[发明专利]一种还原铁的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种还原铁的方法。

背景技术

中国目前生产钢铁的铁水主要以高炉炼铁法为主，采用煤基直接还原炼铁技术较少，直接还原铁生产工艺主要是采用煤基隧道窑罐式法，也有少量的煤基回转窑法和煤基竖炉法，其中只有煤基隧道窑罐式法工艺比较稳定、成熟，项目分布相对比较普遍。由于焦煤资源日益枯竭，高炉炼铁也将停止，因此直接还原铁将成为炼铁的主要方法。

传统的煤基隧道窑罐式法具有投资大，占地面积大的问题，还必须采用价格昂贵的耐火罐；由于工艺落后造成能耗高、还原时间长、劳动力消耗高，以及产品质量差等原因，还造成生产成本高、销路不畅等问题。使我国尽管是世界上钢产量第一大国，可直接还原铁的年产量只占世界总产量的1%左右，造成钢铁公司的直接还原铁有大量的缺口，不得不进口直接还原铁；煤基隧道窑罐式法生产还原铁只能采用TFe≥66%的铁精矿粉或铁鳞作为原料，如果采用低品位作为原料，由于成本高无法实现工业化。

传统的隧道窑罐式工艺生产的直接还原铁也无法满足钢厂优质钢材的冶炼，采用这种低品质的还原铁冶炼也造成钢水收得率低，体现不出人工冶炼“废钢”的优势。

发明内容

针对现有煤基隧道窑罐式法还原铁的上述问题，本发明提供一种还原铁的方法，将待还原铁矿粉、促进剂和载体混合，再加入还原剂，然后在还原窑炉中进行还原，通过促进剂的加速作用使还原反应加快进行，制取还原铁。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、将待还原铁矿粉、促进剂硼砂和载体碳粉混合均匀制成混合物料，所述的待还原铁矿粉为高品位铁矿粉或低品位铁矿粉；当待还原铁矿粉为高品位铁矿粉时，混合物料按重量百分比为载体7.5~12.5%，促进剂0.3~0.5%，其余为待还原铁矿粉；当待还原铁矿粉为低品位铁矿粉时，混合物料按重量百分比为载体6~20%，促进剂0.3~0. 5%，其余为待还原铁矿粉；

所述的高品位铁矿粉为铁品位TFe≥65%且TFe≤72%的铁矿，所述的低品位铁矿粉为铁品位TFe≥30%且TFe＜65%的铁矿或含铁化工尾渣；

2、将混合物料与还原剂煤粉混合制成待还原物料，或者将混合物料压制成型后与还原剂煤粉混合制成待还原物料；

3、将待还原物料装入还原容器中再放入还原窑炉内，或者将待还原物料直接放入还原窑炉内，在温度为1160~1250℃条件下进行还原反应，还原时间为3~8h，获得还原铁。

上述的促进剂的细度≤120目，载体的细度≤120目。

上述方法中还原反应完成后的金属化率为95~98%。

上述方法中当采用的待还原铁矿粉为高品位铁矿粉时，选用的载体为固定碳重量含量56~65%的碳粉；当采用的待还原铁矿粉为低品位铁矿粉时，选用的载体为固定碳重量含量48~55%的碳粉。

上述方法中将待还原物料装入还原容器中时，待还原物料在还原容器中的厚度为65~67.5mm。

上述方法中的还原剂煤粉为无烟煤、焦粉或烟煤。

本发明的方法适合煤基隧道窑法、煤基回转窑法、气基或煤基竖窑法、转底炉窑法等所有窑炉的直接还原生产还原铁方法。本发明采用硼砂（B₂O₃）作为促进剂，硼砂能够与煤粉挥发出的高温CO一起进行布朗运动，促使还原气体CO和H₂，以及饱和气体CO₂回流的运行速度加快，促进还原气体在单位时间内的还原速度，加快还原反应的进行，与传统的窑炉还原生产铁技术相比，还原时间最多可缩短20h以下；在还原容器内的物料厚度增高20mm以上。以耐火罐为例，由于还原速度提高，降低了耐火罐的消耗；由于大量煤粉是随加热时间同比消耗的，因此缩短了还原时间也同时降低了煤气的消耗，与传统的窑炉还原铁技术相比，还原剂煤粉的消耗量降低15~40%；与原先的只能以无烟煤和焦粉做还原剂相比，扩大了还原剂的使用种类，同时由于还原时间缩短，尾粉中残留了大量的煤碳（经过高温后称之为煤焦），回收后可再反复用，可以回收尾粉中焦煤60~70%。

本发明的方法不改变原有的窑炉还原操作，能够大幅降低生产成本，节省能源消耗，生产过程稳定，且金属化率也有提高，本发明的方法具有良好的应用前景。

具体实施方式

本发明实施例中采用的高品位铁矿粉为铁鳞或铁精矿粉，铁品位TFe≥65%且TFe≤72%。

本发明实施例中采用的低品位铁矿粉为赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、钛铁矿、红镍土矿和/或含铁化工尾渣，铁品位TFe≥30%且TFe<65%。