專(zhuān)利名稱(chēng)：一種渣鐵分離快速直接還原的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種渣鐵分離快速直接還原的方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的直接還原鐵(海綿鐵)冶煉技術(shù)，是把還原煤炭與石灰粉或石灰石粉按比例均勻 混合，形成還原劑，還原劑再與氧化鐵粉，按一定排列裝入密封比較嚴(yán)密的容器中加熱進(jìn)行 還原。傳統(tǒng)的直接還原方法只適合TFe彡66%以上的高品位鐵礦粉或易選礦的直接還 原，最后分選出的還原鐵(海綿鐵)IFe —定要> 88%才能是合格品，(有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn))。鐵礦粉或礦石在直接還原時(shí)，只要具備足夠的還原溫度、足夠的還原時(shí)間、一定的 還原壓力和充分的還原氣氛四個(gè)條件時(shí)，是可以把所有的氧化鐵深度還原成金屬單質(zhì)鐵 的，但是，不是所有的被深度還原了的還原鐵都能被分選到TFe彡88%，甚至IFe彡90%,因 為制約還原反應(yīng)速度和深度還原后分離磁選的根本原因是礦物在脈石中的結(jié)構(gòu)，難選礦之 所以難選是因?yàn)樗诘V石中的結(jié)構(gòu)是細(xì)結(jié)晶，或者是包圍、鑲嵌、粘接結(jié)構(gòu)，所以在傳統(tǒng)的 選礦工藝中很難得到滿(mǎn)意的結(jié)果。只有IFe ^ 66%以上的高品位鐵礦粉被深度還原后即為 最終產(chǎn)品；或者礦石的氧化鐵分子結(jié)晶顆粒大，氧化鐵分子與脈石結(jié)晶呈伴生狀，礦石在焙 燒后氧化鐵分子和脈石易于分選的礦種才有還原、分選的價(jià)值。采用傳統(tǒng)的磁化焙燒或深度還原工藝也很難將殼體突破使還原劑與礦石接觸進(jìn) 行有效還原。這種鐵礦的鐵分子結(jié)晶結(jié)構(gòu)特別細(xì)或鐵分子存在方式特殊等原因，即便是經(jīng)過(guò)磁 化焙燒后，或者深度還原后，打磨到-200目，甚至到-300目后，其單顆粒也呈雞蛋狀，雞蛋 黃為脈石，雞蛋清為氧化鐵，無(wú)法提高品位，這就是被國(guó)家定義為呆礦，也叫難選礦(如鮞 狀赤鐵礦、羚羊石鐵礦等)、復(fù)合礦(如鈦鐵礦、硅酸鐵、紅土鎳礦、硼鐵礦等)。至于含鐵的化工尾渣，其鐵品位雖然有回收利用的價(jià)值，但因其氧化鐵分子結(jié)晶 結(jié)構(gòu)比天然的鐵礦石還有復(fù)雜，難以有效回收再利用，所以大量的這種廢渣被閑置、拋棄 (如硫酸燒渣、氧化鋁赤泥、銅冶煉廢渣、鉛鋅冶煉廢渣、鉻廢渣、除塵污泥等)，我國(guó)每年要 排掉這種難以回收利用的廢渣有上億噸，不得不成為固體廢棄物，同時(shí)還要占據(jù)大片耕地， 嚴(yán)重影響了環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述缺點(diǎn)，本發(fā)明了一種渣鐵分離快速直接還原的方法，旨在用催化劑和助 劑在高溫還原時(shí)，將礦體本身鐵分子呈包裹、鑲嵌、粘接等復(fù)雜結(jié)構(gòu)破壞掉，使還原劑揮發(fā) 出的CO與氧化劑Fe+有效接觸，也降低了脈石和金屬鐵的熔點(diǎn)，使其在本球團(tuán)大空間內(nèi)呈 熔融和半熔融狀態(tài)，同時(shí)也加快還原反應(yīng)的進(jìn)程。本發(fā)明一種渣鐵分離快速直接還原的方法，如圖1所示按照以下步驟進(jìn)行
(1)將礦石粉、助劑、催化劑、載體和粘結(jié)劑按質(zhì)量比鐵礦粉助劑催化劑載體粘結(jié) 劑=(74 82) (7 11) (0. 03 0. 05) (8 12) :(0. 3-0. 4)噴水均勻攪拌，使總水
3份控制在5% 6%。再壓制成直徑18mm 22 mm的球團(tuán)。(2)將烘干的球團(tuán)與還原劑按質(zhì)量比70:30混合裝入還原車(chē)的料池內(nèi)。(3)進(jìn)入窯爐，在1250°C 1280°C溫度下進(jìn)行還原反應(yīng)，還原時(shí)間為3 6h ；
(4)還原生產(chǎn)出的金屬鐵與渣的混合物料，冷卻到200°C后出料，被還原出的金屬渣、鐵 與還原劑尾粉的混合物；
(5)經(jīng)振動(dòng)磨打磨后篩分出礫鐵和渣塊，再進(jìn)行磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度為1200 3200(^，后獲 得高品位的金屬鐵粉和金屬礫鐵；
(6)把金屬鐵粉冷壓成密度彡4.2t/m3,單塊重量在5Kg左右的高密度鐵塊。上述還原劑為粒度0 5mm的無(wú)煙煤與石灰粉按質(zhì)量比90:10均勻混合。上述催化劑為硼砂。上述助劑按質(zhì)量百分比為氧化鈣20 40%，碳酸鈉0 30%，氯化鈉0 20. 0%， 氟化鈣20 60%。上述載體為普通碳粉，其中各成分質(zhì)量百分比為固定碳65-68%，揮發(fā)份12-2 ， 灰份 10-25%o本發(fā)明一種渣鐵分離快速直接還原的方法，不但達(dá)到快速還原的目的，同時(shí)使單 位間的金屬鐵與金屬鐵團(tuán)聚、核心脈石與外表脈石團(tuán)聚的渣鐵還原、分選，待還原物料冷卻 后，其被還原了的鐵物料轉(zhuǎn)變成非常容易打磨、磁選的物質(zhì)。不但提高了金屬鐵品位，使其 成為合格的直接還原鐵產(chǎn)品，同時(shí)使尾礦的鐵含量達(dá)到4%以下，獲得95%以上很高的金屬 鐵回收率。本發(fā)明一種渣鐵分離快速直接還原的方法拋棄了礦石選礦、球團(tuán)燒結(jié)和煤碳水 洗、焦化，再到高爐冶煉的復(fù)雜、繁瑣等工序、環(huán)節(jié)，不但節(jié)約了大量投資，為業(yè)主獲得可觀 的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也減少了大量的廢氣排放。實(shí)現(xiàn)了 “非焦”煉鐵，同時(shí)也促進(jìn)了短流程煉 鋼的發(fā)展。


圖1為渣鐵分離快速直接還原的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明一種渣鐵分離快速直接還原的方法的詳細(xì)描述。以下實(shí)施例中使用的粘結(jié)劑為從淄博宜龍化工有限公司購(gòu)買(mǎi)的yl_球團(tuán)粘結(jié)劑。以下實(shí)施例是把還原物料裝入坩堝內(nèi)在硅碳棒爐中加溫進(jìn)行還原的。實(shí)施例1
將粒度0 5mm的無(wú)煙煤與石灰粉按質(zhì)量比90:10均勻混合，作為還原劑；；將質(zhì)量百 分比為35. 0%的氧化鈣，10. 0%的碳酸鈉，55. 0%的氟化鈣混合作為助劑；
催化劑為硼砂；載體為市購(gòu)普通碳粉，其中各成分質(zhì)量百分比為固定碳65-68%，揮發(fā) 份12-22%，灰份10-25% ；粘結(jié)劑為市場(chǎng)采購(gòu)的高分子粘結(jié)劑。將IFe=50. 46%的云南鮞狀赤鐵礦鐵礦粉、助劑、還原劑、載體和粘結(jié)劑按質(zhì)量比 鐵礦粉助劑催化劑載體粘結(jié)劑=82 7 0. 05 10 0. 4噴水均勻攪拌，使總水份控制在 5% 6%。再壓制成直徑18mm 22 mm的球團(tuán)。烘干的球團(tuán)與還原劑按質(zhì)量比70:30混合裝入還原車(chē)的料池內(nèi)。進(jìn)入窯爐，在1270°C溫度下進(jìn)行還原反應(yīng)，還原時(shí)間為4h，還原生產(chǎn) 出的金屬鐵與渣的混合物料，冷卻到200°C后出料；經(jīng)振動(dòng)磨打磨后篩分出礫鐵和渣塊，再 進(jìn)行磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度為3200Gs，后獲得高品位的金屬鐵粉和金屬礫鐵；把金屬鐵粉冷壓成 密度彡4. 2t/m3，單塊重量在5Kg左右的高密度鐵塊。所得到產(chǎn)品的性能如表1所示。表 權(quán)利要求
1.一種渣鐵分離快速直接還原的方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行(1)將礦石粉、助劑、催化劑載體和粘結(jié)劑按質(zhì)量比鐵礦粉助劑催化劑載體粘結(jié) 劑=(74 82) (7 11) (0. 03 0. 05) (8 12) :(0. 3-0. 4)噴水均勻攪拌，使總水 份控制在5% 6%，再壓制成直徑18mm 22 mm的球團(tuán)；(2)將烘干的球團(tuán)與還原劑按質(zhì)量比70:30混合裝入還原車(chē)的料池內(nèi)；(3)進(jìn)入窯爐，在1250°C 1280°C溫度下進(jìn)行還原反應(yīng)，還原時(shí)間為3 Mi；(4)還原生產(chǎn)出的金屬鐵與渣的混合物料，冷卻到200°C后出料，被還原出的金屬渣、鐵 與還原劑尾粉的混合物；(5)經(jīng)振動(dòng)磨打磨后篩分出礫鐵和渣塊，再進(jìn)行磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度為1200 3200(^，后獲 得高品位的金屬鐵粉和金屬礫鐵；(6)把金屬鐵粉冷壓成密度彡4.2t/m3,單塊重量在5Kg左右的高密度鐵塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種渣鐵分離快速直接還原的方法，其特征在于所述還原劑為 粒度0 5mm的無(wú)煙煤與石灰粉按質(zhì)量比90:10均勻混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渣鐵分離快速直接還原的方法，其特征在于所述催化劑 為硼砂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渣鐵分離快速直接還原的方法，其特征在于所述助劑按 質(zhì)量百分比為氧化鈣20 40%，碳酸鈉0 30%，氯化鈉0 20. 0%，氟化鈣20 60%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渣鐵分離快速直接還原的方法，其特征在于所述載體為 普通碳粉，其中各成分質(zhì)量百分比為固定碳65-68%，揮發(fā)份12-22%，灰份10_25%。
全文摘要
一種渣鐵分離快速直接還原的方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。按照以下步驟進(jìn)行將礦石粉、助劑、催化劑、載體和粘結(jié)劑按比例混合，噴水均勻攪拌，壓制成直徑18mm～22mm的球團(tuán)，將烘干的球團(tuán)與還原劑按質(zhì)量比70:30混合裝入還原車(chē)的料池內(nèi)。進(jìn)入窯爐，在1250℃～1280℃溫度下進(jìn)行還原反應(yīng)，還原時(shí)間為3～6h；冷卻到200℃后出料，被還原出的金屬渣、鐵與還原劑尾粉的混合物；經(jīng)振動(dòng)磨打磨后篩分出礫鐵和渣塊，再進(jìn)行磁選后獲得高品位的金屬鐵粉和金屬礫鐵；把金屬鐵粉冷壓成密度≥4.2t/m3的高密度鐵塊。本發(fā)明提高了金屬鐵品位，同時(shí)使尾礦的鐵含量達(dá)到4%以下，獲得95%以上金屬鐵回收率。
文檔編號(hào)C21B13/00GK102094095SQ20111003154
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月29日
發(fā)明者唐竹勝, 陶立群 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)博聯(lián)特熔融還原科技有限公司