[发明专利]一种防止铁矿粉流态化高氢还原粘结失流的方法

说明书

技术领域：

本发明属于炼铁生产技术领域，具体涉及一种防止铁矿粉流态化高氢还原粘结失流的方法。

技术背景：

对于二步法熔融还原炼铁，尤其是已经产业化的COREX和FINEX，无论从装备尺寸上，还是从生产效率上看，预还原部分似乎成了整个流程的限制环节。考虑到从动力学上看H₂还原铁氧化物的速度比CO快，人们很自然就想到了富氢预还原，即将终还原炉的煤气通过富氢改质，提高煤气中的H₂含量，从而加快预还原。

采用富氢预还原有一个令人担心的问题是物料的粘结。无论是粉矿流化床预还原，还是球团竖炉预还原，物料的粘结都将导致过程的灾难性后果，包括流化床的粘结失流和竖炉的排料困难。富氢还原导致粘结的原因是H₂还原铁氧化物生产的产物活性大，在高温下相接触的金属颗粒和球团容易以再结晶的形式粘结在一起。降低还原温度可以有效地避免枯结，但低温又无法满足还原的要求，因此是不可行的。

对粒度小于1mm的铁矿粉，采用还原气体为H₂＝60～80％流态化高氢还原工艺，在流化床还原温度为650℃～850℃，气流线速度为0.3～0.6m/s条件下还原时，只有650℃条件下还原过程能够正常流化，流化床压差由还原开始的900～1600Pa，到还原结束60min时流化床压差维持大于500Pa，而且铁矿粉的金属化率最高只有46％；而温度高于700℃时矿粉几乎无法正常流化，还原进行5min以后流化床压差即突然降低至0，说明矿粉产生了粘结失流，还原无法继续进行，还原效果也比较差，金属化率低于10％。

可以通过选择合适的矿粉粒度和流化床气流参数、向流化床内添加防粘剂、球团配料添加防粘剂等途径来解决这一问题。另外，由于粘结是由于物料表面的活性大所导致的，还可以考虑通过向预还原反应器分段供给是否富氢的煤气来解决这一问题：即向低温段提供贫氢煤气，使矿粉颗粒和球团表面最先被CO还原，避免表层产物的高活性；向高温段提供富氢煤气，充分发挥H₂容易向矿粉颗粒和球团内部的优势，加速物料的进一步还原。这样，不仅可以避免富氢导致的物料粘结，而且更充分地利用了富氢还原的动力学优势，并且这种分段供气也正好与上述的充分利用H₂和CO不同温度下的热力学能力相吻合。

发明内容：

本发明针对铁矿粉高氢流态化还原过程矿粉粘结、失流等现象引起还原过程无法顺利进行，还原效率下降的技术问题，提出一种防止铁矿粉流态化高氢还原粘结失流的方法，使流态化还原过程能够顺利进行。

本发明使用的原材料为防止流化床铁矿粉还原过程矿粉粘结的添加剂，所述添加剂为焦炭粉或石灰石粉或白云石粉，添加剂粒度小于1mm。

本发明所提供的方法具体如下：

对粒度小于1mm的铁矿粉，采用流态化高氢还原工艺，在流化床还原温度为650℃～850℃，还原气体为H₂＝60～80％，CO＝20～40％，气流线速度为0.3～0.6m/s条件下还原时，将粒度小于1mm的添加剂焦炭粉或石灰石粉或白云石粉以铁矿粉质量2～8％的比例与铁矿粉均匀混合。

添加三种不同添加剂的巴西铁矿粉和澳大利亚铁矿粉流化效果明显改善，每种混合矿粉在高氢流态化还原过程中始终能够维持流化状态，650℃流化床压差最稳定，最低仅降至750Pa，大于700℃时流化床压差最低下降至250Pa，但流化床还原仍能够顺行。铁矿粉还原效果明显提高，巴西铁矿粉还原后的金属铁含量平均提高12～16个百分点，金属化率和还原率平均提高12～21个百分点，澳大利亚铁矿粉还原后的金属铁含量平均提高17～24个百分点，金属化率和还原率平均提高15～29个百分点。

具体还原效果分别见实施例1～6以及表1和表2。

表1不同添加剂对巴西铁矿粉还原效果的影响(单炉数据)

表2不同添加剂对澳大利亚铁矿粉还原效果的影响(多炉统计平均值)

具体实施方式：

实施例1：一种粒度小于100目的巴西铁矿粉，在流化床还原温度为750℃，还原气体为H₂＝60％，CO＝40％，气流线速度为0.6m/s条件下还原时，添加一种添加剂焦炭粉，添加量为铁矿粉质量4％，还原过程能够正常流化，流化床压差由还原开始的1600Pa，到还原60min结束时流化床压差维持350Pa以上，流化状态比较好，金属化率能够达到54.07％。