一種利用甲醇直接還原球團(tuán)礦的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種球團(tuán)鐵礦石的甲醇還原工藝，具體設(shè)及甲醇與氨氣混合氣體還原 球團(tuán)礦的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，鋼鐵行業(yè)的總能耗、溫室氣體和各類(lèi)污染物的 排放、鐵礦石、焦炭資源的日益匿乏越來(lái)越受到社會(huì)各界的關(guān)注，加快冶金行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā) 展進(jìn)程，促進(jìn)節(jié)能減排新理論、新方法、新技術(shù)、新工藝、新材料和新裝備的發(fā)展，已是鋼鐵 行業(yè)的大勢(shì)所趨和必然選擇。球團(tuán)礦的直接還原工藝作為一項(xiàng)非高爐煉鐵工藝，是近代煉 鐵技術(shù)中重要的工藝流程。氣基直接還原鐵工藝是當(dāng)前直接還原工藝的主要方向，氣基直 接還原是指在礦石尚未烙化溫度下，采用氣體對(duì)礦粉進(jìn)行還原，直接將鐵氧化物還原成金 屬鐵的工藝方法。常見(jiàn)的氣基還原性氣體為:也、C0等。
[0003] 氨氣作為高能燃料、還原性氣體、用于氨-碳烙融還原煉鐵、氨還原高爐煉鐵等冶 金領(lǐng)域，是清潔、高效提取冶金技術(shù)的重要發(fā)展方向，不僅可W從根本上減少焦炭使用量， 降低C0油巧義，而且生鐵產(chǎn)品具備低碳、憐、硫含量等優(yōu)點(diǎn)，在還原鐵氧化物的動(dòng)力學(xué)和傳熱 方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。然而，氨冶金技術(shù)面臨著諸多的問(wèn)題，限制了其發(fā)展:首先氨還原鐵 氧化物為吸熱反應(yīng)，氨氣在反應(yīng)器中起到提供反應(yīng)熱與還原劑的作用，然而氨氣作為物理 熱造成了氨能的利用率低;此外，氨還原鐵氧化物獲得產(chǎn)物活性大，高溫下易引起物料粘 結(jié)，導(dǎo)致嚴(yán)重后果，而低溫下又無(wú)法滿足還原要求;另外，鋼鐵生產(chǎn)規(guī)模巨大，氨氣的來(lái)源W 及如何解決低能耗低成本制氨成為了氨冶金所面臨的重要問(wèn)題。
[0004] 設(shè)及碳還原的煉鐵流程是鋼鐵生產(chǎn)中C〇2的主要排放工序，直接和相關(guān)排放占鋼 鐵行業(yè)總排放量的90% W上。高的C0油巧義量使得基于氨還原的"氨冶金"日益受到廣泛關(guān) 注。因此，低碳還原技術(shù)能很好的解決W上問(wèn)題，是目前利用氨能煉鐵，降低C0油巧義的可行 性方案。
[0005] 傳統(tǒng)的碳還原工藝需要天然氣作為還原氣源，其局限性十分明顯，需要具有特殊 的地域優(yōu)勢(shì)，W煤制氣原理上固然可行，但其投資成本巨大。另外，流化床反應(yīng)器中煤氣的 利用效率較低，使依靠純還原氣循環(huán)使用也是不經(jīng)濟(jì)的。因此，開(kāi)發(fā)非天然氣還原技術(shù)是一 個(gè)相對(duì)理想和經(jīng)濟(jì)的選擇，開(kāi)發(fā)出經(jīng)濟(jì)、廉價(jià)、穩(wěn)定的還原氣源是碳還原工業(yè)化的關(guān)鍵。
[0006] 故本發(fā)明設(shè)定氨氣氣體中混入部分由甲醇液體汽化產(chǎn)生的甲醇?xì)怏w，甲醇作為一 種有機(jī)醇類(lèi)，其沸點(diǎn)較低，易于汽化，且可W在一定溫度下裂解生成氨氣W及一氧化碳等還 原性氣體，不但可W作為氨氣的來(lái)源之一，也可W提供部分碳源。實(shí)現(xiàn)低碳的氨還原，可降 低成本。同時(shí)，還原過(guò)程中再應(yīng)用原位阻抗檢測(cè)系統(tǒng)，使得還原過(guò)程與電化學(xué)測(cè)試體系實(shí)現(xiàn) 了良好的禪合，從而及時(shí)反映出還原過(guò)程中的阻抗變化，通過(guò)阻抗的變化控制反應(yīng)的進(jìn)程， 安全可靠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的之一是提供一種針對(duì)氨氣還原球團(tuán)礦，采用部分甲醇代替氨氣，實(shí) 現(xiàn)低碳還原的直接還原工藝，W解決現(xiàn)有球團(tuán)礦直接還原工藝的不足，不僅可降低成本，具 有良好的經(jīng)濟(jì)性；目的之二是還原過(guò)程采用原位電化學(xué)阻抗檢測(cè)，既能將電化學(xué)與非高爐 煉鐵相結(jié)合，又能及時(shí)反映球團(tuán)礦阻抗變化，操作工藝簡(jiǎn)單，實(shí)用價(jià)值大。
[000引本發(fā)明是通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種利用甲醇直接還原球團(tuán)礦的工藝，包括 W下步驟:該工藝首先將甲醇液體汽化，再通入一定壓力的氮?dú)?，氮?dú)鈱⒓状細(xì)怏w帶出與氨 氣發(fā)生器所產(chǎn)的氨氣按照合適的比例均勻混合，再將混合氣體通入至已升溫達(dá)還原溫度的 高溫管式爐內(nèi)，與加工改造過(guò)的球團(tuán)礦進(jìn)行高溫下的還原反應(yīng)，每隔20min檢測(cè)還原過(guò)程中 球團(tuán)的阻抗變化，待球團(tuán)阻抗值穩(wěn)定后，停止供氣，待溫度降至室溫，得到的還原產(chǎn)物為Fe 或化3C，取還原后的球團(tuán)礦表層粉末若干，用研鉢研磨經(jīng)篩選后，取一定量進(jìn)行XRD分析。
[0009] 進(jìn)一步，所述氨氣同氮?dú)饧状蓟旌蠚怏w的比例介于1:9到9:1之間。
[0010] 進(jìn)一步提供氮?dú)獾膲毫?-13MPa。
[0011] 進(jìn)一步，所述球團(tuán)礦改造工藝如下:將待還原球團(tuán)礦打磨出兩個(gè)平面，并在兩個(gè)平 面上打出兩孔，稱(chēng)取質(zhì)量記錄下來(lái)，在兩孔內(nèi)梓入螺釘，螺釘連接兩導(dǎo)線，然后，將球團(tuán)礦置 于瓷舟內(nèi)，放入管式爐的剛玉管內(nèi)，用爐鉤推瓷舟到剛玉管的中屯、位置，將氧化侶爐塞置于 合適位置，保持兩導(dǎo)線不接觸，從一端引出，連接于VMP-2電化學(xué)工作站。
[0012] 進(jìn)一步，所述甲醇液體汽化的工藝為：采用恒溫磁力攬拌器將甲醇液體加熱至溫 度為67-80°C，甲醇液體汽化。
[0013] 進(jìn)一步，所述氨氣采用氨氣發(fā)生器電解水制取，氨氣產(chǎn)生的流量在10-500ml/min 之間。
[0014] 進(jìn)一步，所還原溫度為750-900°C。
[0015] 進(jìn)一步，所述電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)采用VMP-2電化學(xué)工作站，ΚΞ電極體系進(jìn)行交流阻 抗測(cè)試。
[0016] 本發(fā)明的另一目的是提供上述還原工藝的還原裝置，該裝置包括:氮?dú)馄俊?號(hào)流 量計(jì)、氨氣發(fā)生器、2號(hào)流量計(jì)、甲醇汽化裝置、3號(hào)流量計(jì)、混氣閥、4號(hào)流量計(jì)、管式氣氛爐 和VMP-2電化學(xué)工作站；
[0017] 其中，所述氨氣發(fā)生器通過(guò)2號(hào)流量計(jì)與所述混氣閥一端連通，所述氮?dú)馄客ㄟ^(guò)1 號(hào)流量計(jì)與所述甲醇汽化裝置的一端連通，所述甲醇汽化裝置的另一端通過(guò)所述3號(hào)流量 計(jì)與所述混氣閥一端連通，所述混氣閥的另一端通過(guò)4號(hào)流量計(jì)與管式氣氛爐的進(jìn)氣口連 通，所述VMP-2電化學(xué)工作站通過(guò)線纜與所述管式氣氛爐數(shù)據(jù)連接。
[0018] 進(jìn)一步，所述甲醇汽化裝置由恒溫磁力攬拌器和密封容器組成。
[0019] 本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種利用甲醇還原球團(tuán)礦的直接還原工藝，該工藝首先將甲醇液體 汽化，再通入一定壓力的氮?dú)猓獨(dú)鈱⒓状細(xì)怏w帶出與氨氣發(fā)生器所產(chǎn)的氨氣按照合適的 比例均勻混合，再將混合氣體通入至已升溫達(dá)750-900°C的高溫管式爐內(nèi)，與加工改造過(guò)的 球團(tuán)礦進(jìn)行高溫下的還原反應(yīng)，還原時(shí)間則根據(jù)球團(tuán)礦的質(zhì)量控制，固定于球團(tuán)礦兩側(cè)的 導(dǎo)線與電化學(xué)工作站相連，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)原位檢測(cè)球團(tuán)礦的阻抗變化。
[0020] 本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)：
[0021] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于W氨氣發(fā)生器制氨，可采用核電、水電、風(fēng)力及地?zé)岬瓤稍偕?源轉(zhuǎn)化電能制氨;能W甲醇代替部分氨氣，降低氨氣還原球團(tuán)礦過(guò)程中氨氣使用比例，實(shí)現(xiàn) 低碳還原;能實(shí)現(xiàn)原位檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了及時(shí)監(jiān)控還原阻抗的變化。
[0022] 本發(fā)明采用甲醇汽化后在高溫下裂解產(chǎn)生的C0和出作為還原性氣體，工藝簡(jiǎn)單， 投資、消耗較少。同時(shí)，采用甲醇液體加熱汽化的方式可W通過(guò)添加甲醇量而及時(shí)補(bǔ)充所需 的還原性氣體，工序方便簡(jiǎn)易，可實(shí)現(xiàn)徹底的還原。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為本發(fā)明所述的一種利用甲醇直接還原球團(tuán)礦的工藝，W及還原時(shí)所應(yīng)用到 的原位阻抗檢測(cè)系統(tǒng)示意圖。
[0024] 圖2為球團(tuán)礦改造加工的接線圖。
[0025] 圖3為球團(tuán)礦通氨氣、甲醇后的阻抗值及變化曲線。
[0026] 圖4為球團(tuán)礦通氨還原后的X畑曲線。
[0027] 圖5為球團(tuán)礦通氨、甲醇還原后的X畑曲線。
[00%]圖6為本發(fā)明一種利用甲醇還原球團(tuán)礦的直接還原工藝流程圖。
[0029] 圖中：1、氮?dú)馄?2、1號(hào)流量計(jì);3、氨氣發(fā)生器;4、2號(hào)流量計(jì);5、甲醇汽化裝置;6、3 號(hào)流量計(jì);7、混氣閥;8、4號(hào)流量計(jì);9、管式氣氛爐；10、電化學(xué)工作站;11、螺絲;12球團(tuán)礦。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 為了更好的了解本發(fā)明的內(nèi)容、特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)，W下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明工藝進(jìn) 行詳細(xì)的說(shuō)明，具體內(nèi)容如下：
[0031] 實(shí)施例1:
[0032] 結(jié)合圖1和圖2,本實(shí)施例的一種利用甲醇直接還原球團(tuán)礦的工藝系統(tǒng)由氮?dú)馄?、 1號(hào)流量計(jì)2、氨氣發(fā)生器3、2號(hào)流量計(jì)4、甲醇汽化裝置5、3號(hào)流量計(jì)6、混氣閥7、4號(hào)流量計(jì) 8、管式氣氛爐9和阻抗檢測(cè)系統(tǒng)等組成。
[0033] 將球團(tuán)礦打磨出兩個(gè)平面，并在兩個(gè)平面上打出兩孔，稱(chēng)取質(zhì)量記為3.659g，在兩 孔內(nèi)梓入螺釘，螺釘連接兩導(dǎo)線。然后，將球團(tuán)礦置于瓷舟內(nèi)，放入管式爐的剛玉管內(nèi)，用爐 鉤推瓷舟到剛玉管