一种用灰分中富含铁的煤泥直接还原褐铁矿生产铁的方法
【专利说明】
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技术领域： 本发明涉及一种用灰分中富含铁的煤泥直接还原褐铁矿生产铁的方法，属于冶金行业 中直接还原炼铁新工艺领域。
[0002]
【背景技术】： 我国是煤炭生产和消费大国，2013年煤炭产量达到36. 8亿吨，经洗选后的煤泥产量已 超过2亿吨，但目前，我国煤泥的利用率却很低，当前主要用于锅炉燃烧，制作型煤等。煤泥 堆积形态极不稳定，遇水即流失，风干即飞扬，堆积所造成的环境问题远比洗煤矸石严重的 多。因此开发利用煤泥已成为解决环境问题和寻找煤泥综合利用途径的迫切需要。
[0003] 随着钢铁行业的发展，富矿资源日益枯竭，铁矿资源需求量却日益增加，目前，转 底炉直接还原铁精粉生产DRI在国外已经实现广泛应用，对于铁品位较高的铁精粉，我国 非常短缺，但铁品位低的褐铁矿储量相对较大，褐铁矿具有非常弱的磁性或不具磁性，近 些年主要用于选矿和烧结，能耗成本高，污染严重。因此，探寻利用低品位铁矿的新途径显 得日益重要。
[0004]
【发明内容】
： 本发明的目的是提供一种用灰分中富含铁的煤泥直接还原褐铁矿生产铁的方法，该方 法污染小、能耗低，充分利用煤炭加工过程中的副产品煤泥，节省优质煤资源，降低生产成 本，还原产物中铁的品位可达到95~98%。
[0005] 本发明的技术方案是： 一种用灰分中富含铁的煤泥直接还原褐铁矿生产铁的方法，具体方法包括：褐铁矿和 煤泥造球、转底炉高温还原、渣铁分离及磁选； (1) 造球工艺：将褐铁矿粉与煤泥分别磨制成200~320目粉末，加入总质量3~6%的 熔剂送入混料机充分混合，控制还原C/0摩尔比为1. 1~1. 3,外配质量分数7~10%的水 分，然后送入造球机造球，球团直径为10~20mm; (2) 转底炉高温还原：将上述制成的球团经过120~200 °C充分干燥后，加入转底炉内， 转底炉采用发生炉煤气供热，还原段温度为1300~1400°C，保温时间为8~15min，煤泥高 温下反应生成的C0、H2 作为还原剂并且维持转底炉内的还原性气氛； (3) 渣铁分离及磁选：还原产物经冷却后，渣和铁自然分离，熔渣能自然粉化；经磁选 机选出铁粒，经过球磨机磨碎后，再一次经磁选机磁选，选出铁粉，然后将铁粉冷压成型，得 到高品质炼钢原料。（5)所述煤泥为煤炭加工中的副产品，其灰分中富含大量铁元素，并且 可作为冷固结球团还原剂和粘结剂双重使用。
[0006] 所述铁矿粉为包头地区含铁量位30-35%的低品位褐铁矿。
[0007] 所述熔剂为促进还原和渣铁分离的〇&匕或CaCO3粉末。
[0008] 所述还原产物铁粒，铁品位为95~98%。
[0009] 本发明实现过程的基础是： (1)煤泥作为煤炭生产中的一种副产品，在拥有一定含量固定碳和挥发分的同时，富含 大量灰分，一般不适宜作为铁矿粉的还原剂，因其会在还原产物中带入额外的渣，但本发明 中所述的煤泥灰分中含有大量铁元素可以弥补上述不足，另外煤泥中铁与碳混合较充分， 有利于还原的进行，此煤泥灰分的软化温度ts> 1500°C，焦渣特性为1-2,表明煤泥灰分不 会影响直接还原过程中金属矿物的还原、金属的析出； (2)从成分上看，煤泥不仅含碳、氢、氧等有机元素，还含有63. 9%黏土矿物，持水性强， 黏性较大，因而煤泥可代替优质煤粉同时作为冷固结球团还原剂和粘结剂双重使用，而不 需要另外添加粘结剂，节省成本。
[0010] (3)褐铁矿在转底炉煤基直接还原的过程中，铁的氧化物是按照 Fe203-Fe304-FeO-Fe的顺序逐级进行还原为金属铁，在高温状态下，碳还原铁氧化 物的最终反应结果可表示为： Fex0y (s)+C(s) -Fe.O^ (s) +C0 (g) 本发明是一种用灰分中富含铁的煤泥直接还原褐铁矿生产铁的方法，通过采用合理的 工艺流程及控制条件，达到综合利用废弃物煤泥和提高还原产物铁的品位的目的。其特点 如下： (1)本发明采用煤炭加工中的副产品煤泥做还原剂，有利于环境保护，在节约优质煤的 同时，煤泥还可同时作为冷固结球团还原剂和粘结剂双重使用；煤泥灰分中铁元素含量很 高，低品位褐铁矿经转底炉高温利用煤泥直接还原后，还原产物中铁的品位达到95~98%， 因此可作为煤泥综合利用的一个发展方向。
[0011] (2)本发明中煤基直接还原一选矿流程，使转底炉技术和现代选矿技术有效结合， 充分发挥现代设备与先进技术的优势，相对于传统的炼铁技术有以下几个优点：①还原和 渣铁分离同时进行②不需要过高的加热温度；③技术流程简单、能耗低、设备和基建投资 低；④可使用低品位铁矿，还原剂成本低廉，无需额外添加粘结剂；⑤无需焦化、烧结工艺， 环境污染小。
[0012]
【附图说明】： 图1本发明工艺流程图； 图2产物冷却后渣铁自然分离并且渣自然粉化图； 图3煤泥的灰分扫描电镜图。
[0013] 具体实施方法： 本发明方法中采用包头地区含铁量为30-35%的低品位褐铁矿，煤泥为煤炭加工中的 副产品，其灰分中含有大量铁元素，煤泥成分含量和褐铁矿主要化学成分见表1见表2,扫 描电镜下煤泥灰分中主要元素的百分含量见表3。
[0014] 表1煤泥的工业分析成分
【主权项】
1. 一种用灰分中富含铁的煤泥直接还原褐铁矿生产铁的方法，其特征在于，方法如 下： (1) 造球工艺：将褐铁矿粉与煤泥分别磨制成200~320目粉末，加入总质量3~6%的 熔剂送入混料机充分混合，控制还原C/0摩尔比为I. 1~1. 3,外配质量分数7~10%的水 分，然后送入造球机造球，球团直径为10~20mm ; (2) 转底炉高温还原：将上述球团经过120~200 °C充分干燥后，加入转底炉内，转底炉 采用发生炉煤气供热，还原段温度为1300~1400°C，保温时间为8~15min，煤泥高温下反 应生成的CO、H2作为维持转底炉内的还原性气氛； (3) 渣铁分离及磁选：还原产物经冷却后，渣和铁自然分离，熔渣能自然粉化；经磁选 机选出铁粒，经过球磨机磨碎后，再一次经磁选机磁选，选出铁粉，然后将铁粉冷压成型，得 到尚品质炼钢原料。
2. 如权利要求1所述的一种用灰分中富含铁的煤泥直接还原褐铁矿生产铁的方法，其 特征在于，所述煤泥为煤炭加工中的副产品，其灰分中富含大量铁元素，并且可作为冷固结 球团还原剂和粘结剂双重使用。
3. 如权利要求1所述的一种用灰分中富含铁的煤泥直接还原褐铁矿生产铁的方法，其 特征在于，所述铁矿粉为包头地区含铁量为30~35%的低品位褐铁矿。
4. 如权利要求1所述的一种用灰分中富含铁的煤泥直接还原褐铁矿生产铁的方法，其 特征在于，所述熔剂为促进还原和渣铁分离的〇&&或CaCO 3粉末。
5. 如权利要求1所述的一种用灰分中富含铁的煤泥直接还原褐铁矿生产铁的方法，其 特征在于，所述还原产物铁粒，铁品位为95~98%。
【专利摘要】本发明涉及一种用灰分中富含铁的煤泥直接还原褐铁矿生产铁的方法，属于冶金领域。本发明利用煤炭加工中的副产品煤泥代替优质煤粉作为还原剂，将低品位褐铁矿直接还原生产铁。本发明褐铁矿粉和煤泥造球、转底炉高温还原、渣铁分离及磁选，其中C/O 摩尔比为1.1～1.3，还原段温度为1300～1400℃，还原时间为8～15min，球团还原冷却后，渣相自然粉化，渣铁自然分离，得到高品质铁粒，再经磨碎磁选后冷压成型，得到产物铁的品位达95～98%，作为一种优质电炉炼钢原料。本发明能耗低、污染小、节省优质煤资源，充分利用了煤泥灰分中所含有的大量铁元素，为煤泥的废物利用开辟一条新途径，可作为煤泥综合利用的一个发展方向。
【IPC分类】C21B13-08, C21B11-06
【公开号】CN104831012
【申请号】CN201510231493
【发明人】陈伟鹏, 李光卫, 计云萍, 武文斐, 赵增武, 李保卫
【申请人】内蒙古科技大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月8日