專利名稱：一種電熱還原爐直接還原生產(chǎn)海綿鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電熱還原爐直接還原生產(chǎn)海綿鐵的方法，屬于直接還原鐵加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高爐煉鐵系統(tǒng)(包括焦化、燒結(jié)、高爐)，經(jīng)幾百年的應(yīng)用和發(fā)展，其技術(shù)已相當(dāng)完善，但因其工藝流程長，投資大、對環(huán)境污染嚴(yán)重，操作靈活性差，只適合于那些工業(yè)初步發(fā)展的國家，生產(chǎn)常規(guī)產(chǎn)品，初級鋼材，且附加值很低。在發(fā)達(dá)國家，高爐煉鐵技術(shù)正面臨淘汰，生存空間更大為縮小。
當(dāng)今社會進(jìn)入材料時代后，市場需要的鋼材不再是傳統(tǒng)的材料，而以廢鋼為主要原料的電爐煉鐵可以提升鋼材質(zhì)量和特殊性能，可縮短鋼材冶煉周期，減少原材料和電力浪費。但是根據(jù)國家廢鋼協(xié)會的統(tǒng)計，2008年我國廢鋼需求總量為12000萬噸，比2007年消耗總量增加1000萬噸，資源缺口較大。全年鋼鐵企業(yè)自產(chǎn)廢鋼2000萬噸，社會產(chǎn)廢4000 萬噸，進(jìn)口廢鋼1200萬噸，總體資源偏緊。全年廢鋼市場呈現(xiàn)連續(xù)起伏跌宕的運行態(tài)勢。還因為近年來鋼鐵產(chǎn)品朝小型輕量化、功能高級化、復(fù)合化方向發(fā)展，故鋼材中非金屬材料和有色金屬使用比例增 加，致使廢鋼質(zhì)量不斷下降。廢鋼作為電爐原料，由于其來源不同，化學(xué)成分波動很大，有害雜質(zhì)Sn、As、Cu等幾乎100%殘留鋼中，而且很難掌握、控制，這給電爐鋼作業(yè)帶來了極大的困難，而且國內(nèi)價格高位運行，尤其是底線價位的提高，宣布了應(yīng)用廉價廢鋼鐵資源煉鋼時代的終結(jié)。
而直接還原鐵是精鐵粉或氧化鐵在爐內(nèi)經(jīng)低溫還原形成的低碳多孔狀物質(zhì)，直接還原鐵中硫、磷、砷、鋅、銅等雜質(zhì)都非常低，如果用一定比例的直接還原鐵(30— 50%)作為稀釋劑與廢鋼搭配不僅可增加鋼材的均勻性、改善和提高鋼的物理性質(zhì)，從而達(dá)到生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼、純凈鋼的目的，還可以提高電爐生產(chǎn)能力、降低電耗和生產(chǎn)成本。因此，直接還原鐵不僅是優(yōu)質(zhì)廢鋼的替代物，還是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼、特殊鋼的純凈原料。因此對直接還原鐵的需求日趨旺盛，市場容量日益加大，而我國直接還原鐵還存在很多問題(O生產(chǎn)規(guī)模過小，而且方法古老、產(chǎn)能小、能耗高、污染嚴(yán)重；(2)直接還原鐵要求的原材料必須是高品位、低脈石的純凈鐵礦，我國非常稀缺，因此缺乏穩(wěn)定的原料供應(yīng)渠道；(3)由于受天然氣資源限制，氣基直接還原發(fā)展緩慢；(4)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、未能建設(shè)大型商品DRI(直接還原鐵)生產(chǎn)企業(yè)。
世界冶金行業(yè)把我國的直接還原鐵(海綿鐵)產(chǎn)量定為零。2007年九月份，中華人民共和國總書記親自參觀考察了澳大利亞海綿鐵公司海綿鐵生產(chǎn)線，說明了我國對海綿鐵的重視，1995年6月20日國家計劃委員會、國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會、對外貿(mào)易經(jīng)濟(jì)合作部共同下令把“直接還原鐵”列為鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)，黑色冶金工業(yè)中第一位，2004年、2005年均被國家發(fā)改委和國家經(jīng)貿(mào)委，列為國家鼓勵投資項目。從國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求以及鋼鐵工業(yè)的發(fā)展和市場需求看，我國已成為第一耗鋼大國，總是依靠進(jìn)口 DRI/HBI (直接還原鐵 /熱壓塊)是不現(xiàn)實的、不可能的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種電熱還原爐直接還原生產(chǎn)海綿鐵的方法。能將任意品位的鐵礦或大宗工業(yè)固體廢棄物中回收的鐵礦和適量的碳粉還原劑混合后，經(jīng)電熱還原爐直接還原成海綿鐵。
本發(fā)明的技術(shù)方案。電熱還原爐直接還原生產(chǎn)海綿鐵的方法，包括下述步驟，a、將低品位鐵礦或大宗工業(yè)固體廢棄物磨粉，進(jìn)行磁選，得到品位高的鐵礦粉；b、將大宗工業(yè)固體廢棄物磨粉，進(jìn)行浮選，得到碳粉；C、將所得的鐵礦粉和碳粉混合，壓制成塊料；d、將脫硫劑、脫磷劑混合后，再烘干至物料含水量小于3%，烘干后的物料，進(jìn)行粉碎， 物料粉碎粒度在1. 5mm以下,得到還原添加劑；e、將壓制成塊的鐵礦粉和碳粉烘干，物料含水量小于3%；f、將還原添加劑和塊料送入電熱還原爐內(nèi)，采用電加熱體對塊料進(jìn)行加熱，氧化鐵還原得到單質(zhì)鐵； g電熱還原爐內(nèi)的物料經(jīng)冷卻后進(jìn)行破碎,通過磁選,將還原的鐵選出。
上述的電熱還原爐直接還原生產(chǎn)海綿鐵的方法，步驟f中，電熱還原爐加熱過程為采用電加熱體進(jìn)行加熱，先在預(yù)熱段預(yù)熱至300°C -500°C，進(jìn)入升溫段升溫至 9000C _950°C，再在反應(yīng)段加熱至950°C -1100°C進(jìn)行還原反應(yīng)，然后物料冷卻到200°C以下后出爐。
上述的電熱還原爐直接還原生產(chǎn)海綿鐵的方法，步驟g中，磁選得到的鐵，通過壓塊機(jī)壓塊成型。
現(xiàn)有的直接還原鐵加工方法，可分為兩大類使用氣體還原劑的氣基直接還原法和使用固體還原劑的煤基直接還原法。無論是哪種方法，對還原的鐵礦石原料品位均要求過高(TFe ^ 66%)。本發(fā)明能夠?qū)⑷我馄肺坏蔫F礦或大宗工業(yè)固體廢棄物中回收的鐵礦粉和適量炭塊作為還原劑混合后，經(jīng)電熱還原爐以固態(tài)直接還原成海綿鐵，金屬化率可達(dá)96% 以上。大宗工業(yè)固體廢棄物是指鋼鐵廠的鋼渣，粉煤灰，煤矸石或赤泥等冶金、煤炭工業(yè)產(chǎn)生的廢棄物。生產(chǎn)過程中所需要的能量是由外部電能所輸入的，在整個工藝過程中沒有外界空氣進(jìn)入，碳在還原鐵的過程中中所派出的氣體只有CO氣體，整個煙氣通過凈化后得到純凈的CO氣體，可直接用于發(fā)電，供電熱還原爐自身使用。本發(fā)明的方法擺脫了對鐵礦品位以及煤礦品質(zhì)和品種的限制，還原劑既可以是大宗工業(yè)廢棄物深度資源化回收過程中富集的碳粉，也可以是焦煤、褐煤，整個工藝取材豐富，工藝簡單，技術(shù)可靠，環(huán)保性能優(yōu)良，大幅降低了生產(chǎn)成本，特別是提高了生產(chǎn)過程中的附加值，能把最初含量很低，根本不能稱之為礦的超低品位有價金屬礦在直接還原鐵的生產(chǎn)過程中在渣中或煙氣回收物中富集成礦， 形成新的資源。同時，電熱還原爐采用電加熱體，結(jié)構(gòu)更加簡單，加熱形式靈活，使用方便， 通過對電加熱體排列和安裝，能夠控制電熱還原爐的單爐產(chǎn)能。如電熱還原爐可以采用電加熱板作為加熱源，物料在電加熱板之間進(jìn)行加熱；電熱還原爐還可以制作成回轉(zhuǎn)窯形式，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)壁中加入電加熱板，使物料在回轉(zhuǎn)窯翻轉(zhuǎn)移動過程中進(jìn)行加熱。
具體實施方式
本發(fā)明的實施例1。電熱還原爐直接還原生產(chǎn)海綿鐵的方法，a、將低品位鐵礦或大宗工業(yè)固體廢棄物磨粉，進(jìn)行磁選，得到品位高的鐵礦粉；低品位鐵礦是指鐵礦石原料品位過低，無法作為直接還原鐵生產(chǎn)，或者現(xiàn)有煉鐵工藝生產(chǎn)的鐵礦O
b、將大宗工業(yè)固體廢棄物磨粉，進(jìn)行浮選，得到碳粉；也可以對步驟a中磁選后的余料進(jìn)行浮選，得到碳粉。
C、將所得的鐵礦粉和碳粉混合，壓制成塊料；鐵礦粉和碳粉的配比為根據(jù)鐵礦粉中的鐵含量來確定。
d、將脫硫劑、脫磷劑混合后，再烘干至物料含水量小于3%，烘干后的物料，進(jìn)行粉碎，物料粉碎粒度在1. 5mm以下，得到還原添加劑；其中脫硫劑為石灰或白云石等現(xiàn)有煉鐵工業(yè)所用的脫硫劑、脫磷劑為煉鐵工業(yè)所用的脫磷劑。
e、將壓制成塊的鐵礦粉和碳粉烘干，物料含水量小于3% ；f、將還原添加劑和塊料送入電熱還原爐內(nèi)，采用電加熱體對塊料進(jìn)行加熱，氧化鐵還原得到單質(zhì)鐵；電熱還原爐采用現(xiàn)有的電加熱體作為加熱源，加熱過程為先在預(yù)熱段預(yù)熱至300°C -500°C，進(jìn)入升溫段升溫至900-950°C，再在反應(yīng)段加熱至950°C -1100°C進(jìn)行還原反應(yīng)，然后物料冷卻到200°C以下后出爐。電加熱體采用現(xiàn)有的電加熱設(shè)備，如電熱陶瓷管、石英管、電爐絲、碳化硅或石墨等。
g、電熱還原爐內(nèi)的物料經(jīng)冷卻后進(jìn)行破碎，通過磁選，將還原的鐵選出，再 通過壓塊機(jī)壓塊成型。
本發(fā)明的實施例2。電熱還原爐直接還原生產(chǎn)海綿鐵的方法，包括下述步驟a、將大宗工業(yè)固體廢棄物磨粉，進(jìn)行磁選，得到品位高的鐵礦粉；大宗工業(yè)固體廢棄物是指鋼鐵廠的鋼渣，粉煤灰，煤矸石或赤泥等冶金、煤炭工業(yè)產(chǎn)生的廢棄物。
b、將大宗工業(yè)固體廢棄物磨粉，進(jìn)行浮選，得到碳粉；也可以對步驟a中磁選后的余料進(jìn)行浮選，得到碳粉。
C、將所得的鐵礦粉和碳粉混合，壓制成塊料；鐵礦粉和碳粉的配比為根據(jù)鐵礦粉中的鐵含量來確定。
d、將脫硫劑、脫磷劑混合后，再烘干至物料含水量小于3%，烘干后的物料，進(jìn)行粉碎，物料粉碎粒度在1. 5mm以下，得到還原添加劑；其中脫硫劑為石灰或白云石等現(xiàn)有煉鐵工業(yè)所用的脫硫劑、脫磷劑為煉鐵工業(yè)所用的脫磷劑。
e、將壓制成塊的鐵礦粉和碳粉烘干，物料含水量小于3% ；f、將還原添加劑和塊料送入電熱還原爐內(nèi)，采用電加熱體對塊料進(jìn)行加熱，氧化鐵還原得到單質(zhì)鐵；電熱還原爐采用現(xiàn)有的電加熱體，通過直流供電或交流供電方式加熱，先在預(yù)熱段預(yù)熱至350°C _450°C，進(jìn)入升溫段升溫至950°C，再在反應(yīng)段加熱至1000°C -1050°C 進(jìn)行還原反應(yīng)，然后物料冷卻到200°C以下后出爐。
g、電熱還原爐內(nèi)的物料經(jīng)冷卻后進(jìn)行破碎，通過磁選，將還原的鐵選出，再通過壓塊機(jī)壓塊成型。
本發(fā)明的實施例3。電熱還原爐直接還原生產(chǎn)海綿鐵的方法，包括下述步驟a、將粉煤灰進(jìn)行磨粉，然后進(jìn)行磁選，回收其中的鐵礦粉。
b、將磁選后的粉煤灰進(jìn)行浮選，得到碳粉。
C、將所得的鐵礦粉和碳粉混合，壓制成塊料；鐵礦粉和碳粉的配比為根據(jù)鐵礦粉中的鐵含量來確定。
d、將脫硫劑、脫磷劑混合后，再烘干至物料含水量小于3%，烘干后的物料，進(jìn)行粉碎，物料粉碎粒度在1. 5mm以下，得到還原添加劑；其中脫硫劑為石灰或白云石等現(xiàn)有煉鐵工業(yè)所用的脫硫劑、脫磷劑為煉鐵工業(yè)所用的脫磷劑。
e、將壓制成塊的鐵礦粉和碳粉烘干，物料含水量小于3% ；f、將還原添加劑和塊料送入電熱還原爐內(nèi)，采用電加熱體進(jìn)行加熱，通過碳粉，將鐵礦石中的氧化鐵還原得到單質(zhì)鐵；電熱還原爐加熱過程為先在預(yù)熱段預(yù)熱至400°C，進(jìn)入升溫段升溫至930°C，再在反應(yīng)段加熱至1020°C進(jìn)行還原反應(yīng)，然后 物料冷卻到100°C以下后出爐。
g、電熱還原爐內(nèi)的物料經(jīng)冷卻后進(jìn)行破碎，通過磁選，將還原的鐵選出，再通過壓塊機(jī)壓塊成型。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電熱還原爐直接還原生產(chǎn)海綿鐵的方法，其特征在于包括下述步驟， a、將低品位鐵礦或大宗工業(yè)固體廢棄物磨粉，進(jìn)行磁選，得到品位高的鐵礦粉； b、將大宗工業(yè)固體廢棄物磨粉，進(jìn)行浮選，得到碳粉； C、將所得的鐵礦粉和碳粉混合，壓制成塊料； d、將脫硫劑、脫磷劑混合后，再烘干至物料含水量小于3%，烘干后的物料，進(jìn)行粉碎，物料粉碎粒度在1. 5mm以下,得到還原添加劑； e、將壓制成塊的鐵礦粉和碳粉烘干，物料含水量小于3%； f、將還原添加劑和塊料送入電熱還原爐內(nèi)，采用電加熱體對塊料進(jìn)行加熱，氧化鐵還原得到單質(zhì)鐵； g、電熱還原爐內(nèi)的物料經(jīng)冷卻后進(jìn)行破碎,通過磁選,將還原的鐵選出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電熱還原爐直接還原生產(chǎn)海綿鐵的方法，其特征在于步驟f中，電熱還原爐加熱過程為采用電加熱體進(jìn)行加熱，先在預(yù)熱段預(yù)熱至300°C -500°C，進(jìn)入升溫段升溫至90(TC _950°C，再在反應(yīng)段加熱至950°C -110(TC進(jìn)行還原反應(yīng)，然后物料冷卻到200°C以下后出爐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電熱還原爐直接還原生產(chǎn)海綿鐵的方法，其特征在于步驟g中，磁選得到的鐵，通過壓塊機(jī)壓塊成型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電熱還原爐直接還原生產(chǎn)海綿鐵的方法，其特征在于包括下述步驟，將低品位鐵礦或大宗工業(yè)固體廢棄物磨粉，進(jìn)行磁選，得到品位高的鐵礦粉；將大宗工業(yè)固體廢棄物磨粉，進(jìn)行浮選，得到碳粉；將所得的鐵礦粉和碳粉混合，壓制成塊料；將脫硫劑、脫磷劑混合后，再烘干、粉碎，得到還原添加劑；將壓制成塊的鐵礦粉和碳粉烘干，物料含水量小于3%；將還原添加劑和塊料送入電熱還原爐內(nèi)加熱，氧化鐵還原得到單質(zhì)鐵；電熱還原爐內(nèi)的物料經(jīng)冷卻后進(jìn)行破碎，通過磁選，將還原的鐵選出。本發(fā)明能夠?qū)⑷我馄肺坏蔫F礦和適量炭塊作為還原劑混合后，經(jīng)電熱還原爐以固態(tài)直接還原成海綿鐵，金屬化率可達(dá)96%以上。
文檔編號C21B13/12GK102994681SQ201210413979
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者鄒建明 申請人:貴州綠水青山環(huán)?？萍加邢薰?br>