[发明专利]一种流态化还原铁矿粉时抑制粘结失流的方法

说明书

技术领域：

本发明属于炼铁生产技术领域，涉及一种用于流态化还原铁矿粉时抑制粘结失流的方法。

技术背景：

采用流化床还原粉铁矿工艺可以直接使用粉矿炼铁，勿需人工造块，而且不依赖日益短缺的焦煤资源，已受到各钢铁企业高度关注。但该工艺面临的主要问题是还原过程中出现矿粉颗粒粘结一起，甚至失去流化状态，导致无法正常生产。

对于粒度小于1mm的铁矿粉在500～900℃用CO或H₂或CO-H₂混合气还原，气速为0.1～0.6m/s。仅仅还原5～15min即会发生粘结失流，此时金属化率为5～15％。失流后加大气速和搅拌也无法恢复正常流化。

为了避免粘结发生，一般采用650℃以下的低温还原，或提高流化气体的流速，甚至采用高速循环流化床。但前者会减慢还原反应速率，生产效率降低；后者不仅会降低还原气利用率，还将增加气体动力成本。这都使得粘结失流的抑制成本增加，削弱了该工艺的优势。因此低成本的粘结失流抑制方法一直是大家追求的目标，希望找到能在相对较高的温度和较低的气速条件下，对粒度相对细小的矿粉颗粒流态化还原时，减小粘结失流发生几率的方法。

发明内容：

为了解决铁矿粉流态化还原过程的粘结失流问题，本发明提供一种抑制失流发生的简单可行方法。该方法通对矿粉进行简单预处理，即可满足相对较高的温度，用相对较低的气速还原粒度较小的铁矿粉，而且对还原气成分要求不高，适应性强。

一种流态化还原铁矿粉时抑制粘结失流的方法，其特征是：先给铁矿粉颗粒喷洒Mg(NO₃)₂溶液，或用Mg(NO₃)₂溶液浸泡铁矿粉颗粒表面，然后用还原性高温煤气干燥铁矿粉，再进入还原流化床进行流态化还原。铁矿粉粒度为1mm以下；喷洒或浸渍的Mg(NO₃)₂溶液的浓度为30～70％，喷洒量以铁矿粉颗粒表面基本湿润为宜。还原性高温煤气干燥铁矿粉的温度在300℃以上。进入流化床还原反应器进行流态化还原的参数为：流化气速为0.1～0.6m/s，流化床内还原温度为500～900℃。

溶液喷洒量由下式计算：

V=(10~20)%×MC]]>

式中：V为喷洒溶液量，kg；M为矿石质量，kg；C为Mg(NO₃)₂溶液的质量浓度。

由于采用上述技术方案，铁矿粉颗粒流化性能得到明显改善，特别是在800℃～900℃相对较高的温度下都能维持长时间的流化状态，金属化率可达到90％以上。该方法不仅适用于粒度范围较宽的铁矿粉，还可满足相对较高的温度下还原，而且对还原气成分适应性强。

具体粘结失流抑制效果见实施例1～4.

具体实施方式：

【实施例1】：粒度为0.074～0.11mm的国产铁精粉，用Mg(NO₃)₂固体溶于水中配制成浓度为60％的溶液。按每公斤矿粉0.17L溶液量均匀喷洒。通以350℃的30％CO-20％CO₂-50％N₂混合气对其干燥预热。此后加入流化床反应器进行流态化还原。流化气速为0.20m/s，流化床内还原温度为800℃，还原气为70％CO和30％H₂。还原时间80min，没有发生粘结现象，金属化率达到91.3％。

【实施例2】：粒度为0.074～0.11mm的国产铁精粉，用Mg(NO₃)₂固体溶于水中配制成浓度为60％的溶液。按每公斤矿粉0.17L溶液量均匀喷洒。通以350℃的30％CO-20％CO₂-50％N₂混合气对其干燥预热。此后加入流化床反应器进行流态化还原。流化气速为0.20m/s，流化床内还原温度为900℃，还原气为70％CO和30％H₂。还原时间70min，没有发生粘结现象，金属化率达到88.6％。