制成块的铁矿粉和碳粉烘干，物料含水量小于3%；将还原添加剂和块料送入电热还原炉内加热，氧化铁还原得到单质铁；电热还原炉内的物料经冷却后进行破碎，通过磁选，将还原的铁选出。本发明能够将任意品位的铁矿和适量炭块作为还原剂混合后，经电热还原炉以固态直接还原成海绵铁，金属化率可达96%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种电热还原炉直接还原生产海绵铁的方法，属于直接还原铁加工技术领域。
背景技术
高炉炼铁***（包括焦化、烧结、高炉），经几百年的应用和发展，其技术已相当完善，但因其工艺流程长，投资大、对环境污染严重，操作灵活性差，只适合于那些工业初步发展的国家，生产常规产品，初级钢材，且附加值很低。在发达国家，高炉炼铁技术正面临淘汰，生存空间更大为缩小。
当今社会进入材料时代后，市场需要的钢材不再是传统的材料，而以废钢为主要原料的电炉炼铁可以提升钢材质量和特殊性能，可缩短钢材冶炼周期，减少原材料和电力浪费。但是根据国家废钢协会的统计，2008年我国废钢需求总量为12000万吨，比2007年消耗总量增加1000万吨，资源缺口较大。全年钢铁企业自产废钢2000万吨，社会产废4000万吨，进口废钢1200万吨，总体资源偏紧。全年废钢市场呈现连续起伏跌宕的运行态势。还因为近年来钢铁产品朝小型轻量化、功能高级化、复合化方向发展，故钢材中非金属材料和有色金属使用比例增加，致使废钢质量不断下降。废钢作为电炉原料，由于其来源不同，化学成分波动很大，有害杂质Sn、As、Cu等几乎100%残留钢中，而且很难掌握、控制，这给电炉钢作业带来了极大的困难，而且国内价格高位运行，尤其是底线价位的提高，宣布了应用廉价废钢铁资源炼钢时代的终结。
而直接还原铁是精铁粉或氧化铁在炉内经低温还原形成的低碳多孔状物质，直接还原铁中硫、磷、砷、锌、铜等杂质都非常低，如果用一定比例的直接还原铁（30—50%)作为稀释剂与废钢搭配不仅可增加钢材的均匀性、改善和提高钢的物理性质，从而达到生产优质钢、纯净钢的目的，还可以提高电炉生产能力、降低电耗和生产成本。因此，直接还原铁不仅是优质废钢的替代物，还是生产优质钢、特殊钢的纯净原料。因此对直接还原铁的需求日趋旺盛，市场容量日益加大，而我国直接还原铁还存在很多问题：
（1）生产规模过小，而且方法古老、产能小、能耗高、污染严重；
（2）直接还原铁要求的原材料必须是高品位、低脉石的纯净铁矿，我国非常稀缺，因此缺乏稳定的原料供应渠道；
（3）由于受天然气资源限制，气基直接还原发展缓慢；
（4）缺乏统一规划、未能建设大型商品DRI（直接还原铁）生产企业。
世界冶金行业把我国的直接还原铁（海绵铁）产量定为零。2007年九月份，中华人民共和国***亲自参观考察了澳大利亚海绵铁公司海绵铁生产线，说明了我国对海绵铁的重视，1995年6月20日国家计划委员会、国家经济贸易委员会、对外贸易经济合作部共同下令把“直接还原铁”列为鼓励外商投资产业，黑色冶金工业中第一位，2004年、2005年均被国家***和国家经贸委，列为国家鼓励投资项目。从国民经济的发展要求以及钢铁工业的发展和市场需求看，我国已成为第一耗钢大国，总是依靠进口DRI/HBI（直接还原铁/热压块）是不现实的、不可能的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电热还原炉直接还原生产海绵铁的方法。能将任意品位的铁矿或大宗工业固体废弃物中回收的铁矿和适量的碳粉还原剂混合后，经电热还原炉直接还原成海绵铁。
本发明的技术方案。电热还原炉直接还原生产海绵铁的方法，包括下述步骤，
a、将低品位铁矿或大宗工业固体废弃物磨粉，进行磁选，得到品位高的铁矿粉；
b、将大宗工业固体废弃物磨粉，进行浮选，得到碳粉；
c、将所得的铁矿粉和碳粉混合，压制成块料；
d、将脱硫剂、脱磷剂混合后，再烘干至物料含水量小于3%，烘干后的物料，进行粉碎，物料粉碎粒度在1.5mm以下，得到还原添加剂；
e、将压制成块的铁矿粉和碳粉烘干，物料含水量小于3%；
f、将还原添加剂和块料送入电热还原炉内，采用电加热体对块料进行加热，氧化铁还原得到单质铁；
g电热还原炉内的物料经冷却后进行破碎，通过磁选，将还原的铁选出。
上述的电热还原炉直接还原生产海绵铁的方法，步骤f中，电热还原炉加热过程为采用电加热体进行加热，先在预热段预热至300℃-500℃，进入升温段升温至900℃-950℃，再在反应段加热至950℃-1100℃进行还原反应，然后物料冷却到200℃以下后出炉。
上述的电热还原炉直接还原生产海绵铁的方法，步骤g中，磁选得到的铁，通过压块机压块成型。
现有的直接还原铁加工方法，可分为两大类：使用气体还原剂的气基直接还原法和使用固体还原剂的煤基直接还原法。无论是哪种方法，对还原的铁矿石原料品位均要求过高（TFe≥66%）。本发明能够将任意品位的铁矿或大宗工业固体废弃物中回收的铁矿粉和适量炭块作为还原剂混合后，经电热还原炉以固态直接还原成海绵铁，金属化率可达96%以上。大宗工业固体废弃物是指钢铁厂的钢渣，粉煤灰，煤矸石或赤泥等冶金、煤炭工业产生的废弃物。生产过程中所需要的能量是由外部电能所输入的，在整个工艺过程中没有外界空气进入，碳在还原铁的过程中中所派出的气体只有CO气体，整个烟气通过净化后得到纯净的CO气体，可直接用于发电，供电热还原炉自身使用。本发明的方法摆脱了对铁矿品位以及煤矿品质和品种的限制，还原剂既可以是大宗工业废弃物深度资源化回收过程中富集的碳粉，也可以是焦煤、褐煤，整个工艺取材丰富，工艺简单，技术可靠，环保性能优良，大幅降低了生产成本，特别是提高了生产过程中的附加值，能把最初含量很低，根本不能称之为矿的超低品位有价金属矿在直接还原铁的生产过程中在渣中或烟气回收物中富集成矿，形成新的资源。同时，电热还原炉采用电加热体，结构更加简单，加热形式灵活，使用方便，通过对电加热体排列和安装，能够控制电热还原炉的单炉产能。如电热还原炉可以采用电加热板作为加热源，物料在电加热板之间进行加热；电热还原炉还可以制作成回转窑形式，在回转窑内壁中加入电加热板，使物料在回转窑翻转移动过程中进行加热。
具体实施方式
本发明的实施例1。电热还原炉直接还原生产海绵铁的方法，
a、将低品位铁矿或大宗工业固体废弃物磨粉，进行磁选，得到品位高的铁矿粉；低品位铁矿是指铁矿石原料品位过低，无法作为直接还原铁生产，或者现有炼铁工艺生产的铁矿石。
b、将大宗工业固体废弃物磨粉，进行浮选，得到碳粉；也可以对步骤a中磁选后的余料进行浮选，得到碳粉。
c、将所得的铁矿粉和碳粉混合，压制成块料；铁矿粉和碳粉的配比为根据铁矿粉中的铁含量来确定。
d、将脱硫剂、脱磷剂混合后，再烘干至物料含水量小于3%，烘干后的物料，进行粉碎，物料粉碎粒度在1.5mm以下，得到还原添加剂；其中脱硫剂为石灰或白云石等现有炼铁工业所用的脱硫剂、脱磷剂为炼铁工业所用的脱磷剂。
e、将压制成块的铁矿粉和碳粉烘干，物料含水量小于3%；
f、将还原添加剂和块料送入电热还原炉内，采用电加热体对块料进行加热，氧化铁还原得到单质铁；电热还原炉采用现有的电加热体作为加热源，加热过程为：先在预热段预热至300℃-500℃，进入升温段升温至900-950℃，再在反应段加热至950℃-1100℃进行还原反应，然后物料冷却到200℃以下后出炉。电加热体采用现有的电加热设备，如电热陶瓷管、石英管、电炉丝、碳化硅或石墨等。
g、电热还原炉内的物料经冷却后进行破碎，通过磁选，将还原的铁选出，再通过压块机压块成型。
本发明的实施例2。电热还原炉直接还原生产海绵铁的方法，包括下述步骤
a、将大宗工业固体废弃物磨粉，进行磁选，得到品位高的铁矿粉；大宗工业固体废弃物是指钢铁厂的钢渣，粉煤灰，煤矸石或赤泥等冶金、煤炭工业产生的废弃物。
b、将大宗工业固体废弃物磨粉，进行浮选，得到碳粉；也可以对步骤a中磁选后的余料进行浮选，得到碳粉。
c、将所得的铁矿粉和碳粉混合，压制成块料；铁矿粉和碳粉的配比为根据铁矿粉中的铁含量来确定。
d、将脱硫剂、脱磷剂混合后，再烘干至物料含水量小于3%，烘干后的物料，进行粉碎，物料粉碎粒度在1.5mm以下，得到还原添加剂；其中脱硫剂为石灰或白云石等现有炼铁工业所用的脱硫剂、脱磷剂为炼铁工业所用的脱磷剂。
e、将压制成块的铁矿粉和碳粉烘干，物料含水量小于3%；
f、将还原添加剂和块料送入电热还原炉内，采用电加热体对块料进行加热，氧化铁还原得到单质铁；电热还原炉采用现有的电加热体，通过直流供电或交流供电方式加热，先在预热段预热至350℃-450℃，进入升温段升温至950℃，再在反应段加热至1000℃-1050℃进行还原反应，然后物料冷却到200℃以下后出炉。
g、电热还原炉内的物料经冷却后进行破碎，通过磁选，将还原的铁选出，再通过压块机压块成型。
本发明的实施例3。电热还原炉直接还原生产海绵铁的方法，包括下述步骤
a、将粉煤灰进行磨粉，然后进行磁选，回收其中的铁矿粉。
b、将磁选后的粉煤灰进行浮选，得到碳粉。
c、将所得的铁矿粉和碳粉混合，压制成块料；铁矿粉和碳粉的配比为根据铁矿粉中的铁含量来确定。
d、将脱硫剂、脱磷剂混合后，再烘干至物料含水量小于3%，烘干后的物料，进行粉碎，物料粉碎粒度在1.5mm以下，得到还原添加剂；其中脱硫剂为石灰或白云石等现有炼铁工业所用的脱硫剂、脱磷剂为炼铁工业所用的脱磷剂。
e、将压制成块的铁矿粉和碳粉烘干，物料含水量小于3%；
f、将还原添加剂和块料送入电热还原炉内，采用电加热体进行加热，通过碳粉，将铁矿石中的氧化铁还原得到单质铁；电热还原炉加热过程为：先在预热段预热至400℃，进入升温段升温至930℃，再在反应段加热至1020℃进行还原反应，然后物料冷却到100℃以下后出炉。
g、电热还原炉内的物料经冷却后进行破碎，通过磁选，将还原的铁选出，再通过压块机压块成型。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种电热还原炉直接还原生产海绵铁的方法，其特征在于：包括下述步骤，
a、将低品位铁矿或大宗工业固体废弃物磨粉，进行磁选，得到品位高的铁矿粉；
b、将大宗工业固体废弃物磨粉，进行浮选，得到碳粉；
c、将所得的铁矿粉和碳粉混合，压制成块料；
d、将脱硫剂、脱磷剂混合后，再烘干至物料含水量小于3%，烘干后的物料，进行粉碎，物料粉碎粒度在1.5mm以下，得到还原添加剂；
e、将压制成块的铁矿粉和碳粉烘干，物料含水量小于3%；
f、将还原添加剂和块料送入电热还原炉内，采用电加热体对块料进行加热，氧化铁还原得到单质铁；
g、电热还原炉内的物料经冷却后进行破碎，通过磁选，将还原的铁选出。
2.根据权利要求1所述的电热还原炉直接还原生产海绵铁的方法，其特征在于：步骤f中，电热还原炉加热过程为采用电加热体进行加热，先在预热段预热至300℃-500℃，进入升温段升温至900℃-950℃，再在反应段加热至950℃-1100℃进行还原反应，然后物料冷却到200℃以下后出炉。
3.根据权利要求1所述的电热还原炉直接还原生产海绵铁的方法，其特征在于：步骤g中，磁选得到的铁，通过压块机压块成型。
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