本发明专利技术提出了矿粉还原方法及其系统。其中，矿粉还原方法包括：使煤、水蒸气和氧气在气化反应器中反应，以便得到含有一氧化碳和氢气的还原气；使还原气与矿粉在流化床还原反应器中反应，以便得到还原产物和还原乏气；将还原乏气进行脱硫脱碳处理，以便得到经过净化的还原乏气；以及将经过净化的还原乏气引入到流化床还原反应器中。利用该方法可以有效地对矿粉进行还原，节省成本的同时能够显著提高了矿粉的还原效率。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出了矿粉还原方法及其系统。其中，矿粉还原方法包括：使煤、水蒸气和氧气在气化反应器中反应，以便得到含有一氧化碳和氢气的还原气；使还原气与矿粉在流化床还原反应器中反应，以便得到还原产物和还原乏气；将还原乏气进行脱硫脱碳处理，以便得到经过净化的还原乏气；以及将经过净化的还原乏气引入到流化床还原反应器中。利用该方法可以有效地对矿粉进行还原，节省成本的同时能够显著提高了矿粉的还原效率。【专利说明】中低阶煤气化制备还原气流化床冶炼新方法及系统
本专利技术涉及冶金领域。具体而言，涉及一种中低阶煤气化制备还原气流化床冶炼新方法及系统。
技术介绍
我国劣质矿产储量丰富，全国铁矿查明资源储量为613.35亿吨，其中基础储量为223.64亿吨，资源量389.71亿吨，我国铁矿石查明资源储量绝大部分为贫矿，富铁矿石查明资源储量有10.02亿吨，占全部铁矿查明资源储量的1.6%。另一方面，我国具有伴(共)生有益组分的铁矿石储量约占全国储量的1/3，伴(共)生有益组分有:钒、钛、钨、钥、钴、锑、金、镉、镓、铀、钍等30余种稀有珍贵金属。这是我国铁矿资源的主要特点。采用现有高炉技术对复合矿进行“强行”冶炼，造成大量的共生元素没有得到合理的利用而白白浪费，甚至环境污染，例如，我国大约40亿吨的高品位中高磷铁矿未被利用。因此劣质矿的综合利用是一个必须解决的问题。另外，随着世界上高品位铁矿资源在日益减少，进口矿中粉矿已达80% ;国产铁矿石的平均品位只有33%，故国产矿几乎100%全是矿粉。要同时面对或适应进口矿价增长势不减、粒度越来越细、国内大量复合共生矿得不到合理开发等资源形势，矿粉直接还原技术是有效应对目前我国铁矿现状的一条重要途径。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种具有生产效率高、还原气制备成本低等优点的中低阶煤气化制备还原气流化床冶炼新方法及系统。为此，在本专利技术的第一个方面，本专利技术提出了一种矿粉还原方法，该包括:使煤、水蒸气和氧气在气化反应器中反应，以便得到含有一氧化碳和氢气的还原气；使所述还原气与矿粉在流化床还原反应器中反应，以`便得到还原产物和还原乏气；将所述还原乏气进行脱硫脱碳处理，以便得到经过净化的还原乏气；以及将所述经过净化的还原乏气引入到所述流化床还原反应器中。利用上述方法可以直接将矿粉进行还原，省去了烧结、制备球团等高污染、高效能的工序，从而能够节省大量的基建投资和运行成本。并且该方法制备还原气的原料煤可以采用低阶煤，显著降低了还原气的制备成本。另外，该方法中将用于还原矿粉后的还原乏气进行净化处理，将其中未参加还原反应的一氧化碳和氢气引回到流化床还原反应器中，继续用于还原矿粉，由此可以避免还原气体的浪费。因此，利用上述还原矿粉的方法，降低还原气的制备成本，进一步提高矿粉的还原效率。另外，根据本专利技术上述实施例的矿粉还原方法还可以具有如下附加的技术特征:根据本专利技术的实施例，所述矿粉为选自红土镍矿、鮞状赤铁矿、羚羊石矿、钒钛磁铁矿、赤铁矿、镜铁矿、褐铁矿、菱铁矿以及有色金属氧化物炉渣的至少一种。由此可以进一步提闻矿粉的还原效率。根据本专利技术的具体实施例，矿粉的平均粒度可以为3.0mm以下。由此可以进一步提闻矿粉的还原效率。根据本专利技术的实施例，所述煤为选自褐煤、长焰煤以及次烟煤的至少一种。由此可以降低制备还原气的成本。根据本专利技术的实施例，所述气化反应器内的气化温度为750~1100摄氏度，气化压力为0.3MPa以上。由此可以提闻制备还原气的效率，以便进一步提闻还原矿粉的效率。根据本专利技术的实施例，所述还原气含有氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氮气，其中，各组分的体积百分比满足下列条件:H2/C0>0.5，(H2+C0) / (H2CHCO2) >10，3%〈CH4〈15%，N2〈10%，1% ( CO2 ( 3%。由此利用该还原气体可以进一步提高矿粉的还原效率。专利技术人惊奇地发现，当采用该比例的还原气体组成时，可以有效地利用该还原气体对矿粉进行还原处理。当采用不满足该条件的还原气体时，对矿粉进行还原的效率会显著下降。根据本专利技术的实施例，所述气化反应器为选自固定床、流化床和输送床的至少一种。由此可以提高制备还原气的效率，以便进一步提高矿粉的还原效率。专利技术人惊奇地发现，只有当采用固定床、流化床和输送床时，才可以利用中低阶煤，获得能够有效用于对矿粉进行还原处理的还原气体，即还原气体的组成满足下列要求:H2/C0>0.5，(H2+C0)/(H2CHCO2) >10，3%〈CH4〈15%，N2〈10%，1% ^ CO2 ( 3%。当采用其他的气化反应器时，由于气化反应器本身的限制，不适合利用中低阶煤来获得满足上述条件的还原气体。从而利用其他气化反应器所产生的还原气体进行矿粉还原的性价比远低于采用固定床、流化床和输送床。根据本专利技术的实施例，在将还原气与矿粉反应之前，预先对所述还原气进行除尘处理。由此可以降低还原气的含尘量，以便进一步提高矿粉的还原效率。根据本专利技术的实施例，所述流化床还原反应器内的还原温度为750~1150摄氏度，还原压力小于或等于l.0MPa。由此可以进一步提高矿粉的还原效率。根据本专利技术的实施例，在对所述还原乏气进行脱硫脱碳之前，预先对所述还原乏气依次进行除尘处理、换热处理、洗涤处理以及气液分离处理，并对气液分离之后所得到的气体进行压缩之后进行所述脱硫脱碳处理。由此可以将未参加还原反应的还原气体进行净化后重复利用，以便进一步提高还原气的利用效率，进而提高矿粉的还原效率。根据本专利技术的实施例，利用所述经过净化的还原乏气的一部分对所述还原乏气进行换热处理，由此可以提高热利用率。根据本专利技术的实施例，在将所述经过净化的还原乏气引入所述流化床还原反应器之前，在加热炉中对所述经过净化的还原乏气进行预热处理，其中，所述加热炉采用所述经过净化的还原乏气的一部分作为燃料。由此可以提高还原气的利用效率，进而提高矿粉的还原效率。在本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种用于还原矿粉的系统，其特征在于，包括:气化反应器，所述气化反应器用于使煤、水蒸气和氧气在其中反应，以便得到含有一氧化碳和氢气的还原气；流化床还原反应器，所述流化床还原反应器与所述气化反应器相连，用于使所述还原气与矿粉在流化床还原反应器中反应，以便得到还原产物和还原乏气；脱硫脱碳装置，所述脱硫脱碳装置与所述流化床还原反应器相连，将所述还原乏气进行脱硫脱碳处理，以便得到经过净化的还原乏气；以及还原乏气返回管路，所述还原乏气返回管路分别与所述脱硫脱碳装置和所述流化床还原反应器相连，用于将所述经过净化的还原乏气引入到所述流化床还原反应器中。利用上述用于还原矿粉的系统可以有效地对矿粉进行还原，并且能够显著提高矿粉的还原效率。另外，根据本专利技术上述实施例的用于还原矿粉的系统还可以具有如下附加的技术特征:根据本专利技术的实施例，所述气化反应器内的气化温度为750~1100摄氏度，气化压力为0.3MPa以上。由此可以提闻气化反应器制备还原气的效率，以便进一步提闻矿粉的还原效率。根据本专利技术的实施例，所述还原气含有氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氮气，其中，各组分的体积百分比满足下列条件本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种矿粉还原方法，其特征在于，包括：使煤、水蒸气和氧气在气化反应器中反应，以便得到含有一氧化碳和氢气的还原气；使所述还原气与矿粉在流化床还原反应器中反应，以便得到还原产物和还原乏气；将所述还原乏气进行净化处理，以便得到经过净化的还原乏气；以及将所述经过净化的还原乏气引入到所述流化床还原反应器中。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴道洪，王其成，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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