專利名稱：一種褐煤半焦作還原劑制取直接還原鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工、冶金領(lǐng)域，具體涉及煤基直接還原鐵工藝中的一種以褐煤半焦作還原劑直接還原鐵的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)鋼鐵行業(yè)的煉鐵系統(tǒng)由焦化、燒結(jié)、高爐煉鐵等工序組成，經(jīng)過長時間的發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)非常成熟。但也存在著固有的不足，即對冶金焦的強(qiáng)烈依賴關(guān)系。煉焦行業(yè)是環(huán)境污染的主要源頭之一，為了擺脫焦煤資源短缺對鋼鐵工業(yè)發(fā)展的制約，適應(yīng)日益提高的環(huán)境保護(hù)要求，非高爐煉鐵技術(shù)的研究不斷深入，直接還原鐵的研究得到了日益關(guān)注。直接還原法是指在低于熔點(diǎn)溫度之下將鐵礦石直接還原成鐵的煉鐵生產(chǎn)過程，其 產(chǎn)品為直接還原鐵(即DRI)，也成海綿鐵。海綿鐵可代替廢鋼作為電爐煉鋼的原料，它具備一些廢鋼所缺乏的優(yōu)點(diǎn)，其中最主要的是有害雜質(zhì)含量低。因此海綿鐵還是特鋼冶煉的優(yōu)質(zhì)原料。而且海綿鐵冶煉不需焦炭，不受煉焦煤短缺的影響。對于我國的直接還原技術(shù)研究，與世界上主要以氣基直接還原為主不同，我國的能源結(jié)構(gòu)決定了我國的直接還原技術(shù)應(yīng)以煤基直接還原為主。隨著全球范圍內(nèi)的鐵礦石價(jià)格上漲，我國的鋼鐵企業(yè)受到了很大的沖擊，一方面對直接還原新技術(shù)的關(guān)注度提高，另一方面紛紛尋求本國礦石，致力于國內(nèi)資源的開發(fā)利用。煤基直接還原以各種非焦煤為主要能源，高反應(yīng)活性煤的利用，對降低還原過程的能耗具有重要意義。我國擁有儲量豐富的褐煤資源，褐煤資源的高效清潔利用一直是褐煤利用的難題。褐煤低溫?zé)峤饧夹g(shù)在得到煤焦油的同時，可得到熱解半焦，而褐煤熱解半焦延續(xù)了褐煤的高活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述不足問題，提供一種褐煤半焦作還原劑制取直接還原鐵的方法，針對傳統(tǒng)煤基直接還原鐵生產(chǎn)過程中的高能耗，采用高活性的褐煤低溫?zé)峤鉃樵希黠@降低直接還原工藝生產(chǎn)溫度，對降低反應(yīng)過程能耗有顯著作用。本發(fā)明直接還原試驗(yàn)裝直不意圖見圖I。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是一種褐煤半焦作還原劑制取直接還原鐵的方法，采用褐煤低溫?zé)峤獍虢篂檫€原劑，還原劑與原礦石按焦礦質(zhì)量比0. 2 I. 2的比例混合，在豎式加熱爐中加熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度恒溫在800 1100°C，反應(yīng)時間0. 25 2. Oh，制取直接還原鐵。所述褐煤半焦采用褐煤低溫?zé)峤獾玫降陌虢梗ㄒ院置汗潭ù驳蜏責(zé)峤猓诮褂彤a(chǎn)率較高的熱解溫度下制取還原用低溫?zé)峤獍虢?。所述加熱反?yīng)是以30°C /min的升溫速率升至反應(yīng)溫度。所述豎式加熱爐加熱反應(yīng)是將還原劑半焦與鐵礦石的混合料裝入反應(yīng)器；通入煙氣，以排出反應(yīng)器內(nèi)的空氣；關(guān)閉煙氣閥門，以30°c /min的升溫速率升至反應(yīng)溫度，恒溫反應(yīng)后，關(guān)閉加熱裝置，冷卻至80°C后排出物料；經(jīng)磁選分離，得到直接還原鐵。本發(fā)明與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有顯著的特點(diǎn)，反應(yīng)時間短，還原溫度低，反應(yīng)過程安全容易控制，操作簡單，明顯降低了反應(yīng)能耗。


圖I是本發(fā)明直接還原試驗(yàn)裝置示意圖。圖2為本發(fā)明的工藝流程圖。圖3為本發(fā)明的反應(yīng)溫度對直接還原效果的影響關(guān)系圖。圖4為本發(fā)明的反應(yīng)時間對直接還原效果的影響關(guān)系圖。圖5為本發(fā)明的焦礦比對直接還原效果的影響關(guān)系圖。
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圖中1流量計(jì)；2反應(yīng)器；3多孔支撐物；4中央控制器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不局限于具體實(shí)施例。試驗(yàn)選用霍林河褐煤為原料，制取還原用半焦，以弓長嶺鐵礦為原料，通過直接還原，得到直接還原鐵，以全鐵化率和金屬化率為指標(biāo)，考察各個影響因素對直接還原效果的影響，詳見圖3 —圖5。實(shí)施例I :一種褐煤半焦作還原劑制取直接還原鐵的方法，首先采用原煤經(jīng)干燥，熱解制得褐煤低溫?zé)峤獍虢棺鳛檫€原劑；礦石經(jīng)粉碎，篩分選取粒度在I 一 6mm的礦石；采用如圖I所示的豎式加熱爐進(jìn)行加熱反應(yīng)，還原劑與礦石按焦礦質(zhì)量比0. 2 I. 2的比例混合，將半焦與鐵礦石的混合料裝入反應(yīng)器2中，反應(yīng)器內(nèi)底部帶有多孔支撐物3 ;通入煙氣并由流量計(jì)I測量流量，以排出反應(yīng)器內(nèi)的空氣；關(guān)閉煙氣閥門，由控制器4控制以30°C /min的升溫速率升至反應(yīng)溫度，反應(yīng)溫度恒溫在850 1100°C，反應(yīng)時間0. 25
2.0h，關(guān)閉加熱裝置，待裝置冷卻至80°C后排出物料；制得的直接還原鐵經(jīng)磁選分離，除去殘焦得到直接還原鐵，還原鐵經(jīng)化學(xué)分析檢測全鐵化率和金屬化率，再經(jīng)磨礦磁選得鐵精礦粉，化學(xué)分析其全鐵化率和金屬化率。在反應(yīng)溫度950°C，反應(yīng)時間I. 5h，焦礦比0.4的工藝條件下，可得到全鐵化率為85. 04%，金屬化率為93. 11%的直接還原鐵，經(jīng)進(jìn)一步磨礦一磁選可得到全鐵化率為93. 15%，金屬化率為90. 36%的優(yōu)質(zhì)鐵粉，完全能滿足電爐煉鋼的要求。實(shí)施例2 :按照實(shí)施例I所述的制法，在反應(yīng)溫度1000°C，反應(yīng)時間I. 5h，焦礦比0. 4的工藝條件下，可得到全鐵化率為84. 10%，金屬化率為92. 15%的直接還原鐵，經(jīng)進(jìn)一步磨礦一磁選可得到全鐵化率為92. 95%，金屬化率為91. 35%的優(yōu)質(zhì)鐵粉。實(shí)施例3 :按照實(shí)施例I所述的制法，在反應(yīng)溫度800°C，反應(yīng)時間I. 5h，焦礦比0. 4的工藝條件下，可得到全鐵化率為72. 58%，金屬化率為14. 48 %的直接還原鐵，經(jīng)進(jìn)一步磨礦一磁選可得到全鐵化率為77. 86%，金屬化率為14. 68%的鐵粉。實(shí)施例4 :按照實(shí)施例I所述的制法，在反應(yīng)溫度1100°C，反應(yīng)時間I. 5h，焦礦比
0.4的工藝條件下，可得到全鐵化率為85. 63%，金屬化率為91. 61%的直接還原鐵，經(jīng)進(jìn)一步磨礦一磁選可得到全鐵化率為90. 19%，金屬化率為88. 92%的優(yōu)質(zhì)鐵粉。
實(shí)施例5 :按照實(shí)施例I所述的制法，在反應(yīng)溫度950°C，反應(yīng)時間0. 25h，焦礦比0. 4的工藝條件下，可得到全鐵化率為75. 47%，金屬化率為54. 68%的直接還原鐵，經(jīng)進(jìn)一步磨礦一磁選可得到全鐵化率為82. 83%，金屬化率為48. 20%的優(yōu)質(zhì)鐵粉。實(shí)施例6 :按照實(shí)施例I所述的制法，在反應(yīng)溫度950°C，反應(yīng)時間2. 0h，焦礦比0. 4的工藝條件下，可得到全鐵化率為85. 04%，金屬化率為93. 11%的直接還原鐵，經(jīng)進(jìn)一步磨礦一磁選可得到全鐵化率為92. 17%，金屬化率為91. 90%的優(yōu)質(zhì)鐵粉。實(shí)施例7 :按照實(shí)施例I所述的制法，在反應(yīng)溫度950°C，反應(yīng)時間I. 5h，焦礦比
0.2的工藝條件下，可得到全鐵化率為78. 36%，金屬化率為83. 84%的直接還原鐵，經(jīng)進(jìn)一步磨礦一磁選可得到全鐵化率為89. 54%，金屬化率為87. 32%的優(yōu)質(zhì)鐵粉。實(shí)施例8 :按照實(shí)施例I所述的制法，在反應(yīng)溫度950°C，反應(yīng)時間I. 5h，焦礦比 1.2的工藝條件下，可得到全鐵化率為82. 36%，金屬化率為91. 47%的直接還原鐵，經(jīng)進(jìn)一步磨礦一磁選可得到全鐵化率為89. 88%，金屬化率為88. 77%的優(yōu)質(zhì)鐵粉。
權(quán)利要求
1.一種褐煤半焦作還原劑制取直接還原鐵的方法，其特征是采用褐煤低溫?zé)峤獍虢篂檫€原劑，還原劑與原礦石按焦礦質(zhì)量比0. 2 I. 2的比例混合，在豎式加熱爐中加熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度恒溫在800 1100°C，反應(yīng)時間0. 25 2. 0h，制取直接還原鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種褐煤半焦作還原劑制取直接還原鐵的方法，其特征是所述褐煤半焦采用褐煤低溫?zé)峤獾玫降陌虢?，包括以褐煤固定床低溫?zé)峤?，在焦油產(chǎn)率較高的熱解溫度下制取還原用低溫?zé)峤獍虢埂?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種褐煤半焦作還原劑制取直接還原鐵的方法，其特征是所述加熱反應(yīng)是以30°C /min的升溫速率升至反應(yīng)溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I一 3任一所述的一種褐煤半焦作還原劑制取直接還原鐵的方法，其特征是所述豎式加熱爐加熱反應(yīng)是將還原劑半焦與鐵礦石的混合料裝入反應(yīng)器，經(jīng)法蘭密封；通入煙氣，以排出石英管內(nèi)的空氣；關(guān)閉煙氣閥門，以30°C /min的升溫速率升至反應(yīng)溫度，恒溫反應(yīng)后，關(guān)閉加熱裝置，冷卻至80°C后排出物料；經(jīng)磁選分離，得到直接還原鐵。
全文摘要
本發(fā)明屬于化工、冶金領(lǐng)域。一種褐煤半焦作還原劑制取直接還原鐵的方法，采用褐煤低溫?zé)峤獍虢篂檫€原劑，還原劑與原礦石按焦礦質(zhì)量比0.2～1.2的比例混合，在豎式加熱爐中加熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度恒溫在800～1100℃，反應(yīng)時間0.25～2.0h，制取直接還原鐵。本發(fā)明與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有顯著的特點(diǎn)，反應(yīng)時間短，還原溫度低，反應(yīng)過程安全容易控制，操作簡單，明顯降低了反應(yīng)能耗。
文檔編號C21B13/02GK102747179SQ20121022631
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者何德民, 關(guān)珺, 張秋民, 李躍斌 申請人:大連理工大學(xué)