[发明专利]利用熔体余热进行碳热还原的方法

说明书

本发明公开了一种利用熔体余热进行碳热还原的方法，包括：(1)将碳素原料和矿物原料混合成型后进行还原反应，以便得到高温熔体；(2)将碳素原料粉料和矿物原料粉料混合，以便得到混合粉料；以及(3)将所述混合粉料与所述高温熔体进行接触，以便使得所述混合粉料利用所述高温熔体的余热发生还原反应，以便得到还原产物。该方法可以使得还原反应得到的产物余热得以充分利用，并且解决粉料无法利用的难题，从而在降低能耗的同时实现资源的最大化利用。

技术领域

本发明属于冶金与化工领域，具体而言，本发明涉及一种利用熔体余热进行碳热还原的方法。

背景技术

在冶金和化工领域，从现有工业成熟或不成熟生产工艺来看，众多半成品或最终产品的获得基本均需要经过高温的还原过程。在经历一定时间的高温还原过程后，半成品或最终产品往往以液态熔体形式进行出料，进入盛装容器或者模具后，缓慢冷却形成一定的形状。液态产品的温度大多在1000℃以上甚至2000℃以上，自身携带大量的物理热，然而在冷却过程中这些热量并没有得到有效利用，造成了能源的白白浪费。假定这些大量余热得到利用，则折算回去相当于省却相当可观的化学燃料和还原剂，即可达到了节能降耗的目的，也能降低生产成本。此外，在当前冶金和化工实际生产过程中，由于还原反应的发生，会生产大量的CO或CO₂气体，考虑到大量产物气体的逸出，同时为保证炉况顺行和生产安全，均采用具有一定强度的块状物料保持透气性，导致无法利用矿物原料和还原剂的粉料，这不仅造成资源的浪费，也带了粉尘污染，无形中也提升了生产成本。

在国家越来越注重可持续发展、环境保护和绿色制造的大环境里，在日益激烈的社会竞争条件下，为了促进冶金和化工企业的健康发展，能耗高、成本高及粉料无法利用的问题亟待解决。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种利用熔体余热进行碳热还原的方法，该方法可以使得还原反应得到的产物余热得以充分利用，并且解决粉料无法利用的难题，从而在降低能耗的同时实现资源的最大化利用。

在本发明的一个方面，本发明公开了一种利用熔体余热进行碳热还原的方法，包括：

(1)将碳素原料和矿物原料混合成型后进行还原反应，以便得到高温熔体；

(2)将碳素原料粉料和矿物原料粉料混合，以便得到混合粉料；以及

(3)将所述混合粉料与所述高温熔体进行接触，以便使得所述混合粉料利用所述高温熔体的余热发生还原反应，以便得到还原产物。

根据本发明实施例的利用熔体余热进行碳热还原的方法通过将碳素原料和矿物原料发生还原反应得到高温熔体余热用于碳素原料粉料和矿物原料粉料的还原反应，可以实现能源的充分利用，从而显著降低能耗，同时采用高温熔体与混合粉料接触的方式使得混合粉料发生还原反应，可以解决以往粉料无法直接使用的难题，从而拓宽了原料来源，并且实现了资源的最大化利用，另外，较传统工艺将粉料造球后再进行反应相比，本发明可以直接将粉料进行使用，进而节省了造球成本，从而显著降低生产成本。

另外，根据本发明上述实施例的利用熔体余热进行碳热还原的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述高温熔体的温度为1000～2800摄氏度。由此，可以利用其余热为混合粉料的还原反应供给热量。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中所述碳素原料和矿物原料与步骤(2)中所述碳素原料粉料和矿物原料粉料混合比例相同。由此，可以保证还原反应的顺利进行。

在本发明的一些实施例中，所述碳素原料粉料和所述矿物原料粉料的平均粒径分别独立地为5微米～3毫米。由此，可以显著提高还原反应效率。