[发明专利]一种铁矿流态化还原炼铁的方法

说明书

本发明提供了一种流态化还原炼铁的方法，包括以下步骤：将铁矿粉与煤粉混合研磨，使煤粉包覆在铁矿粉表面；对所述包覆有煤粉的铁矿粉进行流态化还原。本发明首先将铁矿粉和煤粉混合研磨，使煤粉包覆在铁矿粉表面，然后进行流态化还原，能够有效抑制铁晶须的生长，抑制流化床黏结失流，提高预还原金属化率。同时，本发明提供的方法工艺简单，在工业上易于实施，对节能降耗、环境保护具有重要意义。

技术领域

本发明属于炼铁技术领域，尤其涉及一种流态化还原炼铁的方法。

背景技术

经过一百多年的发展，高炉炼铁与其他炼铁工艺相比，具有技术最成熟、生产规模最大、燃料比最低等特点。然而高炉炼铁存在对优质炼焦煤资源的严重依赖，随着近年来钢铁工业生产规模和产量的飞速增长，焦炭的供应日趋紧张，价格飞涨，致使高炉炼铁成本进一步加大。与之相依相存的铁矿粉烧结造块及炼焦工序，不仅要消耗大量能源，而且排放多种对人体和自然环境造成严重危害的污染物，例如烧结过程中排放的碱金属和重金属的氯化物、二噁英等，炼焦过程排放的废水中含有大量的挥发酚、氰化物、油类、氨氮等难降解有毒成份，因而传统炼铁工艺是环境治理的主要对象。

流态化还原是直接利用铁粉矿，CO、H₂气体作还原剂，反应在气固两相中进行。由于处于流化状态的固体物料具有流体的性质，气固两相间的接触条件好，具有传质、传热效率高，温度均匀等突出特点，因而在冶金行业深受重视。在流态化状态下对铁矿进行预还原，可以省去粉矿造球或烧结造块的工艺过程，具有成本和环境优势，因而成为目前环境友好的炼铁生产工艺。

虽然流态化技术炼铁工艺具有反应高效、能处理粉料等优点，但是，在流化还原过程中铁矿粉往往在远低于其熔化温度下发生黏结，导致正常运行的流化床受到破坏，流化效率降低，甚至形成固定床，这就是所谓的黏结失流现象。黏结失流是流化床工艺应用的一个重要瓶颈。大量研究表明(化工冶金,1980,2:100-116；华东冶金学院学报,1989,6(2):47-55；Powder Technology.2002,124:28-39；ISIJ International,2007,47(2):217–225；Chem.Eng.Technol.2009,32,(3):392-397)铁矿流态化还原过程中黏结失流的主要原因就是铁晶须的生成，导致颗粒之间互相勾连、结成大块。

为了抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结失流的难题，科技工作者已经做了大量工作。例如，郭磊等(钢铁,2015,50(6):15-20.)对巴西矿粉表面进行磷酸钙包覆，试验中发现包覆磷酸钙可以很好地抑制巴西矿粉还原过程中表面铁晶须的生长。然而，磷元素是钢铁材料的有害元素，磷酸钙的人为加入势必增加后续工艺的难度。铁矿粉表面附炭是抑制流化床黏结失流的有效方法。朱凯荪(钢铁研究,2000,116(5):4-7)、石耀军(钢铁,1993,28(11):1-6,13)在低温下对铁矿粉进行了附炭处理，结果表明附炭可改变铁矿粉在流态化还原过程中颗粒物性、结构，使还原速度加快同时抑制黏结。然而，附炭工艺条件难以控制，需要严格控制合适的温度、气体的成分等参数，才能使化学反应2CO＝CO₂+C、CH₄＝C+2H₂进行，而反应析出的C要附着在铁矿粉表面也是很难控制的，因而该方法在工业上难于实施。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于一种流态化还原炼铁的方法，本发明提供的方法能够有效抑制还原过程中铁晶须的生长，而且操作过程简单，易于实施。

本发明提供了一种流态化还原炼铁的方法，包括以下步骤：

将铁矿粉与煤粉混合研磨，使煤粉包覆在铁矿粉表面；

对所述包覆有煤粉的铁矿粉进行流态化还原。

其中，所述铁矿粉选自磁铁矿粉或赤铁矿粉；

所述煤粉选自无烟煤粉、烟煤粉或焦粉。