[发明专利]用磁场强化含铁粉料气基还原的方法

说明书

本发明涉及一种用磁场强化含铁粉料气基还原的方法。该法包括步骤：S101：将粉料置于研磨机研磨，然后过筛，要求粉料粒径200目以下；S102：将选好的含铁粉料置于磁场还原炉中，通入还原性气体，升温至700～900℃还原60～120min，磁场强度0.2～1.2T；还原结束后，吹氩气冷却至室温，渣铁分离得到直接还原铁产品。本发明提供的气基还原方法，不仅有效避免了传统技术含铁粉料直接还原工艺中广泛存在的铁矿粉黏结、金属化率低的缺陷，而且可以有效降低反应温度，加快反应进程。此外，与直接还原含铁粉料内配碳球团方法相比，本发明的还原方法显著简化了原料制取过程，从而便于大规模生产，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体涉及一种用磁场强化含铁粉料气基还原的方法。

背景技术

直接还原炼铁(简称DRI)是一种不熔化即将铁矿石中氧化铁还原成金属铁的生产工艺。近年来，由于焦煤资源的短缺，直接还原炼铁技术在世界各国快速发展。我国缺乏高品位铁矿，生产过程中绝大部分需磨细、选矿、造矿后入炉，因而产生了许多未被利用的粉料。而且在进口铁矿中，粉状铁矿价格最为低廉。因此，利用上述粉矿进行气基直接还原是符合现有国情的。

目前，利用还原性气体生产直接还原铁的工艺主要有气基竖炉、流化床等工艺，典型代表为Midrex法、HYL III法和FIOR法的气基竖炉直接还原法和奥钢联的Finmet流化床直接还原法。相较于气基竖炉工艺，流化床直接还原法具有产量高、成本低/反应高效、能够处理粉料等优点，因而在直接使用粉料上占有优势；然而，采用该法还原过程中，铁矿粉往往抱团黏结，流化床生产效率降低，这也是流化床工艺应用的一个重要瓶颈。

基于此，亟需一种能抑制铁矿粉黏结，提高直接还原铁的生产效率，且能减少能耗、降低生产成本的方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种用磁场强化含铁粉料气基还原的方法。本发明提供的气基还原方法，不仅有效避免了传统技术含铁粉料直接还原工艺中广泛存在的铁矿粉黏结、金属化率低的缺陷，而且可以有效降低反应温度，加快反应进程。此外，与直接还原含铁粉料内配碳球团方法相比，本发明的还原方法显著简化了原料制取过程，从而便于大规模生产，具有良好的应用前景。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种含铁粉料的气基还原方法，包括以下步骤：S101：将含铁粉料进行研磨，之后过筛；S102：将过筛后的含铁粉料于磁场还原炉中进行气基还原，之后渣铁分离得到直接还原铁产品；其中，气基还原中的气体选用还原性气体天然气、CO和H₂中的一种或多种。

本发明提供的气基还原方法将含铁粉料置于磁场中，在较低温度下进行气基直接还原，利用磁场对化学反应影响和组织形貌的控制，来强化直接还原过程，以达到降低还原温度、缩短还原所需时间，抑制粉矿黏结，提高生产效率的目的。此外，磁场作为一种能量场，通过其力学效果或者通过改变系统能量来改变材料的热力学状态、晶体取向、流动行为等基本过程，从而实现对化学反应过程和质量传输的控制。在含铁粉矿低温还原过程中施加磁场，由于各相间的磁各向异性和磁化率不同，影响了系统吉布斯自由能，同时磁场下各相受力不同，影响了形核、晶粒长大以及晶粒取向，进而在铁氧化物固态反应过程和金属铁聚合长大过程中产生效应。

优选地，S102中，气基还原中的气体选用天然气、CO-CO₂或者H₂-N₂，且气体的流速为0.3～5m/s。

优选地，气体选用CO-CO₂时，CO₂含量的体积比为10～30％；气体选用H₂-N₂时，N₂含量的体积比为10～50％。