一種鐵礦石隧道窯直接還原防氧化覆蓋劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于礦物及冶金技術領域，具體涉及一種鐵礦石隧道窯直接還原防氧化覆蓋劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]在鐵礦石隧道窯直接還原中，一般采用煤基還原工藝進行鐵礦石的還原。鐵礦石在高溫下與還原煤直接接觸發(fā)生還原反應同時放出CO2氣體，CO2與還原煤接觸發(fā)生碳氣化反應而生成C0，C0又與鐵礦石發(fā)生還原反應而放出CO2，這樣在鐵礦石內(nèi)部只要有還原煤存在，鐵礦石的直接還原反應就可持續(xù)下去。因此，在鐵礦石煤基直接還原中不斷有CO和CO2氣體產(chǎn)生。對于隧道窯中下層還原物料來說，還原產(chǎn)生氣體在從鐵礦石內(nèi)部向外排出過程中，可有效防止還原物料的二次氧化，但對于隧道窯上層還原物料來說，爐氣中含有的氧化性氣氛可使還原物料表面產(chǎn)生二次氧化。
[0003]為防止鐵礦石隧道窯表層高溫還原物料產(chǎn)生二次氧化，生產(chǎn)中一般采取在還原物料表層覆蓋一層煤炭，蓋面煤炭在隧道窯內(nèi)加熱及升溫過程中，當溫度升高到350°c以上開始析出揮發(fā)分，8000C以上與CO2發(fā)生碳氣化反應，煤炭干餾及氣化所產(chǎn)生的含有CO及!12的氣體，可使煤炭料層內(nèi)呈現(xiàn)還原性氣氛，減少了爐氣中的氧化性氣氛與還原物料直接接觸。同時，鐵礦石在還原產(chǎn)生的CO2在從物料內(nèi)部排出過程中經(jīng)過蓋面煤炭時，蓋面煤炭產(chǎn)生碳氣化反應而放出CO氣體，CO氣體可提高鐵礦石的還原氣氛濃度，從而防止了還原物料的二次氧化。
[0004]當鐵礦石直接還原采用蓋面煤炭時，存在的主要問題有:
(I)蓋面煤炭在隧道窯內(nèi)加熱升溫過程中，其高溫氣化速度較快，一般為使蓋面煤炭在鐵礦石直接還原后期不產(chǎn)生二次氧化，需要在還原物料表面覆蓋較厚的煤層，增加了鐵礦石加熱中的傳熱熱阻，降低了還原溫度，延長了還原時間。
[0005](2)當鐵礦石直接還原蓋面煤炭厚度選擇為1mm左右時，鐵礦石在還原后期表面的蓋面煤炭可消耗完畢，蓋面煤炭消耗后形成的灰分層在還原物料表層，對還原物料的保護是有限的，鐵礦石在隧道窯冷卻段冷卻中物料表層會產(chǎn)生二次氧化。
[0006](3)還原物料表面的蓋面煤炭消耗完畢后，還原物料直接與高溫爐氣進行接觸，還原物料在較高的加熱溫度下容易產(chǎn)生軟熔及結(jié)塊現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有鐵礦石在隧道窯直接還原過程中，還原物料采用蓋面煤炭保護存在的蓋面煤炭消耗速度快、保護時間短、還原物料表面產(chǎn)生二次氧化、還原物料軟熔粘結(jié)的技術問題，提供一種通過高溫軟熔產(chǎn)生保護作用，達到提高還原氣氛濃度、實現(xiàn)“變壓”加速還原及高溫還原物料不產(chǎn)生二次氧化、還原物料始終保持在還原氣氛中進行還原目的的鐵礦石隧道窯直接還原防氧化覆蓋劑。
[0008]本發(fā)明的另一個目的是為了提供一種鐵礦石隧道窯直接還原防氧化覆蓋劑的制備方法。
[0009]為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:一種鐵礦石隧道窯直接還原防氧化覆蓋劑，包括鑄造砂、生石灰、純堿和水泥，所述鑄造砂、生石灰、純堿重量比為70?90:20?5: 10?5，所述水泥的重量為鑄造砂、生石灰、純堿總重量的0.5?1%。
[0010]進一步地，所述鑄造砂的粒度為Imm以下。
[0011]進一步地，所述生石灰的粒度為Imm以下。
[0012]進一步地，所述純堿的粒度為Imm以下。
[0013]一種鐵礦石隧道窯直接還原防氧化覆蓋劑的制備方法，該方法包括以下步驟:A、將鑄造砂、生石灰和純堿按重量比70?90: 20?5: 10?5配料、混合；
B、再加入重量為鑄造砂、生石灰和純堿混合物料總重量0.5?1%的水泥混合均勻；
C、采用圓盤造球工藝制成顆粒。
[0014]進一步地，所述步驟C中采用圓盤造球工藝制成直徑為2?5_的顆粒。
[0015]本發(fā)明相對現(xiàn)有技術具有以下有益效果:本發(fā)明的鐵礦石隧道窯直接還原防氧化覆蓋劑在使用時平鋪在隧道窯窯車物料表面，窯車在隧道窯內(nèi)加熱及升溫過程中，當焙燒溫度為1200°C以下時，覆蓋劑呈現(xiàn)固體顆粒狀，可強化覆蓋劑內(nèi)部的輻射傳熱；但當焙燒溫度達到1250°C時，覆蓋劑開始軟熔并粘結(jié)成片，粘稠軟熔物料覆蓋在還原物料表面，可有效阻止爐氣中的氧化性氣氛對還原物料的氧化。同時，在鐵礦石還原中期，鐵礦石還原過程中會產(chǎn)生的還原氣體量較多，當料層內(nèi)還原氣體的壓力升高到一定程度時，還原氣體就穿過粘稠軟熔料層而進入到爐膛空間內(nèi)；在鐵礦石還原后期，鐵礦石還原產(chǎn)生的氣體量減少，料層內(nèi)部的氣壓降低，當料層內(nèi)氣壓降低到不能穿過粘稠軟熔物料時，粘稠軟熔料層上的氣孔就會“愈合”，限制了還原氣體從物料內(nèi)部的排出，此時還原物料內(nèi)部氣壓又開始升高，當物料內(nèi)部氣壓再升高到某一臨界值時，粘稠軟熔料層會再次被還原氣體沖破而排出還原氣體，使還原物料內(nèi)氣壓降低。還原氣體的這種周期性“變壓”放出方式，可增強鐵礦石直接還原過程中氣體的擴散、吸附及還原產(chǎn)物的脫附速度，提高了鐵礦石直接還原的反應速度。在鐵礦石還原物料的冷卻過程中，當物料溫度降低到1150°C以下時，粘稠軟熔料層凝結(jié)為致密的玻璃相硬殼，可有效隔絕氧化性氣氛進入到還原物料內(nèi)，防止高溫還原物料產(chǎn)生二次氧化。也就是說，本發(fā)明鐵礦石在隧道窯直接還原前，在鐵礦石表面鋪設一層粒狀覆蓋劑，覆蓋劑在隧道窯內(nèi)加熱及升溫過程中，在隧道窯低溫帶呈現(xiàn)粒狀物料，有利于鐵礦石的輻射傳熱；在隧道窯高溫帶覆蓋劑呈現(xiàn)粘稠軟熔狀，粘稠軟熔物料覆蓋在還原物料表面，可使高溫還原物料在不產(chǎn)生軟熔及二次氧化的情況下，達到提高鐵礦石還原氣氛濃度和還原質(zhì)量的目的，解決高溫直接還原物料冷卻段噴霧冷卻氧化的問題。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明:
實施例1
一種鐵礦石隧道窯直接還原防氧化覆蓋劑，包括粒度為1_以下的鑄造砂、粒度為1_以下的生石灰、粒度為1_以下的純堿、水泥，其中各組分重量份數(shù)為:鑄造砂70份、生石