要是高的。波特蘭水泥或石灰是用于本發(fā)明的方法的優(yōu)選的助熔材料。此外，波特蘭水泥還向所形成的生坯團塊提供了強度，其中該生坯團塊可被要求老化直至7天以達(dá)到足夠的生坯強度。
[0105]主粘結(jié)材料選自硼砂、蘇打灰及其混合物。然而，容易理解的是，可以利用本領(lǐng)域中已知的任何合適的粘結(jié)材料。該粘結(jié)材料有助于生產(chǎn)低溫爐渣，以在鐵礦石團塊經(jīng)受加熱時維持鐵礦石團塊的結(jié)構(gòu)。該粘結(jié)材料良好地分布遍及于鐵礦石團塊中以保持鐵礦石顆粒和碳顆粒密切接觸直到例如氧化鐵被完全還原的時候。
[0106]含鐵材料和含碳材料必須非常精細(xì)，以使得當(dāng)團塊混合物被結(jié)合并壓實為團塊時，含鐵材料、含碳材料和助熔材料之間有緊密的表面接觸。
[0107]形成自本發(fā)明的方法的鐵礦石團塊的增加的反應(yīng)性和還原歸因于向團塊混合物添加的金屬微粒材料。該金屬微粒材料包括但不限于鐵肩，尤其是精細(xì)的鐵肩。此外，該精細(xì)的鐵肩也可以為來自本發(fā)明的團塊生產(chǎn)方法的回收材料并且將高達(dá)還原的鐵礦石團塊的總產(chǎn)量的10 %。
[0108]在壓實團塊混合物之前，金屬微粒材料被添加并混合至團塊混合物中。因此，金屬微粒材料分散遍及于壓實的團塊中。金屬微粒材料有效地提供了大量位點遍及于鐵礦石團塊中，還原可以憑借其傳播(propagate)。
[0109]圖6A和6B示出了根據(jù)本發(fā)明的方法形成的鐵礦石團塊23在經(jīng)受電磁能量25時增加的反應(yīng)性和還原。金屬微粒材料27分散遍及于鐵礦石團塊23中。當(dāng)鐵礦石團塊23經(jīng)受電磁能量25時，金屬微粒材料27吸引電磁能量25，產(chǎn)生大量反應(yīng)位點29遍及于鐵礦石團塊23中。隨著反應(yīng)發(fā)生于每個位點29，鐵礦石團塊23的總反應(yīng)性和還原增加，并且在生鐵生產(chǎn)中能夠得到鐵礦石團塊23的更多完全還原。
[Ο??Ο]本申請人進行的實驗和研究揭示了電磁能量的最佳頻率是100?500kHz以用于鐵礦石團塊的還原。工業(yè)規(guī)模中在該頻率下操作感應(yīng)爐是可行的。
[0111]除了主粘結(jié)劑，熱水和進一步的副粘結(jié)劑被加入團塊混合物。副粘結(jié)劑包括硅酸鈉溶液的組合。熱水和硅酸鈉溶液有助于維持團塊混合物中的含鐵材料和含碳材料之間的緊密接觸。可以通過螺桿混合機或旋轉(zhuǎn)滾筒或本領(lǐng)域中已知的任何適合的方式來實現(xiàn)團塊混合物的混合。
[0112]熱水使團塊混合物被混合并捏制為料團(dough)。此外，熱水還向團塊混合物引入了水分，以使得其后形成的壓實的生坯團塊將具有足夠的水分以有助于鐵礦石團塊的反應(yīng)性和還原。其中，鐵礦石團塊經(jīng)受電磁能量，水經(jīng)過與碳或一氧化碳的如下反應(yīng)被轉(zhuǎn)化為氫氣:
[0113]H20+C^C0+H2
[0114]Fe203+C0^2Fe0+C02
[0115]Fe203+H2^2Fe0+H20
[0116]CO+H2O4CO2+H2
[0117]Fe0+C0^Fe+C02
[0118]Fe0+C0^Fe+C02
[0119]Fe0+H2^Fe+H20
[0120]由于氫氣比一氧化碳的尺寸更小，所以氫氣是有效的還原劑。此外，鐵礦石在鐵礦石團塊之內(nèi)和周圍的還原解決了常規(guī)鐵礦石團塊所面臨的問題，即還原僅發(fā)生于團塊的外表面并且形成還原的鐵的層從而阻止了整個團塊的進一步和完全的還原。
[0121]團塊混合物被進料至合適的預(yù)壓實機或諸如旋轉(zhuǎn)壓塊機等的壓塊機中，用于壓實為生還團塊。
[0122]團塊經(jīng)受初級固化，該初級固化包括在環(huán)境溫度下干燥和老化該生坯團塊直至7天。一旦老化，該團塊可在感應(yīng)爐中經(jīng)受預(yù)熱處理以強化團塊，如果該團塊被用作高爐的給料的話。可選地，老化的團塊可用作給料以用于感應(yīng)爐中的熔融和還原。
[0123]如以上公開的，形成自本發(fā)明的方法的鐵礦石團塊適合用作感應(yīng)爐或者高爐中的給料。如果該鐵礦石團塊被用作高爐中的給料，該鐵礦石團塊必須具有足夠的強度以承受高爐中的重量變化。在這方面，鐵礦石團塊可以在感應(yīng)爐中經(jīng)受預(yù)熱處理。該預(yù)熱處理有助于強化鐵礦石團塊以在其后用于高爐中。
[0124]可選地，如果鐵礦石團塊被用作用于感應(yīng)爐的給料，老化的生坯團塊或預(yù)熱的團塊可以在回轉(zhuǎn)窯中經(jīng)受固化。容易理解的是，可以使用本領(lǐng)域中已知的任何適合的方式實現(xiàn)固化。團塊的固化發(fā)生于600?700°C，并且一旦固化，鐵礦石團塊被進料至感應(yīng)爐中用于其后的還原并熔融為生鐵。
[0125]圖7示出了利用根據(jù)本發(fā)明的方法形成的鐵礦石團塊的生鐵制造方法的優(yōu)選實施方案。鐵礦石團塊31被進料至箭頭A處的回轉(zhuǎn)窯33中并經(jīng)受固化。固化的鐵礦石團塊31然后被進料至較小直徑的感應(yīng)爐35中。熔融的生鐵37和爐渣39進入較大的儲液器41中。該較大的儲液器41通過感應(yīng)線圈43也被感應(yīng)加熱，其中爐渣39分離至儲液器41的頂部而生鐵37分離至儲液器41的下部。爐渣39和生鐵37被定期抽取，并且熔融的生鐵37通過箭頭B被輸送至轉(zhuǎn)化器45，其中氧氣47被吹入該轉(zhuǎn)化器45以在其后生產(chǎn)鋼，見箭頭C。熔融的鋼然后可以被模制為鑄錠或進料至連鑄機。
【主權(quán)項】
1.一種用于生產(chǎn)和還原鐵礦石團塊的方法，該方法包括以下步驟: a.將粉碎的含鐵材料、粉碎的含碳材料、助熔材料和主粘結(jié)材料結(jié)合在一起以形成團塊混合物； b.向所述團塊混合物添加金屬微粒材料； c.向所述團塊混合物添加熱水和副粘結(jié)材料； d.將所述團塊混合物捏制在一起； e.在壓力下壓實所述團塊混合物以形成生坯團塊； f.使所述生坯團塊經(jīng)受初級固化以形成穩(wěn)定的鐵礦石團塊或者通過常規(guī)的或感應(yīng)加熱方式預(yù)熱所述生坯團塊至高達(dá)800°C的溫度；以及 g.將所述生坯團塊或預(yù)熱的生坯團塊進料至爐中以生產(chǎn)生鐵； 其中，當(dāng)所述鐵礦石團塊經(jīng)受電磁輻射時，分散在所述鐵礦石團塊中的所述金屬微粒材料促使增加的反應(yīng)性位點的形成，并且從而增加所述鐵礦石團塊的還原以形成生鐵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步特征在于，所述金屬微粒材料占所述團塊混合物的所述粉碎的氧化鐵和所述粉碎的含碳材料的總重量的I?10重量％。3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的方法，其進一步特征在于，所述金屬微粒材料包括非常精細(xì)的鐵肩。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的方法，其進一步特征在于，所述粉碎的含鐵材料選自赤鐵礦、磁鐵礦、鐵燧巖、褐鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦、鉻鐵礦及其混合物。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的方法，其進一步特征在于，所述粉碎的含碳材料選自焦炭、褐煤、次煙煤、煙煤、無煙煤、石墨及其混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的方法，其進一步特征在于，所述團塊混合物中的所述粉碎的含碳材料比用于還原所述氧化鐵材料所需的化學(xué)計量比過量20%。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的方法，其進一步特征在于，所述助熔材料占所述團塊混合物的所述粉碎的含鐵材料和所述粉碎的含碳材料的總重量的2?8重量％。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7所述的方法，其進一步特征在于，所述助熔材料選自水泥、石灰及其混合物。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的方法，其進一步特征在于，所述主粘結(jié)材料選自硼砂、蘇打灰及其混合物。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進一步特征在于，所述硼砂占所述團塊混合物的所述粉碎的含鐵材料和所述粉碎的含碳材料的總重量的2?8重量％。11.根據(jù)權(quán)利要求9和10所述的方法，其進一步特征在于，所述蘇打灰占所述團塊混合物的所述粉碎的含鐵材料和粉碎的含碳材料的總重量的I?5重量％。12.根據(jù)權(quán)利要求1至11所述的方法，其進一步特征在于，所述副粘結(jié)材料包含娃酸鈉水溶液。13.根據(jù)權(quán)利要求1至12所述的方法，其進一步特征在于，所述初級固化包括在環(huán)境溫度下干燥和老化所述生坯團塊直至7天。14.根據(jù)權(quán)利要求1至13所述的方法，其進一步特征在于，所述生坯團塊的預(yù)熱是通過在常規(guī)加熱工具或感應(yīng)加熱工具中加熱而發(fā)生的。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其進一步特征在于，所述常規(guī)加熱工具包括回轉(zhuǎn)窯。16.根據(jù)權(quán)利要求1至15所述的方法，其進一步特征在于，向所述鐵礦石團塊施加的電磁福射為100?500kHz。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其進一步特征在于，所述電磁輻射是通過感應(yīng)爐施加的。18.根據(jù)權(quán)利要求1至18所述的方法，其進一步特征在于，所述爐包括高爐、電弧爐或感應(yīng)爐。
【專利摘要】一種用于生產(chǎn)和還原鐵礦石團塊的方法，該方法包括以下步驟：a.將粉碎的含鐵材料、粉碎的含碳材料、助熔材料和主粘結(jié)材料結(jié)合在一起以形成團塊混合物；b.向所述團塊混合物添加金屬微粒材料；c.向所述團塊混合物添加熱水和副粘結(jié)材料；d.將所述團塊混合物捏制在一起；e.在壓力下壓實所述團塊混合物以形成生坯團塊；f.使所述生坯團塊經(jīng)受初級固化以形成穩(wěn)定的鐵礦石團塊或者通過常規(guī)的或感應(yīng)加熱方式預(yù)熱所述生坯團塊至高達(dá)800℃的溫度；以及g.將所述生坯團塊或預(yù)熱的生坯團塊進料至爐中以生產(chǎn)生鐵，其中，當(dāng)所述鐵礦石團塊經(jīng)受電磁輻射時，分散在所述鐵礦石團塊中的所述金屬微粒材料促使增加的反應(yīng)性位點的形成，并且從而增加所述鐵礦石團塊的還原以形成生鐵。
【IPC分類】C22B1/245, C21B13/14, C21B13/12, C21B11/10, C22B5/10
【公開號】CN105658820
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】魯?shù)婪虬矕|尼奧M·戈麥斯
【申請人】魯?shù)婪虬矕|尼奧M·戈麥斯
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2014年8月15日