一种低强度海绵铁的生产方法
【专利摘要】本发明提出了一种低强度海绵铁的生产方法，包括以下步骤：a、采用铁精矿、还原剂以及催化剂作为生产原料，并按以下比例混合：铁精矿：还原剂：催化剂＝100：50：10～20；b、将混合后的生产原料添加到对辊强力混合机中并加水搅拌混合得到混匀料；c、将混匀料添加到压块机中压制成坯料压块；d、将坯料压块装入反应罐，并送入催化还原炉进行烧制，烧制过程包括以下步骤：预热、焙烧、保温、冷却；e、制得低强度海绵铁。本发明通过合理选择各生产原料的配比，并精确控制焙烧过程，能够使铁精矿被充分还原成海绵铁颗粒并逐步长大，得到较高的金属化率和较低的机械强度，有利于实现渣铁分离，使得后道工序加工更加容易，进而降低了生产成本。
【专利说明】
一种低强度海绵铁的生产方法
技术领域
[0001]本发明涉及冶金技术领域，特别是指一种低强度海绵铁的生产方法。
【背景技术】
[0002]海绵铁又称直接还原铁，是采用优质矿石，利用氧化还原反应得到的一种多孔状产物，具有反洗频率低、抗压强度高、不粉化、不板结、再生效果好等诸多优点，主要用于炼钢或炼铁。
[0003]煤基直接还原铁矿石时，铁矿石在高温焙烧过程中发生一系列物理化学反应，海绵铁晶粒逐步发育长大，最终形成金属化率$父尚的海绵铁。这种海绵铁的机械强度很尚，使用常规工艺设备很难实现渣铁有效分离，并因此限制了其用途;并且这种海绵铁一般都用于具有加热熔分功能的炉窑，比如高炉、转炉、电炉等，因此，这种应用方式不可避免地采用加热熔分工艺，即需要把铁水(钢水)、炉渣加热到熔融状态(约1400 0C )，才能实现渣、铁分离，此过程需要耗费大量电能和热能，从而提高了生产成本。
【发明内容】
[0004]本发明通过控制原料条件以及铁矿石还原过程，得到的海绵铁既保持了较高的金属化率，又大幅降低了海绵铁的机械强度，有利于实现渣铁分离，使得后道工序加工更加容易，降低了生产成本，解决了现有技术中存在的上述问题。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:
[0006]—种低强度海绵铁的生产方法，包括以下步骤:
[0007]a、采用铁精矿、还原剂以及催化剂作为生产原料，并按以下比例混合:铁精矿:还原剂:催化剂=100:50:10?20;
[0008]b、将混合后的生产原料添加到对辊强力混合机中并加水搅拌混合，得到混匀料；
[0009]C、将混匀料添加到压块机中压制成型，得到坯料压块；
[0010]d、将坯料压块装入反应罐，再将反应罐送入催化还原炉进行烧制，烧制过程包括以下步骤:
[0011]①预热1:在20?300°C的条件下预热3h，升温速率为93.33 °C/h;
[0012]②预热Π:在300?600°C的条件下预热5h，升温速率为60.00°C/h;
[0013]③预热ΙΠ:在600?900°C的条件下预热6h，升温速率为50.00°C/h;
[0014]④焙烧:在900?1150 V的条件下焙烧36h，升温速率为6.94 V /h ；
[0015]⑤保温:在1150?800°C的条件下保温6h，降温速率为58.33°C/h；
[0016]⑥冷却:在800?200 °C的条件下冷却12h，降温速率为50.00°C/h ；
[0017]e、完成步骤d的烧制后即得到低强度海绵铁。
[0018]作为本发明的进一步改进，所述铁精矿品位多55.00%,粒度组成为多200目的部分不低于80 %。
[0019]作为本发明的进一步改进，所述还原剂为瘦煤，固定碳含量多75%，挥发份5?15%，灰分<20%，粒度组成为彡100目的部分不低于80%八值<30。
[0020]作为本发明的进一步改进，所述催化剂为工业盐，所述工业盐中NaCl的含量多95%，粒度<2mm。
[0021]作为本发明的进一步改进，所述混匀料中TFe±0.5的比例大于80%，水分含量为8?12%。
[0022]作为本发明的进一步改进，所述坯料压块的密度为2.3?2.6t/m3。
[0023]本发明的有益效果是:
[0024]本发明的低强度海绵铁的生产方法通过合理选择各生产原料的配比，并精确控制焙烧过程，能够使铁精矿被充分还原成海绵铁颗粒并逐步长大，得到较高的金属化率和较低的机械强度，同时缓慢冷却以获得较好的颗粒形貌，有利于实现渣铁分离，使得后道工序加工更加容易，进而降低了生产成本。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明步骤d的烧制曲线。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例;本发明的技术方案所采用的原料、设备、工艺条件或生产流程，未作特别说明的均为本领域的常规技术手段。
[0026]—种低强度海绵铁的生产方法，包括以下步骤:
[0027]a、采用铁精矿、还原剂以及催化剂作为生产原料，并按以下比例混合:铁精矿:还原剂:催化剂=100:50:10?20;其中，铁精矿品位多55.00 %，粒度组成为多200目的部分不低于80% ;还原剂为瘦煤，固定碳含量多75%，挥发份5?15%，灰分<20%，粒度组成为多100目的部分不低于80%，Y值(胶质层最大厚度)<30;催化剂为工业盐，其中NaCl的含量彡95%，粒度<2mm。
[0028]控制生产原料的粒度可以带来以下两方面的好处:
[0029]I)可以使铁精矿与还原剂充分混合，有利于扩大铁精矿与还原剂的接触面积，提高表面活性，以促进还原反应，缩短还原时间；
[0030]2)还原过程中，随着还原剂的消耗以及还原时间缩短来控制铁晶粒大小，海绵铁内部形成细小的多气孔结构，从而大幅降低海绵铁的机械强度。
[0031 ]还原剂采用瘦煤的好处在于:
[0032]I)与无烟煤相比，瘦煤的反应活性较好，有利于还原反应的快速进行；
[0033]2)瘦煤没有结焦性或者结焦性较差，在高温段也不会因结焦而影响还原反应的进行。
[0034]b、将混合后的生产原料添加到对辊强力混合机中并加水搅拌混合，得到混匀料。
[0035]对棍强力混合机能够能把混合料料中成团、成球的原料碾压粉碎，使混合料中的各种组成部分高度分散，避免普通混合机混料过程中产生的物料成球问题;混匀料中TFe土0.5(全铁品位波动控制在正负0.5 %以内)的比例大于80 %，水分含量为8?12 %，以便后道工序压块成型。
[0036]C、将混匀料添加到压块机中压制成型，得到坯料压块;坯料压块的密度为2.3?2.6t/m3。
[0037]本发明的混匀料需压块，压块密度过低会降低海绵铁产量，过高则会导致还原时间延长以及海绵铁机械强度升高，不利于后道工序的处理。经过反复试验探索，压块密度控制在2.3?2.6t/m3最为合适，既满足了装卸坯料的强度要求，也满足了铁矿石还原的要求，同时还降低了海绵铁的机械强度。
[0038]d、将坯料压块装入反应罐，再将反应罐送入催化还原炉进行烧制，烧制过程包括以下步骤:
[0039]①预热1:在20?300°C的条件下预热3h，升温速率为93.33°C/h;
[0040]②预热Π:在300?600°C的条件下预热5h，升温速率为60.00°C/h;
[0041 ] ③预热ΙΠ:在600?900°C的条件下预热6h，升温速率为50.00°C/h;
[0042]④焙烧:在900?1150 V的条件下焙烧36h，升温速率为6.94 V /h ；
[0043]⑤保温:在1150?800°C的条件下保温6h，降温速率为58.33°C/h；
[0044]⑥冷却:在800?200°C的条件下冷却12h，降温速率为50.00°C/h;
步骤d中烧制过程的烧成曲线如图1所示。
[0045]根据当期原料条件，高温段焙烧时间确保在30?36小时，能够使铁精矿被充分还原成海绵铁晶粒，并逐步长大。这样既可以获得较高的金属化率，又不至于使铁晶粒过分长大，从而形成牢固的液相连接。保温时间控制在6小时左右，以控制冷却制度，使铁晶粒缓慢冷却，以获得较好的颗粒形貌。
[0046]e、完成步骤d的烧制后即得到低强度海绵铁。
[0047]
[0048]
[0049]经过上述工序获得的海绵铁，外形结构仍保持压块的外形和尺寸，但形成了较多的细小气孔，密度降至1.3?1.6t/m3。这部分海绵铁机械强度较低，经过简单破碎或者碾压即可获得粒度合适的海绵铁粉，便于输送、储存，并可直接用于磨选系统，生产TFe在95%以上的铁粉。
[0050]本发明的低强度海绵铁的生产方法通过合理选择各生产原料的配比，并精确控制焙烧过程，能够使铁精矿被充分还原成海绵铁颗粒并逐步长大，得到较高的金属化率和较低的机械强度，同时缓慢冷却以获得较好的颗粒形貌，有利于实现渣铁分离，使得后道工序加工更加容易，进而降低了生产成本。
[0051]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种低强度海绵铁的生产方法，其特征在于，包括以下步骤: a、采用铁精矿、还原剂以及催化剂作为生产原料，并按以下比例混合:铁精矿:还原剂:催化剂= 100:50:10 ?20; b、将混合后的生产原料添加到对辊强力混合机中并加水搅拌混合，得到混匀料； C、将混匀料添加到压块机中压制成型，得到坯料压块； d、将坯料压块装入反应罐，再将反应罐送入催化还原炉进行烧制，烧制过程包括以下步骤: ①预热1:在20?300°C的条件下预热3h，升温速率为93.33°C/h; ②预热Π:在300?600 0C的条件下预热5h，升温速率为60.00 °C/h ； ③预热ΙΠ:在600?900 0C的条件下预热6h，升温速率为50.00 °C/h ； ④焙烧:在900?11500C的条件下焙烧36h，升温速率为6.94 °C/h ； ⑤保温:在1150?8000C的条件下保温6h，降温速率为58.33 °C/h ； ⑥冷却:在800?2000C的条件下冷却12h，降温速率为50.00 °C/h ； e、完成步骤d的烧制后即得到低强度海绵铁。2.根据权利要求1所述的低强度海绵铁的生产方法，其特征在于，所述铁精矿品位多55.00%，粒度组成为彡200目的部分不低于80%。3.根据权利要求1所述的低强度海绵铁的生产方法，其特征在于，所述还原剂为瘦煤，固定碳含量多75%，挥发份5?15%，灰分<20%，粒度组成为多100目的部分不低于80%，Y值 <30。4.根据权利要求1所述的低强度海绵铁的生产方法，其特征在于，所述催化剂为工业盐，所述工业盐中NaCl的含量彡95%，粒度<2mm。5.根据权利要求1所述的低强度海绵铁的生产方法，其特征在于，所述混匀料中TFe±0.5的比例大于80%，水分含量为8?12%。6.根据权利要求1所述的低强度海绵铁的生产方法，其特征在于，所述坯料压块的密度为2.3?2.6t/m3。
【文档编号】C21B13/00GK106011356SQ201610285895
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】王涛, 刘晓红, 杨维忠, 杨雪峰
【申请人】玉溪大红山矿业有限公司