CN1038432C - 用冷固结压块法生产直接还原炉料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种用冷固结压块法生产直接还原炉料的方法，是以粒度3mm以下的铁矿粉，0～20%、1mm以下煤粉为原料，加入腐植酸盐如腐植酸钠、腐植酸钾、腐植酸铵和生石灰以1∶1～3的比例做为粘结剂，该粘结剂为原料总量的2.0～8.0%，加入混合料总量7.5～9.5%的水，混匀后以20～30MPa压力压块成型，压制的生团块在100～300℃干燥30～60分钟即可，该冷固结矿块具有很好的耐湿性、抗压强度为1000～2000N/个，并可提高直接还原和COREX工艺的生产率。

Description

用冷固结压块法生产直接还原炉料的方法
本发明涉及一种直接还原炉料的生产方法，是用冷固结压块法制备直接还原COREX熔融还原炉料。
COREX熔融还原工艺是迄今开发的数十种熔融还原法中唯一用于工业生产的工艺方法，具有许多高炉法所无法比拟的优越性，但该方法要求使用块状铁矿石原料，如天然块矿、球团矿和烧结矿，而在世界范围内的铁矿石资源中可供COREX工艺直接使用的富块矿并不多，采用烧结或焙烧球团的高温造块方法存在着工艺设备复杂、基建投资大、基建周期长、能耗高及污染严重等问题，因此不经高温焙烧的压块法日益受到人们的重视，但冷固结压块法一直因受到价廉、性能好、来源广的粘结剂条件的限制而未能在工业上应用，中国专利申请CN85103346A公开了一种″高分子固结球团直接还原法″，是用2～3％NaOH的水溶液，加入粒度小于1mm的腐植煤粉，与精矿粉、细磨煤粉混匀后，在松散状态下造球，湿球团在在150～200℃的低温处理20～30分钟，得到的球团抗压强度为200N/个。该方法是用腐植酸钠作粘结剂，可获得冶金性能较好的冷固结球团，但该种冷固结球团不耐湿、受潮或被打湿后强度会迅速降低直至失去强度，浸入水中则球团迅速解体，因而不利于运输和储存，且造球工艺要求原料粒度要细。
本发明的目的是得到一种冷固结法生产直接还原炉料的方法，可使用较粗粒度的原料，得到的产品耐湿性、机械强度及还原性能较好，并可提高C0REX工艺的生产率。
为实现上述目的，本发明是这样实现的：
一种用冷固结压块法生产直接还原炉料的方法，是将粒度小于3mm的铁矿粉加入由腐植酸盐和石灰以1∶1～3的比例构成的复合粘结剂，该复合粘结剂为原料总量的2.0～8.0wt％，然后加入混合料总量7.5～9.5wt％的水，混合均匀后以20～30MPa压力压块成型，压制的生团块在100-300℃下干燥30～60分钟即可得到所需直接还原炉料。
加入的腐植酸盐为腐植酸钠、腐植酸钾、腐植酸铵和腐酸植酸钙。
上述原料中还可含有0～20wt％粒度小于1mm的煤。
上述复合粘结剂的最佳范围为原料总量的6～7wt％。
下面对本发明做进一步详述。
本发明的关键在于对冷固结压块法的粘结剂进行了改进，是采用腐植酸盐加入比例为1∶1～3的生石灰进行改性而得，腐植酸盐包括腐植酸钠、腐植酸钾和腐植酸铵，其中，腐植酸钠的强度最好。加入生石灰改性的目的是为了使冷固结矿具有耐湿性，这是因为腐植酸盐为亲水性物质，加入生石灰与之反应，Ca(OH)2与腐植酸盐反应生成络合物或螯合物，同时Ca(OH)2中的钙离子使腐植酸盐中的高分子发生凝聚作用使腐植酸盐线型分子转变成网状胶体，使粘结剂不存在″剩余″的亲水基团，从而使得粘结相疏水。同时，生石灰本身也是一种粘结剂，可提高团块的强度；又可提高团块的碱度，有利于冶炼过程。
粘结剂的配比控制在2.0～8.0wt％范围内，以避免粘结剂带入的杂质对COREX工艺或直接还原过程产生不良的影响。
混合料的水分范围为7.5～9.5wt％，以3mm以下的铁矿粉，0～20wt％，1mm以下煤粉为原料，加入粘结剂后对湿混合料进行充分的混捏和碾压，时间为5～10分钟，以保证粘结剂在混合料中分布均匀。混匀后的混合料进入压块机压块成型，压块机的压力20～30MPa，压力过低，强度得不到保证，压力过高，压力会将混合料中的粘结剂挤出，导致产品的强度下降。压制的生团块用100～300℃的热废气干燥30～60分钟，即得成品冷固结矿块或含煤矿块。
下面结合实施例介绍本发明的效果。
用粒度小于3mm，TFe6 2.5％的铁矿粉及粒度小于1mm、固定碳为78.7％的煤粉作原料，按表1中成份加入不同配比的粘结剂，经充分混合后在压块机上压块。压出的生块经过100～200℃的温度干燥30分钟，得到成品冷固结矿的性能如表1示。
用本发明方法生产的冷固结还原炉料在模拟COREX预还原固定床设备上还原(还原气体成分为CO 70％，H2 25％，CO2 5％)，达到恒重的时间为80～100分钟，金属化率为93.1～97.8％，天然块矿和氧化球团达到恒重的时间为110～140分钟，金属化率为89.4～96.0％。
用本发明方法生产的冷固结还原炉料在模拟COREX预还原移动床竖炉设备上还原(还原气体成分为CO 70％，H2 25％，CO2 5％)，还原周期为193分钟，金属化率为99.6％。天然块矿的还原周期为226分钟，金属化率为96.3％。
与现有技术相比，本发明得到的冷固结矿块具有很好的耐湿性、防水性，有利于在雨水多、湿度大的地区运输、贮存，抗压强度大，达到1000N/个，可使用粗粒原料。同时，其高温冶金性能(如：还原性、还原膨胀、热爆裂性、还原后强度及低温还原粉化)均能够满足COREX预还原的工艺要求，且该矿块具有优良的还原性，并能承受更高的还原温度而不软熔粘结(其在1000℃还原时不发生粘结、悬料)。因此允许提高COREX预还原竖炉的操作温度，缩短炉料在COREX预还原竖炉中的滞留时间，从而缓解COREX预还原竖炉对COREX的瓶颈制约，使得整个COREX工艺的生产率得到提高。
表1
  粘结剂(wt％) 抗压强度N/个   RI(％)     RDI(％)     RSI(％) 热爆裂性
腐植酸钠 生石灰
    3.0     3.0     1280     92.4     51.3     12.5     不爆裂
    2.0     4.0     1148     87.6     56.7     11.8     不爆裂
    2.0     5.0     1018     89.3     58.9     13.9     不爆裂
    3.5     3.5     1360     93.2     61.4     10.6     不爆裂

Claims (4)

1.一种用冷固结压块法生产直接还原炉料的方法，其特征是：将粒度小于3mm的铁矿粉加入腐植酸盐，和生石灰以1∶1～3的比例构成的复合粘结剂，该复合粘结剂为原料总量的2.0～8.0wt％，然后加入混合料总量7.5～9.5wt％的水，混合均匀后以20～30MPa压力压块成型，压制的生团块在100～300℃下干燥30～60分钟即可到所需直接还原炉料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的腐植酸盐为腐植酸钠、腐植酸钾、腐植酸钙和腐植酸铵。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的原料中含有0～20wt％粒度小于1mm的煤。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的粘结剂的最佳范围为原料总量的6～7wt％。
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