[发明专利]一种实现转底炉厚料层还原的方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种用于实现转底炉厚料层还原的方法。

背景技术

转底炉煤基直接还原技术是一种用来焙烧含碳球团的技术，其工艺特点是：将含金属氧化物的物料与固体煤粉混合造球，含碳球团通过布料机能够均匀地布在炉底上，随着炉底的转动在900～1400℃的高温下敞焰加热，实现物料的快速还原以获得还原产物。含碳球团在炉内的停留时间可根据其还原速率的快慢通过控制炉底转动速度进行调节。因此转底炉煤基直接还原工艺具有还原温度高、时间短、炉料与炉底相对静止、操作灵活等特点，已经在复杂金属矿物提取、冶金废料综合利用和铁合金生产等领域得到普遍应用。

在转底炉内，能量主要靠辐射传热由上向下传递至料层，适合进行高温、薄料层快速还原，球团布料厚度一般不超过4层；燃烧系统或气氛操作不当时，金属化球团在还原后期容易受到炉气的二次氧化，致使还原率降低，单炉生产规模受到限制，不利于转底炉煤基直接还原工艺的大规模应用。因此，提高料层厚度是实现转底炉直接还原工艺规模扩大化的重要途径。

发明内容

为此本发明提出一种实现转底炉厚料层还原的方法，将该方法应用于转底炉直接还原过程中，可有效提高转底炉处理量。

本发明公开了一种实现转底炉厚料层还原的方法，其具体包括以下步骤：

S1、将含铁原料与还原剂、添加剂和粘结剂混合成型后烘干得干球团，

其中添加剂包括：添加剂1、添加剂2、添加剂3，所述添加剂1得到的干球团为干球团1，所述添加剂2得到的干球团为干球团2，所述添加剂3得到的干球团为干球团3；

S2、将所述干球团给入转底炉在指定温度下进行直接还原得到金属化球团，

其中，所述添加剂按促进还原的能力由大至小依次为添加剂1、添加剂2、添加剂3；且所述干球团1布在底部，所述干球团2布在中部，所述干球团3布在顶部。

进一步地，所述的添加剂1为硼砂和/硫酸钠，添加剂2为碳酸钠和/酸钾，添加剂3为石灰石和/白云石。

进一步地，所述的含铁原料为拜耳法赤泥、高磷鲕状赤铁矿、红土镍矿、铝土矿、钒钛磁铁矿、镍渣、铜渣等。

进一步地，所述的还原剂为兰炭或焦炭。

进一步地，选择添加剂1时，以质量份计，所述含铁原料：还原剂：添加剂1：膨润土＝70:7.7～10.5:1.4～2.8:2.1，优选地为70:8:2:2.1，球团尺寸为(26mm～30mm)×(16mm～20mm)×(9mm～12mm)。

进一步地，选择添加剂2时，以质量份计，所述含铁原料：还原剂：添加剂2：膨润土＝70:11.2～14:3.5～4.9:2.1，优选地为70:12:4:2.1，球团尺寸为(31mm～35mm)×(21mm～25mm)×(13mm～16mm)。

进一步地，选择添加剂3时，以质量份计，所述含铁原料：还原剂：添加剂3：膨润土＝70:14.7～17.5:5.6～7:2.1，优选地为70:16:6:2.1，球团尺寸为(36mm～40mm)×(26mm～30mm)×(17mm～20mm)。

进一步地，所述直接还原温度为1200℃～1300℃，所述直接还原时间为30～40min，料层总厚度为68mm～102mm，所得的金属化球团的整体金属化率为85％～93％。

三种添加剂对还原的促进效果为添加剂1>添加剂2>添加剂3，而转底炉内为辐射传热，料层上部温度最高，下部温度较低，因此将使用对还原促进效果最强的干球团1布在底部，将干球团2布在中部，将使用对还原促进效果最弱的干球团3布在顶部，即可在厚料层的条件下，实现上下一致还原，有利于金属化球团的后续处理。若全部采用干球团1，即所有球团的添加剂均为添加剂1，则一方面会导致经济成本增加，另一方面会造成还原反应过于剧烈，不利于生产中进行控制。

另外，三种添加剂情况下的球团的尺寸自上至下逐渐变小，可以促进下部球团的反应，实现上下一致还原。若全部采用大尺寸球团，则会导致还原效果变差；若全部采用小尺寸球团，则会导致球团间空隙较小，不利于还原过程中的气体流通，从而不利于还原反应进行。

本发明的有益效果在于：

1.工艺较为简单，易于推广。

2.可以实现转底炉厚料层还原，提高转底炉处理量。

3.在厚料层的条件下，实现上下一致还原，有利于金属化球团的后续处理。

附图说明