[发明专利]一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的方法

说明书

本发明公开了一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的方法，属于矿粉流化还原技术领域。本发明的抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的方法，将铁矿粉添加到双层管反应单元中进行流化还原反应，反应过程中在反应单元外部施加超声波场，超声波发生单元包括沿双层管反应单元的外周逆时针、均匀间隔分布的第一超声波发生器、第二超声波发生器和第三超声波发生器。本发明通过在加压流态化还原过程中外加超声波场，从而可以进一步改善铁矿粉流态化还原过程中的黏结流失抑制效果。

技术领域

本发明属于矿粉流化还原技术领域，更具体地说，涉及一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的方法。

背景技术

随着新环保法的颁布实施和碳排放交易系统(ETS)的建立，高能耗、高污染、高排放等冶金工艺在环境、资源、能源等方面面临着空前的挑战，而流态化直接还原工艺可以直接利用粉矿和处理复杂共生矿，不依赖焦炭，具有传热和传质效率高等优点，符合环境、资源和能源发展的需求。

流化床直接还原工艺是冶金领域的一项重大突破，由于流化床没有透气性的要求，因此可以直接使用高炉、竖炉不能直接使用的铁矿粉；流化床炼铁工艺为炼铁过程节能环保、合理利用国内低品位、复合共生矿和解决铁矿资源供应紧张的问题方面提供了新的冶炼途径；同时，流化床直接还原工艺不但扩大了炼铁原料的来源，而且降低了生产成本，提高了产品的竞争力。直接使用铁矿粉的流化床炼铁技术是未来炼铁工业发展的方向之一，也是目前各国钢铁工业竞相研究开发的重要领域。

但是，在加压流态化还原过程中铁矿粉容易出现颗粒黏结问题，从而阻碍了连续化生产，降低了生产效率，这是加压流态化直接还原工艺工业应用的瓶颈障碍。针对流态化还原过程中出现的黏结失流问题，许多学者都进行了相关研究，本申请的发明人也一直致力于抑制流态化还原过程中黏结失流现象的研究，并取得了一定的成效。

例如，中国专利申请号为2017104996246的申请案公开了一种包覆防黏剂抑制铁矿粉黏结失流的流化反应装置及流化反应方法，该申请案的装置包括双层管反应单元、加热单元和物料混匀单元，双层管反应单元包括反应内管和外部套管，反应内管底部与外部套管底部相连通，该反应内管内设置有流化床筛板，反应腔入料口与流化床筛板构成包裹反应腔；铁矿粉在包覆防黏剂的条件下发生流化还原反应，防黏剂在铁矿粉表面形成均匀的石墨或者粘附碳。采用该申请案的装置和方法使得铁矿粉及防黏剂在包裹反应腔内充分混合，防黏剂包覆在铁矿粉的表面，防黏剂在铁矿粉表面形成均匀的石墨或者粘附碳，可以避免铁晶须或铁原子相互勾连团聚，从而在一定程度上可以抑制铁矿粉发生黏结失流，但其效果仍有待进一步提高。

发明内容

1.要解决的问题

本发明的目的在于克服铁矿粉在流态化还原过程中易发生黏结流失的不足，提供了一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的方法。本发明通过在加压流态化还原过程中外加超声波场，从而可以进一步改善铁矿粉流态化还原过程中的黏结流失抑制效果。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的方法，将铁矿粉添加到双层管反应单元中进行流化还原反应，反应过程中在反应单元外部施加超声波场。

聚团是引起粘结失流的主要原因，在一定的还原气体线速度下，颗粒之间会发生碰撞，最后形成大的聚团，而聚团会造成颗粒粘结，引起失流。针对铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的问题，本发明创造性的在铁矿粉流化还原过程中施加外部超声波场，从而使颗粒受到的外力增加，增加了聚团中颗粒之间的能量，当能量较大时聚团即发生破碎，颗粒尺寸减小，从而能够有效抑制颗粒之间的聚团和黏结失流。同时，加入声场后，颗粒会受到声波力的作用，颗粒与颗粒、颗粒与床层之间都会发生一定的碰撞，使得流化床内的空隙率增大，气体更容易将床层吹起，有利于保证铁矿粉还原的充分性。