[发明专利]一种抑制氢基竖炉内球团黏结的涂层材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种抑制氢基竖炉内球团黏结的涂层材料及其制备方法和应用，属于氢基竖炉还原炼铁技术领域。本发明的涂层材料由石灰、铝矾土、膨润土、金属铝、沥青粉、防爆纤维及羧甲基纤维素钠组成。本发明的抑制氢基竖炉内球团黏结的涂层材料能有效的抑制氢基竖炉内球团在还原炼铁工艺过程中球团之间过度黏结；涂层材料的强度高，涂层材料与铁矿球团之间的结合紧密，防止球团在运输过程或者氢基竖炉高温还原过程中涂层开裂、破碎及脱落；涂层在高温还原过程中透气性能良好，确保了球团还原产物的金属化率。

技术领域

本发明属于氢基竖炉还原炼铁技术领域，涉及一种抑制氢基竖炉内球团黏结的涂层材料及其制备方法和应用。

背景技术

在应对全球气候变化和能源转型的背景下，各国都高度重视无碳和低碳能源的开发利用。氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，将氢气用于钢铁制造的氢冶金工艺为变革性技术，是钢铁产业优化能源结构、工艺流程和产业结构，彻底实现低碳绿色化可持续发展的有效途径之一。

目前，国外冶金界纷纷提出氢冶金的战略规划，研发热点主要有富氢还原高炉炼铁和氢基竖炉直接还原。竖炉还原反应温度为800～1000℃，使用清洁能源制取氢气，开发氢基竖炉直接还原炼铁工艺，有望实现近零碳排放的钢铁冶炼过程，是实现碳中和非常重要的路径，也是炼铁技术未来的极致发展方向。然而，氢基竖炉中原料球团在还原过程中极易出现粘结现象。原料球团的这种无意聚集总是使连续操作变得不可能，显著降低了还原率。粘结现象主要发生在矿石金属化过程中，主要受温度、球团化学性能、脉石含量及还原步骤等的影响。

冶金工作者曾试图通过采用降低还原气体流速和还原温度等措施来缓解法竖炉内炉料的黏结问题，但同时又带来气体利用率低和产品金属化率低等次生问题，并加重了熔融气化炉的负担。因此，发明一种能够有效抑制含铁球团还原过度黏结的方法对氢基竖炉工艺的稳定生产和技术进步至关重要。

关于防止球团黏结的专利报道已有相关公开。如，中国专利申请201210007269.3，公开了一种竖炉内黏结炉料破碎装置，该破碎装置设置在竖炉围管入口中心线以下且下表面为水平面，其竖炉围管通过水平设置在炉壁上的煤气支管与破碎装置下面形成的煤气通道连通。上述破碎装置上部为圆弧面且设有破碎件，在驱动装置的作用下可以旋转。该破碎装置安装在螺旋排料器之上，从而对还原过程中产生的黏结球团进行破碎，在一定程度上能够改善炉料的粘结状况，但该方案是在竖炉内产生黏结后再进行机械破碎，无法从源头上抑制黏结的发生，且其不适用于大规模工业生产。

在中国专利申请201310512779.0中，公开了一种防高磷鲕状赤铁矿球团高温还原黏结的方法，该方法针对含碳球团高温还原的黏结，将高磷鲕状赤铁矿与煤粉、脱磷剂和粘接剂按合适比例进行配料、混碾，以压球方式制备冷固结球团，经烘干或养生处理进入直接还原竖炉。该方法通过优化竖炉结构设计、引入粘结剂及球团表面防黏结剂等措施，在一定程度上能够改善高磷鲕状赤铁矿在竖炉中的球团黏结，但其主要是针对含碳球团的黏结问题，与氢基竖炉生产工艺以及竖炉内的球团成分差别较大。并且涂层的强度较差，透气性能较差，严重影响球团涂层的使用，限制了涂层材料的应用。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种抑制氢基竖炉内球团黏结的涂层材料，该涂层材料在球团之间起到阻隔作用，抑制球团粘结现象。本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种抑制氢基竖炉内球团黏结的涂层材料的制备方法。本发明还要解决的另一技术问题在于提供一种抑制氢基竖炉内球团黏结的涂层材料的应用，即为用于抑制氢基竖炉内球团黏结。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种抑制氢基竖炉内球团黏结的涂层材料，包括以下质量份数的组分：15～25份石灰，3～7份铝矾土，3～7份改性沥青粉，1～3份膨润土，0.1～0.3份金属铝，0.1～0.3份防爆纤维，0.05～0.15份分散剂，0.15～0.35份羧甲基纤维素钠。