[发明专利]一种微波高温连续还原生产海绵铁和镍铁的工艺方法

说明书

【技术领域】本发明涉及微波高温冶炼技术领域，尤其涉及一种微波高温连续还原生产海绵铁和镍铁的工艺方法。

【背景技术】我国的铁矿资源较为丰富，但大多属于赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿这类不能用磁选法选的矿，品位较低；虽然进口铁矿的价位较高，但中国钢厂仍然不得不长期依赖国外进口的高品位铁矿。为了改变这一现状，人们开始利用回转窑、推板窑和隧道窑等低成本的制备工艺从低品位铁矿中提炼铁精粉或金属铁。然而，采用这些传统的加热方式进行还原，需要对炉腔本身和腔体内环境进行充分预热，然后通过热量传导和红外辐射的方式加热到物料上，由于热量传导过程受到加热温度梯度、炉腔和物料的导热系数等参数限制，导致整体加热过程缓慢，物料内部容易产生较大的温度梯度，能量利用率低，不能保持稳定的高回收率，还会造成不可再生资源的严重浪费，产生废气排放，污染环境。

微波加热作为一种新型加热方式，利用微波与物质之间的特殊耦合作用产生热量，实现物料的整体快速加热，具有能量利用率高、绿色环保的特点。利用微波加热方式进行还原的技术虽然已开始工业化应用，但目前尚存在一些技术难点和缺陷。如中国专利申请公开号CNIO2212677（一种用微波还原焙烧联合弱磁选分选高磷铁矿石的方法）中采用微波焙烧方法使矿石还原，这种工艺无法避免还原产生的高温气氛对微波源的破坏作用，不仅影响工艺的稳定性，而且还会增加生产过程的维护成本。此外，现有微波工艺操作重复性低，难以精确控制生产过程，对操作人员的专业素质要求高，存在难以提高产量、降低成本等问题。

目前国内应用微波高温还原方法卖产品的厂家有，而进行规模化生产的企业几乎没有报道。由于未能解决微波腔体的密封、高温条件下的保温和还原气氛的控制等问题，目前微波大规模应用还仅仅局限于800℃以下的中、低温范围（绝大部分属于低温干燥和低温微波处理技术），高于800℃的高温范围目前由于技术难题没有突破还无法实现连续规模化工业生产。例如，由于微波特性、微波与物质相互作用的特殊机理，容易出现微波加热时可重复性难以控制、热失控导致不能有序或连续性规模生产等问题，严重阻碍了微波高温处理材料的发展和应用。目前最需要一种能够很好的利用微波加热特性来进行稳定、可重复、连续持久地进行工业化大规模量产、成本低廉的微波高温还原工艺。

【发明内容】本发明针对现有微波高温加热技术的上述缺陷，提供一种稳定的、可连续持久的、能够进行工业化量产的微波高温还原工艺方法，该方法能低成本地处理赤铁矿、褐铁矿、红镍矿及镍渣和锰矿，达到大幅度降低生产成本，实现环保清洁生产的目的。

 一、本发明的有益效果：

1、此发明能够有效控制微波场的分布，解决了微波热失控造成的选择性加热导致的热失控问题，而且操作简单，有效控制还原气氛；2、解决了微波生产过程中产生的微波高温腐蚀气体对微波源的损害问题，有利于减少设备的维护成本、提高设备的使用寿命；3、充分高效利用清洁微波能源的显著优势，在使物料迅速达到还原条件的同时实现环保清洁生产，环境友好；4、本工艺方法缩短了50%以上的还原时间，降低了烧结温度，大幅度降低能耗，实现企业利润最大化；5、能够大规模工业化量产出满足要求的产品，能有效地缓解我国钢厂长期严重依赖国外进口高品位铁精矿的问题；6、本工艺方法使用的专用设备的造价相当于其他冶炼海绵铁和镍铁设备造价的30%-40%，且设备的使用寿命长，更换件少，检修周期长，大大地降低冶炼生产成本。

二、本发明与现有的微波加热还原技术相比，其突出效果在于：

1、由于在微波场中设计了动态而又稳定的还原移动装置及创造良好的还原气氛，对高温还原过程有着关键的作用，并能低成本地规模化工业化量产。整个生产过程环保清洁。    

2、可以大大降低还原的温度，显著降低还原过程所需的能耗，成本大幅降低。通过工业化生产实验证明：将1t的铁矿粉混合料送入频率2450 MHz、功率300-600kW的微波加热还原装置中5-30分钟后即可冷却，然后可通过磁选得到海绵铁。其铁品位可达82-98%，还原率和回收率分别可达95%和90%。    

这种微波高温连续还原生产海绵铁、镍铁的工艺方法，其特征在于由下列工艺步骤构成：    

一、将65-89%的矿粉、5-20%的碳质还原剂、5-10%的水及1-5%的添加剂，混合均匀后在压球机中压成直径为5-30mm的混合物料球；

二、将混合物料球放入微波移动反应装置的反应器中，料层的厚度为10-50 cm/每车，重量为50-3000kg/每车；