[发明专利]一种利用废旧塑料直接还原褐铁矿或赤铁矿生产铁的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种利用废旧塑料直接还原褐铁矿或赤铁矿生产铁的方法，属于冶金领域。

背景技术：

目前，转底炉直接还原铁精粉生产DRI在国外已经实现广泛应用，铁精粉铁品位高，我国非常短缺，但铁品位低的褐铁矿和赤铁矿储量相对较大，煤的储量相对较大。褐铁矿或赤铁矿具有非常弱的磁性或不具磁性，近些年主要用于选矿和烧结，能耗成本高，污染严重。我国废旧塑料产量大，浪费严重，且废旧塑料含碳、氢量高，可以与煤粉掺混制成还原剂，从而减少废旧塑料的浪费，节省煤资源。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种利用废旧塑料将低品位褐铁矿或赤铁矿直接还原熔分制铁的方法。，该方法能耗成本低、污染小、节省煤资源。

本发明技术解决方案

一种利用废旧塑料直接还原褐铁矿或赤铁矿生产铁的方法，方法步骤如下：

（1）磨矿：利用磨煤机将褐铁矿或赤铁矿及煤磨制成100目～320目粉末，用塑料磨粉机将废旧塑料磨制成1mm～3mm颗粒；

（2）造球：将磨好的褐铁矿或赤铁矿粉及煤粉、废旧塑料并配粘结剂和CaF₂送入混料机，根据原料化学成分按C/O=1.1～1.2计算质量比充分混合，外配质量百分比5%～10%的水分，制成球团；

（3）还原：烘干后的球团经给料机进入转底炉还原，经预热段：温度900℃～1000℃、保温3min，再经还原段：温度为1340℃～1370℃、保温5min，最后经降温段：温度1200℃～1000℃、保温3min。转底炉采用发生炉煤气供热，废旧塑料和煤高温下反应生成的CO、H₂作为还原剂并且维持转底炉内的还原性气氛；

（4）渣铁分离：球团经转底炉出料冷却后，熔分后的渣和铁分离，并且渣相冷却后能自然粉化；分离渣粉末即得到高质量铁；

（5）磁选。

进一步：在步骤（2）所述的混合物中加入质量百分比1%～2%粘结剂和质量百分比1%～2%CaF₂，然后送入造球机造球，球团直径为10mm～20mm。

进一步：磁选时冷却后的渣和铁先经磁选机选出铁粒，然后经过球磨机磨碎后，再一次经磁选机磁选，选出铁粉，再将铁粉冷压成型，得到高品质炼钢原料。

优选褐铁矿或赤铁矿和煤磨制成粒度320目粉末。已通过实验证明，粉末越细，配水造球时，粉末易粘结，便于造球，并且球团干燥后更结实。铁矿粉和煤粉磨得越细，它们混合后接触面积越大，还原时反应越充分。图2为褐铁矿和煤的粒度与产物还原率的关系图。

废旧塑料主要为PVC、PE和PP中的一种或一种以上。

本发明适用于将不具磁性的褐铁矿或赤铁矿经转底炉高温利用废旧塑料和煤直接还原熔分生产铁。高温下废旧塑料先熔化气化、褐铁矿内结晶水逸出，均可在球团内部产生空隙，铁容易渗入空隙内聚集，更利于渣和铁分离，从而缩短生产周期，提高产量。产物渣铁自然分离，简化原有钢铁企业复杂生产过程。该方法能耗成本低，污染小。本发明制得的铁符合冶金行业标准YB/T5296-2006，等同于铁牌号为L08，P含量为一级，S含量为二级,可以作为一种炼钢原料。

附图说明

图1一种利用废旧塑料直接还原褐铁矿或赤铁矿生产铁的方法工艺流程图。

图2褐铁矿和煤的粒度对产物还原率的影响关系图。

图3还原段温度和保温时间对产物还原率的影响关系图。

图4产物冷却后渣铁自然分离并且渣自然粉化的照片。

具体实施方法：

本发明方法采用包头固阳地区所产褐铁矿，煤为无烟煤，废旧塑料主要为PVC、PE、PP中的颗粒混合物。成分含量见表1、表2和表3。

表1褐铁矿的成分

表2无烟煤的成分

表3所用3种废旧塑料（主要为PVC、PE和PP）混合物的成分

制备方法如下：

（1）造球：

将磨好的废旧塑料1、褐铁矿粉2、煤粉3并配粘结剂4和CaF₂粉末5送入混料机8按质量比褐铁矿：煤：废旧塑料：粘结剂：CaF₂=100:8:7:2:2（按C/O=1.1计算）充分混合。然后送入造球机9造球，外配总质量10%的水分，球团直径为10mm～15mm。

（2）还原：