一种清洁高效的铁矿物还原方法技术

本发明专利技术属于冶金技术与煤/生物质气化技术领域，公开了一种清洁高效的铁矿物还原方法，包括如下步骤：S1、将含铁矿物、固态还原剂分别磨矿以得到细粒级物料；S2、将上述细磨的含铁矿物、固态还原剂按质量比为100：(10

【技术实现步骤摘要】
一种清洁高效的铁矿物还原方法


[0001]本专利技术涉及冶金技术与煤/生物质气化
，尤其涉及一种清洁高效的铁矿物还原方法。

技术介绍

[0002]目前，从还原剂的种类不同，可以将铁矿物的还原工艺划分为利用传统煤炭为还原剂的煤基还原法和以气体为还原剂的气基还原法。其中，气体还原剂中的有效成分为CO和H2。由于气体还原剂在还原过程中更加高效、清洁低碳的特点，富氢的气基还原工艺已成为冶金行业的关注和发展的热点。然而，被人们忽视的是：在以传统高挥发分含量的煤炭或是以新兴的生物质、废塑料为还原剂的焙烧过程中，往往伴随着这些还原剂中挥发分的析出、及其与含铁矿物间反应而产生大量的气体。这些气体通常由CO、H2、CH4等成分组成，是非常优质的还原剂。但是，由于在焙烧过程中气体快速析出和产生，这些优质还原性气体尚未能较好的参与铁矿物的还原反应，便排出还原系统，造成资源、热量的严重浪费。同时，众所周知在铁矿物还原过程后期反应速率明显降低，亟需有效的技术手段提高还原效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术意在提供一种清洁高效的铁矿物还原方法，以解决现有的铁矿物的还原反应中还原性气体大量浪费的问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种清洁高效的铁矿物还原方法，包括如下步骤：
[0005]S1、将含铁矿物、固态还原剂分别磨矿以得到细粒级物料；
[0006]S2、将上述细磨的含铁矿物、固态还原剂按质量比为100：(10
‑
200)进行配料、混合、布料，得到混合物料；
[0007]S3、将步骤S2的混合物料在800
‑
1300℃温度下焙烧1
‑
4小时；
[0008]S4、收集混合物料在焙烧过程0
‑
1小时期间产生的气体产物；
[0009]S5、将步骤S4中收集到的气体产物于焙烧过程的0.5
‑
4小时内返回通入混合物料还原焙烧系统，至还原焙烧过程结束，获得金属化还原产品。
[0010]进一步的，步骤S1中含铁矿物的铁品位为40wt.％
‑
70wt.％。
[0011]通过上述设置，可促进还原剂的气化转化，增加气体收集物的产率。
[0012]进一步的，步骤S1中固态还原剂为烟煤、褐煤、泥炭、生物质和废塑料中一种或几种的混合物，所述固态还原剂的挥发分含量为20wt.％
‑
80wt.％。
[0013]通过上述设置，可增加气体收集物的产率，提高气体中氢质组分的含量。
[0014]进一步的，步骤S2的布料方法为：采用分层交替布料的方式，位于下层的物料为步骤S1的固态还原剂颗粒，位于上层的物料为步骤S2中含铁矿物/细粒还原剂的混合物料，两者交替布料，最上层为步骤S2中含铁矿物/细粒还原剂混合物料。
[0015]通过上述设置，保证还原剂挥发分析出时与含铁矿物充分接触，提高气化转化效
率。
[0016]与现有技术方案相比，本专利技术的有益效果：
[0017]本方案针对固态还原剂焙烧过程中气体释放规律与组成特征，提出选择性收集并循环至还原体系以强化后期还原的新方法，可实现煤基还原工艺中优质还原性气体的回收利用，同时显著提高含铁矿物的还原效率、减少还原剂消耗，具有良好的发展前景。
附图说明
[0018]图1为本实施例中混合物料在还原焙烧系统所产生的气体对还原产物金属化率的影响图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明：
[0020]如图1所示，一种清洁高效的铁矿物还原方法，包括如下步骤：
[0021]S1、将含铁矿物、固态还原剂分别磨矿以得到细粒级物料，其中粒级小于0.074mm的含铁矿物占含铁矿物总量的70％以上，本实施例中含铁矿物的铁品位为40wt.％
‑
70wt.％。固态还原剂全部磨细至小于1mm，本实施例中固态还原剂为烟煤、褐煤、泥炭、生物质和废塑料中一种或几种的混合物，固态还原剂的挥发分含量为20wt.％
‑
80wt.％。
[0022]S2、将步骤S1中细磨的含铁矿物、固态还原剂按质量比为100：(10
‑
200)进行配料、混合、布料，得到含铁矿物与还原剂的混合物料。其中布料方法为：采用分层交替布料的方式，位于下层的物料为步骤S1的固态还原剂颗粒，位于上层的物料为步骤S2中含铁矿物/细粒还原剂的混合物料，两者交替布料，最上层为步骤S2中含铁矿物/细粒还原剂混合物料。
[0023]S3、将步骤S2中含铁矿物与还原剂的混合物料在800
‑
1300℃温度下焙烧1
‑
4小时。
[0024]S4、收集混合物料在焙烧过程0
‑
1小时期间产生的气体产物。
[0025]S5、将步骤S4中收集到的气体产物于焙烧过程的0.5
‑
4小时内返回通入混合物料还原焙烧系统，至还原焙烧过程结束，获得金属化还原产品。
[0026]将混合物料在焙烧过程0
‑
1小时期间产生的气体(成分为：58％ CO,24％ H2,8％CH4,10％ CO2)返回至还原焙烧系统，对还原产物金属化率的影响如下图1所示。可见在还原进行30min时通入气体收集物至60min即可提高还原产物的金属化率至91.99％，强化还原的效果显著。
[0027]以上所述的仅是本专利技术的实施例，方案中公知的具体技术方案或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本专利技术技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本专利技术的保护范围，这些都不会影响本专利技术实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种清洁高效的铁矿物还原方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、将含铁矿物、固态还原剂分别磨矿以得到细粒级物料；S2、将上述细磨的含铁矿物、固态还原剂按质量比为100：(10
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200)进行配料、混合、布料，得到混合物料；S3、将步骤S2的混合物料在800
‑
1300℃温度下焙烧1
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4小时；S4、收集混合物料在焙烧过程0
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1小时期间产生的气体产物；S5、将步骤S4中收集到的气体产物于焙烧过程的0.5
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4小时内返回通入混合物料还原焙烧系统，至还原焙烧过程结束，获得金属化还原产品。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：易凌云，李光辉，姜涛，张元波，黄柱成，彭志伟，饶明军，张鑫，钟强，罗骏，李骞，杨永斌，徐斌，杨凌志，曹鹏旭，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：