[发明专利]一种铁矿石隧道窑直接还原防氧化覆盖剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于矿物及冶金技术领域，具体涉及一种铁矿石隧道窑直接还原防氧化覆盖剂及其制备方法。

背景技术

在铁矿石隧道窑直接还原中，一般采用煤基还原工艺进行铁矿石的还原。铁矿石在高温下与还原煤直接接触发生还原反应同时放出CO₂气体，CO₂与还原煤接触发生碳气化反应而生成CO，CO又与铁矿石发生还原反应而放出CO₂，这样在铁矿石内部只要有还原煤存在，铁矿石的直接还原反应就可持续下去。因此，在铁矿石煤基直接还原中不断有CO和CO₂气体产生。对于隧道窑中下层还原物料来说，还原产生气体在从铁矿石内部向外排出过程中，可有效防止还原物料的二次氧化，但对于隧道窑上层还原物料来说，炉气中含有的氧化性气氛可使还原物料表面产生二次氧化。

为防止铁矿石隧道窑表层高温还原物料产生二次氧化，生产中一般采取在还原物料表层覆盖一层煤炭，盖面煤炭在隧道窑内加热及升温过程中，当温度升高到350℃以上开始析出挥发分，800℃以上与CO₂发生碳气化反应，煤炭干馏及气化所产生的含有CO及H₂的气体，可使煤炭料层内呈现还原性气氛，减少了炉气中的氧化性气氛与还原物料直接接触。同时，铁矿石在还原产生的CO₂在从物料内部排出过程中经过盖面煤炭时，盖面煤炭产生碳气化反应而放出CO气体，CO气体可提高铁矿石的还原气氛浓度，从而防止了还原物料的二次氧化。

当铁矿石直接还原采用盖面煤炭时，存在的主要问题有：

（1）盖面煤炭在隧道窑内加热升温过程中，其高温气化速度较快，一般为使盖面煤炭在铁矿石直接还原后期不产生二次氧化，需要在还原物料表面覆盖较厚的煤层，增加了铁矿石加热中的传热热阻，降低了还原温度，延长了还原时间。

（2）当铁矿石直接还原盖面煤炭厚度选择为10mm左右时，铁矿石在还原后期表面的盖面煤炭可消耗完毕，盖面煤炭消耗后形成的灰分层在还原物料表层，对还原物料的保护是有限的，铁矿石在隧道窑冷却段冷却中物料表层会产生二次氧化。

（3）还原物料表面的盖面煤炭消耗完毕后，还原物料直接与高温炉气进行接触，还原物料在较高的加热温度下容易产生软熔及结块现象。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有铁矿石在隧道窑直接还原过程中，还原物料采用盖面煤炭保护存在的盖面煤炭消耗速度快、保护时间短、还原物料表面产生二次氧化、还原物料软熔粘结的技术问题，提供一种通过高温软熔产生保护作用，达到提高还原气氛浓度、实现“变压”加速还原及高温还原物料不产生二次氧化、还原物料始终保持在还原气氛中进行还原目的的铁矿石隧道窑直接还原防氧化覆盖剂。

本发明的另一个目的是为了提供一种铁矿石隧道窑直接还原防氧化覆盖剂的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种铁矿石隧道窑直接还原防氧化覆盖剂，由铸造砂、生石灰、纯碱和水泥组成，所述铸造砂、生石灰、纯碱重量比为70～90: 20～5: 10～5，所述水泥的重量为铸造砂、生石灰、纯碱总重量的0.5～1%。

进一步地，所述铸造砂的粒度为1mm以下。

进一步地，所述生石灰的粒度为1mm以下。

进一步地，所述纯碱的粒度为1mm以下。

一种铁矿石隧道窑直接还原防氧化覆盖剂的制备方法，该方法包括以下步骤：A、将铸造砂、生石灰和纯碱按重量比70～90: 20～5: 10～5配料、混合；

B、再加入重量为铸造砂、生石灰和纯碱混合物料总重量0.5～1%的水泥混合均匀；

C、采用圆盘造球工艺制成颗粒。

进一步地，所述步骤C中采用圆盘造球工艺制成直径为2～5mm的颗粒。