制备冶金用改质煤的方法以及使用该改质煤制备还原金属和含氧化有色金属的炉渣的方法技术

第一种方法，用于制备改质煤，该方法包括在有机溶剂中加热并熟化低质煤，以制备冶金用改质煤，该改质煤相比于低质煤，提高了柔软性和流动性；以及第二种方法，用于制备还原铁和含有氧化有色金属的炉渣，该方法包括由改质煤和含有氧化有色金属的原料的混合物制备颗粒，在活底炉中加热并还原该颗粒，随后连续加热并熔融，形成还原熔融产物，在活底炉中将所述还原熔融产物冷却并固化，形成还原固化产物，该还原固化产物从熔炉中排出，用筛子分离并除去炉渣，回收作为还原金属的金属组分。第一种方法使不能在由传统碳复合材料法制备还原金属中使用的低质煤改变成适用于在碳复合材料法中使用的冶金用改质煤，而第二种方法可以用于通过使用上述改质煤作为被混入内部的煤来制备高质量的还原金属。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用煤作为还原剂制备还原金属如还原铁和含氧化有色金属的炉渣 的
更具体而言，本专利技术涉及一种用于改质劣等煤如高挥发性煤的方法，以及一种 使用该改质煤制备还原金属和含有氧化有色金属的炉渣的方法。
技术介绍
用作高炉炼铁法备选方案的煤基直接还原法是一种其中将混有含碳材料的氧化 铁团块在转底炉中通过辐射加热，以制备还原铁的方法(所谓的碳复合材料法)，并且该方 法已经成功地开始了商业规模的实际应用。然而，该方法的问题是团块的强度和团块中的 热传递取决于用作还原剂的煤性质，是不够的，因而影响了还原铁产品的性质。本专利技术的专利技术人改善了上述碳复合材料法，开发了这样一种方法，其中将混有含 碳材料的氧化铁团块在转底炉中通过辐射加热而制备还原铁，然后将该还原铁通过在高温 进一步加热而熔化，从而分离出金属和炉渣，并回收金属。而且，该方法商业规模的实际应 用已经有了进展。然而，该方法的问题是金属和炉渣而不能充分分离，所述的分离取决于用 作还原剂的煤的性质，因而金属残留在炉渣中，由此降低了金属的回收产率。在传统的有色冶金领域中，作为通过从材料例如含二氧化钛和氧化铁的钛铁矿中 分离铁组分而制备含二氧化钛炉渣的方法，使用这样一种方法，其中将钛铁矿与含碳还原 剂一起供应到电炉中，以使氧化铁还原、熔化、然后作为熔化铁而取出，将含二氧化钛炉渣 作为用于钛精炼原料的中间产物回收。然而，在本方法中，炉中的温度由于进行氧化铁的还 原反应而降低，所述氧化铁的还原反应是吸热反应，因此消耗的多数电能是为了保持炉子 的温度。而且，该方法的问题在于大量熔化的FeO是在处理过程中制备的，因此熔融FeO 导致炉子的耐火材料受到极大的损害。因此，使用电炉难于有效制备含二氧化钛的炉渣。还 有问题在于炉子内部为了还原氧化铁而必须保持高度的还原气氛，这样二氧化钛也被该 高度的还原气氛所还原。因此，考虑到将上述由本专利技术人公开的方法作为电炉法的备选方法，本专利技术的发 明人对上述由本专利技术人公开的方法的实际应用预先进行了研究和开发，该方法基本上可以 应用于制备含氧化有色金属的炉渣，该炉渣是有色冶金用中间产物。这种方法基本上不需 要电能，而且没有由于制备熔融FeO而损伤了耐火材料。然而，仍然存在的问题在于在上 述电炉法的炉渣中混合有所使用煤中的灰份，因而降低了产品的价值。还有问题在于金属 和炉渣没有充分分离，所述的分离取决于用作还原剂的煤的性质，因而金属铁混入在炉渣 中，降低了炉渣中氧化有色金属的含量，由此还降低了产品的价值。另一方面，已经尝试通过溶剂处理来对劣等煤如高挥发性煤进行改质，来制备冶 金用含碳材料。当将没有热塑性的高挥发性煤在约400°C下在溶剂中处理时，煤被分离成含有溶剂的抽提物和残留物。已知该抽提物具有原始煤中不存在的热塑性。而且，表明通过 使用该抽提物和原始煤等的混合物，可以制备可用于高炉和化铁炉的高强度焦炭。因为用溶剂对煤进行改质的传统方法倾向用于竖炉如高炉等中，因此含碳材料需 要具有负载强度，而且必须增加表现出热塑性之外的粘结性的操作。此外，传统的煤改质法 使用氢供体物质如四氢化萘作为溶剂，以增加煤溶解能力，或者使用含氮溶剂如N-甲基吡 咯烷酮或煤焦油作为溶剂，因此该方法由于下列原因而不利于工业生产因为氢供体溶剂在抽提时损失了其供氢的性质，因此为了循环该溶剂，必须将该 溶剂进行再氢化。然而，氢是非常昂贵的，并且在冶金应用领域基本上没有发现商业应用的 实例。含氮溶剂与煤具有过高的相容性，因此溶剂和已抽提煤结合在一起，由此不能回收溶 剂。这样导致了溶剂不能循环使用的问题。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，本专利技术的一个目的是提供一种用于改质诸如高 挥发性煤之类的劣等煤的方法，所述的煤不适用于传统的碳复合材料法，以制备适用于碳 复合材料法的冶金用改质煤。本专利技术的另一个目的是提供一种利用所述的冶金用改质煤制 备高质量还原金属和含有氧化有色金属的炉渣的方法。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，一种通过使用有机溶剂抽提煤制备冶金用改质煤的方法包 括浆状物制备步骤，煤和有机溶剂混合以制备原料浆状物；抽提步骤，通过加热熟化原料浆状物，以使用有机溶剂抽提出煤的可溶组分，制备 已抽提浆状物；和溶剂除去步骤，通过蒸发从已抽提浆状物中除去有机溶剂，以制备固体形式的冶 金用改质煤。在本专利技术中，溶剂除去步骤优选包括沉降步骤，通过静置已抽提浆状物使煤的不溶组分沉降，以分离出含已抽提煤即 已抽提可溶组分的上层清液和含残留煤即沉降的不溶组分的残留煤浆状物；以及第一溶剂除去步骤，通过蒸发从上层清液中去除有机溶剂，以制备作为冶金用改 质煤的抽提煤。备选地，溶剂除去步骤优选包括沉降步骤，通过静置已抽提浆状物使煤的不溶组分沉降，以分离含已抽提煤即已 抽提的可溶组分的上层清液和含残留煤即沉降的不溶组分的残留煤浆状物；第一溶剂除去步骤，通过蒸发从上层清液中除去有机溶剂，以制备固体形式的抽 提煤；和第二溶剂除去步骤，通过蒸发从残留煤浆状物中除去有机溶剂，以制备固体形式 的残留煤。本专利技术的制备方法优选还包括下列步骤混合步骤，将已抽提煤和残留煤混合，以制备具有受控热塑性的改质煤。残留煤与冶金用改质煤的混合比率优选在0质量％之上且在70质量％或以下。在 抽提步骤中，加热温度优选为250 400°C，而熟化时间优选为5 120分钟。在抽提步骤中，熟化优选在0. 5MPa或更高的氮气气氛下进行。用于实施本专利技术方法的有机溶剂优选含有作为主要组分的双环芳香族化合物，并 且在常压下的沸点为200°C 300°C。该方法还优选包括溶剂回收步骤，回收通过蒸发除 去的有机溶剂并使其循环到浆状物制备步骤中。回收的有机溶剂基本上没有被再氢化。作 为回收有机溶剂的优选手段，可以使用真空蒸馏或喷雾干燥。本专利技术还包括作为保护主题的，通过上述方法制备的冶金用改质煤。在本专利技术的另一个方面，一种通过使用由有机溶剂抽提煤制备的冶金用改质煤制 备还原金属的方法包括煤改质步骤，通过在有机溶剂中加热熟化煤，以制备冶金用改质煤，该改质煤比所 述煤具有更高的热塑性；混合步骤，将冶金用改质煤和含有金属氧化物的金属氧化物原料混合以制备混合 物；和还原步骤，将混合物在活底炉中加热还原，以制备作为还原混合物的还原金属。本专利技术的制备方法优选还包括下列步骤1)在活底炉中连续加热还原混合物，以使还原混合物中的还原金属团聚的步骤；2)熔化步骤，通过将还原混合物在熔炉中加热熔化，以使金属和炉渣分离，和回收 步骤，将金属排出到炉外并回收作为还原金属的金属；3)还原和熔化步骤，通过在活底炉中加热还原混合物，以制备还原混合物，然后通 过再次加热使还原混合物熔化，以制备作为还原熔体的还原金属；或4)分离和熔化步骤，通过在活底炉中加热还原混合物，以制备还原混合物，然后通 过再次加热使还原混合物熔化，以制备作为还原熔体的还原金属的还原；和固化步骤，通过 在活底炉中冷却固化还原熔体，以制备还原固体；以及分离和回收步骤，将还原固体排出到 活底炉外使金属和炉渣分离，并且回收作为还原金属的金属。在本专利技术的再一个方面，一种使用冶金用改质煤制备含氧化有色金属的炉渣的方 法，所述冶金用改质煤是通过使用有机溶剂抽提煤制备的，所述方法包括煤改质步骤，通过在有机溶剂加热熟化煤，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用冶金用改质煤制备含氧化有色金属的炉渣的方法，所述冶金用改质煤是通过使用有机溶剂抽提煤制备的，所述方法包括：　　煤改质步骤，通过在有机溶剂加热熟化煤，并通过蒸发除去有机溶剂，以制备冶金用改质煤，该冶金用改质煤具有比所述煤更高的热塑性；混合步骤，将所述冶金用改质煤和含有氧化铁以及氧化有色金属的含金属氧化物原料混合，以制备混合物；　　还原和熔化步骤，通过在炉中加热所述混合物使所述混合物中的氧化铁还原，以制备含有金属铁的还原混合物，然后通过加热所述还原混合物使金属铁熔化，以分离出金属铁和氧化有色金属炉渣；　　固化步骤，通过在炉中冷却，使含有氧化有色金属炉渣和熔化金属铁的混合物中的金属铁固化，以制备已还原固体；　　分离和回收步骤，将已还原固体排出到活底炉的外部，分离出金属和炉渣，并回收作为氧化有色金属炉渣的炉渣。

【技术特征摘要】
JP 2003-4-9 2003-105454一种使用冶金用改质煤制备含氧化有色金属的炉渣的方法，所述冶金用改质煤是通过使用有机溶剂抽提煤制备的，所述方法包括煤改质步骤，通过在有机溶剂加热熟化煤，并通过蒸发除去有机溶剂，以制备冶金用改质煤，该冶金用改质煤具有比所述煤更高的热塑性；混合步骤，将所述冶金用改质煤和含有氧化铁以及氧化有色金属的含金属氧化物原料混合，以制备混合物；还原和...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田孝夫，田中英年，小林勋，奥山宪幸，重久卓夫，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]