用竖炉直接还原高磷矿生产高磷铁的方法
【专利摘要】本发明提供了一种用竖炉直接还原高磷矿生产高磷铁的方法，其步骤包括：(1)按重量份数取高磷矿粉49份，膨润土1份，煤粉2.5～20份，其中上述组分粒度≤0.074毫米的占60％以上；(2)配料后将原料倒在造球盘上，喷洒雾化水，水量10％，压制成球团；(3)在竖炉固定床中于1000℃下进行还原反应，所述还原反应采用CO和N2的混合气体氛围，CO占气体体积比为5％～30％。本发明采用常见的竖炉直接生产高磷铁，大大节省了成本，而且工艺简单，效果好。同时，反应的温度也低，节省能源，具有很强的实用性。
【专利说明】用竖炉直接还原高磷矿生产高磷铁的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金领域，具体是指一种用坚炉直接还原高磷矿生产高磷铁的方法。
【背景技术】
[0002] 随着钢铁工业的高速发展，我国已成为铁矿石最大的进口国，钢铁工业面临着原 材料资源短缺的危险，为我国钢铁工业的健康发展造成了很大的威胁。但我国资源丰富的 高磷鮞状赤铁矿一直没有得到开发利用。我国高磷铁矿石的矿物组成复杂，磷矿物嵌布粒 度细小，磷矿物与铁矿物之间关系密切，联结力大，铁矿物大部分为赤铁矿类型，属于难选 矿石。鄂西高磷铁矿发现于1959年，分布面积达1. 8万平方公里，储量约22亿吨，属巨型 铁矿。这一探明储量分布在鄂西的宜昌、长阳、建始、恩施等十个县（市）境内。该铁矿石 中含铁41. 95%?52. 60%，含磷0. 3%?1. 8%，SiOjP AI2O3含量也较高，属于"宁乡式" 鮞状赤铁矿。该类铁矿的开发利用一直受到广泛关注。因此，如何综合开发利用高磷赤铁 矿资源是我国缓解矿产资源短缺迫切需要解决的问题。
[0003] 但是，高磷铁矿很难按照常规方法用高炉冶炼，这是因为：脱磷应该是在氧化气氛 下进行，磷才容易进入渣中脱去，然而高炉内为还原气氛下的冶炼，因此没有办法完成脱磷 的操作。同时，高磷铁矿氧化铝含量一般偏高，而高炉产生的炉渣为酸性渣系，因此会严重 影响高炉的稳定、顺行，必须人为添加富含氧化镁的炉料才能减轻影响，不适宜长期冶炼。
[0004] 为加快鄂西1?憐矿的开发利用，国内企业、1?校、研究院所对1?憐矿直接还原工艺 的研究很多。高磷矿直接还原工艺即在非高炉条件下，含碳混合物料以固体形态被还原成 金属化球团、海绵铁或珠铁的方法。直接还原高磷矿的技术在国外已取得较大发展，近年来 我国在消化国外技术的同时也取得一定突破，自主研究开发出转底炉法和回转窑法生产金 属化球团工艺，已投入实际工业生产。例如专利"CN200610019950. 4"，名称为"一种鮞状高 磷赤铁矿脱磷提铁的生产方法"的专利中，将含碳物料在高温下还原，冷却后经过细磨、磁 选使金属铁颗粒和含磷脉石分离。但是不适用于坚炉生产，需要重新造炉，增加成本。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是根据现有技术的不足提供一种用坚炉直接还原高磷矿生产高磷 铁的方法，本发明可以利用坚炉直接还原球团金属，得到高磷铁。
[0006] 本发明的技术方案如下：一种用坚炉直接还原高磷矿生产高磷铁的方法，其步骤 包括：
[0007] (1)按重量份数取高磷矿粉49份，膨润土 1份，煤粉2. 5?20份，其中上述组分粒 度< 0.074毫米的占60%以上；
[0008] ⑵配料后将原料倒在造球盘上，喷洒雾化水，水量10%，压制成球团；
[0009] (3)在坚炉固定床中于KKKTC下进行还原反应，所述还原反应采用CO和N2的混 合气体氛围，CO占气体体积比为5%?30%。
[0010] 优选的，所述步骤（2)中压制球团采用手工压制。这是由于配碳量较高，采用手工 压制效果更好。
[0011] 优选的，所述高磷矿粉中包括有质量百分数为66-67 %的赤铁矿、2. 0-3. 0 %的 磷灰石、7. 0-9. 0%石英、磷元素为0. 6-1. 0%。所述高磷矿粉中铁元素的质量百分数为 50-52%，经磁化焙烧提纯后该矿石铁元素的质量百分数为59-63%。优选采用鄂西高磷矿。
[0012] 优选的，所述煤粉的质量百分数包括：固定碳52-60%、灰分30-42%。优选采用鄂 西当地无烟煤。
[0013] 优选的，所述步骤（3)中还原时间为2-4小时。
[0014] 本发明只要保证合理的配碳量和和适当的还原性气体CO的体积百分比，在坚炉 允许的KKKTC的温度下，保证充足的还原反应时间（2?4h)，球团金属化率是可以稳定达 到85%以上，增加配碳量有利于金属球团化的过程，金属化率达标所需时间也相应缩短， 从还原动力学来说，这个结果也是合理的，铁矿粉周围布满碳粉，碳素与氧化铁接触面积增 多，促进了还原过程。从金属球团化率的结果可以看出，利用坚炉还原高磷铁矿石是可以生 产出符合要求的高磷铁的，在鄂西蕴藏丰富高磷矿而一直未被开发利用的现状下，一种用 坚炉直接还原高磷矿的方法具有现实的经济价值。
[0015] 本发明采用常见的坚炉直接生产高磷铁，无需单独造炉，大大节省了成本，而且工 艺简单，效果好。同时，反应的温度也低，节省能源，具有很强的实用性。
【具体实施方式】
[0016] 以下通过具体实施例进一步说明本发明：
[0017] 实施例1
[0018] 一种用坚炉直接还原高磷矿的方法，其步骤包括：
[0019] (1)取高磷矿粉49份，膨润土 1份，煤粉2. 5份，各组分粒度< 0. 074毫米占60% 以上；
[0020] (2)配料后将原料倒在造球盘上，喷洒雾化水，水量10%，手工压制成球团；
[0021] (3)在坚炉固定床中于1000°C下进行还原反应4h，所述还原反应采用CO和N2的 混合气体氛围，CO占气体体积比为30%。
[0022] 实施例2
[0023] -种用坚炉直接还原高磷矿的方法，其步骤包括：
[0024] (1)取高磷矿粉49份，膨润土 1份，煤粉4. 5份，各组分粒度<0· 074毫米占60% 以上；
[0025] (2)配料后将原料倒在造球盘上，喷洒雾化水，水量10%，手工压制成球团；
[0026] (3)在坚炉固定床中于KKKTC下进行还原反应3. 5h，所述还原反应采用CO和N2 的混合气体氛围，CO占气体体积比为20%。
[0027] 实施例3
[0028] -种用坚炉直接还原高磷矿的方法，其步骤包括：
[0029] (1)取高磷矿粉49份，膨润土 1份，煤粉5份，各组分粒度<0· 074毫米占60%以 上；
[0030] (2)配料后将原料倒在造球盘上，喷洒雾化水，水量10%，手工压制成球团；
[0031] (3)在坚炉固定床中于KKKTC下进行还原反应3. 5h，所述还原反应采用CO和N2 的混合气体氛围，CO占气体体积比为25%。
[0032] 实施例4
[0033] -种用坚炉直接还原高磷矿的方法，其步骤包括：
[0034] (1)取高磷矿粉49份，膨润土 1份，煤粉7. 5份，各组分粒度< 0. 074毫米占60% 以上；
[0035] (2)配料后将原料倒在造球盘上，喷洒雾化水，水量10%，手工压制成球团；
[0036] (3)在坚炉固定床中于1000°C下进行还原反应3h，所述还原反应采用CO和N2的 混合气体氛围，CO占气体体积比为20%。
[0037] 实施例5
[0038] -种用坚炉直接还原高磷矿的方法，其步骤包括：
[0039] (1)取高磷矿粉49份，膨润土 1份，煤粉4. 5份，各组分粒度<0· 074毫米占60% 以上；
[0040] (2)配料后将原料倒在造球盘上，喷洒雾化水，水量10%，手工压制成球团；
[0041] (3)在坚炉固定床中于KKKTC下进行还原反应3. 5h，所述还原反应采用CO和N2 的混合气体氛围，CO占气体体积比为20%。
[0042] 实施例6
[0043] 一种用坚炉直接还原高磷矿的方法，其步骤包括：
[0044] (1)取高磷矿粉49份，膨润土 1份，煤粉10份，各组分粒度<0· 074毫米占60% 以上；
[0045] (2)配料后将原料倒在造球盘上，喷洒雾化水，水量10%，手工压制成球团；
[0046] (3)在坚炉固定床中于1000°C下进行还原反应3h，所述还原反应采用CO和N2的 混合气体氛围，CO占气体体积比为25%。
[0047] 实施例7
[0048] 一种用坚炉直接还原高磷矿的方法，其步骤包括：
[0049] (1)取高磷矿粉49份，膨润土 1份，煤粉12. 5份，各组分粒度<0· 074毫米占60 % 以上；
[0050] (2)配料后将原料倒在造球盘上，喷洒雾化水，水量10%，手工压制成球团；
[0051] (3)在坚炉固定床中于KKKTC下进行还原反应2. 5h，所述还原反应采用CO和N2 的混合气体氛围，CO占气体体积比为25%。
[0052] 实施例8
[0053] -种用坚炉直接还原高磷矿的方法，其步骤包括：
[0054] (1)取高磷矿粉49份，膨润土 1份，煤粉20份，各组分粒度<0· 074毫米占60% 以上；
[0055] (2)配料后将原料倒在造球盘上，喷洒雾化水，水量10%，手工压制成球团；
[0056] (3)在坚炉固定床中于1000°C下进行还原反应2h，所述还原反应采用CO和N2的 混合气体氛围，CO占气体体积比为5%。
[0057] 所述高磷矿粉为鄂西高磷矿，高磷矿粉中包括包括有质量百分数为66-67%的赤 铁矿、2. 0-3. 0 %的磷灰石、7. 0-9. 0 %石英、磷元素为0. 6-1. 0 %，铁元素的质量百分数为 50-52%，经磁化焙烧提纯后该矿石铁元素的质量百分数为59-63%。所述煤粉为鄂西当地 无烟煤，煤粉的质量百分数包括：固定碳52-60%、灰分30-42%。
[0058] 表1实施例1-8高磷矿还原结果
[0059]
【权利要求】
1. 一种用坚炉直接还原高磷矿生产高磷铁的方法，其步骤包括： (1) 按重量份数取高磷矿粉49份，膨润土 1份，煤粉2. 5?20份，其中上述组分粒度 彡0.074毫米的占60%以上； (2) 配料后将原料倒在造球盘上，喷洒雾化水，水量10%，压制成球团； (3) 在坚炉固定床中于1000°C下进行还原反应，所述还原反应采用CO和N2的混合气 体氛围，CO占气体体积比为5%?30%。
2. 根据权利要求1所述用坚炉直接还原高磷矿生产高磷铁的方法，其特征在于：所述 步骤（2)中压制球团采用手工压制。
3. 根据权利要求1所述用坚炉直接还原高磷矿生产高磷铁的方法，其特征在于：所述 高磷矿粉中包括有质量百分数为66-67 %的赤铁矿、2. 0-3. 0 %的磷灰石、7. 0-9. 0 %石英、 磷元素为0. 6-1. 0%。
4. 根据权利要求3所述用坚炉直接还原高磷矿生产高磷铁的方法，其特征在于：所述 高磷矿粉中铁元素的质量百分数为50-52%，经磁化焙烧提纯后该矿石铁元素的质量百分 数为 59-63%。
5. 根据权利要求1所述用坚炉直接还原高磷矿生产高磷铁的方法，其特征在于：所述 煤粉的质量百分数包括：固定碳52-60%、灰分30-42%。
6. 根据权利要求1所述用坚炉直接还原高磷矿生产高磷铁的方法，其特征在于：所述 步骤（3)中还原时间为2-4小时。
【文档编号】C21B13/02GK104313229SQ201410604553
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】李红, 何明华, 文志军 申请人:武汉钢铁(集团)公司