冶金复合料及其生产方法技术

生产金属组合物的方法包括下列步骤：（ａ）褐煤经剪切处理制成塑性体；（ｂ）在（ａ）步骤同时或之后将精细粉碎的矿石和／或精矿同煤混合；（ｃ）将在（ｂ）步骤产生的混合物压实成致密体；（ｄ）使致密体干燥以产生冶金组合物．步骤（ｃ）最好由挤压实现．本发明专利技术还提供了一种熔炼方法，在这个方法中组合物被加热到一定的温度，在这个温度下矿石或精矿被还原成金属．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金组合物及应用此组合物的方法。 一方面，本专利技术提供由金属氧化物矿和提高等级的褐煤构成的组合物，以及生产此种组合物的方法。 另一方面，提出处理此组合物以便使其中的金属氧化物还原的方法，包括冶炼方法，也在本专利技术考虑之列。 本专利技术中使用的提高等级的褐煤最好是我们在澳大利亚的共同未决专利申请书24294/84号(已于1984年8月23日公布)和/或52590/86号(PG9283)中叙述的专利技术产品。 在上述共同未决专利申请书中叙述的褐煤提高等级/压实方法，是将开采时含水量约为60%的软质、松散的原褐煤转变为含水量约为10%的硬质、抗磨碎的黑色固体燃料。在处理过程中，含开采水量的褐煤在选定的揉搓装置内剪切/磨碎，根据对最终密实产品的硬度要求不同，处理时间可以在5分钟或更短与1小时或更长的时间内变化。 剪切具有数种作用，在本文中是重要的。使煤变为细小颗粒状，原来精细分散在煤的多孔组织内的水分，至少有一部分变成了连续的液相，从而使煤变得湿润而有塑性，最后产生很大数量和面积的新解理的煤表面。这些新解理的表面参与颗粒间的搭桥结合过程，最终使煤质变得硬而密实，与此同时，除去和失去原来水分的大部分。密度由大约0.8增加到1.4是常见的。水分脱除速度很快(例如在20℃的静止空气中24小时可脱除80%)，在3～4天内即可达到最大硬度。在磨碎之后，已变成塑性的煤通过适当的挤压或高压压块装置，即环辊压力机，在适宜的压力下压制成块。在一个特别的列子中，压块装置为螺旋操纵的筒内活塞式压块机，该机器压制出直径3或10mm的圆柱形试样，该试样可切成任意需要的长度。在挤压时使用压力，对于使煤颗粒的新解理表面紧密靠近，从而促进搭桥结合和大大加快结合速度来说相信是重要的。在挤压过程中使用较高的压力，可大大缩短煤的磨碎时间。特别是在使用高效率的磨碎机时，则磨碎时间实际可缩短到5分钟或者更短。 在压实过程中，剪切磨碎原褐煤所需的最短时间，必须足以使煤体内产生显而易见的水分和可塑性。在实际操作中，所要求的条件可根据经验通过目测检查。时间的长短决定于磨碎机的运转速度，磨碎机所达到的剪切动作强度和机器使煤不断进入剪切区的效率。 就很短的剪切时间而言，煤的水分可能是决定性因素;如果水分太低，机器的效率将急剧下降。经验表明，水分按重量约为60%的褐煤显示出最优的剪切磨碎性能，而水分接近54%或更低时，褐煤的剪切磨碎性能是不令人满意的。 使用揉搓机轴转速为40和20转/分、转子与侧壁间隙为0.3mm的西格马型揉搓机操作时，维多利亚和日耳曼产地的各种褐煤均已成功地在30秒钟的剪切磨碎时间内转化成可挤压的塑性状态。但是，30秒钟不应被认为是本专利技术要求所包括的最短时间，因为此时间将在很大程度上由所使用机器的效率来决定。任何足以将原褐煤转变为可挤压的塑性状态的时间都将是适宜的。 应该注意，在实践中，剪切磨碎时间太短将限制煤的粒度缩小，因而下一步可能要在某种程度上用提高挤压机的压力来补偿。事实上，比较干的塑性体，将在挤压机出煤口部分产生高的压力。 本专利技术的另一种最好方案是提供一种连续的剪切挤压方法。其磨碎时间很短，允许连续操作，在操作中，小块褐煤(5mm或更小)连续地喂入低速(20～40转/分钟)西格马型剪切磨碎机。此种机器的构造型式设计，通过适当布置的螺旋出煤机使煤在排出机器之前在剪切区内停留所需要的时间(如上面所规定)。螺旋出煤机将湿的磨碎煤送给挤压头，该挤压头的设计能提供所需要的挤压压力，使球团变得很坚固，足以在成形后立即经受得住适当的负荷。 能完成上述功能并有一个螺旋出煤机和相联结的挤压机的机器，是Janke & Kunkel股份有限公司KH IKA-Werk Beingen工厂制造的西格马型HKS50型造球机。 尽管我们不希望所观测到的有利结果受任何假定或假想机理的限制，但是我们相信，一旦获得足够的解理/剪切的煤表面，就立即以相当大的速度开始进行压实。这会导致进一步改进所提供的连续操作过程，从而使煤在磨碎(剪切)区内停留的时间刚好足够使煤料能在高压挤压或压块装置中得到有效的挤压。 对用此方法生产的干燥致密的褐煤团粒性质的研究表明，在逐步加热到较高温度时，团粒将保持其形状，而且经常会变得更硬。在300和400℃之间，呈水蒸汽和低分子量有机物(主要是酚)形态的挥发份将离析出去。在大约500℃以上，只产生永久性气体(主要是氢、一氧化碳、二氧化碳和甲烷)。我们对压实的褐煤的研究表明其在某些冶金应用中具有潜在的用途，即可用作组合物团粒。 虽然我们不希望本专利技术已观测到的有利结果受任何假定或假想机理的限制，但是我们相信下列考虑是有意义的 (a)原煤磨碎后制成上述含水的或湿的可塑性煤体，为细小分散的颗粒料例如金属矿粉或精矿粉的有效结合提供适宜的媒介物; (b)磨碎煤的精细粉碎状态，导致金属矿粉与塑性煤颗粒很紧密地物理结合，后者将作为有力的还原剂; (c)自然蒸发水损失在压实反应过程中，由于团粒内自发地脱除蒸发水分，使团粒变硬变干，这种团粒特别适合于冶金所需要的较快的加热; (d)在加热到大约500℃以上时，被压实的褐煤将放出大量强还原性气体混合物。 (e)在热解或低温碳化后，团粒提供具有高活性状态的残余碳，这部分碳将与待还原相很紧密地结合。在本文中应当指出，褐煤炭被认为是有效的、快速的冶金还原剂。在压实的褐煤中，除活性碳之外，氢特别是以初生态存在的氢将大大地加强还原反应。 我们已通过广泛的试验研究确定精细粉碎的矿粉或精矿粉，特别是氧化铁矿粉，能快速地与湿的塑性煤相混合，而且当其在煤磨碎期间添加时，能得到均匀而稳定的混合物。这种混合物可快速如挤压或压块，这样制成的团粒或压块能干燥和硬化到惊人的程度。在某些情况下，硬化的产品表明，在空气中干燥时强度有所下降，但在热解时其强度常常得到恢复。在另外的情况下，在无机相与煤组分之间有明显的反应，导致干燥后的产品强度大幅度提高。 各种组合物的冶金性能将在后文给出的实例中加以描述。 在我们的研究过程中，显而易见，在褐煤组合物团粒中可产生很快的还原速度。如上所述，对系统还原能力的重大贡献似乎是由组合物预加热时放出的新产生的氢原子或初生态氢提供的。多羟基苯酚似乎是热解氢的主要提供者，但是也可能包括其他反应物质。与待还原相很接近的原子氢的放出，对固体矿粉粒具有潜在的极快速而有效的还原作用。 总而言之，根据本专利技术制备的组合物具有很多重要优点，因而可使其有能力提供 (a)可在冷的状态下有效地粘结细粒矿粉或精矿粉， (b)未烧结的组合物团粒或压块具有足够的强度，使其能够令人满意地承受烘干和继之装入预热炉或热解炉， (c)可使各种氧化物矿石迅速而有效地还原，特别是氧化铁矿石，而且包括其它矿石，例如铬矿石， (d)是将部分或大部分金属化的团粒或压块连同碳同时送入熔炼炉，特别是送入使用现代化新熔池熔炼工艺的熔炼炉中的一种理想的方法， (e)用此方法获得的还原的/金属化的团粒或压块便于装卸、运输和贮存，没有各种类型预还原铁矿组合物所发生的那种二次氧化或出现自然的危险， 这种方法可以生产本文档来自技高网...

【技术保护点】
生产冶金组合物的方法，其特征在于其中包括如下步骤：（ａ）褐煤要经过剪切处理以便使其制成塑性体；（ｂ）在（ａ）步骤同时或之后，将精细粉碎的矿或精矿与煤混合；（ｃ）将步骤（ｂ）制成的混合物压实制成致密的实体；（ｄ）将致密实体干燥 ，制成冶金组合物。

【技术特征摘要】
AU 1985-3-18 PG97761、生产冶金组合物的方法，其特征在于其中包括如下步骤(a)褐煤要经过剪切处理以便使其制成塑性体；(b)在(a)步骤同时或之后，将精细粉碎的矿或精矿与煤混合；(c)将步骤(b)制成的混合物压实制成致密的实体；(d)将致密实体干燥，制成冶金组合物。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中压实步骤(c)是由挤压上述混合物的方法来实现。3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中干燥步骤(d)在室温或接近室温的温度下实现。4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中矿石是铁矿或铬矿。5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中矿石或精矿是锌矿或锌精矿。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍华德克诺克斯沃纳，阿兰斯图亚特布查南，
申请(专利权)人：克拉服务有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]