[发明专利]制备金属单质的方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域。具体而言，本发明涉及制备金属的方法。

背景技术

熔融还原是一种通过向还原炉内装入金属矿物、含碳物料和助熔剂，吹入富氧或纯氧把金属矿物中的金属氧化物还原而直接生成熔融金属的方法。以炼铁为例，熔融还原法比传统高炉法流程短，成本低，污染小，无需炼焦、烧结工序，无需焦炭作为燃料。熔融还原炼铁已成为当今的科研课题。

然而现有的熔融还原的方法多存在以下缺点和不足：1、存在于熔渣中一定量的FeO，难以还原，随熔渣排出，造成铁资源的浪费；2、从还原炉顶部加入的煤粉，易漂浮在熔渣层表面，难以还原熔渣层内的FeO；3、从还原炉顶部加入的煤粉，可能保持在靠近还原炉内侧壁，造成耐火材料衬里磨损严重，需经常停炉更换，导致作业率低。

因此，对于熔融还原制备金属的方法还有待进一步改进。

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或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备金属单质的方法，该方法可以显著提高金属还原率以及作业效率。

为此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备金属单质的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：将金属块状物和助熔剂在还原炉中进行熔融还原处理，以便形成熔渣层和熔融液；向还原炉中通入还原剂、燃气以及氧气，使得所述还原剂的一部分燃烧，以便产生热量和高温烟气；以及利用剩余的所述还原剂还原所述金属块状物中的金属氧化物，以便得到所述金属单质；其中，利用所述高温烟气进行余热回收利用；对所述高温烟气进行除尘后，利用其对所述燃气进行预热；所述预热的燃气同所述还原剂进行混合，利用所述预热的燃气将还原剂吹送至所述还原炉中；所述氧气直接通入所述熔渣层中。

利用上述方法可以有效地制备得到金属单质，并对产生的高温烟气进行充分利用，由此可以进一步对高温烟气进行二次利用，避免热量的浪费，提高热利用率，例如利用高温烟气进行发电以及对燃气进行预热，不仅显著提高了该方法的附加产值，同时对通入还原炉的燃气进行预热，可以进一步提高还原效率。

另外，根据本发明上述实施例的制备单质的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，所述还原剂和燃气从还原炉的底部和顶部的至少一种方式喷入；由此从还原炉的底部喷入还原剂，经过熔融液预热，再通过熔渣层，还原其中的金属氧化物，可大幅减少熔渣中金属氧化物的含量，提高金属还原率，降低资源的浪费。

根据本发明的实施例，所述余热回收利用方法为利用余热锅炉产生蒸汽，并可进一步利用所述蒸汽进行发电。由此可以进一步提高对高温烟气的再次利用，以便进一步优化制备金属单质工艺。

根据本发明的实施例，所述还原剂为褐煤、烟煤、无烟煤中的至少一种。由此可以进一步提高还原金属单质的效率。

根据本发明的实施例，所述燃气为焦炉煤气或天然气。由此利用其燃烧产生的热量维持还原炉的温度，以便进一步提高制备金属的效率。

根据本发明的实施例，所述氧气是以含氧量位至少30体积%的气体混合物的形式提供的。由此可以进一步提高制备金属单质的效率。

根据本发明的实施例，所述熔融还原处理是1400～1700摄氏度的温度下进行的。由此可以使得金属单质熔融成液态，以便排除还原炉。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明的一个实施例制备金属单质的工艺图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备金属单质的方法，该方法具体包括：

首先，根据本发明的一个实施例，将金属块状物和助熔剂在还原炉中进行熔融还原处理，以便形成熔渣层和熔融液。根据本发明的具体实施例，熔融还原处理是1400～1700摄氏度的温度下进行的，由此可以达到金属的熔点，以便其熔融成液态，以便排出还原炉。