[发明专利]由含铁微粒生产硬化颗粒的工艺和设备

说明书

本发明涉及由含铁粉尘生产硬化颗粒(granule)，其中将含铁粉尘与至少一种粘合剂和水混合以获得混合物，将混合物形成颗粒，将颗粒引入到流化床反应器中用于硬化，且使硬化颗粒经历还原。

在用于获得金属化铁的一些还原工艺中，将含铁材料以细粒度微粒(fine-grained particle)形式引入。这样的工艺的例子是所谓的SL/RN工艺，它是Stelco-Lurgi工艺和Republic Steel-National Lead工艺(RN)的组合。Stelco-Lurgi工艺是直接还原工艺，它最初针对海绵铁的钢炉生产并富含铁的矿石的使用。Republic Steel-National Lead工艺也是直接还原工艺，其中在还原后将铁矿石分解成它们的组分金属铁和脉石。就此而论，脉石被理解为铁矿石中存在的不含铁的岩石。通过将两种工艺结合，在1964年发展了SL/RN工艺，其中用固体还原剂在回转窑中还原铁氧化物。在炉子中，将矿石或者所谓的生球(green pellets)与煤(特别是褐煤)过量引入作为还原剂，并引入白云石用于脱硫。将炉子产出在管式冷却器中间接冷却，此后经过筛、磁力分离和矿物煤分离将其分成海绵铁、余物(excess)、煤和灰分。

在SL/RN工艺中，通常采用粒度5-18mm的块矿或者9-16mm的球团(pellets)。也使用粒度优选大于160μm的铁沙或钛铁矿。直径<63μm的微粒不适用于SL/RN工艺，因为它们导致粘挂(sticking)并由此导致回转窑中窑皮(crusts)的形成，它们可引起运转中断。

为了仍然使更小微粒的适合于该工艺，可用许多工艺来形成具有所希望直径的颗粒。由于加工以及添加剂(例如粘合剂)，此处这种颗粒可如此设计以使得它们生产期间粉尘的形成保持较低(<10wt-％)。

从WO 98/49352A1知道了细粒度铁矿石部分的颗粒形成，其中使用例如膨润土作为粘合剂材料。膨润土是含有各种粘土矿物的混合物的岩石，蒙脱石是最重要的组分(60至80wt-％)。

US 6,024,790描述了通过使用插层的阳离子的离子交换来活化该粘合剂材料膨润土用于其预期用途可以是有利的。活化的膨润土通常具有更好的溶胀度以及更高的热稳定性。US 6,024,790中描述的活化工艺必须进行数小时至几天的时间以确保足够的离子交换。

从JP 63103851知道了添加少量氢氧化钠到膨润土中，从而活化粘土材料。

DE 25 175 43披露了团块化冶金粉尘的工艺，其中将冶金粉尘与2至20wt-％粘合剂和约0.5至5wt-％含硅材料混合，将该混合物形成球团或颗粒并随后硬化。添加进一步的添加剂到粘合剂中也是已知的，例如约3wt-％数量的氢氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠。

从EP 1 290 232B1知道了通过粘合剂由细含铁微粒生产金属化铁团块的工艺，其中将纤维素纤维用作粘合剂。当形成微粒时，纤维素纤维作为粘合剂起作用，但是由于它们的高碳含量，它们也可被用作下游还原工艺中的还原剂。

EP 0 916 742也披露了一种工艺，其中已在含铁颗粒中引入还原剂。为了该目的，将含有铁氧化物的原材料与含碳材料、有机粘合剂和无机凝结剂混合，随后与水混合。提供分散剂，将由此获得的球团干燥并随后还原。作为分散剂，也可使用例如氢氧化钠溶液。

然而，由于回转窑中的加工、连同固体还原剂和相当长的停留时间，当使用生球时，在所有这些工艺、特别是SL/RN工艺中的进一步加工中，观察到了增加的细小磨损的形成。高磨损就要求高的加工费用以便能够回收这些粉尘，以能够从它们生产有价值的产品。否则，粉尘中含有的材料就损失了。

因此，本发明的目标是提供工艺和设备，以便生产颗粒用于进一步加工，它们具有这样的硬度以至于甚至在下游加工步骤中也不会发生明显磨损。

根据本发明，用权利要求1的特征解决了该目标。将超细粒度Fe精矿(concentrate)供应到混合单元中并在该处与至少一种粘合剂和水进行混合。此外，在该混合单元中也可添加进一步的集合体(aggregates)。然后将由此获得的混合物在微型凝结器(microcoagulator)中形成颗粒。随后将颗粒引入到优选循环的流化床中，该引入在流化床的最热点处进行。温度的这种突然变化导致了小颗粒的快速烧结以及因此导致的足够的颗粒强度用于随后在回转窑中的还原。在循环流化床中，由于高流速，热交换特别良好以至于进一步加速了烧结过程。