[发明专利]一种气基和煤基结合的直接还原铁方法

说明书

本发明属于黑色冶金技术领域，尤其涉及一种气基和煤基结合的直接还原铁方法。本发明结合煤基和气基直接还原铁生产工艺技术的各种优点和缺点，得出本发明的煤基和气基相结合复合式直接还原的方法，不但降低了DRI产品的成本，使其成本接近于煤基DRI产品的生产成本，还可获得等同于气基还原铁品质的DRI产品。本发明的还原温度低、还原速度快，还原率ηFe≥93％，甚至能够高达99％。

技术领域

本发明属于黑色冶金技术领域，尤其涉及一种气基和煤基结合的直接还原铁方法。

背景技术

国际上直接还原铁分为煤基法和气基法。顾名思义煤基法就是用煤炭、焦炭、兰炭甚至是生物质等含固定碳的原料为还原介质(还原剂)，在高温下而还原出的DRI等产品；气基法是以CO、H₂为还原介质(还原剂)在高温下而还原出DRI等产品。

全煤基还原铁方法，还原铁产品具有含碳量高、硫偏高、还原铁的颜色发黑、硬度较大等缺陷；而采用水电解制氢气、甲醇分解制氢、天然气裂解制氢、氨水分解制氢等方法制得氢气，在我国氢气价格大约在2.2元/m³以上，吨DRI需要大约680m³的氢气还原剂，吨DRI产品光是还原剂一项成本，就得1496元/t，其生产成本很高，因此，气基法直接还原铁方法，目前只适合在中东、俄罗斯等天然气资源丰富地区才能规模化建设，但气基还原铁具有清洁环保、产品含低碳、低硫、低硬度、低排放、DRI产品颜色为金属光泽(银灰色)，还原铁产品应用广泛(还可以用于粉末冶金等)，国家非常重视发展气基还原铁工艺技术的开发。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种低成本、低碳、低硫、低硬度、低排放、高还原率的气基和煤基结合的直接还原铁方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种气基和煤基结合的直接还原铁方法，步骤如下：

(1)原料加工

将TFe≥66％的含铁原料打磨至180目占60％以上的铁粉；

(2)还原剂配加

将步骤(1)的铁粉配加煤基还原剂，制得被还原物料，铁粉与还原剂用量的重量比为(80～85):(15～20)；

或将步骤(1)的铁粉加工成球团后再配加煤基还原剂，制得被还原物料，球团与还原剂用量的重量比为(85～87):(13～15)，其中球团的重量按照步骤(1)的含铁原料计；

(3)深度还原

将步骤(2)的被还原物料加入气基隔焰式回转窑，采用天然气隔焰式加热，再在隔焰式回转窑出料端通入气基还原剂和饱和蒸汽，压力为800～1500Pa；控制还原温度为850～950℃，还原时间为1.5～2.5h；采用回转滚筒保护冷却，向滚筒内通入压力200Pa的气基还原剂，待物料温度达到80℃，取出还原铁粉，还原率ηFe≥93％。

进一步，步骤(1)中所述的含铁原料为铁矿或氧化铁皮。

进一步，步骤(2)中所述球团的制备方法为：将步骤(1)的铁粉打磨至325目占60％以上，配加高纯碳粉和有机粘结剂，其中铁粉、碳粉和有机粘结剂的重量比为(94-97):(2-4):(1-2)；混合均匀，进行混碾，采用造球盘造球，筛分出直径为￠2～5mm粒度的球团；将球团在100℃～150℃温度下进行烘干，使其水分＜0.5％。

更进一步，所述的高纯碳粉为石油焦粉、木炭粉、煤炭或生物质碳浮选的高纯煤碳粉，细度为120～200目，其灰粉≤0.5％、挥发份≤40％、固定碳≥59.5％；

所述的有机粘结剂为糊精、水溶性聚乙烯醇、糖稀、造纸废液、羧甲基纤维素钠或腐殖酸钠。