專利名稱：：熔融還原快速預(yù)還原細(xì)微鐵礦粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉領(lǐng)域，特別涉及熔融還原快速預(yù)還原細(xì)微鐵礦粉的方法，特別適用于采用我國的精礦粉與進(jìn)口礦中的篩下鐵礦粉生產(chǎn)鐵水。技術(shù)背景在現(xiàn)有技術(shù)中，高爐煉鐵工藝是現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的主要煉鐵流程，但由于高爐煉鐵工藝流程復(fù)雜、能耗高、污染大，投資大，人們也試圖開發(fā)出各種非高爐煉鐵工藝。熔融還原煉鐵法是一種非高爐煉鐵工藝。COREX流程是一種比較成熟的熔融還原流程，在南非、韓國、印度等國家已實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。COREX流程就是將礦石的還原和熔融分開在兩個(gè)爐子中進(jìn)行，采用預(yù)還原豎爐及熔融氣化爐分別對鐵礦石進(jìn)行預(yù)還原和熔化。從還原豎爐排出的預(yù)還原礦石的還原率約為95%，料溫為S0090(TC。熔融氣化爐的任務(wù)是熔化預(yù)還原礦石及產(chǎn)生還原性煤氣。COREX流程的突出優(yōu)點(diǎn)是以非焦煤為能源，擺脫了高爐煉鐵對優(yōu)質(zhì)冶金焦的依賴，有利于環(huán)保。但是COREX流程也存在一定問題:(1)生產(chǎn)效率偏低，由于豎爐預(yù)還原采用塊礦，氣固接觸面積小，反應(yīng)速度慢，而熔融氣化爐的反應(yīng)速度很快，造成預(yù)還原爐和終還原爐的生產(chǎn)效率很難匹配。C0REX流程的設(shè)備綜合利用系數(shù)僅為0.9噸/立方米.天，大大低于高爐的利用系數(shù)指標(biāo)。(2)只能使用塊礦或球團(tuán)礦，不能使用粉礦。顯然C0REX流程無法直接使用我國的精礦粉。國外進(jìn)口的塊礦，也存在一定比例的粉礦，也不適用于C0REX流程。韓國P0SC0的Finex以3級普通流化床取代C0REX工藝中的還原豎爐，用普通流化床還原粉礦、壓塊成熱壓鐵塊再加入熔融氣化爐，克服了COREX不能使用粉礦的缺點(diǎn)。此工藝適合使用粒度110皿的粉礦。另外，由于Finex流化床采用較高的預(yù)還原溫度(85(TC左右)，高的預(yù)還原率(90%左右)，粘結(jié)失流問題無法根本性解決，從而影響操作的連續(xù)性和穩(wěn)定性，此外，由于使用粒度較大的粉礦，氣固反應(yīng)速度依然較慢。這些都是Finex工藝進(jìn)一步發(fā)展所面臨的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種提高預(yù)還原反應(yīng)器的還原速度和設(shè)備利用系數(shù)，實(shí)現(xiàn)低能耗、防粘結(jié)失流效果好、環(huán)境良好、生產(chǎn)成本低的熔融還原快速預(yù)還原細(xì)微鐵礦粉的方法。根據(jù)上述目的，本發(fā)明方法的原理為從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和傳輸原理角度出發(fā)，塊度越大，能量交換速率和物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率就越低，能源使用效率也就越低，單位產(chǎn)品的能耗和C02排放量也就越大。例如，單個(gè)粒度為衫0mm塊礦的比表面積為200m—、而同樣質(zhì)量的lmm粉礦的比表面積則為6000nT1，同樣質(zhì)量的O.lmm的粉礦的比表面積達(dá)到60000m—i，同樣質(zhì)量的0.01mm的粉礦的比表面積竟達(dá)到6xl()Sm—、很顯然，細(xì)微粉礦與氣體的反應(yīng)條件遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于塊狀料與氣體的反應(yīng)條件，大大地改善了反應(yīng)的擴(kuò)散條件。同時(shí)經(jīng)過球磨后的細(xì)微鐵礦粉表面活性和晶格畸變也大大增加，有利于降低還原反應(yīng)的表觀活化能，還原效率可以大幅度提高。另一方面，鐵礦粉在球磨機(jī)中細(xì)磨過程中，部分機(jī)械能能夠轉(zhuǎn)換為細(xì)微鐵礦粉的內(nèi)能，有利于提高還原性氣體的利用率，降低噸鐵的氣體消耗量。我們的研究表明，當(dāng)鐵礦粉的粒度磨細(xì)到40微米以下時(shí)，在70(TC左右條件下，反應(yīng)時(shí)間不超過5min，使用CO、H2還原性氣體就可實(shí)現(xiàn)80%左右的還原率，而lnmi左右的鐵礦粉，則需要數(shù)十分鐘才能達(dá)到相近的還原率。雖然粉體越細(xì)，越有利于氣固反應(yīng)，但是長期以來的煉鐵反應(yīng)器并不能使用粉礦，并對粉體的粒度有著明確的范圍。例如，高爐和COREX流程，鐵礦的粒度一般在10~40mm。即使Finex流程，也僅使用粒度110mm的粉礦?？梢?，目前的煉鐵流程，并不利于高效率快速生產(chǎn)，主要原因還是這些反應(yīng)器及相應(yīng)的工藝技術(shù)參數(shù)并不適合細(xì)微鐵礦粉的還原與冶煉。根據(jù)以上分析，熔融氣化爐的冶煉速度是相當(dāng)迅速的，而豎爐預(yù)還原反應(yīng)器及普通流化床預(yù)還原反應(yīng)器與熔融氣化爐的冶煉速度匹配不盡如人意，導(dǎo)致整個(gè)流程生產(chǎn)效率低下、噸鐵能耗增加。因此本發(fā)明重點(diǎn)是研究與熔融氣化爐相匹配的預(yù)還原反應(yīng)器及工藝技術(shù)，形成一條快速、高效、低能耗及環(huán)境良好的新型熔融還原流程。本發(fā)明對鐵礦粉的粒度提出了明確要求，它與鐵礦粉的種類有關(guān)。由于物相結(jié)構(gòu)的不同，磁鐵礦(Fe304)的反應(yīng)性能差于赤鐵礦(Fe203)。雖然我國的精礦粉平均粒度已降低到200微米左右，但是由于反應(yīng)性能差，必須通過細(xì)磨增加其表面積，細(xì)磨的同時(shí)也提高了磁鐵礦的表面活性和內(nèi)在反應(yīng)性能，根據(jù)我們的研究結(jié)果，當(dāng)精礦粉的粒度磨細(xì)到40微米以下時(shí)，反應(yīng)性能大幅度提高，70(TC左右時(shí)，不超過5min就可實(shí)現(xiàn)80^左右的還原率。對于赤鐵礦等進(jìn)口礦的篩下物，其粒度大于我國的精礦粉，但赤鐵礦的反應(yīng)性能較好，因此所要求快速還原的粒度應(yīng)高于磁鐵礦粉，研究結(jié)果表明，將其平均粒度磨細(xì)到70微米以下，赤鐵礦粉的低溫快速還原效果比較好。雖然鐵礦粉粒度越細(xì)反應(yīng)性能越好，但是當(dāng)鐵礦粉的平均粒度小于2微米時(shí)，氣固分離效果變差，不利于粉氣分離。因此適合本發(fā)明的磁鐵礦粉的平均粒度為2微米40微米；赤鐵礦粉的平均粒度為2微米70微米，遠(yuǎn)小于現(xiàn)有預(yù)還原工藝(如Finex等)對鐵礦粒度的使用范圍。熔融氣化爐主要完成直接還原鐵的熔化和造氣功能，因此要求直接還原鐵的還原率高于90%，給預(yù)還原工藝帶來很大壓力，直接造成預(yù)還原工藝所需煤氣量大、鐵礦的停留時(shí)間加長。根據(jù)我們的研究，熔融氣化爐能夠還原一定量的氧化鐵，因此可將直接還原鐵的預(yù)還原率適當(dāng)降低。鐵礦粉的粘結(jié)失流一直是流化床反應(yīng)器不易解決的難題。還原溫度與鐵礦粉的還原率是影響粘結(jié)失流的重要因素，還原溫度越高，粘結(jié)失流的可能性越大；鐵礦粉的還原率越高，粘結(jié)失流的可能性越大。根據(jù)我們的研究結(jié)果，反應(yīng)溫度高于750°C，利于粉體間的燒結(jié)而引發(fā)的粘結(jié)，過低的溫度不利于反應(yīng)進(jìn)行且容易因?yàn)槊簹庵蠧O過量析碳，將還原溫度控制在580°C750°C比較適合低溫快速預(yù)還原工藝。還原率高于85%以上，粉體所含金屬化鐵量過高，容易發(fā)生粘結(jié)，鐵礦粉的還原率低于70%，整個(gè)熔融還原煉鐵流程的煤耗過高，因此本發(fā)明的鐵礦粉的還原率控制在70。％85。％比較適宜，反應(yīng)溫度控制在580°C750°C，遠(yuǎn)低于Finex預(yù)還原工藝所要求的850°C。由于細(xì)微鐵礦粉的臨界流化速度與帶走速度差距不大，同時(shí)細(xì)微鐵礦粉還存在團(tuán)聚的可能性，因此普通流化床(包括鼓泡流化床和湍動(dòng)流化床)不太適宜作為細(xì)微鐵礦粉的反應(yīng)器。我們的研究表明，細(xì)微鐵礦粉的帶走速度較低，例如平均粒度為30微米的鐵礦粉，帶走速度約為0.15m/s，遠(yuǎn)低于粗礦粉的流化速度(平均粒度3mm，流化速度約為3~5m/s)，粗礦粉本身反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件就差，但其流化速度卻很高，導(dǎo)致流化床設(shè)備的利用系數(shù)和氣體利用率降低。細(xì)微鐵礦粉可使用快速循環(huán)流化床或輸送式反應(yīng)器，所要求的氣速低于粗礦粉的流化氣速，同時(shí)細(xì)微鐵礦粉的反應(yīng)速度又快，因此反應(yīng)器的效率高。可見，輸送式反應(yīng)器或快速循環(huán)流化床是比較適宜細(xì)微鐵礦粉還原的反應(yīng)器。輸送式反應(yīng)器即鐵礦粉和還原性氣體同時(shí)在一個(gè)反應(yīng)器中移動(dòng)并反應(yīng)，當(dāng)粉體離開反應(yīng)器時(shí)，已達(dá)到所需的還原率，然后通過旋風(fēng)除塵器等分離裝置實(shí)現(xiàn)氣粉分離；快速循環(huán)流化床則是還原性氣體和鐵礦粉在提升管中移動(dòng)并反應(yīng)，然后經(jīng)旋風(fēng)除塵器分離粉和氣，粉體經(jīng)下降管返回提升管繼續(xù)還原。粗礦粉不宜使用快速循環(huán)流化床或輸送式反應(yīng)器，因?yàn)樗鼈兯蟮臍怏w速度過高，反應(yīng)器的利用效率更低，冶煉能耗更高，只適宜選擇普通流化床?？梢?，本發(fā)明所使用的反應(yīng)器類型不同于Finex的預(yù)還原流化床，且反應(yīng)器效率也明顯高于Finex的預(yù)還原流化床。氣基低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器不同于傳統(tǒng)的煉鐵反應(yīng)器，它可實(shí)現(xiàn)鐵礦粉的低溫快速還原。然而鐵礦粉的氣固還原，不僅涉及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，還涉及了反應(yīng)熱力學(xué)。若使用一級反應(yīng)器，不利于提高煤氣中CO、H2的利用率，而噸鐵實(shí)際需要的CO+H2摩爾量是一定的，因此氣體利用率越低，所需的總煤氣量越大，增加了噸鐵冶煉能耗。根據(jù)氧化鐵還原的熱力學(xué)平衡圖及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，本發(fā)明提出了在雙級氣基低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器中還原細(xì)微鐵礦粉在第一級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器中將預(yù)熱后的細(xì)微鐵礦粉還原到浮氏體，然后將物料輸送到第二級氣基低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器中，在第二級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器中完成鐵礦粉的預(yù)還原；第二級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器所需的還原性氣體來自熔融氣化爐產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)整成分與溫度的煤氣；第一級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器所需的還原氣體來自第二級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器還原后的氣體。這樣煤氣的利用率可控制在3055%之間，大大減少了預(yù)還原所需的總煤氣量。新型的雙級氣基快速預(yù)還原反應(yīng)器不同于Finex流程所使用的多級普通循環(huán)流化床，它能使用更細(xì)的鐵礦粉，實(shí)現(xiàn)預(yù)還原反應(yīng)器的高效作業(yè)，且適合我國精礦粉的使用，噸鐵能耗僅為350600kg煤，遠(yuǎn)低于Finex的7501000kg煤/噸鐵。當(dāng)然對于某些缺少煤氣的鋼鐵廠，也可使用單級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器，這樣噸鐵能耗約為750kg煤。細(xì)微鐵礦粉在預(yù)還原反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間是可調(diào)節(jié)的，根據(jù)高效率生產(chǎn)和細(xì)微鐵礦粉還原動(dòng)力學(xué)的要求，停留時(shí)間控制在5min之內(nèi)是比較適宜的。而預(yù)還原所需要的煤氣也要含有較高的CO和H2體積濃度，我們的研究表明預(yù)還原所用的熔融氣化爐產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)整成分的煤氣中CO與H2的體積含量高于90%。本發(fā)明的氣基低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器所使用的還原氣體來自熔融氣化爐經(jīng)過調(diào)整溫度的還原性氣體，主要成分為CO和H2，具有一定溫度的還原性氣體在預(yù)還原反應(yīng)器中快速還原預(yù)熱后的細(xì)微鐵礦粉，得到一定還原率的鐵粉，經(jīng)過壓塊或噴粉方式送入熔融氣化爐內(nèi)繼續(xù)還原和熔化，得到鐵水和高溫還原性煤氣，離開熔融氣化爐的高溫還原性氣體經(jīng)過調(diào)整后再供給預(yù)還原過程。根據(jù)上述目的和方法原理，本發(fā)明的具體的技術(shù)方案為該方法的具體流程是，將一定粒度的鐵礦粉預(yù)熱后，在預(yù)還原反應(yīng)器中進(jìn)行預(yù)還原，還原后的鐵料經(jīng)壓塊或噴粉導(dǎo)入熔融氣化爐中進(jìn)行終還原得到鐵水和高溫煤氣，高溫煤氣經(jīng)處理后供預(yù)還原反應(yīng)器使用。其特征在于制備流程的預(yù)還原所使用的細(xì)微鐵礦粉的粒度范圍為磁鐵礦粉的平均粒度為2微米40微米，赤鐵礦粉的平均粒度為2微米70微米；細(xì)微鐵礦粉的預(yù)還原率控制在70%85%，反應(yīng)溫度控制在580°C750°C，細(xì)微鐵礦粉在各級預(yù)還原反應(yīng)器中的停留時(shí)間不超過5min，預(yù)還原所用的熔融氣化爐產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)整成分的煤氣中CO與H2的體積含量高于90%;氣基低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器采用輸送式反應(yīng)器或快速循環(huán)流化床。氣基低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器采用單級或雙級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器。采用雙級氣基低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器形式，即在第一級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器中將預(yù)熱后的細(xì)微鐵礦粉還原到浮氏體，然后將物料輸送到第二級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器中，在第二級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器中完成鐵礦粉的預(yù)還原；第二級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器所需的還原性氣體來自熔融氣化爐產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)整成分與溫度的煤氣，第一級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器所需的還原氣體來自第二級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器還原后的氣體。采用單級氣基低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器，即用熔融氣化爐產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)整成分與溫度的煤氣在一個(gè)低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器內(nèi)完成細(xì)微鐵礦粉的還原，還原后的固態(tài)產(chǎn)物經(jīng)壓塊或噴粉送入熔融氣化爐內(nèi)繼續(xù)還原和熔化分離。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有提高預(yù)還原反應(yīng)器的還原速度和設(shè)備利用系數(shù)，實(shí)現(xiàn)低能耗、防粘結(jié)失流效果好、環(huán)境良好、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。上述優(yōu)點(diǎn)具體為當(dāng)鐵礦粉的粒度磨細(xì)到40微米以下時(shí)，在70(TC左右條件下，不超過5min，使用CO、1€2還原性氣體就可實(shí)現(xiàn)80%左右的還原率，而lmm左右的鐵礦粉，則需要數(shù)十分鐘才能達(dá)到相近的還原率。本發(fā)明的磁鐵礦粉的平均粒度為2微米40微米；赤鐵礦粉的平均粒度為2微米70微米，遠(yuǎn)小于現(xiàn)有預(yù)還原工藝(如Finex等)對鐵礦粒度的使用范圍。還原率高于85%以上，粉體所含金屬化鐵量過高，容易發(fā)生粘結(jié)，鐵礦粉的還原率低于70%，整個(gè)熔融還原煉鐵流程的煤耗過高，因此本發(fā)明的鐵礦粉的還原率控制在70%85%比較適宜，反應(yīng)溫度控制在580°C750°C，遠(yuǎn)低于Finex預(yù)還原工藝所要求的850°C。細(xì)微鐵礦粉可使用快速循環(huán)流化床或輸送式反應(yīng)器，所要求的氣速低于粗礦粉的流化氣速，同時(shí)細(xì)微鐵礦粉的反應(yīng)速度又快，因此反應(yīng)器的效率高。在雙級氣基低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器中還原細(xì)微鐵礦粉，這樣煤氣的利用率可控制在3055%之間，大大減少了預(yù)還原所需的總煤氣量。實(shí)現(xiàn)預(yù)還原反應(yīng)器的高效作業(yè)，且適合我國精礦粉的使用，噸鐵能耗僅為350600kg煤，遠(yuǎn)低于Finex的7501000kg煤/噸鐵。使用單級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器，噸鐵能耗約為750kg煤。具體實(shí)施方式實(shí)施例中所用鐵礦粉為澳礦粉(赤鐵礦類型，成分見表1)和磁鐵礦粉(成分見表l)，選用原始粒度小于40目(即450微米)的鐵礦粉，經(jīng)高效攪拌球磨機(jī)磨細(xì)到一定粒度的細(xì)微鐵礦粉，粒度的測定使用激光粒度分析儀。實(shí)施例所用煤氣，通過數(shù)十個(gè)CO、H2等氣瓶配氣仿造熔融氣化爐出來的煤氣，其成分如表2所示。表l實(shí)驗(yàn)所用鐵礦粉成分/wt呢<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表2實(shí)施例所用煤氣成分<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實(shí)施例在四種快速預(yù)還原反應(yīng)器中進(jìn)行，包括熱態(tài)雙級快速循環(huán)流化床、熱態(tài)雙級輸送式反應(yīng)器和單級輸送式反應(yīng)器。熱態(tài)雙級快速循環(huán)流化床的裝置每級快速循環(huán)流化床由提升管、旋風(fēng)除塵分離器、儲(chǔ)料倉、下降循環(huán)管等組成；在兩級快速循環(huán)流化床之間，通過下料管和導(dǎo)氣管連接；配套設(shè)備包括粉體預(yù)熱爐、氣體預(yù)熱爐、進(jìn)料裝置、鐵粉鈍化裝置等。實(shí)驗(yàn)過程先將一定粒度的細(xì)微鐵礦粉預(yù)熱到一定溫度，放入雙級快速循環(huán)流化床的料倉內(nèi)，然后導(dǎo)入第一級快速循環(huán)流化床的提升管中，第一級反應(yīng)器所需煤氣來自第二級反應(yīng)器的尾氣。第一級反應(yīng)器內(nèi)的粉體在旋風(fēng)除塵器中實(shí)現(xiàn)氣固分離，粉體進(jìn)入儲(chǔ)料倉，再經(jīng)下降循環(huán)管返回到提升管中。還原好的粉體經(jīng)過流量控制裝置后沿下料管進(jìn)入第二級反應(yīng)器中的提升管。配好的還原性氣體經(jīng)過氣體預(yù)熱爐預(yù)熱到一定溫度進(jìn)入第二級反應(yīng)器的提升管。熱態(tài)雙級輸送式反應(yīng)器的裝置主要組成是熱態(tài)垂直輸送管以及旋風(fēng)除塵器；在兩級輸送反應(yīng)器之間，通過導(dǎo)料管和導(dǎo)氣管連接；配套設(shè)備包括粉體預(yù)熱爐、氣體預(yù)熱爐、進(jìn)料裝置、鐵粉鈍化裝置等。實(shí)驗(yàn)過程先將一定粒度的細(xì)微鐵礦粉預(yù)熱到一定溫度，放入雙級輸送式反應(yīng)器的料倉內(nèi)，然后導(dǎo)入第一級輸送式反應(yīng)器中，第一級輸送式反應(yīng)器所需煤氣來自第二級反應(yīng)器的尾氣。第一級反應(yīng)器內(nèi)的粉體在旋風(fēng)除塵器中實(shí)現(xiàn)氣固分離，經(jīng)導(dǎo)料管導(dǎo)入第二級輸送式反應(yīng)器，配好的還原性氣體經(jīng)過氣體預(yù)熱爐預(yù)熱到一定溫度進(jìn)入第二級輸送式反應(yīng)器。單級輸送式反應(yīng)器的裝置主要組成是熱態(tài)垂直輸送管以及旋風(fēng)除塵器；配套設(shè)備包括粉體預(yù)熱爐、氣體預(yù)熱爐、進(jìn)料裝置、鐵粉鈍化裝置等。實(shí)驗(yàn)過程先將一定粒度的細(xì)微鐵礦粉預(yù)熱到一定溫度，放入輸送式反應(yīng)器的料倉內(nèi)，然后導(dǎo)入輸送式反應(yīng)器中，配好的還原性氣體經(jīng)過氣體預(yù)熱爐預(yù)熱到一定溫度進(jìn)入輸送式反應(yīng)器中與細(xì)微鐵礦粉一起運(yùn)動(dòng)并發(fā)生還原反應(yīng)，然后在旋風(fēng)除塵器中實(shí)現(xiàn)氣固分離。單級快速循環(huán)流化床的裝置主要由提升管、旋風(fēng)除塵分離器、儲(chǔ)料倉、下降循環(huán)管等組成；配套設(shè)備包括粉體預(yù)熱爐、氣體預(yù)熱爐、進(jìn)料裝置、鐵粉鈍化裝置等。實(shí)驗(yàn)過程先將一定粒度的細(xì)微鐵礦粉預(yù)熱到一定溫度，放入料倉內(nèi)，然后導(dǎo)入單級快速循環(huán)流化床中的提升管中，配好的還原性氣體經(jīng)過氣體預(yù)熱爐預(yù)熱到一定溫度進(jìn)入提升管中，與細(xì)微鐵礦粉一起運(yùn)動(dòng)并發(fā)生還原反應(yīng)，然后在旋風(fēng)除塵器中實(shí)現(xiàn)氣固分離，粉料經(jīng)儲(chǔ)料倉與下降管返回提升管中繼續(xù)還原。上述四種反應(yīng)器還原后的粉體均需導(dǎo)入鐵粉鈍化裝置進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)鈍化(85(TC)，鈍化后的粉體分析化學(xué)成分，使用多組分在線氣體分析儀分析各級煤氣成分。實(shí)施例中改變了一定參數(shù)，如鐵礦粉的平均粒度、冶煉溫度、鐵礦粉的平均停留時(shí)間等，以及實(shí)施例所得到的結(jié)果一同列入表3。為了與本發(fā)明進(jìn)行比較，還特地在三級普通流化床上進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)，使用煤氣見表2，澳礦粉的平均粒度為3誦，實(shí)施條件和結(jié)果列入表4。實(shí)施例結(jié)果表明，在快速循環(huán)流化床和輸送式反應(yīng)器中預(yù)還原細(xì)微鐵礦粉，可以取得所期望的預(yù)還原率70%85%。在本發(fā)明中，對物料的溫度有著明確的要求，溫度的選擇受粉體粒度、粉體停留時(shí)間、所需還原率等多種因素影響，更要考慮溫度所引發(fā)的粘結(jié)失流、析碳過多等影響工藝順行問題。從實(shí)施例結(jié)果可見，將還原溫度控制在58(TC75(TC比較適合快速預(yù)還原反應(yīng)器，也能很好地避免粗粉體在較高反應(yīng)溫度(高于80(TC)引發(fā)粘結(jié)失流問題，還能避開快速析碳區(qū)(55(TC左右)。從實(shí)施例結(jié)果可見，對澳礦粉與磁鐵礦的粒度要求有所不同，對于澳礦粉的粒度控制在270微米鐵礦粉能夠滿足低溫快速還原要求；對于磁鐵礦粉的粒度，控制在240微米也能滿足低溫快速還原要求。從實(shí)施例結(jié)果可見，停留時(shí)間在5min之內(nèi)己能達(dá)到需求，再延長停留時(shí)間，只會(huì)降低生產(chǎn)效率。從實(shí)施例結(jié)果可見，使用單級輸送式反應(yīng)器還原細(xì)微鐵礦粉的速度也是非常迅速的，并且產(chǎn)物的還原率能夠滿足熔融氣化爐的要求，由于單級快速反應(yīng)器受熱力學(xué)條件所限，氣體利用率偏低，所使氣量高于雙級反應(yīng)器，適合缺少煤氣的鋼鐵廠應(yīng)用。與三級普通流化床預(yù)還原粗礦粉的實(shí)驗(yàn)比較可知，本發(fā)明的反應(yīng)時(shí)間明顯縮短，表明本發(fā)明生產(chǎn)效率高；本發(fā)明的反應(yīng)溫度也明顯較低，表明本發(fā)明具有更強(qiáng)的防粘結(jié)失流能力。本發(fā)明與Finex流程的主要流程參數(shù)及指標(biāo)的比較見表5，可見本發(fā)明不僅具有很高的生產(chǎn)效率，而且能耗低、防粘結(jié)失流效果好、環(huán)保等優(yōu)勢。特別適合我國的精礦粉與進(jìn)口礦粉的篩下物。表3使用模擬熔融氣化爐煤氣在各種快速預(yù)還原反應(yīng)器中預(yù)還原細(xì)微鐵礦粉的實(shí)驗(yàn)條件及結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表5本發(fā)明與Finex流程的比較<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>權(quán)利要求1、一種熔融還原快速預(yù)還原細(xì)微鐵礦粉的方法，其生產(chǎn)流程是將一定粒度的鐵礦粉預(yù)熱后，在預(yù)還原反應(yīng)器中進(jìn)行預(yù)還原，還原后的鐵料經(jīng)壓塊或噴粉導(dǎo)入熔融氣化爐中進(jìn)行終還原得到鐵水和高溫煤氣，高溫煤氣經(jīng)處理后供預(yù)還原反應(yīng)器使用，其特征在于制備流程的預(yù)還原所使用的細(xì)微鐵礦粉的粒度范圍為磁鐵礦粉的平均粒度為2微米～40微米，赤鐵礦粉的平均粒度為2微米～70微米；細(xì)微鐵礦粉的預(yù)還原率控制在70％～85％，反應(yīng)溫度控制在580℃～750℃，細(xì)微鐵礦粉在各級氣基低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器中的停留時(shí)間不超過5min，預(yù)還原所用的熔融氣化爐產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)整成分的煤氣中CO與H2的體積含量高于90％；氣基低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器采用輸送式反應(yīng)器或快速循環(huán)流化床。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融還原快速預(yù)還原細(xì)微鐵礦粉的方法，其特征在于氣基低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器采用單級或雙級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的熔融還原快速預(yù)還原細(xì)微鐵礦粉的方法，其特征在于采用單級氣基低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器，即用熔融氣化爐產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)整成分與溫度的煤氣在一個(gè)低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器內(nèi)完成細(xì)微鐵礦粉的還原，還原后的固態(tài)產(chǎn)物經(jīng)壓塊或噴粉送入熔融氣化爐內(nèi)繼續(xù)還原和熔化分離。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熔融還原快速預(yù)還原細(xì)微鐵礦粉的方法，其特征在于采用雙級氣基低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器形式，即在第一級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器中將預(yù)熱后的細(xì)微鐵礦粉還原到浮氏體，然后將物料輸送到第二級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器中，在第二級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器中完成鐵礦粉的預(yù)還原；第二級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器所需的還原性氣體來自熔融氣化爐產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)整成分與溫度的煤氣，第一級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器所需的還原氣體來自第二級低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器還原后的氣體。全文摘要本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉領(lǐng)域，特別涉及熔融還原快速預(yù)還原細(xì)微鐵礦粉的方法。該制備流程的預(yù)還原所使用的細(xì)微鐵礦粉的粒度范圍為磁鐵礦粉的平均粒度為2微米～40微米，赤鐵礦粉的平均粒度為2微米～70微米；細(xì)微鐵礦粉的預(yù)還原率控制在70％～85％，反應(yīng)溫度控制在580℃～750℃，細(xì)微鐵礦粉在各級氣基低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器中的停留時(shí)間不超過5min，預(yù)還原所用的熔融氣化爐產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)整成分的煤氣中CO與H₂的體積含量高于90％；氣基低溫快速預(yù)還原反應(yīng)器采用輸送式反應(yīng)器或快速循環(huán)流化床。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有提高預(yù)還原反應(yīng)器的還原速度和設(shè)備利用系數(shù)，實(shí)現(xiàn)低能耗、防粘結(jié)失流效果好、環(huán)境良好、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號C22B1/14GK101117650SQ200710121639公開日2008年2月6日申請日期2007年9月12日優(yōu)先權(quán)日2007年9月12日發(fā)明者沛趙,郭培民申請人:鋼鐵研究總院