要是高的。波特兰水泥或石灰是用于本发明的方法的优选的助熔材料。此外，波特兰水泥还向所形成的生坯团块提供了强度，其中该生坯团块可被要求老化直至7天以达到足够的生坯强度。
[0105]主粘结材料选自硼砂、苏打灰及其混合物。然而，容易理解的是，可以利用本领域中已知的任何合适的粘结材料。该粘结材料有助于生产低温炉渣，以在铁矿石团块经受加热时维持铁矿石团块的结构。该粘结材料良好地分布遍及于铁矿石团块中以保持铁矿石颗粒和碳颗粒密切接触直到例如氧化铁被完全还原的时候。
[0106]含铁材料和含碳材料必须非常精细，以使得当团块混合物被结合并压实为团块时，含铁材料、含碳材料和助熔材料之间有紧密的表面接触。
[0107]形成自本发明的方法的铁矿石团块的增加的反应性和还原归因于向团块混合物添加的金属微粒材料。该金属微粒材料包括但不限于铁肩，尤其是精细的铁肩。此外，该精细的铁肩也可以为来自本发明的团块生产方法的回收材料并且将高达还原的铁矿石团块的总产量的10 %。
[0108]在压实团块混合物之前，金属微粒材料被添加并混合至团块混合物中。因此，金属微粒材料分散遍及于压实的团块中。金属微粒材料有效地提供了大量位点遍及于铁矿石团块中，还原可以凭借其传播(propagate)。
[0109]图6A和6B示出了根据本发明的方法形成的铁矿石团块23在经受电磁能量25时增加的反应性和还原。金属微粒材料27分散遍及于铁矿石团块23中。当铁矿石团块23经受电磁能量25时，金属微粒材料27吸引电磁能量25，产生大量反应位点29遍及于铁矿石团块23中。随着反应发生于每个位点29，铁矿石团块23的总反应性和还原增加，并且在生铁生产中能够得到铁矿石团块23的更多完全还原。
[Ο??Ο]本申请人进行的实验和研究揭示了电磁能量的最佳频率是100?500kHz以用于铁矿石团块的还原。工业规模中在该频率下操作感应炉是可行的。
[0111]除了主粘结剂，热水和进一步的副粘结剂被加入团块混合物。副粘结剂包括硅酸钠溶液的组合。热水和硅酸钠溶液有助于维持团块混合物中的含铁材料和含碳材料之间的紧密接触。可以通过螺杆混合机或旋转滚筒或本领域中已知的任何适合的方式来实现团块混合物的混合。
[0112]热水使团块混合物被混合并捏制为料团(dough)。此外，热水还向团块混合物引入了水分，以使得其后形成的压实的生坯团块将具有足够的水分以有助于铁矿石团块的反应性和还原。其中，铁矿石团块经受电磁能量，水经过与碳或一氧化碳的如下反应被转化为氢气:
[0113]H20+C^C0+H2
[0114]Fe203+C0^2Fe0+C02
[0115]Fe203+H2^2Fe0+H20
[0116]CO+H2O4CO2+H2
[0117]Fe0+C0^Fe+C02
[0118]Fe0+C0^Fe+C02
[0119]Fe0+H2^Fe+H20
[0120]由于氢气比一氧化碳的尺寸更小，所以氢气是有效的还原剂。此外，铁矿石在铁矿石团块之内和周围的还原解决了常规铁矿石团块所面临的问题，即还原仅发生于团块的外表面并且形成还原的铁的层从而阻止了整个团块的进一步和完全的还原。
[0121]团块混合物被进料至合适的预压实机或诸如旋转压块机等的压块机中，用于压实为生还团块。
[0122]团块经受初级固化，该初级固化包括在环境温度下干燥和老化该生坯团块直至7天。一旦老化，该团块可在感应炉中经受预热处理以强化团块，如果该团块被用作高炉的给料的话。可选地，老化的团块可用作给料以用于感应炉中的熔融和还原。
[0123]如以上公开的，形成自本发明的方法的铁矿石团块适合用作感应炉或者高炉中的给料。如果该铁矿石团块被用作高炉中的给料，该铁矿石团块必须具有足够的强度以承受高炉中的重量变化。在这方面，铁矿石团块可以在感应炉中经受预热处理。该预热处理有助于强化铁矿石团块以在其后用于高炉中。
[0124]可选地，如果铁矿石团块被用作用于感应炉的给料，老化的生坯团块或预热的团块可以在回转窑中经受固化。容易理解的是，可以使用本领域中已知的任何适合的方式实现固化。团块的固化发生于600?700°C，并且一旦固化，铁矿石团块被进料至感应炉中用于其后的还原并熔融为生铁。
[0125]图7示出了利用根据本发明的方法形成的铁矿石团块的生铁制造方法的优选实施方案。铁矿石团块31被进料至箭头A处的回转窑33中并经受固化。固化的铁矿石团块31然后被进料至较小直径的感应炉35中。熔融的生铁37和炉渣39进入较大的储液器41中。该较大的储液器41通过感应线圈43也被感应加热，其中炉渣39分离至储液器41的顶部而生铁37分离至储液器41的下部。炉渣39和生铁37被定期抽取，并且熔融的生铁37通过箭头B被输送至转化器45，其中氧气47被吹入该转化器45以在其后生产钢，见箭头C。熔融的钢然后可以被模制为铸锭或进料至连铸机。
【主权项】
1.一种用于生产和还原铁矿石团块的方法，该方法包括以下步骤: a.将粉碎的含铁材料、粉碎的含碳材料、助熔材料和主粘结材料结合在一起以形成团块混合物； b.向所述团块混合物添加金属微粒材料； c.向所述团块混合物添加热水和副粘结材料； d.将所述团块混合物捏制在一起； e.在压力下压实所述团块混合物以形成生坯团块； f.使所述生坯团块经受初级固化以形成稳定的铁矿石团块或者通过常规的或感应加热方式预热所述生坯团块至高达800°C的温度；以及 g.将所述生坯团块或预热的生坯团块进料至炉中以生产生铁； 其中，当所述铁矿石团块经受电磁辐射时，分散在所述铁矿石团块中的所述金属微粒材料促使增加的反应性位点的形成，并且从而增加所述铁矿石团块的还原以形成生铁。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步特征在于，所述金属微粒材料占所述团块混合物的所述粉碎的氧化铁和所述粉碎的含碳材料的总重量的I?10重量％。3.根据权利要求1和2所述的方法，其进一步特征在于，所述金属微粒材料包括非常精细的铁肩。4.根据权利要求1至3所述的方法，其进一步特征在于，所述粉碎的含铁材料选自赤铁矿、磁铁矿、铁燧岩、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿、铬铁矿及其混合物。5.根据权利要求1至4所述的方法，其进一步特征在于，所述粉碎的含碳材料选自焦炭、褐煤、次烟煤、烟煤、无烟煤、石墨及其混合物。6.根据权利要求1至5所述的方法，其进一步特征在于，所述团块混合物中的所述粉碎的含碳材料比用于还原所述氧化铁材料所需的化学计量比过量20%。7.根据权利要求1至6所述的方法，其进一步特征在于，所述助熔材料占所述团块混合物的所述粉碎的含铁材料和所述粉碎的含碳材料的总重量的2?8重量％。8.根据权利要求1至7所述的方法，其进一步特征在于，所述助熔材料选自水泥、石灰及其混合物。9.根据权利要求1至8所述的方法，其进一步特征在于，所述主粘结材料选自硼砂、苏打灰及其混合物。10.根据权利要求9所述的方法，其进一步特征在于，所述硼砂占所述团块混合物的所述粉碎的含铁材料和所述粉碎的含碳材料的总重量的2?8重量％。11.根据权利要求9和10所述的方法，其进一步特征在于，所述苏打灰占所述团块混合物的所述粉碎的含铁材料和粉碎的含碳材料的总重量的I?5重量％。12.根据权利要求1至11所述的方法，其进一步特征在于，所述副粘结材料包含娃酸钠水溶液。13.根据权利要求1至12所述的方法，其进一步特征在于，所述初级固化包括在环境温度下干燥和老化所述生坯团块直至7天。14.根据权利要求1至13所述的方法，其进一步特征在于，所述生坯团块的预热是通过在常规加热工具或感应加热工具中加热而发生的。15.根据权利要求14所述的方法，其进一步特征在于，所述常规加热工具包括回转窑。16.根据权利要求1至15所述的方法，其进一步特征在于，向所述铁矿石团块施加的电磁福射为100?500kHz。17.根据权利要求16所述的方法，其进一步特征在于，所述电磁辐射是通过感应炉施加的。18.根据权利要求1至18所述的方法，其进一步特征在于，所述炉包括高炉、电弧炉或感应炉。
【专利摘要】一种用于生产和还原铁矿石团块的方法，该方法包括以下步骤：a.将粉碎的含铁材料、粉碎的含碳材料、助熔材料和主粘结材料结合在一起以形成团块混合物；b.向所述团块混合物添加金属微粒材料；c.向所述团块混合物添加热水和副粘结材料；d.将所述团块混合物捏制在一起；e.在压力下压实所述团块混合物以形成生坯团块；f.使所述生坯团块经受初级固化以形成稳定的铁矿石团块或者通过常规的或感应加热方式预热所述生坯团块至高达800℃的温度；以及g.将所述生坯团块或预热的生坯团块进料至炉中以生产生铁，其中，当所述铁矿石团块经受电磁辐射时，分散在所述铁矿石团块中的所述金属微粒材料促使增加的反应性位点的形成，并且从而增加所述铁矿石团块的还原以形成生铁。
【IPC分类】C22B1/245, C21B13/14, C21B13/12, C21B11/10, C22B5/10
【公开号】CN105658820
【申请号】
【发明人】鲁道夫安东尼奥M·戈麦斯
【申请人】鲁道夫安东尼奥M·戈麦斯
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2014年8月15日