[发明专利]碳基还原剂

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术，特别涉及一种生产直接还原铁用的碳基还原剂。

背景技术

近年来，由于节能环保的要求及焦碳资源的短缺和国家对钢铁产能的宏观限制，国家发改委取缔和限制小高炉生产；又由于废钢资源的社会性短缺及近年来由于钢铁产品朝小型轻量化、功能高级化、复合化方向发展，钢材中非金属材料和有色金属使用比例增加，致使废钢质量不断下降。废钢作为电炉钢原料，由于其来源不同，化学成分波动很大，而且很难掌握、控制，这给电炉炼钢作业带来了极大的困难，使得电炉炼钢和铸造行业生产优质钢越来越依赖直接还原铁。国家经贸委已将直接还原铁(海绵铁)技术列为“十一五”三大科技开发项目之一；国家发改委在十一五最新产业目录里将年生产能力15万吨以上的直接还原铁项目列为鼓励发展的项目予以支持，从而促使直接还原铁项目近期得到较快发展。

隧道窑罐装法生产直接还原铁具有工艺成熟可靠、投资少、见效快、成本低、产品品位高且稳定、操作简单、设备运行稳定、能耗低、对原料的要求不苛刻、规模灵活、利用系数高(一般在30％以上)等优点，在国内属成熟可靠使用最多的工艺。目前为止，由于企业规模小、分布分散，虽然在生产方法上有较多的探索，但对直接还原机理、生产工艺、生产设备等方面的研究很少。

隧道窑罐装法生产直接还原铁采用碳基还原剂。国内碳基还原剂的配料方法主要有：无烟煤配加30％的生石灰；焦碳粉配加20～30％生石灰；烟煤或半烟煤配加20～30％生石灰几种。显而易见，主要是利用煤或者焦碳中的[C]作为还原剂，利用CaO做为脱硫剂或者固硫剂。存在的问题是反应时间长，生产效率低，金属化率达到90％以上所需的反应时间大于40小时。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种生产直接还原铁用的反应时间短、生产效率高的碳基还原剂。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：一种碳基还原剂由以下成分组成，按重量计：无烟煤600～650份、生石灰150～200份、石灰石100份、白云石100份；其中，无烟煤的固定碳≥70％、含硫量小于0.10％；生石灰的氧化钙≥90％、含硫量小于0.10％；石灰石的碳酸钙≥50％、含硫量小于0.10％；白云石的碳酸镁≥60％、含硫量小于0.10％。

无烟煤(英文名称anthracite)，俗称白煤或红煤。是煤化程度最大的煤。无烟煤固定碳含量高，挥发分低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟，不结焦。一般含碳量在90％以上，挥发物在10％以下。无胶质层厚度。热值约5000-5500千卡/公斤。无烟煤块煤主要应用是化肥(氮肥、合成氨)、陶瓷、铸造锻造等行业；无烟粉煤主要应用在冶金行业用于高炉喷吹。

生石灰：主要成份氧化钙，分子式：CaO。

石灰石：主要成份碳酸钙，分子式CaCO₃，分子量100.09.性质：白色粉末。无臭、无味。露置空气中无变化，比重2.710。熔点1339℃。几乎不溶于水在含有铵盐或三氧化二铁的水中溶解，不溶于醇。遇稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生泡沸，并溶解。加热分解为氧化钙和二氧化碳。用途：按粉碎细度的不同，工业上分为四种不同规格：单飞、双飞、三飞、四飞，分别用于各工业部门。

白云石：主要成份碳酸钙和碳酸镁，分子式为：CaCO₃、MgCO₃。

本发明的有益效果是：使用本发明的碳基还原剂，应用于隧道窑罐装法生产直接还原铁，可以缩短还原时间25～35％，提高生产效率约30％以上。年产1.5万吨的隧道窑应用新还原剂，产量可以达到2万吨以上。普通使用的无烟煤与30％生石灰配制的还原剂加入量约等于被还原铁矿粉或块矿重量；使用本发明的碳基还原剂加入量按照铁矿粉或者铁矿石重量的40～50％控制即可，可以节约还原剂用量50％以上，降低生产成本。

具体实施方式

实施例一：一种生产直接还原铁用的碳基还原剂，由以下成分组成，按重量计：固定碳≥70％、含硫量小于0.10％的无烟煤600Kg、氧化钙≥90％、含硫量小于0.10％的生石灰150Kg，氧化钙≥50％、含硫量小于0.10％的石灰石100Kg，碳酸镁≥60％、含硫量小于0.10％的白云石100Kg。