[发明专利]一种微波加热还原含碳铁矿粉制备直接还原铁的方法

说明书

技术领域

本发明是一种微波加热还原含碳铁矿粉制备直接还原铁的方法，适用于电力资源丰富的地区发展微波非高炉炼铁等，属微波冶金技术应用领域。

背景技术

作为新兴的、开拓性的前沿技术之一，直接还原铁是铁矿等原料在固态条件下直接还原为低碳多孔状的铁产品，省去了高炉炼铁工艺的焦化和烧结工序，可有效克服高炉炼铁投资大、能耗高、流程长等缺点，更好地适应现代钢铁企业不断向紧凑化、高效化、连续化、高洁净化及对环境友好方向发展的趋势。直接还原铁具有化学成分稳定、杂质含量少、有害元素含量低等优良特性，用途非常广泛，需求量大。

目前采用煤基隧道窑罐装外配碳法生产直接还原铁，具有以下不足：（1）由于采用发生炉煤气加热方式，热量从物料外部通过对流、传导、辐射等传热方式由表及里的传递，需较长的时间，现有工艺物料在隧道窑内的停留时间达到70小时左右，预热升温至1150℃需12小时，还原需要43小时，同时还需对较大空间的炉体进行加热，热效率低，存在着工艺时间长、能耗高等缺点。（2）容易造成物料温度分布不均匀，产品质量难以控制，易发生欠烧、过烧等现象，给后续工序带来加工困难。（3）投资大，占地面积大。需要建设煤气发生装置。因此，急需寻求一种快速、能耗低、产品性能稳定的新工艺。

发明内容

本发明的目的是克服煤基隧道窑罐装外配碳法生产直接还原铁方法的不足，提供一种微波加热还原含碳铁矿粉制备直接还原铁的方法。

微波属于一种清洁加热能源，具有加热速率快，加热均匀，热效率高等特点。其突出优点是可以对粉状冶金物料进行选择性加热，利用配加有煤粉的铁精矿粉具有的自还原性和对微波选择性吸收的能力，采用微波加热进行直接还原，可以不考虑冶金物料的造块工艺，直接使用粉状冶金物料进行微波加热和还原，对非高炉炼铁及短流程直接炼钢的发展具有重要意义。

本发明的微波加热还原含碳铁矿粉制备直接还原铁的方法按以下步骤进行：

A、按下列质量百分比配制原料：

铁原料                           63～75%

还原剂                           22～30%

脱硫剂                             3～7%

B、 将上述A步骤配制的原料呈散状平铺于料盘中，料层高度30～45mm，料盘推入微波推板窑后，升温至1050～1150℃进行还原，还原160～180min，每15min抽风10s，然后冷却出铁，铁渣分离后得直接还原铁产品。

所述的铁原料为氧化渣或者铁精矿中的一种或两种的混合，混合时的混合比为：氧化渣: 铁精矿＝30～50:50～70，具体种类的选择及混合比值以铁原料中TFe为65～70%为宜。

所述的还原剂为焦粉或者煤粉中的一种或两种。

所述的脱硫剂为石灰石或者生石灰或轻烧白云石中的一种。

本发明的优点：

1、在煤基法直接还原铁制备中引入微波加热方式，以微波加热取代传统的煤气加热方式，利用铁矿粉、氧化渣等与煤粉的自还原特性，取得常规方法难以或无法得到的优异效果。

2、低碳环保。采用隧道窑法生产直接还原铁，其还原剂的用量为0.56吨/吨，采用微波法还原剂用量为0.375吨/吨，每生产1吨直接还原铁，可以减少还原剂无烟煤用量0.185吨，按半工业化试验无烟煤固定碳含量76.76%计算，每生产1吨直接还原铁可少向空气中排放CO₂ 0.678吨，所以采用微波法制备直接还原铁不仅能降低生产成本，而且还能减少CO₂的排放，是一种低碳环保的新工艺。

3、简化生产流程。微波法制备直接还原铁将电转化成微波来加热，不需要燃烧煤或者煤气辅助加热，不需要将原料先压块，缩短了工艺流程，可显著缩短还原时间。整个生产过程在密闭的窑内完成，生产环境十分友好。另外，微波法制备直接还原铁采用的是PLC自动控制，易操作，将大大减少人的工作量，降低人工成本。

4、采用微波加热还原粉料的生产方式，还原时间较传统工艺缩短85%以上。

附图说明

图1为本发明的微波加热还原含碳铁矿粉工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图给出的用隧道窑生产直接还原铁的实施例对本发明做进一步描述。

原料质量详见下表。

含铁原料的化学成分/%