专利名称：一种防止直接还原金属球团粘结的方法
技术领域：
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种防止直接还原金属球团粘结的方法。
背景技术：
采用煤基竖炉法、煤基回转窑法和煤基隧道窑罐式法生产金属球团是目前还原金属的重要方法，但煤基竖炉法存在棚料问题，煤基回转窑法存在铁粉球团掉粉问题，导致回转窑结圈，影响正常生产，煤基隧道窑罐式法生产时，球团容易粘结在一起形成大块，导致还原完成后的物料难以处理；为解决该问题也有采用多配入还原剂的方法，但由于混料和装料时物料混合不能保证均勻，实际上仍不能完全避免粘结，还增加了还原剂的消耗；因此开发一种防止球团粘结的方法是目前急需解决的问题。
发明内容
针对现有直接还原金属球团过程中存在的球团粘结问题，本发明提供一种防止直接还原金属球团粘结的方法，通过在矿粉球团表面覆盖腹膜，使还原完成后金属球团不会粘结。本发明的方法按以下步骤进行
1、将无烟煤碳粉、石灰粉、粘土和膨润土混合均勻制成腹膜粉，腹膜粉中的成分按重量比为无烟煤碳粉59 61%，石灰粉24 26%，粘土 9 11%，膨润土 4 6% ；
2、将待还原物料用压球机压制成矿粉球团，或者用造球机制成矿粉球团；
3、将腹膜粉放入造球机的造球盘中，再将待还原的矿粉球团置于造球盘的腹膜粉上， 启动造球机，当矿粉球团表面覆盖的腹膜粉平均厚度为0. 5^3mm时，制成复合球团；
4、将复合球团和还原剂煤粉装入还原容器中再放入还原窑炉内，或者将复合球团和还原剂煤粉直接放入还原窑炉内，在温度为118(T122(TC条件下进行还原反应，还原时间为 3、h，获得铁金属球团。上述的待还原物料选用将待还原铁矿粉、促进剂硼砂和载体碳粉混合均勻制成的混合物料，所述的待还原铁矿粉为高品位铁矿粉或低品位铁矿粉；当待还原铁矿粉为高品位铁矿粉时，混合物料按重量百分比为载体7. 5^12. 5%，促进剂0. 3^0. 5%，其余为待还原铁矿粉；当待还原铁矿粉为低品位铁矿粉时，混合物料按重量百分比为载体6 20%，促进剂 0. 3 0. 5%，其余为待还原铁矿粉；所述的高品位铁矿粉为铁品位TFe彡65%且TFe ( 72% 的铁矿，所述的低品位铁矿粉为铁品位TFe ^ 30%且TFe<65%的铁矿或含铁化工尾渣。上述的无烟煤碳粉的细度为12CT200目，石灰粉的细度为16CT200目，粘土的细度为160 200目，膨润土的细度为160 200目。上述法矿粉球团的直径为8 16mm。上述的促进剂的细度彡120目，载体的细度彡120目。上述方法中当采用的待还原铁矿粉为高品位铁矿粉时，选用的载体为固定碳重量含量56飞5%的碳粉；当采用的待还原铁矿粉为低品位铁矿粉时，选用的载体为固定碳重量含量48 55%的碳粉。上述方法中将复合球团和还原剂煤粉装入还原容器中时，复合球团和还原剂煤粉在还原容器中的厚度为65飞7. 5mm。上述方法也能够适用于常规技术制备的矿粉球团。本发明的方法适合煤基隧道窑法、煤基回转窑法、气基或煤基竖窑法、转底炉窑法等所有窑炉的直接还原生产还原铁方法。本发明的方法通过在矿粉球团表面覆盖腹膜，使还原反应完成后的金属球团不发生粘结，彻底解决了直接还原金属球团的粘结问题，尤其适用于生产高密度金属球团；腹膜中的无烟煤碳粉和石灰粉还能够在还原反应时作为还原剂和脱硫剂，同时起到分隔金属球团的作用；矿粉球团中采用硼砂(B2O3)作为促进剂，硼砂能够与煤粉挥发出的高温CO —起进行布朗运动，促使还原气体(⑶和H2)以及饱和气体(CO2)回流的运行速度加快，促进还原气体在单位时间内的还原速度，加快还原反应的进行，与传统的窑炉还原生产铁技术相比， 还原时间最多可缩短20h以上；本发明的方法适合各种铁系矿粉还原，尤其适合高品位铁矿粉生产金属球团，对于窑炉还原金属球团具有重要意义。
具体实施例方式本发明实施例中采用的无烟煤碳粉、石灰粉、粘土和膨润土为市购产品。本发明实施例中采用的高品位铁矿粉为铁鳞或铁精矿粉，铁品位 65% 彡 TFe 彡 72%。本发明实施例中采用的低品位铁矿粉为赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、钛铁矿、红镍土矿和/或含铁化工尾渣，铁品位30% ^ TFe<65%。本发明实施例中采用的无烟煤、焦粉和烟煤为普通工业级产品。本发明实施例中采用的硼砂为普通工业级产品。本发明实施例中混合物料与还原剂煤粉混合是的混合比例根据反应理论需要的煤粉量过量广3倍混合，所述的理论需要量是根据煤粉分解后产生的一氧化碳及氢气与氧化铁反应所需的煤粉量，反应式为
Fe203+3C0=2 Fe+ 3C02 Fe203+3H2= 2Fe+3H20 Fe304+4C0=3 Fe+ 4C02 Fe304+2H2= 3Fe+2H20
本发明实施例中选用的还原容器为耐火罐。本发明实施例中采用的促进剂硼砂的细度< 120目。本发明实施例中采用的载体碳粉的细度< 120目。本发明实施例中还原完成后还原剂煤粉的消耗量为22(T300kg/t还原铁。本发明实施例中用压球机压制矿粉球团时的加水量为矿粉球团总重量的Γ5%，用造球机制成矿粉球团时的加水量为矿粉球团总重量的纩25%。实施例1
采用的无烟煤碳粉的细度为12CT200目，石灰粉的细度为16(Γ200目，粘土的细度为 160 200目，膨润土的细度为160 200目；将无烟煤碳粉、石灰粉、粘土和膨润土混合均勻制成腹膜粉，腹膜粉中的成分按重量比为无烟煤碳粉59%，石灰粉26%，粘土 10%，膨润土 5% ；
将待还原物料用压球机压制成直径为8mm的矿粉球团，压制矿粉球团时的加水量为矿粉球团总重量的4% ；
将腹膜粉放入造球机的造球盘中，再将待还原的矿粉球团置于造球盘的腹膜粉上，启动造球机，当矿粉球团表面覆盖的腹膜粉平均厚度为0. 5mm时，制成复合球团；
将复合球团和还原剂煤粉放入还原窑炉内，采用转底炉窑法，在温度为118(T122(TC条件下进行还原反应，还原时间为4h，获得铁金属球团；还原反应完成后的金属化率为95%， 金属球团未发生粘结现象；
所述的待还原物料为将铁鳞、硼砂和载体碳粉混合均勻制成的混合物料，混合物料按重量百分比为载体7. 5%，促进剂0. 3%，其余为铁鳞；铁鳞的铁品位TFe为68. 9%，选用的载体为固定碳重量含量56. 7%的碳粉。实施例2
采用的无烟煤碳粉的细度为12CT200目，石灰粉的细度为16(Γ200目，粘土的细度为 160 200目，膨润土的细度为160 200目；
将无烟煤碳粉、石灰粉、粘土和膨润土混合均勻制成腹膜粉，腹膜粉中的成分按重量比为无烟煤碳粉61%，石灰粉24%，粘土 10%，膨润土 5% ；
将待还原物料用压球机压制成直径为IOmm的矿粉球团，压制矿粉球团时的加水量为矿粉球团总重量的5% ；
将腹膜粉放入造球机的造球盘中，再将待还原的矿粉球团置于造球盘的腹膜粉上，启动造球机，当矿粉球团表面覆盖的腹膜粉平均厚度为Imm时，制成复合球团；
将复合球团和还原剂煤粉装入还原容器中，堆积厚度为65mm，再放入还原窑炉内，或者将待还原物料直接放入还原窑炉内，采用煤基隧道窑法，在温度为118(T122(TC条件下进行还原反应，还原时间为3h，获得铁金属球团；还原反应完成后的金属化率为95%，金属球团未发生粘结现象；
所述的待还原物料为铁精矿粉、硼砂和载体碳粉混合均勻制成的混合物料，混合物料按重量百分比为载体8%，促进剂0. 4%，其余为铁精矿粉；铁精矿粉的铁品位TFe 71. 2%的铁矿选用的载体为固定碳重量含量63. 7%的碳粉。实施例3
采用的无烟煤碳粉的细度为12CT200目，石灰粉的细度为16(Γ200目，粘土的细度为 160 200目，膨润土的细度为160 200目；
将无烟煤碳粉、石灰粉、粘土和膨润土混合均勻制成腹膜粉，腹膜粉中的成分按重量比为无烟煤碳粉60%，石灰粉25%，粘土 9%，膨润土 6% ；
将待还原物料用压球机压制成直径为12mm的矿粉球团，压制矿粉球团时的加水量为矿粉球团总重量的4% ；
将腹膜粉放入造球机的造球盘中，再将待还原的矿粉球团置于造球盘的腹膜粉上，启动造球机，当矿粉球团表面覆盖的腹膜粉平均厚度为1. 5mm时，制成复合球团；
将复合球团和还原剂煤粉放入还原窑炉内，采用煤基回转窑法，在温度为118(T122(TC 条件下进行还原反应，还原时间为4h，获得铁金属球团；还原反应完成后的金属化率为96%，金属球团未发生粘结现象；
所述的待还原物料为将铁精矿粉、硼砂和载体碳粉混合均勻制成的混合物料，混合物料按重量百分比为载体10%，促进剂0. 5%，其余为铁精矿粉；铁精矿粉的铁品位TFe为 68. 2%，选用的载体为固定碳重量含量60. 1%的碳粉。实施例4
采用的无烟煤碳粉的细度为120 200目，石灰粉的细度为160 200目，粘土的细度为 160 200目，膨润土的细度为160 200目；
将无烟煤碳粉、石灰粉、粘土和膨润土混合均勻制成腹膜粉，腹膜粉中的成分按重量比为无烟煤碳粉60%，石灰粉25%，粘土 11%，膨润土 4% ；
将待还原物料用压球机压制成直径为16mm的矿粉球团，压制矿粉球团时的加水量为矿粉球团总重量的5% ；
将腹膜粉放入造球机的造球盘中，再将待还原的矿粉球团置于造球盘的腹膜粉上，启动造球机，当矿粉球团表面覆盖的腹膜粉平均厚度为2mm时，制成复合球团；
将复合球团和还原剂煤粉放入还原窑炉内，采用煤基竖窑法，在温度为118(T122(TC条件下进行还原反应，还原时间为3h，获得铁金属球团；还原反应完成后的金属化率为96%， 金属球团未发生粘结现象；
所述的待还原物料为将铁精矿粉、硼砂和载体碳粉混合均勻制成的混合物料，混合物料按重量百分比为载体12. 5%，促进剂0. 4%，其余为铁精矿粉；铁精矿粉铁品位TFe为 67. 3% ；选用的载体为固定碳重量含量59. 4%的碳粉。实施例5
采用的无烟煤碳粉的细度为120 200目，石灰粉的细度为160 200目，粘土的细度为 160 200目，膨润土的细度为160 200目；
将无烟煤碳粉、石灰粉、粘土和膨润土混合均勻制成腹膜粉，腹膜粉中的成分按重量比为无烟煤碳粉59%，石灰粉25%，粘土 10%，膨润土 6% ；
将待还原物料用造球机制成直径为8mm的矿粉球团，制成矿粉球团时的加水量为矿粉球团总重量的8% ；
将腹膜粉放入造球机的造球盘中，再将待还原的矿粉球团置于造球盘的腹膜粉上，启动造球机，当矿粉球团表面覆盖的腹膜粉平均厚度为2. 5mm时，制成复合球团；
将复合球团和还原剂煤粉放入还原窑炉内，采用气基竖窑法，在温度为118(T122(TC条件下进行还原反应，还原时间为4h，获得铁金属球团；还原反应完成后的金属化率为97%， 金属球团未发生粘结现象；
所述的待还原物料为将赤铁矿、硼砂和载体碳粉混合均勻制成的混合物料，混合物料按重量百分比为载体6%，促进剂0. 3%，其余为赤铁矿；赤铁矿铁品位TFe为30. 9% ；选用的载体为固定碳重量含量48. 2%的碳粉。实施例6
采用的无烟煤碳粉的细度为120 200目，石灰粉的细度为160 200目，粘土的细度为 160 200目，膨润土的细度为160 200目；
将无烟煤碳粉、石灰粉、粘土和膨润土混合均勻制成腹膜粉，腹膜粉中的成分按重量比为无烟煤碳粉61%，石灰粉沈％，粘土 9%，膨润土 4% ；CN 102321799 A
说明书
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将待还原物料用造球机制成直径为9mm的矿粉球团，制成矿粉球团时的加水量为矿粉球团总重量的12% ；
将腹膜粉放入造球机的造球盘中，再将待还原的矿粉球团置于造球盘的腹膜粉上，启动造球机，当矿粉球团表面覆盖的腹膜粉平均厚度为3mm时，制成复合球团；
将复合球团和还原剂煤粉放入还原窑炉内，采用转底炉窑法，在温度为118(T122(TC条件下进行还原反应，还原时间为3h，获得铁金属球团；还原反应完成后的金属化率为97%， 金属球团未发生粘结现象；
所述的待还原物料为将褐铁矿及菱铁矿的等质量混合物、硼砂和载体碳粉混合均勻制成的混合物料，混合物料按重量百分比为载体12. 6%，促进剂0. 4%，其余为褐铁矿及菱铁矿的等质量混合物；褐铁矿及菱铁矿的等质量混合物铁品位IFe为41. 2%，选用的载体为固定碳重量含量50. 1%的碳粉。实施例7
采用的无烟煤碳粉的细度为120 200目，石灰粉的细度为160 200目，粘土的细度为 160 200目，膨润土的细度为160 200目；
将无烟煤碳粉、石灰粉、粘土和膨润土混合均勻制成腹膜粉，腹膜粉中的成分按重量比为无烟煤碳粉60%，石灰粉24%，粘土 11%，膨润土 5% ；
将待还原物料用造球机制成直径为13mm的矿粉球团，制成矿粉球团时的加水量为矿粉球团总重量的20% ；
将腹膜粉放入造球机的造球盘中，再将待还原的矿粉球团置于造球盘的腹膜粉上，启动造球机，当矿粉球团表面覆盖的腹膜粉平均厚度为2mm时，制成复合球团；
将复合球团和还原剂煤粉放入还原窑炉内，采用煤基回转窑法，在温度为118(T122(TC 条件下进行还原反应，还原时间为4h，获得铁金属球团；还原反应完成后的金属化率为 98%，金属球团未发生粘结现象；
待还原物料选用将钛铁矿及红镍土矿的等质量混合物、硼砂和载体碳粉混合均勻制成的混合物料，混合物料按重量百分比为载体15%，促进剂0. 5%，其余为钛铁矿及红镍土矿的等质量混合物；钛铁矿及红镍土矿的等质量混合物的铁品位TFe 54. 5% ；选用的载体为固定碳重量含量53. 9%的碳粉。实施例8
采用的无烟煤碳粉的细度为120 200目，石灰粉的细度为160 200目，粘土的细度为 160 200目，膨润土的细度为160 200目；
将无烟煤碳粉、石灰粉、粘土和膨润土混合均勻制成腹膜粉，腹膜粉中的成分按重量比为无烟煤碳粉61%，石灰粉24%，粘土 11%，膨润土 4% ；
将待还原物料用造球机制成直径为16mm的矿粉球团，制成矿粉球团时的加水量为矿粉球团总重量的25% ；
将腹膜粉放入造球机的造球盘中，再将待还原的矿粉球团置于造球盘的腹膜粉上，启动造球机，当矿粉球团表面覆盖的腹膜粉平均厚度为Imm时，制成复合球团；
将复合球团和还原剂煤粉装入还原容器中再放入还原窑炉内，采用煤基隧道窑法，待还原物料在还原容器中的厚度为67. 5mm，在温度为118(Tl22(TC条件下进行还原反应，还原时间为3h，获得铁金属球团；还原反应完成后的金属化率为98%，金属球团未发生粘结现象；
待还原物料是将含铁化工尾渣、硼砂和载体碳粉混合均勻制成的混合物料，混合物料按重量百分比为载体20%，促进剂0. 4%，其余为含铁化工尾渣；含铁化工尾渣铁品位 TFe60. 4%，选用的载体为固定碳重量含量55%的碳粉。
权利要求
1.一种防止直接还原金属球团粘结的方法，其特征在于按以下步骤进行(1)将无烟煤碳粉、石灰粉、粘土和膨润土混合均勻制成腹膜粉，腹膜粉中的成分按重量比为无烟煤碳粉59 61%，石灰粉24 26%，粘土 9 11%，膨润土 4 6% ；(2)将待还原物料用压球机压制成矿粉球团，或者用造球机制成矿粉球团；(3)将腹膜粉放入造球机的造球盘中，再将待还原的矿粉球团置于造球盘的腹膜粉上， 启动造球机，当矿粉球团表面覆盖的腹膜粉平均厚度为0. 5^3mm时，制成复合球团；(4)将复合球团和还原剂煤粉装入还原容器中再放入还原窑炉内，或者将复合球团和还原剂煤粉直接放入还原窑炉内，在温度为118(T122(TC条件下进行还原反应，还原时间为 3、h，获得铁金属球团。
2.根据权利要求1所述的一种防止直接还原金属球团粘结的方法，其特征在于无烟煤碳粉的细度为12CT200目，石灰粉的细度为16CT200目，粘土的细度为160 200目，膨润土的细度为160 200目。
3.根据权利要求1所述的一种防止直接还原金属球团粘结的方法，其特征在于所述的矿粉球团的直径为8 16mm。
4.根据权利要求1所述的一种防止直接还原金属球团粘结的方法，其特征在于所述的待还原物料选用将待还原铁矿粉、促进剂硼砂和载体碳粉混合均勻制成的混合物料，所述的待还原铁矿粉为高品位铁矿粉或低品位铁矿粉；当待还原铁矿粉为高品位铁矿粉时，混合物料按重量百分比为载体7. 5^12. 5%，促进剂0. 3^0. 5%，其余为待还原铁矿粉；当待还原铁矿粉为低品位铁矿粉时，混合物料按重量百分比为载体6 20%，促进剂0. 3^0. 5%，其余为待还原铁矿粉；所述的高品位铁矿粉为铁品位TFe ^ 65%且TFe ( 72%的铁矿，所述的低品位铁矿粉为铁品位TFe彡30%且TFe<65%的铁矿或含铁化工尾渣。
全文摘要
一种防止直接还原金属球团粘结的方法，属于冶金技术领域，按以下步骤进行(1)将无烟煤碳粉、石灰粉、粘土和膨润土混合均匀制成腹膜粉；(2)将待还原物料制成矿粉球团；(3)将腹膜粉放入造球机的造球盘中，再将待还原的矿粉球团置于造球盘的腹膜粉上，启动造球机制成复合球团；(4)将复合球团和还原剂煤粉在温度为1180~1220℃条件下进行还原反应，还原时间为3~4h，获得铁金属球团。本发明的方法解决了直接还原金属球团的粘结问题，尤其适用于生产高密度金属球团，尤其适合高品位铁矿粉生产金属球团。
文档编号C22B1/24GK102321799SQ20111024834
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者唐竹胜, 陶立群 申请人:沈阳博联特熔融还原科技有限公司