[发明专利]一种双窑双基冶金方法

说明书

本发明公开了一种双窑双基冶金方法，包括a)在隔焰式回转窑中对含金属氧化物的矿物进行初还原，和b)在内燃式回转窑中进行再还原，以及c)对再还原物进行分离；隔焰式回转窑落料口和内燃式回转窑进料口密封连接，隔焰式回转窑控制温度900‑1000℃，内燃式回转窑控制温度1100‑1350℃；隔焰式回转窑采用空气喷吹颗粒还原剂，内燃式回转窑采用氧气喷吹固定碳粉末。本发明采用隔焰式回转窑和内燃式回转窑相结合的还原冶金方式，精确控制物料混合和还原温度，可有效避免隔焰式回转窑结圈现象，比传统单一回转窑还原法减少能耗30％，CO₂排放量减少40‑50％、而且没有氮氧化物排放。

技术领域

本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种双窑双基冶金方法。

背景技术

我国是一个贫铁矿资源丰富的国家，低贫呆矿占铁矿资源96％以上，但每年需要从国外进口10亿吨以上的富铁矿石，国内大量的赤铁矿、褐铁矿、镜铁矿、菱铁矿、鲕状赤铁矿、羚羊石铁矿等铁晶粒细小、低贫呆难选铁矿；锰铁矿、红土镍矿、钒钛磁铁矿、钛铁矿等难选复合矿及硫酸渣、氧化铝赤泥、铜冶炼渣、铬渣、铅锌冶炼渣、钢厂除尘灰、钢厂污泥等难选含铁固废，甚至是六价铬渣等危废，均没有很好的办法将其综合开发和利用。造成资源浪费，大量的堆放，也污染了土地，污染了环保，甚至成为灾难。

根据工业统计资料，冶炼直接还原铁吨产品二氧化碳排放量为800kg，高炉冶炼铁二氧化碳排放量为1600kg，因此，非高炉炼铁的二氧化碳排放量可减少50％。中国是世界钢产能第一大国，2018年我国钢铁产量占到了全亚洲的73.8％，全球产量的51.3％，高炉炼铁成为主导，而直接还原铁的产量不到世界总产量的1％。国家产业政策很早就明文规定，鼓励大力开发、建设直接还原铁、熔融还原铁等非焦炼铁项目；鼓励开各种难选铁矿、供(伴)生复合铁矿、冶金固废等含铁物料的综合利用和开发。

而在2011年日本神户钢铁公司采用煤基转底炉法，将铁矿粉内配碳压球，薄料层布料，采用直径￠4.5m的中试转底炉，在1450℃左右的还原温度下，使铁粒与渣分离。他们把高炉炼铁称为第一代炼铁法；把直接还原称为第二代炼铁法，而把本工艺被称为“第三代炼铁法”(ITmk3)。

气基还原铁技术生产1吨直接还原铁(DRI)大约需要680Nm³的纯氢，折合240Nm³的天然气。因此，目前，在我国发展气基还原铁，有着很大天然气资源问题，也有着气基还原技术瓶颈问题，更有着政策片面及观念顽固等体制障碍的问题。

我国的天然气资源贫乏，属于进口国，天然气价格高，目前不适合进行天然气裂解变压吸附制备纯氢，发展进行二步法气基竖炉还原铁，也就是氢冶金。因此有人就提出：采用焦炉煤气作为气源，发展气基竖炉还原铁技术，焦炉煤气的热值高达16500kJ/Nm³，H₂含量在60％以上，经变压吸附制备纯氢，可以用于气基竖炉生产还原铁，可是焦炉煤气分布不平衡，资源也不是十分充足和稳定，如果有几个这样的工程建设投产后，立刻也会出现焦炉煤气短缺的问题，何况，为了随着焦煤资源的贫乏及绿色环保的要求，高炉产能必然萎缩，焦化企业也必然缩减，如果花费巨大的代价，研发、投资焦炉煤气-气基还原铁方法，将来发生气荒，为了生存，又必须得走天然气裂解制备纯氢的道路，其生产运行成本高，DRI产品价格也比然高，尽管DRI 产品质量好，也一定不会被钢铁公司所接受。我国年还原铁的产量不到50 万吨，还仅是煤基隧道窑法生产的，存在产能低、成本高、污染重等问题，其它工艺技术和装备技术也存在很多问题。

煤基回转窑还原铁法是煤基还原铁法的代表，因其技术问题造成煤基回转窑结圈，是一个无法逾越的致命问题。除了还原铁回转窑，氧化锌回转窑、 RKEF回转窑等还原金属类的回转窑，乃至是处理非金属的水泥回转窑、白灰回转窑、白云石分解回转窑、菱镁矿分解回转窑、陶粒回转窑、耐火材料焙烧回转窑等所有的回转窑设备，只要使用温度超过1000℃的回转窑，几乎都存在结圈问题，严重制约了高温回转窑技术和装备的发展。