制備金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)和方法與流程

本發(fā)明屬于能源與冶金領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及制備金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

近年來優(yōu)質(zhì)原燃料資源日益匱乏，解決該問題目前主要可從以下兩方面著手：一方面，提高煤炭利用率；一方面利用其它新型燃料從根本上替代煤炭。生物質(zhì)原料，諸如廢木料、秸稈、鋸末、稻殼等都是可再生的碳源，與傳統(tǒng)化石能源相比具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，但是由于自身的局限性，目前還未能被大規(guī)模應(yīng)用，因此必須想辦法提高煤炭資源的利用率，以達(dá)到低碳節(jié)能環(huán)保的目的。

申請專利號201210425866.8的專利公開了一種高爐用含碳球團(tuán)的制備方法。該方法為：按質(zhì)量份數(shù)稱取燒結(jié)機(jī)頭電除塵灰、高爐瓦斯泥份、爐前礦槽除塵灰份、無鈣鉻渣份、釩鈦磁鐵精礦份、氧化鋯份、膨潤土份和消石灰份，并將燒結(jié)機(jī)頭電除塵灰、高爐瓦斯泥、爐前礦槽除塵灰和無鈣鉻渣分別研磨成目的細(xì)粉；然后將上述物料混合，逐步加入盤式成球機(jī)制成含碳球團(tuán)；最后將上述含碳球團(tuán)加入轉(zhuǎn)底爐中還原。該方法所得的含碳球團(tuán)冶金性能較差，且含有硫化物、氮化物等雜質(zhì)，對后續(xù)直接還原鐵的處理有影響，且雜質(zhì)本身后期會產(chǎn)生CO₂、SO₂、NO_x等污染物。除此之外，這種含碳球團(tuán)對化石能源依賴較大，能耗較高。

申請專利號201310056031.4公開了一種煤基直接還原鐵含碳球團(tuán)的制備方法及采用該方法的生產(chǎn)設(shè)備，屬于煤基直接還原鐵工藝生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。該發(fā)明煤基直接還原鐵含碳球團(tuán)的制備包括配料和造球，造球通過兩次造球完成：以鐵精粉、碳粉和粘結(jié)劑為原料進(jìn)行第一次造球；再以碳粉和粘結(jié)劑為原料，以第一次造球所得球團(tuán)為球核進(jìn)行第二次造球后得到含碳球團(tuán)。該方法兩次造球過程中煤粉分配比例不均勻，導(dǎo)致還原過程中還原氣氛不均衡，且還原劑為煤粉，反應(yīng)性低，后續(xù)會產(chǎn)生氮化物和硫化物等污染物。

申請專利號CN103602805 B的專利公開了一種赤泥球團(tuán)及制備方法。該方法將赤泥進(jìn)行破碎，然后添加煤粉和粘結(jié)劑，在攪拌過程中逐步加入水，進(jìn)一步攪拌混合均勻，送入揉捏機(jī)揉捏，然后通過對輥擠壓成球，最后對赤泥球進(jìn)行烘干，即可得赤泥球團(tuán)。該方法中因赤泥本身粒度較細(xì)且該方法中所用煤為粉末，添加粘結(jié)劑混合均勻后導(dǎo)致球團(tuán)孔隙率較低，還原效果較差，最終導(dǎo)致球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐中的還原溫度較高，能耗較大。

因此現(xiàn)有制備金屬化球團(tuán)的技術(shù)有待進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種制備金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)和方法，采用該系統(tǒng)可顯著提高所得金屬化球團(tuán)的金屬化率，并且所得金屬化球團(tuán)中鐵的品位可達(dá)95％以上，鐵的回收率可達(dá)96％以上。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種制備金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述系統(tǒng)包括：

球磨裝置，所述球磨裝置具有煤粉入口、堿金屬鹽入口、有機(jī)粘結(jié)劑入口和含有堿金屬的煤粉出口；

成型裝置，所述成型裝置具有含有堿金屬的煤粉入口、含鐵礦粉入口和混合球團(tuán)出口，所述含有堿金屬的煤粉入口與所述含有堿金屬的煤粉出口相連；

烘干裝置，所述烘干裝置具有混合球團(tuán)入口和干燥球團(tuán)出口，所述混合球團(tuán)入口與所述混合球團(tuán)出口相連；

還原裝置，所述還原裝置具有干燥球團(tuán)入口、金屬化球團(tuán)出口和還原尾氣出口，所述干燥球團(tuán)入口與所述干燥球團(tuán)出口相連。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的制備金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)通過將煤粉、堿金屬鹽、有機(jī)粘結(jié)劑供給至球磨裝置中進(jìn)行球磨處理，可顯著增大煤粉、堿金屬鹽和有機(jī)粘結(jié)劑三者之間的接觸面積，從而有利于提高后續(xù)混合球團(tuán)在還原裝置中的反應(yīng)速率，然后將所得含有堿金屬鹽的煤粉與含鐵礦粉供給至成型裝置中進(jìn)行成型處理，得到混合球團(tuán)，使煤粉、堿金屬鹽和含鐵礦粉充分接觸，并且混合球團(tuán)在烘干裝置內(nèi)脫水，可增大混合球團(tuán)的孔隙率，同時增加混合球團(tuán)的機(jī)械強(qiáng)度，有利于后續(xù)還原反應(yīng)的進(jìn)行，其次在制備金屬化球團(tuán)的原料中添加堿金屬鹽，在還原裝置內(nèi)在高溫環(huán)境下，一方面該堿金屬鹽受熱分解產(chǎn)生CO₂，可進(jìn)一步增大混合球團(tuán)的孔隙率；另一方面該堿金屬鹽在高溫下產(chǎn)生金屬蒸汽，該金屬蒸汽能夠?qū)γ旱臍饣磻?yīng)產(chǎn)生催化作用，從而提高混合球團(tuán)還原反應(yīng)的速率，實現(xiàn)高效節(jié)能的冶煉過程。由此，采用該系統(tǒng)可顯著提高所得金屬化球團(tuán)的金屬化率，并且所得金屬化球團(tuán)中鐵的品位可達(dá)95％以上，鐵的回收率可達(dá)96％以上。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的制備金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，所述球磨裝置為球磨機(jī)。由此，可顯著提高球磨處理的效率，制得粒度適宜的含有堿金屬鹽的煤粉，從而提高混合球團(tuán)在還原裝置內(nèi)的反應(yīng)性。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述還原裝置為轉(zhuǎn)底爐。由此，可以顯著提高所得金屬化球團(tuán)的金屬化率。

在本發(fā)明的再一個方面，本發(fā)明提出了一種采用上述制備金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)處理金屬化球團(tuán)的方法，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：

(1)將煤粉、堿金屬鹽和有機(jī)粘結(jié)劑供給至所述球磨裝置中進(jìn)行球磨處理，以便得到含有堿金屬的煤粉；

(2)將所述含有堿金屬的煤粉和含鐵礦粉供給至所述成型裝置中進(jìn)行成型處理，以便得到混合球團(tuán)；

(3)將所述混合球團(tuán)供給至所述烘干裝置中進(jìn)行烘干處理，以便得到干燥球團(tuán)；

(4)將所述干燥球團(tuán)供給至所述還原裝置中進(jìn)行還原處理，以便得到金屬化球團(tuán)和還原尾氣。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的制備金屬化球團(tuán)的方法通過將煤粉、堿金屬鹽、有機(jī)粘結(jié)劑供給至球磨裝置中進(jìn)行球磨處理，可顯著增大煤粉、堿金屬鹽和有機(jī)粘結(jié)劑三者之間的接觸面積，從而有利于提高后續(xù)混合球團(tuán)在還原裝置中的反應(yīng)速率，然后將所得含有堿金屬鹽的煤粉與含鐵礦粉供給至成型裝置中進(jìn)行成型處理，得到混合球團(tuán)，使煤粉、堿金屬鹽和含鐵礦粉充分接觸，并且混合球團(tuán)在烘干裝置內(nèi)脫水，可增大混合球團(tuán)的孔隙率，同時增加混合球團(tuán)的機(jī)械強(qiáng)度，有利于后續(xù)還原反應(yīng)的進(jìn)行，其次在制備金屬化球團(tuán)的原料中添加堿金屬鹽，在還原裝置內(nèi)在高溫環(huán)境下，一方面該堿金屬鹽受熱分解產(chǎn)生CO₂，可進(jìn)一步增大混合球團(tuán)的孔隙率；另一方面該堿金屬鹽在高溫下產(chǎn)生金屬蒸汽，該金屬蒸汽能夠?qū)γ旱臍饣磻?yīng)產(chǎn)生催化作用，從而提高混合球團(tuán)還原反應(yīng)的速率，實現(xiàn)高效節(jié)能的冶煉過程。由此，采用該方法可顯著提高所得金屬化球團(tuán)的金屬化率，并且所得金屬化球團(tuán)中鐵的品位可達(dá)95％以上，鐵的回收率可達(dá)96％以上。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的制備金屬化球團(tuán)的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(1)中，所述煤粉、所述堿金屬鹽和所述有機(jī)粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1：(0.05～0.08)：(0.05～0.08)。由此，可顯著提高金屬化球團(tuán)的金屬化率。

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(1)中，所述球磨處理的時間為3～4小時。由此，可利于實現(xiàn)煤粉與堿金屬鹽的充分接觸，從而進(jìn)一步提高金屬化球團(tuán)中的鐵品位和回收率。

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(1)中，所述堿金屬鹽為碳酸鈉和碳酸鉀中的至少一種。由此，可進(jìn)一步提高金屬化球團(tuán)的金屬化率。

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(1)中，所述有機(jī)粘結(jié)劑為選自鈉基膨潤土。由此，有利于增加煤粉與堿金屬鹽的接觸面積，從而增加后續(xù)混合球團(tuán)的反應(yīng)速率。

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(1)中，所述含有堿金屬的煤粉粒度不高于10微米。由此，可進(jìn)一步提高金屬化球團(tuán)的金屬化率。

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(2)中，所述含有堿金屬的煤粉和所述含鐵礦粉的質(zhì)量比為10～30:100，優(yōu)選21:100。由此，可進(jìn)一步提高金屬化球團(tuán)中的鐵品位和回收率。

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(4)中，所述還原處理的溫度為1000～1250攝氏度，時間為20～35分鐘。由此，可進(jìn)一步提高金屬化球團(tuán)的金屬化率。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的制備金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的制備金屬化球團(tuán)的方法流程示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例1-2和對比例1-4的制備金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種制備金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖1，該系統(tǒng)包括：球磨裝置100、成型裝置200、烘干裝置300和還原裝置400。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，球磨裝置100具有煤粉入口101、堿金屬鹽入口102、有機(jī)粘結(jié)劑入口103和含有堿金屬鹽的煤粉出口104，且適于將煤粉、堿金屬鹽和有機(jī)粘結(jié)劑進(jìn)行球磨處理，以便得到含有堿金屬的煤粉。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將堿金屬鹽與煤粉進(jìn)行混合，在后續(xù)過程中，堿金屬鹽受熱分解產(chǎn)生CO₂，可增大混合球團(tuán)的孔隙率；另一方面堿金屬鹽在高溫下產(chǎn)生金屬蒸汽，該金屬蒸汽能夠?qū)γ旱臍饣磻?yīng)產(chǎn)生催化作用，從而提高混合球團(tuán)還原反應(yīng)的速率，進(jìn)而提高所得金屬化球團(tuán)的金屬化率。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，球磨裝置并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，球磨裝置可以為球磨機(jī)。由此，可顯著提高球磨處理的效率，制得粒度適宜的含有堿金屬鹽的煤粉，從而提高混合球團(tuán)在還原裝置內(nèi)的反應(yīng)性。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，煤粉、堿金屬鹽和有機(jī)粘結(jié)劑的質(zhì)量比并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，煤粉、堿金屬鹽和有機(jī)粘結(jié)劑的質(zhì)量比可以為1：(0.05～0.08)：(0.05～0.08)。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，球磨處理的時間并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，球磨處理的時間可以為3～4小時。由此，可以使得物料之間充分接觸，從而進(jìn)一步提高后續(xù)所得金屬化球團(tuán)的金屬化率。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，堿金屬鹽的類型并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，堿金屬鹽可以為碳酸鈉和碳酸鉀中的至少一種。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用該類堿金屬鹽可以顯著提高所得金屬化球團(tuán)的金屬化率，并且所得金屬化球團(tuán)中鐵的品位可達(dá)95％以上，鐵的回收率可達(dá)96％以上。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，有機(jī)粘結(jié)劑的類型并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，有機(jī)粘結(jié)劑可以為鈉基膨潤土。由此，有利于增加煤粉與堿金屬鹽的接觸面積，從而增加后續(xù)混合球團(tuán)的反應(yīng)速率。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，含有堿金屬的煤粉粒度并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，含有堿金屬的煤粉粒度可以不高于10微米。由此，可進(jìn)一步增加煤粉與堿金屬鹽的接觸面積，從而增加后續(xù)混合球團(tuán)的反應(yīng)速率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，成型裝置200具有含有堿金屬鹽的煤粉入口201、含鐵礦粉入口202和混合球團(tuán)出口203，含有堿金屬的煤粉入口201與含有堿金屬的煤粉出口104相連，且適于將含有堿金屬的煤粉和含鐵礦粉進(jìn)行成型處理，以便得到混合球團(tuán)。由此，有利于提高金屬化球團(tuán)的含鐵品位和回收率。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，含有堿金屬的煤粉和含鐵礦粉的質(zhì)量比并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，含有堿金屬的煤粉和含鐵礦粉的質(zhì)量比可以為10～30:100，優(yōu)選21:100。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，烘干裝置300具有混合球團(tuán)入口301和干燥球團(tuán)出口302，混合球團(tuán)入口301與混合球團(tuán)出口203相連，且適于將混合球團(tuán)進(jìn)行烘干處理，以便得到干燥球團(tuán)。由此，可除去混合球團(tuán)中的水分，增大混合球團(tuán)的孔隙率，同時增加混合球團(tuán)的機(jī)械強(qiáng)度，有利于混合球團(tuán)后續(xù)還原反應(yīng)的進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，還原裝置400具有干燥球團(tuán)入口401、金屬化球團(tuán)出口402和還原尾氣出口403，干燥球團(tuán)入口401與干燥球團(tuán)出口302相連，且適于將干燥球團(tuán)進(jìn)行還原處理，以便得到金屬化球團(tuán)和還原尾氣。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還原處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，還原處理的溫度可以為1000～1250攝氏度，時間可以為20～35分鐘。由此，可進(jìn)一步提高金屬化球團(tuán)中的鐵品位和回收率。具體的，還原裝置可以為轉(zhuǎn)底爐。

根據(jù)本發(fā)明實施例的制備金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)通過將煤粉、堿金屬鹽、有機(jī)粘結(jié)劑供給至球磨裝置中進(jìn)行球磨處理，可顯著增大煤粉、堿金屬鹽和有機(jī)粘結(jié)劑三者之間的接觸面積，從而有利于提高后續(xù)混合球團(tuán)在還原裝置中的反應(yīng)速率，然后將所得含有堿金屬鹽的煤粉與含鐵礦粉供給至成型裝置中進(jìn)行成型處理，得到混合球團(tuán)，使煤粉、堿金屬鹽和含鐵礦粉充分接觸，并且混合球團(tuán)在烘干裝置內(nèi)脫水，可增大混合球團(tuán)的孔隙率，同時增加混合球團(tuán)的機(jī)械強(qiáng)度，有利于后續(xù)還原反應(yīng)的進(jìn)行，其次在制備金屬化球團(tuán)的原料中添加堿金屬鹽，在還原裝置內(nèi)在高溫環(huán)境下，一方面該堿金屬鹽受熱分解產(chǎn)生CO₂，可進(jìn)一步增大混合球團(tuán)的孔隙率；另一方面該堿金屬鹽在高溫下產(chǎn)生金屬蒸汽，該金屬蒸汽能夠?qū)γ旱臍饣磻?yīng)產(chǎn)生催化作用，從而提高混合球團(tuán)還原反應(yīng)的速率，實現(xiàn)高效節(jié)能的冶煉過程。由此，采用該系統(tǒng)可顯著提高所得金屬化球團(tuán)的金屬化率，并且所得金屬化球團(tuán)中鐵的品位可達(dá)95％以上，鐵的回收率可達(dá)96％以上。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例的制備金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)可具有選自下列的優(yōu)點(diǎn)至少之一：

根據(jù)本發(fā)明實施例的制備金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)通過該系統(tǒng)制得的金屬化球團(tuán)的冶金性能指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)球團(tuán)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的制備金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)通過在制備金屬化球團(tuán)的原材料中添加堿金屬鹽，將堿金屬鹽與煤粉充分研磨，該堿金屬鹽對煤粉的氣化反應(yīng)可起到催化作用，可大大提高混合球團(tuán)的反應(yīng)性，縮短還原時間，降低還原溫度，從而降低能耗。

根據(jù)本發(fā)明實施例的制備金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)通過控制堿金屬鹽與煤粉的質(zhì)量比，可顯著提高金屬化球團(tuán)的鐵品位和回收率。

在本發(fā)明的再一個方面，本發(fā)明提出了一種利用上述制備金屬化球團(tuán)的系統(tǒng)處理金屬化球團(tuán)的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖2，該方法包括：

S100：將煤粉、堿金屬鹽和有機(jī)粘結(jié)劑供給至球磨裝置中進(jìn)行球磨處理

該步驟中，將煤粉、堿金屬鹽和有機(jī)粘結(jié)劑供給至球磨裝置中進(jìn)行球磨處理，以便得到含有堿金屬的煤粉。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將堿金屬鹽與煤粉進(jìn)行混合，在后續(xù)過程中，堿金屬鹽受熱分解產(chǎn)生CO₂，可增大混合球團(tuán)的孔隙率；另一方面堿金屬鹽在高溫下產(chǎn)生金屬蒸汽，該金屬蒸汽能夠?qū)γ旱臍饣磻?yīng)產(chǎn)生催化作用，從而提高混合球團(tuán)還原反應(yīng)的速率，進(jìn)而提高所得金屬化球團(tuán)的金屬化率。具體的，球磨裝置可以為球磨機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，煤粉、堿金屬鹽和有機(jī)粘結(jié)劑的質(zhì)量比并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，煤粉、堿金屬鹽和有機(jī)粘結(jié)劑的質(zhì)量比可以為1：(0.05～0.08)：(0.05～0.08)。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，球磨處理的時間并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，球磨處理的時間可以為3～4小時。由此，可利于實現(xiàn)煤粉與堿金屬鹽的充分接觸，從而進(jìn)一步提高金屬化球團(tuán)中的鐵品位和回收率。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，堿金屬鹽的類型并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，堿金屬鹽可以為碳酸鈉和碳酸鉀中的至少一種。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用該類堿金屬鹽可以顯著提高所得金屬化球團(tuán)的金屬化率，并且所得金屬化球團(tuán)中鐵的品位可達(dá)95％以上，鐵的回收率可達(dá)96％以上。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，有機(jī)粘結(jié)劑的類型并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，有機(jī)粘結(jié)劑可以為選自鈉基膨潤土。由此，有利于增加煤粉與堿金屬鹽的接觸面積，從而增加后續(xù)混合球團(tuán)的反應(yīng)速率。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，含有堿金屬的煤粉粒度并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，含有堿金屬的煤粉粒度可以不高于10微米。由此，可進(jìn)一步增加煤粉與堿金屬鹽的接觸面積，從而增加后續(xù)混合球團(tuán)的反應(yīng)速率。

S200：將含有堿金屬的煤粉和含鐵礦粉供給至成型裝置中進(jìn)行成型處理

該步驟中，將含有堿金屬的煤粉和含鐵礦粉供給至成型裝置中進(jìn)行成型處理，以便得到混合球團(tuán)。由此，有利于提高金屬化球團(tuán)的含鐵品位和回收率。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，含有堿金屬的煤粉和含鐵礦粉的質(zhì)量比并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，含有堿金屬的煤粉和含鐵礦粉的質(zhì)量比可以為10～30:100，優(yōu)選21:100。

S300：將混合球團(tuán)供給至烘干裝置中進(jìn)行烘干處理

該步驟中，將混合球團(tuán)供給至烘干裝置中進(jìn)行烘干處理，以便得到干燥球團(tuán)。由此，可除去混合球團(tuán)中的水分，增大混合球團(tuán)的孔隙率，同時增加混合球團(tuán)的機(jī)械強(qiáng)度，有利于混合球團(tuán)后續(xù)還原反應(yīng)的進(jìn)行。

S400：將干燥球團(tuán)供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理

該步驟中，將干燥球團(tuán)供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理，以便得到金屬化球團(tuán)和還原尾氣。由此，可進(jìn)一步提高金屬化球團(tuán)的含鐵品位和回收率。具體的，還原裝置可以為轉(zhuǎn)底爐。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還原處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，還原處理的溫度可以為1000～1250攝氏度，時間可以為20～35分鐘。由此，可進(jìn)一步提高金屬化球團(tuán)中的鐵品位和回收率。

根據(jù)本發(fā)明實施例的制備金屬化球團(tuán)的方法通過將煤粉、堿金屬鹽、有機(jī)粘結(jié)劑供給至球磨裝置中進(jìn)行球磨處理，可顯著增大煤粉、堿金屬鹽和有機(jī)粘結(jié)劑三者之間的接觸面積，從而有利于提高后續(xù)混合球團(tuán)在還原裝置中的反應(yīng)速率，然后將所得含有堿金屬鹽的煤粉與含鐵礦粉供給至成型裝置中進(jìn)行成型處理，得到混合球團(tuán)，使煤粉、堿金屬鹽和含鐵礦粉充分接觸，并且混合球團(tuán)在烘干裝置內(nèi)脫水，可增大混合球團(tuán)的孔隙率，同時增加混合球團(tuán)的機(jī)械強(qiáng)度，有利于后續(xù)還原反應(yīng)的進(jìn)行，其次在制備金屬化球團(tuán)的原料中添加堿金屬鹽，在還原裝置內(nèi)在高溫環(huán)境下，一方面該堿金屬鹽受熱分解產(chǎn)生CO₂，可進(jìn)一步增大混合球團(tuán)的孔隙率；另一方面該堿金屬鹽在高溫下產(chǎn)生金屬蒸汽，該金屬蒸汽能夠?qū)γ旱臍饣磻?yīng)產(chǎn)生催化作用，從而提高混合球團(tuán)還原反應(yīng)的速率，實現(xiàn)高效節(jié)能的冶煉過程。由此，采用該方法可顯著提高所得金屬化球團(tuán)的金屬化率，并且所得金屬化球團(tuán)中鐵的品位可達(dá)95％以上，鐵的回收率可達(dá)96％以上。

下面參考具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。

實施例1

參考圖3，將煤粉、堿金屬鹽(碳酸鉀)和有機(jī)粘結(jié)劑(鈉基膨潤土)供給至球磨裝置中研磨3h，其中碳酸鉀的添加量為煤粉的5wt％，煤粉和鈉基膨潤土的質(zhì)量比為21：8，得到粒度不高于10微米的含有碳酸鉀的煤粉；將上述含有碳酸鉀的煤粉和含鐵礦粉按照含鐵礦粉：煤粉＝100：21的質(zhì)量比供給至成型裝置中進(jìn)行成型處理，得到混合球團(tuán)；將上述混合球團(tuán)供給至烘干裝置中進(jìn)行烘干處理，得到干燥球團(tuán)；將上述干燥球團(tuán)供給至轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行還原處理，還原溫度為1200攝氏度，還原時間為30min，得到金屬化球團(tuán)和還原尾氣，上述金屬化球團(tuán)的鐵品位為94.35％，回收率為95.52％。

實施例2

參考圖3，將煤粉、堿金屬鹽(碳酸鉀)和有機(jī)粘結(jié)劑(鈉基膨潤土)供給至球磨裝置中研磨4h，其中碳酸鉀的添加量為煤粉的8wt％，煤粉和鈉基膨潤土的質(zhì)量比為21：8，得到粒度不高于10微米的含有碳酸鉀的煤粉；將上述含有碳酸鉀的煤粉和含鐵礦粉按照含鐵礦粉：煤粉＝100：21的質(zhì)量比供給至成型裝置中進(jìn)行成型處理，得到混合球團(tuán)；將上述混合球團(tuán)供給至烘干裝置中進(jìn)行烘干處理，得到干燥球團(tuán)；將上述干燥球團(tuán)供給至轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行還原處理，還原溫度為1200攝氏度，還原時間為30min，得到金屬化球團(tuán)和還原尾氣。上述金屬化球團(tuán)的含鐵品位為95.64％，回收率為96.02％。

對比例1

參考圖3，將煤粉、堿金屬鹽(碳酸鉀)和有機(jī)粘結(jié)劑(鈉基膨潤土)供給至球磨裝置中研磨3h，其中碳酸鉀的添加量為煤粉的3wt％，煤粉和鈉基膨潤土的質(zhì)量比為21：8，得到粒度不高于10微米的含有碳酸鉀的煤粉；將上述含有碳酸鉀的煤粉和含鐵礦粉按照含鐵礦粉：煤粉＝100：21的質(zhì)量比供給至成型裝置中進(jìn)行成型處理，得到混合球團(tuán)；將上述混合球團(tuán)供給至烘干裝置中進(jìn)行烘干處理，得到干燥球團(tuán)；將上述干燥球團(tuán)供給至轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行還原處理，還原溫度為1200攝氏度，還原時間為30min，得到金屬化球團(tuán)和還原尾氣。上述金屬化球團(tuán)的含鐵品位為90.52％，回收率為89.72％。

對比例2

參考圖3，將煤粉、堿金屬鹽(碳酸鉀)和有機(jī)粘結(jié)劑(鈉基膨潤土)供給至球磨裝置中研磨3h，其中碳酸鉀的添加量為煤粉的1wt％，煤粉和鈉基膨潤土的質(zhì)量比為21：8，得到粒度不高于10微米的含有碳酸鉀的煤粉；將上述含有碳酸鉀的煤粉和含鐵礦粉按照含鐵礦粉：煤粉＝100：21的質(zhì)量比供給至成型裝置中進(jìn)行成型處理，得到混合球團(tuán)；將上述混合球團(tuán)供給至烘干裝置中進(jìn)行烘干處理，得到干燥球團(tuán)；將上述干燥球團(tuán)供給至轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行還原處理，還原溫度為1200攝氏度，還原時間為30min，得到金屬化球團(tuán)和還原尾氣。上述金屬化球團(tuán)的含鐵品位為88.85％，回收率為90.02％。

對比例3

參考圖3，將煤粉、堿金屬鹽(碳酸鉀)和有機(jī)粘結(jié)劑(鈉基膨潤土)供給至球磨裝置中研磨4h，其中碳酸鉀的添加量為煤粉的10wt％，煤粉和鈉基膨潤土的質(zhì)量比為21：8，得到粒度不高于10微米的含有碳酸鉀的煤粉；將上述含有碳酸鉀的煤粉和含鐵礦粉按照含鐵礦粉：煤粉＝100：21的質(zhì)量比供給至成型裝置中進(jìn)行成型處理，得到混合球團(tuán)；將上述混合球團(tuán)供給至烘干裝置中進(jìn)行烘干處理，得到干燥球團(tuán)；將上述干燥球團(tuán)供給至轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行還原處理，還原溫度為1200攝氏度，還原時間為30min，得到金屬化球團(tuán)和還原尾氣。上述金屬化球團(tuán)的含鐵品位為90.68％，回收率為89.02％。

對比例4

參考圖3，將煤粉、堿金屬鹽(碳酸鉀)和有機(jī)粘結(jié)劑(鈉基膨潤土)供給至球磨裝置中研磨4h，其中碳酸鉀的添加量為煤粉的12wt％，煤粉和鈉基膨潤土的質(zhì)量比為21：8，得到粒度不高于10微米的含有碳酸鉀的煤粉；將上述含有碳酸鉀的煤粉和含鐵礦粉按照含鐵礦粉：煤粉＝100：21的質(zhì)量比供給至成型裝置中進(jìn)行成型處理，得到混合球團(tuán)；將上述混合球團(tuán)供給至烘干裝置中進(jìn)行烘干處理，得到干燥球團(tuán)；將上述干燥球團(tuán)供給至轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行還原處理，還原溫度為1200攝氏度，還原時間為30min，得到金屬化球團(tuán)和還原尾氣。上述金屬化球團(tuán)的含鐵品位為89.27％，回收率為89.24％。

結(jié)論：對比實施例1-2和對比例1-4可知：在該制備金屬化球團(tuán)的方法中，當(dāng)堿金屬鹽的添加量控制在煤粉質(zhì)量的5％-8wt％時，可顯著提高金屬化球團(tuán)的鐵品位和回收率，并且在以上實施例中，金屬化球團(tuán)的含鐵品位最高達(dá)95.64％，回收率最高達(dá)96.02％。由此，顯著提高了煤炭資源的利用率，實現(xiàn)了高效節(jié)能的冶煉過程。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。