[发明专利]有机化合物固结环团直接还原法

说明书

本发明属于直接还原海绵铁和金属的生产领域。

随着炼焦煤的日益短少，国内外都重视非炼焦煤直接还原研究。在五十至六十年代联邦德国Lurgi公司首先发展和加拿大钢铁公司合作改进的SLRN法以及联邦德国Krupp公司提出的Krupp法。这类方法通常是将铁精矿添加皂土混合后造球，湿球团经链篦机干燥高温预热固结，再同10～1毫米的非炼焦煤粉混合进入长径比（LD≈20）大的回转窑还原;美国专利US-3759693《铁矿球团还原生产方法》，是将铁精矿添加10～15%的细磨焦粉或煤粉，以皂土作粘结剂，混合后造球，湿球团经链篦机快速干燥、高温氧化固结后进入回转窑还原，并在链篦机与回转窑的接口处加入10～1毫米的焦粒或煤粒，以阻止球团间的密实作用和提高金属化率。上述两种方法共同优点是可采用非炼焦煤还原铁，进而直接炼钢，而不走高炉炼铁炼钢的道路。然而前一种方法存在着几个问题;一是还原速度慢，回转窑利用系数一般为0.5～0.7;二是能耗大，一般消耗煤为0.6～1.0吨/吨铁;三是回转窑易产生结圈，难于连续组织正常生产。后一种方法虽然还原速度较快，还原剂消耗较少，但由于未找到适宜的粘结剂，因而球团强度偏低，容易产生低温粉化和回转窑结圈，加上操作制度要求苛刻，故目前仍未应用于生产。

本发明的目的在于研究一种解决上述问题的有机化合物固结复合球团直接还原法。它是从精矿和非炼焦煤入手，用线型有机物分子固结复合球团矿，变革现有直接还原工艺。其主要特点为（1）。用粒度小于1.0毫米的腐植煤粉（含腐植酸30%以上）和相当于煤粉重量4～5%的氢氧化钠（配成含NaOH2～3%的水溶液），在加热搅拌槽中制备粘结剂，其制备条件为;根据适宜造球水份和粘结剂用量，煤液重量比为1.0∶（1.0～2.0），制备温度为80～100℃。制备时间为30分钟;溶液PH＞9;并在保温条件下使用。（2），用含2～3%腐植酸盐（干基计）的粘结剂溶液量，同重量比为87～88%的精矿粉和9～10%的细磨无烟煤粉混合，混合料水份应低于造球水份1～2%，最好经润磨机（或轮碾机）混匀后，在松散状态下制成10毫米左右的复合球团矿。湿球团应逐步升温，在150～200℃温度处理20～30分钟（根据当地气候条件而增减）后，即得强度高、耐磨性能好和还原速度快的复合成品球。成品球和占球团重量的40～60%，粒度为10～1毫米非炼焦煤粉在长径比（L/D＝10～15）小的回转窑中还原，其还原温度主要视矿粉性质而定（也与还原剂煤的灰份软熔点有关）：钒钛磁铁矿复合球团为1200～1250℃;普通铁矿复合球团为1100～1150℃;锌焙砂和锌浸出渣复合球团蒸锌温度为1150～1200℃。球团在窑内停留时间为50～60分钟（从窑尾800℃开始，升温时间为30～40分钟，高温还原时间为10～15分钟）。在上述条件下，铁矿球团金属化率在90%以上。若生产预还原球团则产量更大;锌焙砂球团锌的回收率在97%以上。并可外加粒度为3～1毫米石灰石脱硫。（4）.铁矿复合球团还原后系多孔金属化球团或预还原球团，窑头应喷入5～1毫米无烟煤粉，以防止金属铁再氧化和高温熔化结圈。窑尾高温废气可用来发电。

本发明同现有生产方法比较，有如下优点和效果：（1）.自制有机复合粘结剂，原料来源广、成本低;粘结剂制备简单，使用方便，粘结性能优良。（2）.球团内颗粒间由于有机物线型分子“桥链”作用，低温热处理后的成品球，机械强度高：抗压＞20公斤/球，落下大于20次/0.5米;尤其耐磨性能优越，小于0.6毫米在1.0%以下，能有效解决回转窑粉料结圈故障。（3）.铁矿复合球团无低温还原粉化现象，克服了氧化固结球团所带来的低温还原膨胀而粉化的问题。（4）.复合球团还原速度快，加上粘结剂本身具有自动催化作用，当还原温度高于1000℃时，球团内外金属化合物同时还原，不受扩散过程控制，因而回转窑利用系数可从0.5～0.7提高到3.0。同时提高了煤的有效利用率。（5）复合球团还原能耗低，粘结剂本身就是能源和还原剂，同时省去了高温预热氧化固结过程，加上回转窑利用系数高和结圈事故少，故可节能50%以上。

实施本发明的最佳方案为：按重量比为88%的精矿粉和10%的细磨煤粉，添加2%的腐植酸盐（干基计）自制粘结剂溶液，经混匀后制成10毫米左右球团矿，湿球按逐步升温法，在180～200℃低温处理30分钟，再与占球团重量的40～60%粒度为10～1毫米非炼焦煤粉混合，进入窑头设有喷粗粉装置长径比小的回转窑中还原。在快速升温和高温还原10～15分钟，则可得到金属化率90%以上的金属化球团;若处理锌焙砂复合球团金属回收率在97%以上，不仅产量大，同时能实现共生金属综合回收。