一种微波氢气还原铁矿粉脱硫、磷方法技术

本发明专利技术提供一种微波氢气还原铁矿粉脱硫、磷方法，涉及氢冶金、微波冶金技术领域，方法包括：将铁矿石研磨成预设粒度的铁矿粉；获取铁矿粉内金属相的温度和熔融状态；根据温度和熔融状态控制微波照射的功率，对铁矿粉进行微波照射，使还原出的金属铁相中不产生液相，并通入还原气体进行铁氧化物的逐级还原；向还原后的金属铁相中通入保护气体，恢复至室温，得到还原铁粉；对还原铁粉进行磁选，得到目标还原铁粉。本发明专利技术可促进氢气还原效果及气化脱磷、脱硫效果。实现较低温下的高效还原，实现从原材料上控制硫磷含量，有利于提高钢材的洁净度，既可减轻后续金属液冶炼过程脱硫、脱磷的难度，又可对铁矿粉进行还原直接生产铁粉，缩短冶炼流程。短冶炼流程。短冶炼流程。

【技术实现步骤摘要】
一种微波氢气还原铁矿粉脱硫、磷方法


[0001]本专利技术涉及氢冶金、微波冶金
，特别是指一种微波氢气还原铁矿粉脱硫、磷方法。

技术介绍

[0002]钢铁工业的产量规模巨大，历史贡献卓越，对支撑国民经济与社会的未来发展战略意义重大。同时，所面临的碳排放环境与政策压力日趋严峻，零或低碳突破性技术已成为钢铁制造业领域的时代命题。为此，国内外正大力研发碳减量和碳资源再利用前沿技术。高炉炼铁产能大、效率高，但高炉高焦比高能耗的现实与环境绿色发展的矛盾日益突出。高炉炼铁正在研究包括用天然气或生物燃料替代焦炭、以富氢气体喷吹代替喷煤等一系列技术，但焦炭的骨架、还原和热源的主导地位不会改变。由于能源效率的急剧提升，从能源效率角度，工艺技术几近完善，在现有技术上，改进空间有限。
[0003]炼铁能源结构，从碳
‑
电
‑
氢的三元关系角度审视，将由现在的“碳冶金”逐步向着“电
‑
氢结合冶金”方向发展。随着工业规模制氢能力的快速发展，探索、研发可以基本替代“碳冶金”的“氢冶金”炼铁或直接炼钢新方法，解决“氢冶金”过程非碳热能的高效供给，并在技术层面获得可比较的高效生产能力，是摆脱碳排放压力的主要路径之一。
[0004]因此，目前氢炼铁主要存在以下技术问题：一、氢还原过程为强吸热反应，氢冶金过程需要持续不断的热源，现主流富氢冶炼主要依赖天然气、生物等燃料提供热源，依然存在二氧化碳的排放；二、还原冶炼过程中，硫、磷等有害元素进入铁液，液态铁脱磷、硫难度较大，且易发生回硫、回磷现象。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种微波氢气还原铁矿粉脱硫、磷方法，可解决氢还原过程为强吸热反应，氢冶金过程需要持续不断的热源，现主流富氢冶炼主要依赖天然气、生物等燃料提供热源，依然存在二氧化碳的排放；还原冶炼过程中，硫、磷等有害元素进入铁液，液态铁脱磷、硫难度较大，且易发生回硫、回磷现象的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：
[0008]一种微波氢气还原铁矿粉脱硫、磷方法，所述方法包括：
[0009]将铁矿石研磨成预设粒度的铁矿粉；
[0010]获取所述铁矿粉内金属相的温度和熔融状态；
[0011]根据所述温度和熔融状态控制微波照射的功率，对所述铁矿粉进行微波照射，使还原出的金属铁相中不产生液相，并通入还原气体进行铁氧化物的逐级还原；
[0012]向还原后的金属铁相中通入保护气体，恢复至室温，得到还原铁粉；
[0013]对所述还原铁粉进行磁选，得到目标还原铁粉。
[0014]在一种可选的实施例中，所述铁氧化物的逐级还原包括第一级还原：Fe2O3还原成
Fe3O4，第二级还原：Fe3O4还原成FeO，第三级还原：FeO还原成金属铁；
[0015]所述根据所述温度和熔融状态控制微波照射的功率，包括获取每级还原所需温度，获取每级还原中磷的熔融状态，根据每级还原所需温度和每级还原中磷的熔融状态控制微波照射的功率。
[0016]在一种可选的实施例中，所述方法还包括获取每级还原所需时间，根据每级还原所需时间控制微波照射的功率。
[0017]在一种可选的实施例中，所述方法还包括获取每级还原所需还原气体含量，根据每级还原所需还原气体含量向每级通入特定量的还原气体。
[0018]在一种可选的实施例中，微波照射的功率为1～3kw，频率为2GHZ
‑
2.45GHZ，磁场强度为110KA/cm
‑
120KA/cm。
[0019]在一种可选的实施例中，微波照射时使反应温度控制在900℃
‑
1400℃之间。
[0020]在一种可选的实施例中，所述方法还包括将研磨成预设粒度的铁矿粉进行烘干，烘干温度为100℃
‑
120℃，烘干时间为2小时
‑
4小时。
[0021]在一种可选的实施例中，所述方法还包括获取所述铁矿粉中的磷含量，当所述磷含量大于预设含量时向所述铁矿粉中加入参考量的煤粉。
[0022]在一种可选的实施例中，通入氢气或者富氢气体的压力不低于0.1MPa。
[0023]在一种可选的实施例中，通入氢气或者富氢气体的流速为5L/min
‑
10L/min。
[0024]本专利技术实施例提供的方法至少具有以下有益效果：
[0025]本专利技术实施例中铁矿粉在微波照射下，十分有利于硫、磷的还原和气化脱除，在冶炼铁矿的同时利用微波照射加热铁矿，可促进氢气还原效果及气化脱磷、脱硫效果。采用微波辐射氢气作为还原气体可大幅降低还原冶炼温度，实现较低温下的高效还原，实现从原材料(源头)上控制硫磷含量，有利于提高钢材的洁净度，既可减轻后续金属液冶炼过程脱硫、脱磷的难度，又可对铁矿粉进行还原直接生产铁粉，缩短冶炼流程。本专利技术取消了高炉冶炼必不可少的烧结和焦化工序，反应过程不需要固体碳或煤气作为还原剂，也不依赖于固体碳或煤气作为燃料提供热源，以氢气为还原剂，在微波照射下实现铁矿石的还原，反应过程主要生成水蒸气，可实现零碳排放，大幅降低二氧化硫、氮氧化物、粉尘、二噁英等的排放。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例提供的方法流程示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例提供的方法简易流程示意图。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0029]钢铁工业的产量规模巨大，历史贡献卓越，对支撑国民经济与社会的未来发展战略意义重大。同时，所面临的碳排放环境与政策压力日趋严峻，零或低碳突破性技术已成为钢铁制造业领域的时代命题。为此，国内外正大力研发碳减量和碳资源再利用前沿技术。高炉炼铁产能大、效率高，但高炉高焦比高能耗的现实与环境绿色发展的矛盾日益突出。高炉
炼铁正在研究包括用天然气或生物燃料替代焦炭、以富氢气体喷吹代替喷煤等一系列技术，但焦炭的骨架、还原和热源的主导地位不会改变。由于能源效率的急剧提升，从能源效率角度，工艺技术几近完善，在现有技术上，改进空间有限。炼铁能源结构，从碳
‑
电
‑
氢的三元关系角度审视，将由现在的“碳冶金”逐步向着“电
‑
氢结合冶金”方向发展。随着工业规模制氢能力的快速发展，探索、研发可以基本替代“碳冶金”的“氢冶金”炼铁或直接炼钢新方法，解决“氢冶金”过程非碳热能的高效供给，并在技术层面获得可比较的高效生产能力，是摆脱碳排放压力的主要路径之一。
[0030]因此，目前氢炼铁主要有以下技术问题需要克服：一、氢还原过程为强吸热反应，氢冶金过程需要持续不断的热源，现主流富氢冶炼主要依赖天然气、生物等燃料提供热源，依然存在二氧化碳的排放；二、还原冶炼过程中，硫、磷等有害元素进入铁液，液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波氢气还原铁矿粉脱硫、磷方法，其特征在于，所述方法包括：将铁矿石研磨成预设粒度的铁矿粉；获取所述铁矿粉内金属相的温度和熔融状态；根据所述温度和熔融状态控制微波照射的功率，对所述铁矿粉进行微波照射，使还原出的金属铁相中不产生液相，并通入还原气体进行铁氧化物的逐级还原；向还原后的金属铁相中通入保护气体，恢复至室温，得到还原铁粉；对所述还原铁粉进行磁选，得到目标还原铁粉。2.根据权利要求1所述的微波氢气还原铁矿粉脱硫、磷方法，其特征在于，所述铁氧化物的逐级还原包括第一级还原：Fe2O3还原成Fe3O4，第二级还原：Fe3O4还原成FeO，第三级还原：FeO还原成金属铁；所述根据所述温度和熔融状态控制微波照射的功率，包括获取每级还原所需温度，获取每级还原中磷的熔融状态，根据每级还原所需温度和每级还原中磷的熔融状态控制微波照射的功率。3.根据权利要求2所述的微波氢气还原铁矿粉脱硫、磷方法，其特征在于，所述方法还包括获取每级还原所需时间，根据每级还原所需时间控制微波照射的功率。4.根据权利要求2所述的微波氢气还原铁矿粉脱硫、磷方法，其特征在于，所述方法还包括获取每级还原所需还原气体含量，根据每级还原所需还原气体含量向每级通入特定量的还原气体。...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪陆阔，艾立群，周美洁，孙彩娇，李亚强，孟凡峻，周玉青，袁艺旁，刘泽华，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：