本发明属于钢铁冶金，主要涉及一种抑制流化床直接还原炼铁粘结失流的方法。
背景技术：
1、流化床直接还原法是一种在流化床内利用气体使固体散料处于悬浮运动状态(流态化)并进行气固还原反应的方法。因其可直接使用粉矿的特点一直在非高炉炼铁领域受到广泛关注，代表性的流化床直接还原技术有finmet和finex工艺，与其它直接还原技术(如竖炉、转底炉、回转窑等)相比，流化床反应温度在所有直接还原工艺中最低(转底炉约1300℃、竖炉与回转窑约1100℃，流化床约850℃)，而反应时间受温度降低影响不大(金属化率达到90％以上转底炉约需30min、竖炉与回转窑约需5-8h，流化床约需30-60min)，因此流化床综合反应效率是最优的。
2、然而，流化床直接还原过程中容易发生粘结失流问题，细颗粒铁矿粉及高金属化率直接还原铁颗粒在高温下会粘结团聚，若得不到有效控制将引起床层物料失流，导致流态化过程终止，长期以来粘结失流问题被认为是限制流态化直接还原发展的主要工艺因素。一般降低还原温度可以有效避免粘结，此外降低金属化率、增大气速也能够控制粘结，因此一些流化床工艺生产中为了维持运行，不得不采用低温、高气速、低还原率条件操作，造成生产效率下降，气体利用率低，导致工艺的整体能耗增加、技术竞争力被削弱。对于流态化直接还原铁而言，由于期望铁矿粉还原金属化率越高越好，因此粘结失流问题更加突出，解决粘结失流问题更是流态化化炼铁设备能否稳定运行的关键。此外流化粘结趋势与颗粒粘性和接触面积成正比，因此通常颗粒粒径越小越容易发生粘结，为此finmet工艺将矿粉粒度上限提高到12mm。但粒径变大必然影响反应效率，同时随着富矿资源减少，选矿产品粒度越来越细，从反应动力学和实际选矿角度，人们还是更期望能大规模使用精矿粒度级别的原料。
3、为此人们开展了多种防止流化还原粘结的研究，如专利cn107130076b、cn107227383b采用石墨或碳粉作为防黏剂，与矿粉充分混合使之包裹于铁矿表面，或者添加脉石成分如焦粉、白云石粉或石灰石粉(专利cn101624639a)，或者在流化床反应器内设置搅拌装置(cn102794456b)，此外还有改变还原气成分、调控生成金属铁的微观结构等方法。这些方法中添加的防黏材料由于是通过简单混合的方式粘附在铁矿颗粒上，如果添加量较少起到的防黏作用有限，而添加量过多可能对还原产品后续处理不利，例如会增加熔分难度。同时未来炼铁发展追求零碳的氢冶金方式，将避免使用焦粉或煤粉材料。而设置搅拌装置等改变流化床反应器设备的方法使工艺复杂化，成本增加，其它一些微观调控的方法往往不易控制，用于实际生产仍存在很大难度。总之目前仍需另辟蹊径开发新的抑制粘结失流的方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种抑制流化床直接还原炼铁粘结失流的方法，通过对常规铁精矿成型造粒后焙烧及涂层处理，获得具有良好流化性能和还原性能的流化床还原炼铁原料，使流化还原炼铁过程中矿粉粘结失流现象得到有效抑制，实现高效连续化生产，提高流态化生产稳定性。
2、本发明目的是通过下面的技术方案实现的：
3、一种抑制流化床直接还原炼铁粘结失流的方法，其特征在于，将铁精矿成型造粒后高温焙烧，并进一步进行颗粒涂层后再用于流化床直接还原，具体包括如下步骤：
4、(1)将铁精矿与粘结剂混合均匀后，以粒度范围0.2～5mm为目标制粒，获得颗粒生料；
5、(2)将颗粒生料经干燥、筛分后进行高温焙烧，获得固结颗粒料，其中高温焙烧温度为500～1300℃，焙烧时间为5～40min，获得固结颗粒平均强度20n/mm2以上；
6、(3)通过喷涂包覆液的方式在焙烧后的固结颗粒料表面包覆涂层，制成涂层颗粒料；所述包覆液的质量百分比为包覆剂30％～50％、添加剂3％～5％，其余为水；其中包覆剂为ca(oh)2、水泥、膨润土中的至少2种，添加剂为聚丙烯酰胺、cmc(羧甲基纤维素钠)、黄原胶中的至少1种；按组分比例配成包覆液料浆，搅拌均匀；包覆液喷涂量为固结颗粒料的5％～10％，涂层颗粒的包覆层厚度为0.01～0.1mm；
7、(4)将涂层颗粒料用于流化床还原系统进行还原，流化床反应温度控制在500～800℃，反应时间控制在30～60min，反应压力控制在300～700kpa，获得金属化率不低于90％的还原产品。
8、进一步地，步骤(1)中铁精矿质量百分比为95％～99.5％、粘结剂质量百分比为0.5％～5％；制粒过程中配入适量水，获得的颗粒生料水分含量为7％～10％。
9、进一步地，步骤(2)中采用温度为60～250℃的热风干燥5～40min，获得干燥颗粒料。
10、进一步地，步骤(3)中所述包覆剂材料粒度小于0.048mm的质量百分比为80％以上。
11、进一步地，步骤(4)将涂层颗粒料经流化床产生的烟气干燥预热后送入2级流化床氢气还原系统进行还原。
12、进一步地，所述铁精矿tfe质量百分含量≥60％，粒径小于0.074mm的质量百分含量达到90％以上。
13、进一步地，所述步骤(1)制粒采用挤压制粒或离心制粒或剪切造粒的方式。
14、进一步地，所述步骤(2)中干燥采用滚筒干燥机或流化床进行干燥。
15、进一步地，所述步骤(2)中筛分采用机械振动筛分或流化床分选筛分。
16、进一步地，所述步骤(2)中焙烧采用回转窑或流化床设备进行氧化焙烧。
17、本发明通过对常规铁精矿成型造粒后再进行焙烧及涂层处理，获得具有良好流化性能和还原性能的流化床还原炼铁原料，从而使流化还原炼铁过程中矿粉粘结失流现象得到有效抑制。由于常规铁精矿粒度极细，按颗粒流态化理论属于粘性粉体级别，而且还原反应生成的金属铁也容易粘结，导致常规铁精矿难以直接进行流化床还原。为此，本发明采取了对常规铁精矿成型造粒后再进行焙烧及涂层处理的方法，首先将常规铁精矿成型造粒处理，使其达到适合流化还原的粒度级别，再通过焙烧处理使颗粒料具备足够强度，能够满足流态化反应过程中颗粒相互摩擦和冲击的要求，最后对焙烧的颗粒料进行表面涂层处理，在颗粒表面形成涂覆层，因为粘结失流的主要原因是颗粒表面产生铁晶须、高活性金属铁引发粘连，本发明在铁矿颗粒表面形成一层涂覆薄层，可有效阻止还原过程中颗粒表面形成大量金属铁发生粘结，从而有效抑制还原过程中颗粒粘结导致的失流问题。经过试验研究，本发明提供的技术方法包覆效果好，表面涂层与颗粒内核结合紧密，在流态化反应过程中不易剥离脱落，而且还原过程中表面涂层中有机物挥发形成大量微气孔，不会阻碍颗粒内核与还原气的气固反应过程，对涂层颗粒还原金属化率不会造成影响。
18、本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的一种抑制流化床直接还原炼铁粘结失流的方法，通过对常规铁精矿成型造粒后焙烧及涂层处理，将铁精矿制得具有良好流化性能和还原性能的涂层颗粒料，使流化还原炼铁过程中矿粉粘结失流现象得到有效抑制，实现高效连续化生产，提高流态化生产稳定性。
19、本发明中涂层材料用量少，包覆效果好，且均为钢铁流程中常见材料，不引入有害杂质元素，不使用煤焦材料，符合未来低碳冶金或氢冶金发展趋势。