[发明专利]中低阶煤气化制备还原气冷送移动床冶炼新工艺及系统

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域。具体而言，涉及中低阶煤气化制备还原气冷送移动床冶炼新工艺及系统。

背景技术

我国劣质矿产储量丰富，全国铁矿查明资源储量为613.35亿吨，其中基础储量为223.64亿吨，资源量389.71亿吨，我国铁矿石查明资源储量绝大部分为贫矿，富铁矿石查明资源储量有10.02亿吨，占全部铁矿查明资源储量的1.6％。另一方面，我国具有伴(共)生有益组分的铁矿石储量约占全国储量的1/3，伴(共)生有益组分有：钒、钛、钨、钼、钴、锑、金、镉、镓、铀、钍等30余种稀有珍贵金属。这是我国铁矿资源的主要特点。采用现有高炉技术对复合矿进行“强行”冶炼，造成大量的共生元素没有得到合理的利用而白白浪费，甚至环境污染，例如，我国大约40亿吨的高品位中高磷铁矿未被利用。因此劣质矿的综合利用是一个必须解决的问题。另外，随着世界上高品位铁矿资源在日益减少，进口矿中粉矿已达80%；国产铁矿石的平均品位只有33%，故国产矿几乎100%全是矿粉。要同时面对或适应进口矿价增长势不减、粒度越来越细、国内大量复合共生矿得不到合理开发等资源形势，矿粉直接还原技术是有效应对目前我国铁矿现状的一条重要途径。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有生产效率高、还原气制备成本低等优点的低阶煤气化制备还原气冷送移动床冶炼新工艺及系统。

为此，在本发明的第一个方面，本发明提出了一种矿粉还原方法，该包括：使煤、水蒸气和氧气在气化反应器中反应，以便得到含有一氧化碳和氢气的还原气；使所述还原气与矿物球团在移动床还原反应器中反应，以便得到还原产物和还原乏气；以及将所述还原乏气引入到所述移动床还原反应器中；其中，将所述还原乏气引入到所述移动床还原反应器中进一步包括：预先将所述还原乏气与所述还原气混合后进行脱硫脱碳处理，以便得到经过净化的混合气体；将所述混合气体引入到所述移动床还原反应器中。

利用上述方法制备还原气的原料煤可以采用中、低阶煤，显著降低了还原气的制备成本。另外，该方法中将用于还原矿物球团后的还原乏气进行净化处理，将其中未参加还原反应的一氧化碳和氢气引回到移动床还原反应器中，继续用于还原矿物球团，由此可以避免还原气体的浪费。因此，利用上述还矿粉的方法，降低还原气的制备成本，进一步提高矿粉的还原效率。

另外，根据本发明上述实施例的矿粉还原方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述矿物球团是通过选自红土镍矿、鲕状赤铁矿、羚羊石矿、钒钛磁铁矿、赤铁矿、镜铁矿、褐铁矿、菱铁矿以及有色金属氧化物炉渣的至少一种制备得到的。由此可以进一步提高矿粉的还原效率。

根据本发明的具体实施例，矿物球团的抗压强度≥2000N/球，所述矿物球团的粒径分布为粒径不大于25mm且不小于9mm的球团占球团总质量的90%以上，粒径不大于5mm的球团占球团总质量的3%以下。由此可以进一步提高矿粉的还原效率。

根据本发明的实施例，所述煤为选自褐煤、长焰煤以及次烟煤的至少一种。由此可以降低制备还原气的成本。

根据本发明的实施例，所述气化反应器内的气化温度为750～1100摄氏度，气化压力为0.3MPa以上。由此可以提高制备还原气的效率，以便进一步提高还原矿粉的效率。

根据本发明的实施例，所述还原气含有氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氮气，其中，各组分的体积百分比满足下列条件：H₂/CO>0.5，(H₂+CO)/(H₂O+CO₂)>10，3%<CH₄<15%，N₂<10%，1%≤CO₂≤3%。由此利用该还原气体可以进一步提高矿粉的还原效率。发明人惊奇地发现，当采用该比例的还原气体组成时，可以有效地利用该还原气体对矿物球团进行还原处理。当采用不满足该条件的还原气体时，对矿物球团进行还原的效率会显著下降。