[发明专利]一种在微波加热生产还原铁粉过程中同时收集优质煤气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在微波加热生产还原铁粉过程中同时收集优质煤气的方法，属于微波冶金和煤化工技术领域。

背景技术

传统直接还原铁的生产或煤化工厂的造气，其目的单一，对资源的综合利用度低。微波加热对含铁物料具有体积性加热、加热速度快、能即时供/停热量、加热效率高、对产品无污染和附属设备少等优点；工业生产中，微波加热在以干燥作为代表的中低温领域有广泛应用（最早可追溯至1962年，US19620225218），而在高温冶金领域的应用研究很广，但应用于工业生产的微波高温冶金也还处于探索阶段。

目前生产还原铁粉的主要工艺是全外配还原剂的Hogonas法：由三层物料组成的环状，中间层为铁氧化物粉末，内/外环都为煤粉。此法的主要特点是铁氧化物的还原为间接还原，尾气中CO₂含量高，再利用价值低。

发明内容

本发明的目的是解决如何改善微波加热工业生产还原铁粉过程中尾气的质量，提供一种在微波加热生产还原铁粉过程中同时收集优质煤气的方法，以实现尾气的高效收集和缩短还原铁粉的生产周期。

本发明通过下列技术方案实现：一种在微波加热生产还原铁粉过程中同时收集优质煤气的方法，经过下列各步骤：

（1）原料准备：将含铁原料、木炭、煤粉碎至100～200目；

（2）布料：将步骤（1）所备物料进行分层布料：底层为煤或者木炭，为含铁原料质量的5～10%；中层为木炭和含铁原料的混合物，木炭的取量为含铁原料质量的11～17%；上层为煤，该层煤的取量为中层混合物质量的1～2%；

（3）加热：将步骤（2）布好的物料置于微波反应器内加热至1000～1200℃，保温5～60min，期间收集尾气，即得到优质煤气。

所述含铁原料为粉状铁精矿或铁鳞，其T_Fe（全铁）≥71%。

所述煤和木炭的挥发分≥21%。

所得还原后的炉料进行冷却，粉碎，筛分，湿式磁选，干燥即得优质的一次还原铁粉（T_Fe=98～99%）。

本发明具备的优点和效果：通过独特的底层布料和微波加热，能生产还原铁粉的同时生产优质煤气。生产周期短、产品质量均匀，实现了对资源的综合及高效利用，达到了废水、废气、废渣零排放的生产目标。产出的优质煤气中可燃气体的体积分数为91～95%，其中：CO占80～86%、H₂占8～11%。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

（1）原料准备：将粉状铁鳞（T_Fe≥71%）、挥发分≥21%的木炭、挥发分≥21%的煤粉碎至150目；

（2）布料：将步骤（1）所备物料进行分层布料：底层为煤，为含铁原料质量的10%；中层为木炭和含铁原料的混合物，木炭的取量为含铁原料质量的15%；上层为煤，该层煤的取量为中层混合物质量的1%；

（3）加热：将步骤（2）布好的物料置于微波反应器内加热至1000℃，保温60min，期间收集尾气，即得到优质煤气（可燃气体的体积分数为94.443%，其中：CO占83.142%、H₂占10.31%、CH₄占0.991%、CO₂占5.556%。）。

所得还原后的炉料进行冷却，粉碎，筛分，湿式磁选，干燥即得优质的一次还原铁粉（T_Fe=98.99%）。

实施例2

（1）原料准备：将粉状铁鳞（T_Fe为74%）、挥发分为25%的木炭、挥发分为26%的煤粉碎至100目；

（2）布料：将步骤（1）所备物料进行分层布料：底层为木炭，为含铁原料质量的8%；中层为木炭和含铁原料的混合物，木炭的取量为含铁原料质量的11%；上层为煤，该层煤的取量为中层混合物质量的2%；

（3）加热：将步骤（2）布好的物料置于微波反应器内加热至1100℃，保温40min，期间收集尾气，即得到优质煤气（可燃气体的体积分数为94.353%，其中：CO占83.637%、H₂占9.722%、CH₄占0.994%、CO₂占5.532%。）。

所得还原后的炉料进行冷却，粉碎，筛分，湿式磁选，干燥即得优质的一次还原铁粉（T_Fe=98.47%）。

实施例3