專利名稱：一種強化鐵礦球團氣基豎爐直接還原的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種強化鐵礦球團還原的方法，特別是涉及一種強化氣基還原并防止直接還原金屬化球團黏結(jié)的方法。
背景技術(shù)：
直接還原法生產(chǎn)海綿鐵一電爐煉鋼的“短流程”工藝，具有能耗低、勞動生產(chǎn)率高和有利于環(huán)境保護等特點，因此被視為鋼鐵工業(yè)第三次革命。從世界范圍看，在電爐鋼產(chǎn)量日益增長，而高質(zhì)量廢鋼的供給又嚴重不足形勢下，世界直接還原鐵未來的需求量將會不斷增長?？v觀目前世界上所有的直接還原工藝技術(shù)，由于生產(chǎn)效率高、能耗低、產(chǎn)品潔凈、 單機產(chǎn)能大等優(yōu)勢，氣基豎爐直接還原工藝Midrex和HYL- III成為絕對主流工藝(2010年分別占到直接還原鐵產(chǎn)量59. 7%和14. 1%)。但是它們均需采用天然氣作還原劑，因此其發(fā)展受到氣源和地區(qū)的限制。因此，積極發(fā)展不依賴天然氣而直接使用煤制氣等作還原劑的直接還原技術(shù)，對促進我國鋼鐵工業(yè)高效、環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前，煤制氣工藝中H2和CO的比例(H2/C0)均與MIDREX及HYL- III法存在較大差異，幾種主流的煤制氣工藝所獲得的還原氣有效成分H2和CO的比例(H2/C0)常小于I且變化范圍較大。其中水煤漿制氣所得煤氣H2/C0 1.0，而干煤粉制氣工藝所得煤氣H2/CO ^ O. 4 ;而 MIDREX 法中 H2/C0 ^ I. 6，HYL- III法中 H2/C0 2. 6。氣體中 CH4、CO2, H2O 等成分差異不大。同時鐵礦球團在還原過程中產(chǎn)生的黏結(jié)惡化料層的透氣性以及豎爐內(nèi)部的溫度分布不均勻，從而影響豎爐的正常運行、效率降低。此外，球團在還原過程中產(chǎn)生的黏結(jié)也是限制豎爐操作溫度進一步提高的關(guān)鍵因素。本發(fā)明通過在球團礦中添加一定量的生物質(zhì)炭，在強化還原過程同時有效抑制球團還原過程中的黏結(jié)行為，從而為豎爐直接還原的高效生產(chǎn)提供一條可行的途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種煤制氣條件下抑制直接還原金屬化球團黏結(jié)且能強化直接還原進程的強化鐵礦球團氣基豎爐直接還原的方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的強化鐵礦球團氣基豎爐直接還原的方法，按以下步驟進行I.將鐵礦氧化球團與生物質(zhì)炭配料混勻，混合料中的成分按重量比為鐵礦球團92% 99%，生物質(zhì)炭1% 8% ；2.將混合料加入豎爐中，在溫度為800°C 1000°C條件下氣基還原O. 5h 3h，以
得到金屬化球團。所述生物質(zhì)炭粒度范圍為2mm 30mm，其固定炭含量為60% 90%、揮發(fā)份10% 25%、熱值 24MJ · kg-1 30MJ · kg'孔隙率為 40% 60%。所述的鐵礦氧化球團，其TFe含量為64% 69%、粒度為8mm 16mm、抗壓強度為1800N/個 3500N/個。所述的生物質(zhì)炭選自包括玉米秸桿、水稻或高粱秸桿的農(nóng)業(yè)廢棄物和林業(yè)加工的廢料，或是以上生物質(zhì)中的一種或幾種的混合物進行炭化處理從而獲得生物質(zhì)炭。所述還原氣體積成分為CO 25% 90%，H2 0% 65%，CO2 0% 10%，N2 0% 10%。采用上述技術(shù)方案的強化鐵礦球團氣基豎爐直接還原的方法，帶來的有益效果(I)、生物質(zhì)炭具有揮發(fā)份高、孔隙率大、活性好等特點，有利于促進還原過程的進行加快鐵礦球團還原速率，在相同還原時間內(nèi)鐵礦球團還原率可提高3% 10%。(2)、采用本發(fā)明強化鐵礦球團氣基豎爐直接還原，可減少(或降低)還原過程產(chǎn)生的黏結(jié)30% 40%。

(3)、由于生物質(zhì)炭本身疏松多孔的結(jié)構(gòu)以及其隨著還原過程的進行而不斷消耗，為球團還原過程中的膨脹提供了足夠的空間，能有效緩解豎爐生產(chǎn)過程中球團膨脹帶來的架料、下料不暢以及對爐體的損壞。(4)、采用本發(fā)明的生物質(zhì)炭強化鐵礦球團氣基豎爐直接還原，在加快還原速率的同時為料層帶入熱源，能優(yōu)化豎爐內(nèi)部溫度場分布并減少還原氣體的消耗，從而為氣基豎爐高效、節(jié)能的運行創(chuàng)造了條件。綜上所述，本發(fā)明是一種煤制氣條件下抑制直接還原金屬化球團黏結(jié)且能強化直接還原進程的強化鐵礦球團氣基豎爐直接還原的方法，通過在鐵礦氧化球團中配加一定量的生物質(zhì)炭，使還原過程中球團的黏結(jié)強度明顯降低，同時還原速率有所加快。
具體實施例方式下面實施例是對發(fā)明的進一步說明，而不是限制發(fā)明的范圍。實施例中所采用的鐵礦氧化球團來自國內(nèi)某大型球團廠，其主要化學(xué)成分見下表
I。所采用的生物質(zhì)炭的工業(yè)分析及物理性質(zhì)見表2。表I鐵礦氧化球團主要化學(xué)成分/%
權(quán)利要求
1.ー種強化鐵礦球團氣基豎爐直接還原的方法，其特征在于按以下步驟進行 (1)將鐵礦氧化球団與生物質(zhì)炭配料混勻，混合料中的成分按重量比為鐵礦球団92% 99%，生物質(zhì)炭1% 8% ； (2)將混合料加入豎爐中，在溫度為800°C 1000°C條件下氣基直接還原0.5h 3h，以得到金屬化球団。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的強化鐵礦球團氣基豎爐直接還原的方法，其特征在于上述步驟(I)中所述生物質(zhì)炭粒度范圍為2mm 30mm，其固定炭含量為60% 90%、揮發(fā)份10% 25%、熱值 24MJ kg-1 30MJ kg'孔隙率為 40% 60%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的強化鐵礦球團氣基豎爐直接還原的方法，其特征在于上述步驟(I)中所述的鐵礦氧化球団，其TFe含量為64% 69%、粒度為8mm 16mm、平均抗壓強度為1800N/個 3500N/個。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的強化鐵礦球團氣基豎爐直接還原的方法，其特征在于所述的生物質(zhì)炭選自包括玉米秸桿、水稻或高粱秸桿的農(nóng)業(yè)廢棄物和林業(yè)加工的廢料，或是以上生物質(zhì)中的ー種或幾種的混合物進行炭化處理從而獲得生物質(zhì)炭。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的強化鐵礦球團氣基豎爐直接還原的方法，其特征在于上述步驟(2)中所述還原氣體積成分為CO 25% 90%，H2 0% 65%，CO2 0% 10%，N2 0% 10%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種強化鐵礦球團氣基豎爐直接還原的方法，按以下步驟進行(1)將鐵礦氧化球團與生物質(zhì)炭配料混勻，混合料中的成分按重量比為鐵礦球團92%～99%，生物質(zhì)炭1%～8%；(2)將混合料加入豎爐中，在溫度為800℃～1000℃條件下氣基直接還原0.5h～3h，以得到金屬化球團。采用生物質(zhì)炭強化鐵礦球團的氣基還原，可在提高還原速率的同時，有效降低球團還原過程中的黏結(jié)程度，使豎爐的利用效率及運行狀況得到較大的改善。
文檔編號C22B1/24GK102864266SQ201210356780
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者黃柱成, 姜濤, 易凌云, 張元波, 郭宇峰, 李光輝, 楊永斌 申請人:中南大學(xué)