專利名稱：復(fù)合粘結(jié)劑冷固結(jié)球團(tuán)煤基直接還原新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于金屬生產(chǎn)的直接還原法，特別是用于鐵的還原。
目前，國(guó)內(nèi)外回轉(zhuǎn)窯法直接還原生產(chǎn)鐵，都以優(yōu)質(zhì)天然塊礦或高溫氧化焙燒球團(tuán)礦為爐料。當(dāng)以氧化焙燒球團(tuán)礦為爐料時(shí)，鐵礦粉經(jīng)造球、預(yù)熱、干燥后，在回轉(zhuǎn)窯(豎爐內(nèi))經(jīng)1200℃以上高溫氧化焙燒、固結(jié)，再入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行高溫直接還原(通稱“二步法”)，其主要缺點(diǎn)有生產(chǎn)流程長(zhǎng)、高溫設(shè)備多、建設(shè)投資大、能源消耗多、生產(chǎn)效率低、加工成本高，球團(tuán)還原速度慢、還原過(guò)程球團(tuán)破裂剝落現(xiàn)象較嚴(yán)重;為了解決以上問(wèn)題，中國(guó)專利CN85103346公開(kāi)了一種利用腐植酸鈉為復(fù)合粘結(jié)劑的冷固結(jié)球團(tuán)直接還原法，省去了“二步法”中的高溫預(yù)熱氧化固結(jié)過(guò)程，盡管如此，所使用的復(fù)合粘結(jié)劑內(nèi)配煤粉，不利于提高鐵的含量;球團(tuán)不耐濕，在潮濕空氣中存放，其強(qiáng)度會(huì)明顯降低。
為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化工藝過(guò)程，降低能耗、提高產(chǎn)品回收率，本發(fā)明提供一種新型的復(fù)合粘結(jié)劑及球團(tuán)還原新工藝。
本發(fā)明提供的復(fù)合粘結(jié)劑，其組成成份為固體腐植酸鈉90～96%，消石灰4～10%。腐植酸鈉可通過(guò)以褐煤、NaOH為原料按常規(guī)方法制備。
使用復(fù)合粘結(jié)劑，利用鐵精礦直接還原生產(chǎn)鐵的工藝流程如下在鐵精礦中加入1～3%(重量百分比)復(fù)合粘結(jié)劑，混勻以后將混合料加水濕潤(rùn)，經(jīng)5～10分鐘的碾磨或潤(rùn)磨處理后造球，所得球團(tuán)可直接進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯還原，也可經(jīng)低溫干燥后入爐還原，球團(tuán)低溫干燥溫度為100～300℃，風(fēng)速為1.0～1.8M/s，時(shí)間為20～30分鐘。還原采用快速升溫制度，升溫速度為每分鐘7～10℃，在80～100分鐘內(nèi)升溫至還原溫度1000～1100℃，還原保溫時(shí)間為160～180分鐘。
本發(fā)明與傳統(tǒng)的采用氧化球團(tuán)為爐料的“二步法”相比，其主要特點(diǎn)是①取消了“二步法”中的球團(tuán)高溫氧化焙燒過(guò)程，只經(jīng)一步高溫過(guò)程即可得到直接還原鐵，設(shè)備投資少44.2%、產(chǎn)量可提高37.5%、節(jié)約能源33.32%、成本降低21.4%;
②球團(tuán)的還原速度快，不存在氧化球團(tuán)所固有的低溫還原粉化現(xiàn)象;
③產(chǎn)品質(zhì)量好，含鐵量比采用氧化球團(tuán)時(shí)高2%左右;
④復(fù)合粘結(jié)劑“一物多用”，既是粘結(jié)劑，又是還原劑、催化劑。
本發(fā)明與“有機(jī)化合物固結(jié)球團(tuán)直接還原法”相比，有如下主要特點(diǎn)①粘結(jié)劑不同由單一的有機(jī)粘結(jié)劑(腐植酸鈉)，改為有機(jī)(腐植酸鈉)與無(wú)機(jī)(消石灰)的混合物;
加入消石灰的主要作用是A.還原催化作用使球團(tuán)的還原速度明顯加快，高溫(1050℃)還原40分鐘，金屬化率即可高達(dá)92%以上，與氧化球團(tuán)相比，達(dá)到同樣金屬化率的時(shí)間要提前60分鐘左右。正因如此，這種復(fù)合粘結(jié)劑球團(tuán)可以不內(nèi)配煤粉，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，還原溫度可維持在1100℃以下;
B.改善球團(tuán)的耐濕性能單純用腐植酸鈉為粘結(jié)劑的球團(tuán)，其主要缺點(diǎn)是不耐濕，在空氣中存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)因吸潮而強(qiáng)度明顯下降，加入消石灰后在潮濕環(huán)境中長(zhǎng)期存放而對(duì)強(qiáng)度無(wú)明顯影響，當(dāng)適提高消石灰用量時(shí)，球團(tuán)可在水中浸泡;
C.改善球團(tuán)的高溫抗爆裂性能，該球團(tuán)抗壓300N/個(gè)左右、落下＞8次/1m、耐磨指數(shù)(-300mm)＜3%。
②球團(tuán)不內(nèi)配煤粉內(nèi)配煤的目的是改善還原劑與鐵氧化物的接觸條件，提高球團(tuán)的還原速度。因消石灰的還原催化作用，不內(nèi)配煤亦能達(dá)到很快的還原速度。因不內(nèi)配煤，產(chǎn)品的含鐵量可提高2%到3%;
③可以采用濕球直接入窯由于石灰加入，球團(tuán)的高溫抗爆裂性能提高，因而可采用濕球入窯還原。使工藝過(guò)程可進(jìn)一步簡(jiǎn)化、設(shè)備投資降低(可取消干燥設(shè)施);
④還原操作制度改進(jìn)采用快速升溫、較低溫度(＜1100)還原的操作制度。
本工藝除用于鐵精礦球團(tuán)直接還原生產(chǎn)海綿鐵之外，還可生產(chǎn)預(yù)還原球團(tuán)礦作為高爐爐料，使高爐增產(chǎn)、節(jié)能;亦可應(yīng)用于難選難治的多金屬共生鐵礦(如含Zn、Sn、Pb、P、As較高的鐵礦)的綜合回收利用，有著廣闊的應(yīng)用前景。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方案為按重量比為98.5%的鐵精礦粉、1.5%的復(fù)合粘結(jié)劑(其中消石灰占8%)，外加水5～6%一起混合均勻，經(jīng)10分鐘的潤(rùn)磨(或碾壓)后造球，球團(tuán)Φ8～15mm。濕球經(jīng)200℃的低溫干燥后入窯還原，其還原工藝條件為650℃時(shí)球團(tuán)進(jìn)窯，歷時(shí)100分鐘，升溫至1050℃，恒溫還原80分鐘，產(chǎn)品金屬化率可達(dá)95%以上。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合粘結(jié)劑，其特征在于包含90～96%的固體腐植酸鈉，4～10%的消石灰。
2.一種鐵精礦復(fù)合粘結(jié)劑球團(tuán)煤基直接還原法，包括礦物的混料、碾磨、造球、干燥、還原等過(guò)程，其特征在于在鐵精礦中加入1～3%(重量百分比)復(fù)合粘結(jié)劑，混勻經(jīng)5～10分鐘的碾磨或潤(rùn)磨處理后造球，球團(tuán)干燥溫度為100～300℃，風(fēng)速為1.0～1.8M/s，時(shí)間為20～30分鐘，干燥后的球團(tuán)入回轉(zhuǎn)窯還原，還原升溫速度為每分鐘7～10℃，在80～100分鐘內(nèi)升溫至還原溫度1000～1100℃，還原保溫時(shí)間為160～180分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于造球后所得球團(tuán)可直接進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯還原，也可經(jīng)低溫干燥后入爐還原。
全文摘要
復(fù)合粘結(jié)劑球團(tuán)煤基直接還原新工藝，屬于直接還原鐵生產(chǎn)領(lǐng)域。本發(fā)明采用有機(jī)物與無(wú)機(jī)物相配合的復(fù)合粘結(jié)劑，將鐵精礦冷粘結(jié)成球，并以此為原料，在回轉(zhuǎn)窯中采用快速升溫的還原操作制度直接還原鐵。該球團(tuán)抗壓300N/個(gè)左右、落下＞8次/lm、耐磨指數(shù)(-300mm)＜3％，冶金性能優(yōu)良，在1050℃還原40分鐘，金屬化率即可達(dá)92％以上。該新工藝與采用氧化球團(tuán)為爐料的“二步法”直接還原相比，設(shè)備投資少44.2％、產(chǎn)量可提高37.5％、節(jié)約能源33.32％、成本降低21.4％。
文檔編號(hào)C21B13/08GK1088618SQ9211178
公開(kāi)日1994年6月29日 申請(qǐng)日期1992年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月23日
發(fā)明者徐經(jīng)滄, 楊有育, 劉仲輝, 付伯詒, 余克廷, 蔡汝卓, 劉沂淵, 張清岑, 李樹(shù)根, 廖臣英, 代白紅 申請(qǐng)人:中南工業(yè)大學(xué), 冶金工業(yè)部魯中冶金礦山公司