用豎爐直接還原高磷礦生產高磷鐵的方法
2023-07-08 01:48:21 1
用豎爐直接還原高磷礦生產高磷鐵的方法
【專利摘要】本發明提供了一種用豎爐直接還原高磷礦生產高磷鐵的方法，其步驟包括：(1)按重量份數取高磷礦粉49份，膨潤土1份，煤粉2.5～20份，其中上述組分粒度≤0.074毫米的佔60％以上；(2)配料後將原料倒在造球盤上，噴灑霧化水，水量10％，壓製成球團；(3)在豎爐固定床中於1000℃下進行還原反應，所述還原反應採用CO和N2的混合氣體氛圍，CO佔氣體體積比為5％～30％。本發明採用常見的豎爐直接生產高磷鐵，大大節省了成本，而且工藝簡單，效果好。同時，反應的溫度也低，節省能源，具有很強的實用性。
【專利說明】用豎爐直接還原高磷礦生產高磷鐵的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於冶金領域，具體是指一種用堅爐直接還原高磷礦生產高磷鐵的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著鋼鐵工業的高速發展，我國已成為鐵礦石最大的進口國，鋼鐵工業面臨著原 材料資源短缺的危險，為我國鋼鐵工業的健康發展造成了很大的威脅。但我國資源豐富的 高磷鮞狀赤鐵礦一直沒有得到開發利用。我國高磷鐵礦石的礦物組成複雜，磷礦物嵌布粒 度細小，磷礦物與鐵礦物之間關係密切，聯結力大，鐵礦物大部分為赤鐵礦類型，屬於難選 礦石。鄂西高磷鐵礦發現於1959年，分布面積達1. 8萬平方公裡，儲量約22億噸，屬巨型 鐵礦。這一探明儲量分布在鄂西的宜昌、長陽、建始、恩施等十個縣（市）境內。該鐵礦石 中含鐵41. 95%?52. 60%，含磷0. 3%?1. 8%，SiOjP AI2O3含量也較高，屬於"寧鄉式" 鮞狀赤鐵礦。該類鐵礦的開發利用一直受到廣泛關注。因此，如何綜合開發利用高磷赤鐵 礦資源是我國緩解礦產資源短缺迫切需要解決的問題。
[0003] 但是，高磷鐵礦很難按照常規方法用高爐冶煉，這是因為：脫磷應該是在氧化氣氛 下進行，磷才容易進入渣中脫去，然而高爐內為還原氣氛下的冶煉，因此沒有辦法完成脫磷 的操作。同時，高磷鐵礦氧化鋁含量一般偏高，而高爐產生的爐渣為酸性渣系，因此會嚴重 影響高爐的穩定、順行，必須人為添加富含氧化鎂的爐料才能減輕影響，不適宜長期冶煉。
[0004] 為加快鄂西1?憐礦的開發利用，國內企業、1?校、研究院所對1?憐礦直接還原工藝 的研究很多。高磷礦直接還原工藝即在非高爐條件下，含碳混合物料以固體形態被還原成 金屬化球團、海綿鐵或珠鐵的方法。直接還原高磷礦的技術在國外已取得較大發展，近年來 我國在消化國外技術的同時也取得一定突破，自主研究開發出轉底爐法和迴轉窯法生產金 屬化球團工藝，已投入實際工業生產。例如專利"CN200610019950. 4"，名稱為"一種鮞狀高 磷赤鐵礦脫磷提鐵的生產方法"的專利中，將含碳物料在高溫下還原，冷卻後經過細磨、磁 選使金屬鐵顆粒和含磷脈石分離。但是不適用于堅爐生產，需要重新造爐，增加成本。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是根據現有技術的不足提供一種用堅爐直接還原高磷礦生產高磷 鐵的方法，本發明可以利用堅爐直接還原球團金屬，得到高磷鐵。
[0006] 本發明的技術方案如下：一種用堅爐直接還原高磷礦生產高磷鐵的方法，其步驟 包括：
[0007] (1)按重量份數取高磷礦粉49份，膨潤土 1份，煤粉2. 5?20份，其中上述組分粒 度< 0.074毫米的佔60%以上；
[0008] ⑵配料後將原料倒在造球盤上，噴灑霧化水，水量10%，壓製成球團；
[0009] (3)在堅爐固定床中於KKKTC下進行還原反應，所述還原反應採用CO和N2的混 合氣體氛圍，CO佔氣體體積比為5%?30%。
[0010] 優選的，所述步驟（2)中壓制球團採用手工壓制。這是由於配碳量較高，採用手工 壓制效果更好。
[0011] 優選的，所述高磷礦粉中包括有質量百分數為66-67 %的赤鐵礦、2. 0-3. 0 %的 磷灰石、7. 0-9. 0%石英、磷元素為0. 6-1. 0%。所述高磷礦粉中鐵元素的質量百分數為 50-52%，經磁化焙燒提純後該礦石鐵元素的質量百分數為59-63%。優選採用鄂西高磷礦。
[0012] 優選的，所述煤粉的質量百分數包括：固定碳52-60%、灰分30-42%。優選採用鄂 西當地無煙煤。
[0013] 優選的，所述步驟（3)中還原時間為2-4小時。
[0014] 本發明只要保證合理的配碳量和和適當的還原性氣體CO的體積百分比，在堅爐 允許的KKKTC的溫度下，保證充足的還原反應時間（2?4h)，球團金屬化率是可以穩定達 到85%以上，增加配碳量有利於金屬球團化的過程，金屬化率達標所需時間也相應縮短， 從還原動力學來說，這個結果也是合理的，鐵礦粉周圍布滿碳粉，碳素與氧化鐵接觸面積增 多，促進了還原過程。從金屬球團化率的結果可以看出，利用堅爐還原高磷鐵礦石是可以生 產出符合要求的高磷鐵的，在鄂西蘊藏豐富高磷礦而一直未被開發利用的現狀下，一種用 堅爐直接還原高磷礦的方法具有現實的經濟價值。
[0015] 本發明採用常見的堅爐直接生產高磷鐵，無需單獨造爐，大大節省了成本，而且工 藝簡單，效果好。同時，反應的溫度也低，節省能源，具有很強的實用性。
【具體實施方式】
[0016] 以下通過具體實施例進一步說明本發明：
[0017] 實施例1
[0018] 一種用堅爐直接還原高磷礦的方法，其步驟包括：
[0019] (1)取高磷礦粉49份，膨潤土 1份，煤粉2. 5份，各組分粒度< 0. 074毫米佔60% 以上；
[0020] (2)配料後將原料倒在造球盤上，噴灑霧化水，水量10%，手工壓製成球團；
[0021] (3)在堅爐固定床中於1000°C下進行還原反應4h，所述還原反應採用CO和N2的 混合氣體氛圍，CO佔氣體體積比為30%。
[0022] 實施例2
[0023] -種用堅爐直接還原高磷礦的方法，其步驟包括：
[0024] (1)取高磷礦粉49份，膨潤土 1份，煤粉4. 5份，各組分粒度<0· 074毫米佔60% 以上；
[0025] (2)配料後將原料倒在造球盤上，噴灑霧化水，水量10%，手工壓製成球團；
[0026] (3)在堅爐固定床中於KKKTC下進行還原反應3. 5h，所述還原反應採用CO和N2 的混合氣體氛圍，CO佔氣體體積比為20%。
[0027] 實施例3
[0028] -種用堅爐直接還原高磷礦的方法，其步驟包括：
[0029] (1)取高磷礦粉49份，膨潤土 1份，煤粉5份，各組分粒度<0· 074毫米佔60%以 上；
[0030] (2)配料後將原料倒在造球盤上，噴灑霧化水，水量10%，手工壓製成球團；
[0031] (3)在堅爐固定床中於KKKTC下進行還原反應3. 5h，所述還原反應採用CO和N2 的混合氣體氛圍，CO佔氣體體積比為25%。
[0032] 實施例4
[0033] -種用堅爐直接還原高磷礦的方法，其步驟包括：
[0034] (1)取高磷礦粉49份，膨潤土 1份，煤粉7. 5份，各組分粒度< 0. 074毫米佔60% 以上；
[0035] (2)配料後將原料倒在造球盤上，噴灑霧化水，水量10%，手工壓製成球團；
[0036] (3)在堅爐固定床中於1000°C下進行還原反應3h，所述還原反應採用CO和N2的 混合氣體氛圍，CO佔氣體體積比為20%。
[0037] 實施例5
[0038] -種用堅爐直接還原高磷礦的方法，其步驟包括：
[0039] (1)取高磷礦粉49份，膨潤土 1份，煤粉4. 5份，各組分粒度<0· 074毫米佔60% 以上；
[0040] (2)配料後將原料倒在造球盤上，噴灑霧化水，水量10%，手工壓製成球團；
[0041] (3)在堅爐固定床中於KKKTC下進行還原反應3. 5h，所述還原反應採用CO和N2 的混合氣體氛圍，CO佔氣體體積比為20%。
[0042] 實施例6
[0043] 一種用堅爐直接還原高磷礦的方法，其步驟包括：
[0044] (1)取高磷礦粉49份，膨潤土 1份，煤粉10份，各組分粒度<0· 074毫米佔60% 以上；
[0045] (2)配料後將原料倒在造球盤上，噴灑霧化水，水量10%，手工壓製成球團；
[0046] (3)在堅爐固定床中於1000°C下進行還原反應3h，所述還原反應採用CO和N2的 混合氣體氛圍，CO佔氣體體積比為25%。
[0047] 實施例7
[0048] 一種用堅爐直接還原高磷礦的方法，其步驟包括：
[0049] (1)取高磷礦粉49份，膨潤土 1份，煤粉12. 5份，各組分粒度<0· 074毫米佔60 % 以上；
[0050] (2)配料後將原料倒在造球盤上，噴灑霧化水，水量10%，手工壓製成球團；
[0051] (3)在堅爐固定床中於KKKTC下進行還原反應2. 5h，所述還原反應採用CO和N2 的混合氣體氛圍，CO佔氣體體積比為25%。
[0052] 實施例8
[0053] -種用堅爐直接還原高磷礦的方法，其步驟包括：
[0054] (1)取高磷礦粉49份，膨潤土 1份，煤粉20份，各組分粒度<0· 074毫米佔60% 以上；
[0055] (2)配料後將原料倒在造球盤上，噴灑霧化水，水量10%，手工壓製成球團；
[0056] (3)在堅爐固定床中於1000°C下進行還原反應2h，所述還原反應採用CO和N2的 混合氣體氛圍，CO佔氣體體積比為5%。
[0057] 所述高磷礦粉為鄂西高磷礦，高磷礦粉中包括包括有質量百分數為66-67%的赤 鐵礦、2. 0-3. 0 %的磷灰石、7. 0-9. 0 %石英、磷元素為0. 6-1. 0 %，鐵元素的質量百分數為 50-52%，經磁化焙燒提純後該礦石鐵元素的質量百分數為59-63%。所述煤粉為鄂西當地 無煙煤，煤粉的質量百分數包括：固定碳52-60%、灰分30-42%。
[0058] 表1實施例1-8高磷礦還原結果
[0059]
【權利要求】
1. 一種用堅爐直接還原高磷礦生產高磷鐵的方法，其步驟包括： (1) 按重量份數取高磷礦粉49份，膨潤土 1份，煤粉2. 5?20份，其中上述組分粒度 彡0.074毫米的佔60%以上； (2) 配料後將原料倒在造球盤上，噴灑霧化水，水量10%，壓製成球團； (3) 在堅爐固定床中於1000°C下進行還原反應，所述還原反應採用CO和N2的混合氣 體氛圍，CO佔氣體體積比為5%?30%。
2. 根據權利要求1所述用堅爐直接還原高磷礦生產高磷鐵的方法，其特徵在於：所述 步驟（2)中壓制球團採用手工壓制。
3. 根據權利要求1所述用堅爐直接還原高磷礦生產高磷鐵的方法，其特徵在於：所述 高磷礦粉中包括有質量百分數為66-67 %的赤鐵礦、2. 0-3. 0 %的磷灰石、7. 0-9. 0 %石英、 磷元素為0. 6-1. 0%。
4. 根據權利要求3所述用堅爐直接還原高磷礦生產高磷鐵的方法，其特徵在於：所述 高磷礦粉中鐵元素的質量百分數為50-52%，經磁化焙燒提純後該礦石鐵元素的質量百分 數為 59-63%。
5. 根據權利要求1所述用堅爐直接還原高磷礦生產高磷鐵的方法，其特徵在於：所述 煤粉的質量百分數包括：固定碳52-60%、灰分30-42%。
6. 根據權利要求1所述用堅爐直接還原高磷礦生產高磷鐵的方法，其特徵在於：所述 步驟（3)中還原時間為2-4小時。
【文檔編號】C21B13/02GK104313229SQ201410604553
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月30日 優先權日:2014年10月30日
【發明者】李紅, 何明華, 文志軍 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司