CN102559976B - 一种以低品位高磷铁矿为原料制取直接还原铁的方法 - Google Patents
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Abstract
一种以低品位高磷难还原铁矿为原料制取直接还原铁的方法，该方法是将氧化铁矿石破碎到粒度在0-1mm的细度，制得铁矿粉；将铁矿粉、煤粉和助剂按质量百分数计，铁矿粉∶煤粉∶助剂＝80-84∶6-9∶8-12进行充分混合制成直径为8-16mm左右的球团，装入还原窑炉之内在1180℃-1350℃温度下的还原性气氛中进行还原反应，反应时间为3-8小时制得金属化球团，然后进行破碎磁选分离。利用本项发明不仅可以获得硫、磷指标比较低的直接还原铁，而且可以使TFe≤40％的各种高硫、磷低贫呆铁矿得到有效利用，并能明显降低生产运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种以低品位高磷难还原铁矿为原料制取直接还原铁的方法。
背景技术
直接还原技术是面向21世纪发展起来的战略新兴产业，与传统的高炉炼铁相比，具有投资少、见效快等优点，在国内正处于快速发展阶段，依靠直接还原技术制取的金属化球团或海绵铁成分单一，有害元素少，是替代优质废钢进行炼钢或铸造的优质原料，受到市场的广泛欢迎。但在以往的直接还原生产方式中，其原料主要是采用轧钢铁鳞或TFe≥66％的进口块矿和铁精矿粉进行生产，这在目前国外进口铁矿石价格居高不下的情况下，无疑增加了很高的制造成本，影响了该种技术的竞争力，而另一方面我国又是一个低品位铁矿资源较为丰富的国家，低贫铁矿资源占总铁矿资源的90％以上，利用传统的高炉炼铁方法，要想继续保证高炉精料必然带来更大的铁矿粉的选矿成本，高能耗，高污染，所以这些低品位铁矿资源多数仍属于呆矿，直至目前尚没有很好的技术对其开发和应用，尤其是难选铁矿、复合型铁矿以及含铁的化工尾渣等和一般硫含量在0.8％-2.8％、磷含量在0.8％-1.4％的高硫高磷氧化铁矿更是没有很好的工艺技术对其进行有效的开发和应用，不仅造成许多资源闲置或浪费，矿渣累物质长期堆放还会给环境带来严重污染，危及人民的生命安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种对高硫磷、低品位铁矿直接快速还原分离生产直接还原铁的工艺技术，使其资源得到充分利用，增加直接还原铁的市场供应量，代替废钢解决转炉和电炉制取高品质合金钢对于原料的急需。
实现此工艺是根据铁矿石还原原理，利用目前已经成熟了直接还原铁快速还原工艺和相关的还原装备，高温状态下快速还原而成。
本项发明的具体工艺实施如下：
(1)矿石破碎。将氧化铁矿石破碎到粒度在小于1mm的细度，制得铁矿粉；
(2)添加煤粉和助剂。铁矿粉、煤粉和助剂三种原料按质量百分数计，铁矿粉∶煤粉∶助剂＝80-84∶6-9∶8-12进行充分混合形成混合料，这里所说助剂的主要成分是氧化钙、氧化钾、氧化钠以及氟化钙四种物质按照一定的比例混合而成，主要作用是为了造渣并降低还原后的金属球团的熔点。
(3)压球造块。在混合料中加入一定量的粘结剂，通过造球机将其制成直径为8-16mm左右的球团，自然干燥；这里所说的粘结剂是指市场出售的普通腐植酸钠或腐植酸钙等，加入量一般为混合料质量的1-2％。
(4)装料入炉。将干燥好的球团矿和作为还原剂使用的普通煤碳进行混合，装入还原窑炉之内，还原剂的用量为球团矿质量的15-25％；其中还原剂采用普通的无烟煤效果最佳。
(5)高温还原。将装进还原炉窑中的炉料逐步升温，在1180℃-1350℃温度下还原性气氛中进行还原反应，反应时间为3-8小时。
(6)出料冷却，将经过充分反应，氧化铁已经全部还原成为金属化球团的物料自反应炉内排出，自然冷却到常温。
(7)破碎磁选，将金属化球团破碎到-160目至-200目的细度，然后通过干式磁选机或水选机对破碎的物料进行磁选，使得金属铁和其他杂质充分分离。
利用本项发明不仅可以获得硫、磷指标比较低的直接还原铁，而且可以使TFe≤40％的各种高硫、磷低贫呆铁矿还原成低硫、磷的直接还原铁(脱硫、脱磷率在60％-85％)。使其资源化。并大幅度降低生产运行成本，因此本项发明真正提供了一种制取低硫低磷还原铁的新技术。
具体实施方式
以煤基隧道窑为主要设备，以难选矿中的鲕状结构赤铁矿为原料，矿石品位为40.71％，而硫含量在0.50％；磷含量在0.62％，具体成分见下表：
| 名称 | TFe | S | P | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO |
| 鲕状赤铁矿 | 40.71 | 0.50 | 0.62 | 34.04 | 3.34 | 2.76 | 1.14 |
利用本项发明技术方案进行直接还原制取优质的低硫、磷还原铁。其生产工艺主要包括：
(1)矿石破碎，将鲕状结构赤铁矿石破碎到粒度在小于1mm的细度，制得铁矿粉；
(2)添加煤粉和助剂，向铁矿粉中加入细度为-80至-200目煤粉、助剂，其比例按质量百分数计，三种材料的质量配比为：鲕状结构赤铁矿粉∶煤粉∶助剂＝80-84∶6-9∶8-12。根据本发明的一个实施例，三种材料的比例优选地为：鲕状结构赤铁矿粉∶煤粉∶助剂＝81.5∶8∶10.5，进行充分混合。这里所说助剂是氧化钙、氧化钾、氧化钠以及氟化钙按照以下质量百分数比例混合而成，其中：
氧化钙CaO：25.0％
氧化钾K2O：20.0％
氧化钠Na2O：20.0％
氟化钙CaF2：35.0％
选择无烟煤作为煤粉，磨细至-80到-200目
(3)压球造块，将添加了助剂的铁矿粉充分混合后，加入按重量计占混合料总重量的1-2％的腐植酸纳或腐植酸钙粘合剂，在造球机上制成直径为8-16mm且粒度均匀的球团矿，自然干燥；
(4)装料入炉，将干燥好的球团矿和作为还原剂使用的普通煤碳进行混合，装入回转窑，还原剂的用量为球团矿质量的15-25％；其中还原剂采用普通无烟煤；
(5)高温还原，将炉料逐步升温，使其温度在1180℃至1350℃之间。根据本发明的一个实施例，最高炉温达到1290℃，在不断升温且还原性气氛中炉料中的还原剂和氧化铁发生还原反应，反应时间为3-8小时，根据本发明的一个实施例，反应时间为6小时。
(6)出料冷却，将经过充分反应，氧化铁全部被还原后已经成为金属化球团的物料自回转窑内排出，自然冷却到常温。
(7)破碎磁选，将金属化球团破碎到-160至-200目的粒度范围，优选地，将金属化球团破碎到-200目以下，然后通过磁选机对破碎的物料进行磁选，使得金属铁和其他杂质充分分离。
分离出金属铁粉和尾矿的指标见下表：
本发明的直接还原铁制备原料的方法。它的主要操作步骤可以归纳如下：
(1)、按比例将高硫、磷的鲕状结构赤铁矿破碎，使其粒度小于1mm，与助剂和碳粉均匀搅拌，通过造球机将其制成直径为8-16mm左右的球团与部分还原剂混合成入炉料。
(2)、将入炉料装入窑车料池，直接进入还原窑炉进行高温还原，还原温度为1180℃-1350℃，还原时间为3h-8h，然后出料，破碎磁选分离。
分离出金属铁粉和尾矿的指标见下表：
本发明技术适合各种低贫呆铁矿石的还原。特别是对难选的氧化铁矿(比如：鲕状结构的赤铁矿、羚羊石铁矿)、复合矿(比如：红土镍铁矿、钒钛磁铁矿、锰铁矿、铬铁矿)以及含铁的化工尾渣(比如：硫酸烧渣、铜渣、铅锌渣、除尘污泥等)以及高硫、磷的铁矿活尾渣的直接还原，具有十分明显的经济效益和社会效益。
Claims (4)
1.一种以低品位高磷难还原铁矿为原料制取直接还原铁的方法，该方法包括矿石破碎、添加煤粉和助剂、压球造块、装料入炉、高温还原、出料冷却、破碎磁选工艺，其特征在于该方法包括下述步骤：
(1)矿石破碎是将氧化铁矿石破碎到粒度在小于1mm的细度，制得铁矿粉；
(2)添加煤粉和助剂是将铁矿粉、煤粉和助剂三种原料按质量百分数计，铁矿粉：煤粉：助剂＝80-84:6-9:8-12进行充分混合制得混合料；
(3)压球造块是在混合料中加入粘结剂，通过造球机将其制成直径为8-16mm的球团，自然干燥；
(4)装料入炉是将干燥好的球团矿和作为还原剂使用的普通煤粉进行混合，装入还原窑炉之内，还原剂的用量为球团矿质量的15-25％；
(5)高温还原是将装进还原炉窑中的炉料逐步升温，在1180℃-1350℃温度下还原性气氛中进行还原反应，反应时间为3-8小时；
(6)破碎磁选是将金属化球团破碎到-160目至-200目的细度，然后通过干式磁选机或水选机对破碎的物料进行磁选分离。
2.根据权利要求1所说的一种以低品位高磷难还原铁矿为原料制取直接还原铁的方法，其特征在于步骤(2)中所说助剂的主要成分是氧化钙、氧化钾、氧化钠以及氟化钙四种物质按照质量百分比氧化钙＝25％，氧化钾＝20％，氧化钠＝20％，氟化钙＝35％的比例混合而成。
3.根据权利要求1所说的一种以低品位高磷难还原铁矿为原料制取直接还原铁的方法，其特征在于步骤(3)中所说的粘结剂是指市场出售的普通腐植酸钠或腐植酸钙，加入量一般为混合料质量的1-2％。
4.根据权利要求1所说的一种以低品位高磷难还原铁矿为原料制取直接还原铁的方法，其特征在于步骤(4)中所说的还原煤粉采用普通的无烟煤。
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