[发明专利]一种应用电场进行铁矿还原炼铁的方法

摘要

本发明公开一种应用电场进行铁矿还原炼铁的方法，以铁矿粉为原料，配加适量造渣剂，将此二者熔融后作为电解质，通过置于电解质中的惰性阳极与置于铁碳溶液中的阴极间施加一直流电场，进行电化学反应，将电解质中铁氧化物中的铁还原并进入铁碳溶液，而铁氧化物中的氧则通过和惰性阳极发生阳极反应以氧气的形式排出进入大气。

主权项

1.一种应用电场进行铁矿还原炼铁的方法，其特征在于，以铁矿粉为原料，配加适量造渣剂，将此二者熔融后作为电解质，通过置于电解质中的惰性阳极与置于铁碳溶液中的阴极间施加一直流电场，进行电化学反应，将电解质中铁氧化物中的铁还原并进入铁碳溶液，而铁氧化物中的氧则通过和惰性阳极发生阳极反应以氧气的形式排出进入大气，包括以下步骤：(1)原料：铁矿粉与造渣剂均匀混合后将其作为电解质原料，铁矿粉与造渣剂用量质量比例控制在0.3～1；铁碳金属与电解质原料用量质量比例控制在1～40；(2)原料熔融：将铁碳金属加入加热炉的坩埚内，升温将铁碳金属完全熔化为铁碳金属溶液，然后保持温度；然后再向加热炉的坩埚内加入电解质原料，使电解质原料完全熔化，成为熔融电解质；所述的铁碳金属熔点为1400～1550℃，所述由铁矿粉与造渣剂混合而成的电解质原料熔点为1280～1350℃，此二者熔点差可以确保在保持铁碳金属熔化的同时使后加入的电解质原料也可以熔化；(3)外加电场还原炼铁：根据熔融电解质的厚度控制阳极升降，保证阳极和熔融电解质接触而不和铁碳金属熔液接触；然后由外加直流电源通过阳极和置于铁碳溶液中的阴极，施加一直流电场；施加电场过程中还要向熔融电解质表面上方通入保护气体用来降低熔融电解质与阳极接触区域的氧分压，优化反应动力学条件；所述的外加直流电源的输出电压U为0.6～50V，输出电流I为50～4000A，且电解质与阳极反应界面产生0.1～5A/cm2的电流密度；保护气体为惰性气体，所述的阳极为耐高温金属陶瓷，所述的造渣剂为富含CaO、Al2O3的混合物或化合物，CaO+Al2O3>85％质量百分比比值，且其质量百分比比值CaO：Al2O3＝1～2.5、造渣剂中MgO质量百分比<10％，其余为杂质。