一种强化铁矿内配碳球团制备及还原的方法技术

本发明专利技术涉及一种强化铁矿内配碳球团制备及还原的方法，包括以下步骤：(1)将铁矿石、还原剂、粘结剂与添加剂按一定比例进行配料；(2)将上述配好的混合料送入球磨机经过破碎、细磨和混匀等过程，得到细粒级的混匀料；(3)利用上述细粒混匀料造球或压团，得到铁矿内配碳球团；(4)上述制备好的内配碳球团经过还原焙烧处理，可得到金属化球团产品。本发明专利技术的铁矿石、还原剂、粘结剂、添加剂等原料经配料后一起进入磨机的方式，在单一的磨矿工序中同时实现上述几种原料的磨细与充分混匀的双重功效，大大简化了传统操作中预先对每种原料分别细磨、再按比例配料、后混匀的工序环节，且显著改善了铁矿内配碳球团的质量、强化了其后续的还原过程。

Method for preparing and reducing carbon pellet in iron ore

The invention relates to a method for preparing carbon pellet strengthened with iron ore and reduction, which comprises the following steps: (1) the iron ore, reducing agent, binder and additive according to a certain proportion of ingredients; (2) the above mixture prepared into the ball after crushing, grinding and mixing process get uniform mixing, fine level; (3) the fine mixture balling or pressure group are iron carbon containing pellets; (4) the prepared carbon containing pellets by reduction roasting treatment, can obtain the metallized pellets. The invention of the iron ore, reducing agent, binder, additives and other raw materials ingredients together after entering the mill, grinding while achieving the raw materials in the grinding process in single and mixed thoroughly the dual effect, which greatly simplifies the process of traditional operation in advance of each kind of raw material of fine grinding, respectively. According to proportion, after mixing, and significantly improve the quality and strengthen the iron carbon containing pellets of the subsequent reduction process.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金技术与矿产资源综合利用领域，具体涉及一种强化铁矿内配碳球团制备及还原的方法。
技术介绍
随着钢铁工业的发展，国内优质铁矿石供应不足问题日益严重，矿产资源已成为我国钢铁工业发展的“瓶颈”，中国铁矿石的需求量急剧增加，2009年至今中国进口铁矿石量年均增长21.8％，进口量的不断攀升，也使得中国铁矿石的进口依存度不断提高，2012年，中国铁矿石进口依存度约为63％，2014年对外进口依存度再度升高到78.5％。同时焦炭资源面临的巨大压力严重制约着高炉炼铁工业的发展。我国煤炭资源质量差异大，烟煤、无烟煤比例较大，焦煤只占煤炭储量的约27％，且分布不均，对高炉炼铁生产发展十分不利。煤基直接还原以煤为主要能源，以回转窑作为主体设备，回转窑直接还原技术已趋于成熟，生产能力、规模、作业率、自动化水平和设备运转能力都有很大发展。然而回转窑工艺存在流程长、投资大、总体能耗高，球团在窑内停留时间长，易产生低温还原粉化，窑容利用系数偏低，窑内粉末量大，回转窑易结圈等方面的问题，仍需进一步完善。内配碳球团因其优越的反应动力学条件，可明显缩短还原时间、强化还原效果而成为目前研究的热点，但是其仍存在成球强度低、易粉化的等难以克服的缺陷，尚未能应用于回转窑还原工艺。
技术实现思路
本专利技术针对现有煤基直接还原效率低、难顺行，而高质量内配碳球团制备工序复杂、难度大的不足，开发出一种强化铁矿内配碳球团制备及还原的方法，可显著改善内配碳球团质量、强化其后续还原效果，进入回转窑进行高效还原，具有处理流程短、投资成本少、能源消耗低、产品质量好等显著优点。本专利技术提出的一种强化铁矿内配碳球团制备及还原的方法，包括以下步骤：(1)将铁矿、煤粉、添加剂和粘结剂混合；(2)直接将步骤(1)得到的混合料共同进行破碎、磨矿和混匀，获得细粒级的混匀料；(3)将步骤(2)所得混匀料造球或压团，得到内配碳球团；(4)将步骤(3)所得内配碳球团干燥后送入回转窑或隧道窑或转底炉等进行还原焙烧，得到金属化球团产物。其中，添加剂按铁矿干基质量的0～5.0％配取。粘结剂按铁矿干基质量的0～3.0％配取。通过上述方法制备得到的内配碳球团可以送入隧道窑或转底炉等常规的还原焙烧窑进行还原焙烧。且由于通过上述方法制备得到的内配碳球团的强度高，不同于一般的内配碳球团，可用于回转窑进行还原焙烧处理。在现有的煤基回转窑直接还原技术中，铁矿石经磨矿→造球→干燥→焙烧等工序制备成具有较高强度的氧化球团矿后再与煤加入回转窑内还原，在窑内铁矿球团与煤处于混合堆积状态、传质效果差，铁氧化物的还原基本以CO的间接还原反应为主，反应速度慢、对温度要求高；同时铁矿氧化球团在还原过程中易膨胀产生粉化，导致回转窑结圈、运行不畅，存在流程长、能耗高、顺行难度大、利用效率偏低的问题。本专利技术通过不针对铁矿、煤粉分别磨矿，而是直接将铁矿、煤粉、添加剂和粘结剂混合，通过混合磨矿的方式同步实现各原料的破碎、细磨和混匀，不仅大大简化了处理环节、强化了混匀效果，且改变了原料的表面性质，为高质量含碳球团的制备创造了良好物质基础的同时改善了还原过程的传质条件。而且内配碳的消耗在球团内部留下孔隙，为还原膨胀应力的消纳提供空间，有效减少了粉末的产生、保证了回转窑的正常运转。本专利技术与传统的煤基回转窑直接还原流程相比，具有工艺流程短、投资成本少、能源消耗低、产品质量好等显著优点，为高效综合利用钒钛铁矿资源提供了新技术，具有广阔的应用前景。本专利技术进一步包括以下优选的技术方案：优选的方案中，在混合前，将铁矿和煤粉先分别破碎至小于10mm。优选的方案中，煤粉与铁矿中的C/Fe质量比为0.2～0.6。进一步优选所述煤粉与铁矿中的C/Fe质量比为0.5～0.6。进一步优选将步骤(3)所得内配碳球团干燥后送入回转窑还原，得到金属化球团产物。优选的方案中，步骤(1)所述铁矿，其总铁的质量分数大于或等于25％。优选的方案中，步骤(1)所述煤粉为无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭或生物质碳中一种或几种的混合物。优选的方案中，步骤(1)所述添加剂为碳酸钠、硫酸钠、氯化钠、硼酸钠、氯化钙、氟化钙或氯化铁中的一种或几种的混合物。优选的方案中，步骤(1)所述粘结剂为膨润土、复合膨润土、氧化钙、水玻璃或佩利多中的一种或几种的混合物。优选的方案中，步骤(2)所述细粒级混匀料中粒度小于0.074mm颗粒的干基质量占混合料干基总质量的70％以上。优选的方案中，步骤(3)所述内配碳球团直径为3～12mm。优选的方案中，步骤(4)所述干燥后的内配碳球团从高0.5m处落下，重复3次后，粒度小于或等于1.0mm的粉末的质量分数小于或等于5％。所得到的内配碳球团质量高，强度大。优选的方案中，步骤(4)所述还原焙烧温度为800℃～1200℃。优选的方案中，步骤(4)所述还原焙烧时间为0.5小时～4小时。本专利技术能够在相对低的焙烧温度和短的焙烧时间条件下，获得好的还原效果。优选的方案中，步骤(4)所述金属化球团产物的金属化率为50％～95％。本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术提出了一种强化铁矿内配碳球团制备及还原的方法，流程简单，避免了传统煤基直接还原流程中的多次磨矿、两段焙烧、利用效率低等问题。2)本专利技术提出的一种强化铁矿内配碳球团制备及还原的方法，同时破碎，能够进一步促进均匀混合，提高了内配碳球团质量，同时强化了其后续还原过程。3)通过本专利技术的制备方法制备得到的内配碳球团的强度高，所得干球从高0.5m处落下，重复3次后，粒度小于或等于1.0mm的粉末的质量分数低至1.6％，可以直接进入回转窑进行高效的还原焙烧处理。4)本专利技术对原料的要求低，所得到的金属化球团产物的金属化率为50％～95％。由于原料的选取不同，金属化率的跨度较大，但是相对现有技术而言，选用同种原料进行同样的处理时，本专利技术的金属化率相对提高。本专利技术克服了现有技术中只能将单个组分分别破碎后再进行混合处理的偏见，通过将各种原料混合后共同破碎，磨矿和混匀后，得到了强化的铁矿内配碳球团，可以直接用于回转窑中进行还原焙烧，并获得高效的还原焙烧效果。且本专利技术根据原料的不同选择，可以使用少量或不使用粘结剂，就能获得好的强化效果。本专利技术采取铁矿石、还原剂、粘结剂、添加剂等原料经配料后一起进入磨机的方式，在单一的磨矿工序中同时实现上述几种原料的磨细与充分混匀的双重功效，大大简化了传统操作中预先对每种原料分别细磨、再按比例配料、后混匀的工序环节，且显著改善了铁矿内配碳球团的质量、强化了其后续的还原过程。本专利技术具有简化处理流程、降低能源消耗、节省投资成本、改善球团质量、强化还原效果等显著优点，可望为高效综合利用含铁资源提供新的技术，具有广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术的一种强化铁矿内配碳球团制备及还原的方法的工艺流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1将1#铁矿与按C/Fe质量比为0.3配取的煤粒、按铁矿干基总质量的3.0％配取的NaCl和按铁矿干基总质量的1.0％配取的膨润土进行配料；配料后的混合料一起送进球磨机进行破碎、磨矿和混匀，获得小于0.074mm粒级质量百分比占80％的混匀料；将混匀料采用圆盘造球机造球，得到直径约为6mm的内配碳球团；内配碳球团经干燥后(所得干球从高0.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强化铁矿内配碳球团制备及还原的方法，包括以下步骤：(1)将铁矿、煤粉、添加剂和粘结剂混合；(2)直接将步骤(1)得到的混合料共同进行破碎、磨矿和混匀，获得细粒级的混匀料；(3)将步骤(2)所得混匀料造球或压团，得到内配碳球团；(4)将步骤(3)所得内配碳球团干燥后送入回转窑或隧道窑或转底炉进行还原焙烧，得到金属化球团产物；其中，添加剂按铁矿干基质量的0～5.0％配取，粘结剂按铁矿干基质量的0～3.0％配取。

【技术特征摘要】
1.一种强化铁矿内配碳球团制备及还原的方法，包括以下步骤：(1)将铁矿、煤粉、添加剂和粘结剂混合；(2)直接将步骤(1)得到的混合料共同进行破碎、磨矿和混匀，获得细粒级的混匀料；(3)将步骤(2)所得混匀料造球或压团，得到内配碳球团；(4)将步骤(3)所得内配碳球团干燥后送入回转窑或隧道窑或转底炉进行还原焙烧，得到金属化球团产物；其中，添加剂按铁矿干基质量的0～5.0％配取，粘结剂按铁矿干基质量的0～3.0％配取。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤粉与铁矿中的C/Fe质量比为0.2～0.6。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述煤粉与铁矿中的C/Fe质量比为0.5～0.6。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将步骤(3)所得内配碳球团干燥后送入回转窑还原，得到金属化球团产物。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在混合前，将所述铁矿和煤粉先分别破碎至小于10mm。6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：易凌云，黄柱成，姜涛，郭宇峰，李光辉，杨永斌，范晓慧，张元波，钟荣海，梁之凯，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43