用磁场强化含铁粉料气基还原的方法技术

本发明专利技术涉及一种用磁场强化含铁粉料气基还原的方法。该法包括步骤：S101：将粉料置于研磨机研磨，然后过筛，要求粉料粒径200目以下；S102：将选好的含铁粉料置于磁场还原炉中，通入还原性气体，升温至700～900℃还原60～120min，磁场强度0.2～1.2T；还原结束后，吹氩气冷却至室温，渣铁分离得到直接还原铁产品。本发明专利技术提供的气基还原方法，不仅有效避免了传统技术含铁粉料直接还原工艺中广泛存在的铁矿粉黏结、金属化率低的缺陷，而且可以有效降低反应温度，加快反应进程。此外，与直接还原含铁粉料内配碳球团方法相比，本发明专利技术的还原方法显著简化了原料制取过程，从而便于大规模生产，具有良好的应用前景。

Method of strengthening gas based reduction of iron bearing powder by magnetic field

The invention relates to a method for strengthening the reduction of iron based powder based on magnetic field. The method includes steps: S101: the powder is grinded in the grinding machine and then sifted, and the particle size is less than 200 orders. S102: the selected iron containing powder is placed in the magnetic field reduction furnace, through the reducing gas, heating up to 700~900 C to 60 ~ 120min, the magnetic field strength 0.2 ~ 1.2T; after the reduction, the argon blowing gas is cooled to room temperature. A direct reduction iron product was obtained from the separation of slag and iron. The gas based reduction method provided by the invention not only effectively avoids the defects in the traditional technology of iron powder direct reduction, but also can effectively reduce the reaction temperature and accelerate the reaction process. In addition, compared with the direct reduction of carbon containing pellets in iron bearing powder, the reduction method of the invention greatly simplifies the process of raw material preparation, thus it is convenient for large-scale production and has a good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
用磁场强化含铁粉料气基还原的方法
本专利技术涉及钢铁冶金
，具体涉及一种用磁场强化含铁粉料气基还原的方法。
技术介绍
直接还原炼铁(简称DRI)是一种不熔化即将铁矿石中氧化铁还原成金属铁的生产工艺。近年来，由于焦煤资源的短缺，直接还原炼铁技术在世界各国快速发展。我国缺乏高品位铁矿，生产过程中绝大部分需磨细、选矿、造矿后入炉，因而产生了许多未被利用的粉料。而且在进口铁矿中，粉状铁矿价格最为低廉。因此，利用上述粉矿进行气基直接还原是符合现有国情的。目前，利用还原性气体生产直接还原铁的工艺主要有气基竖炉、流化床等工艺，典型代表为Midrex法、HYLIII法和FIOR法的气基竖炉直接还原法和奥钢联的Finmet流化床直接还原法。相较于气基竖炉工艺，流化床直接还原法具有产量高、成本低/反应高效、能够处理粉料等优点，因而在直接使用粉料上占有优势；然而，采用该法还原过程中，铁矿粉往往抱团黏结，流化床生产效率降低，这也是流化床工艺应用的一个重要瓶颈。基于此，亟需一种能抑制铁矿粉黏结，提高直接还原铁的生产效率，且能减少能耗、降低生产成本的方法。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术旨在提供一种用磁场强化含铁粉料气基还原的方法。本专利技术提供的气基还原方法，不仅有效避免了传统技术含铁粉料直接还原工艺中广泛存在的铁矿粉黏结、金属化率低的缺陷，而且可以有效降低反应温度，加快反应进程。此外，与直接还原含铁粉料内配碳球团方法相比，本专利技术的还原方法显著简化了原料制取过程，从而便于大规模生产，具有良好的应用前景。为此，本专利技术提供如下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种含铁粉料的气基还原方法，包括以下步骤：S101：将含铁粉料进行研磨，之后过筛；S102：将过筛后的含铁粉料于磁场还原炉中进行气基还原，之后渣铁分离得到直接还原铁产品；其中，气基还原中的气体选用还原性气体天然气、CO和H2中的一种或多种。本专利技术提供的气基还原方法将含铁粉料置于磁场中，在较低温度下进行气基直接还原，利用磁场对化学反应影响和组织形貌的控制，来强化直接还原过程，以达到降低还原温度、缩短还原所需时间，抑制粉矿黏结，提高生产效率的目的。此外，磁场作为一种能量场，通过其力学效果或者通过改变系统能量来改变材料的热力学状态、晶体取向、流动行为等基本过程，从而实现对化学反应过程和质量传输的控制。在含铁粉矿低温还原过程中施加磁场，由于各相间的磁各向异性和磁化率不同，影响了系统吉布斯自由能，同时磁场下各相受力不同，影响了形核、晶粒长大以及晶粒取向，进而在铁氧化物固态反应过程和金属铁聚合长大过程中产生效应。优选地，S102中，气基还原中的气体选用天然气、CO-CO2或者H2-N2，且气体的流速为0.3～5m/s。优选地，气体选用CO-CO2时，CO2含量的体积比为10～30％；气体选用H2-N2时，N2含量的体积比为10～50％。优选地，S102中，气基还原的还原温度为700℃～900℃，还原时间为60～120min，磁场强度为0.2～1.2T。优选地，磁场为稳恒磁场。优选地，含铁粉料为低品位铁矿粉、复合铁矿粉和含铁炉尘的一种或几种。优选地，S101中，收集过筛后粒径为200目以下的含铁粉料。第二方面，采用本专利技术提供的方法制备得到的还原铁产品。本专利技术提供的上述技术方案具有以下优点：(1)本专利技术提供的气基还原方法，不仅有效避免了传统技术含铁粉料直接还原工艺中广泛存在的铁矿粉黏结、金属化率低的缺陷，而且可以有效降低反应温度，加快反应进程。此外，与直接还原含铁粉料内配碳球团方法相比，本专利技术的还原方法显著简化了原料制取过程，从而便于大规模生产，具有良好的应用前景。(2)采用本专利技术的方法可以有效降低还原温度。通过本专利技术提供的方法，在磁场作用下，还原温度可降低100℃～200℃，如在还原温度800℃时能获得金属化率90％以上的产品；这有效克服了直接还原炼铁工艺存在的还原温度高，能耗高的问题。(3)采用本专利技术的方法可以缩短还原时间。通过本专利技术提供的方法，在磁场作用下，还原产物具有更加疏松多孔的结构，加快了还原气体在铁氧化物表面的化学吸附，加快了反应速率，缩短了还原时间。(4)采用本专利技术的方法可以抑制黏结现象。通过本专利技术提供的方法，磁场降低了金属铁的形核势垒，加快了铁原子在反应界面的扩散，抑制了铁晶须的生长，改善了金属铁颗粒的兼并长大的动力学条件，从而有效地抑制了还原过程中铁粉的黏结抱团现象，提高了还原效率。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1为本专利技术稳恒磁场强化还原含铁粉料工艺流程图；图2为本专利技术实施例中的于800℃还原90min后试样的外貌图；图3为本专利技术实施例中的还原物料微观矿相结构。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本专利技术的技术方案，因此只作为实例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。本专利技术提供一种含铁粉料的气基还原方法，如图1所示，包括以下步骤：S101：原料预处理将含铁粉料进行研磨，之后过筛，要求粉料粒径200目以下。其中，含铁粉料为低品位铁矿粉、复合铁矿粉和含铁炉尘的一种或几种。S102：气基还原将过筛后的含铁粉料置于磁场还原炉中进行气基还原，通入天然气、CO或H2等还原性气体，升温至700～900℃进行还原，还原时间为60～120min，磁场强度0.2～1.2T；还原结束后，吹氩气冷却至室温，渣铁分离得到直接还原铁产品。具体地，磁场强度在0.2～1.2T，且该磁场为稳恒磁场；0.2T以下的磁场为弱磁场，对于化学反应作用的效果不是很明显，达不到强化的目的；而1T以上为强磁场，磁场作用很强，但是设备的投资会大幅提高，不利于推广应用。在本专利技术的进一步实施方式中，还原气体组成为天然气、CO-CO2或者H2-N2的一种；其中CO2含量的体积比10～30％，N2含量的体积比10～50％，气体流速为0.3～5m/s。下面结合具体实施方式进行说明：下述各实施例中，以粒度在200目以下白云鄂博铁矿粉为铁矿粉，以CO-CO2气体为还原剂，且还原气氛为CO浓度90％，CO2浓度10％。其中，白云鄂博铁矿粉的具体化学成分如表1所示。表1白云鄂博矿粉的化学成分和质量含量列表/％实施例一本实施例提供一种含铁粉料的气基还原方法，包括以下步骤：S101：原料预处理依据表1成分，将白云鄂博铁矿粉置于研磨机研磨，然后过筛，要求粉料粒径200目以下。S102：气基还原将上述过筛后的含铁粉料装入料舟中，然后将料舟置于磁场管式还原炉内进行还原，还原温度为700℃，还原时间为60min，磁场强度1.0±0.02T。以CO-CO2气体为还原剂，且还原气氛为CO浓度90％，CO2浓度10％，气体流速为2m/s。待还原结束后，吹氩气冷却至室温，渣铁分离得到直接还原铁产品。本实施例渣铁分离后得到金属化率为53.4％的直接还原铁产品。对比例一本对比例提供一种含铁粉料的气基还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含铁粉料的气基还原方法，其特征在于，包括以下步骤：S101：将含铁粉料进行研磨，之后过筛；S102：将所述过筛后的含铁粉料于磁场还原炉中进行气基还原，之后渣铁分离得到直接还原铁产品；其中，所述气基还原中的气体选用还原性气体天然气、CO和H2中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种含铁粉料的气基还原方法，其特征在于，包括以下步骤：S101：将含铁粉料进行研磨，之后过筛；S102：将所述过筛后的含铁粉料于磁场还原炉中进行气基还原，之后渣铁分离得到直接还原铁产品；其中，所述气基还原中的气体选用还原性气体天然气、CO和H2中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的含铁粉料的气基还原方法，其特征在于：所述S102中，所述气基还原中的气体选用天然气、CO-CO2或者H2-N2，且所述气体的流速为0.3～5m/s。3.根据权利要求2所述的含铁粉料的气基还原方法，其特征在于：所述气体选用CO-CO2时，CO2含量的体积比为10～30％；所述气体选用H2-N2时，N2含...

【专利技术属性】
技术研发人员：金永丽，赵增武，李保卫，韩福铁，徐掌印，文明，郭文涛，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15