[发明专利]用转底炉还原铁氧化物的方法和生产金属铁的方法

说明书

本发明涉及一种用转底炉部分还原铁氧化物的方法和生产金属铁的方法。

用于部分还原铁氧化物的已知基于旋转式炉床的方法是Midrex钢铁公司的FASTMET法。FASTMET法的特定形式描述于以Kaneko等人的(已转让给Midrex International BV Rotterdam)的US专利4,701,214中。

根据包括US专利在内的技术文献所述，FASTMET方法包括的步骤有：

(i)使氧化铁细粉、煤粉、和粘结剂的混合物聚结成粒，其直径通常约为20mm(US专利公开优选范围为10-25mm)；

(ii)把所述粒料加到转底炉内以便在转底炉的床上形成三分之一层深的薄层床，通常用铁矿石的中间层隔开粒料与炉床以便保护床体；

(iii)从炉床的上方加热在转底炉中的粒料到1100-1370℃的温度以还原铁氧化物为金属铁。

据技术文献报导，FASTMET法可达到约90％的金属化。

在FASTMET法生产的还原粒料可用于在如电弧炉和HIsmelt熔融还原容器装置的范围内制造铁或钢。

FASTMET法的优点在于该法用铁矿细粉和煤细粉进行操作。铁矿细粉和煤细粉的使用是理想的对象，因为铁矿细粉不贵且不能用于许多其他的工艺过程中而煤与焦炭相比是比较便宜的。

本发明的目的在于提供一种用于在转底炉内至少部分还原铁氧化物的方法，它是FASTMENT方法的改进。

根据本发明提供一种至少部分还原铁氧化物的方法，其包括：

(i)在转底炉的床上形成反应物床，反应物包括(a)铁矿细粉和粒状含碳材料的混合物和/或(b)铁矿细粉和粒状含碳材料的微团块，所述微团块的直径为500-1400微米；和

(ii)加热转底炉中的混合物和/或微团块以使至少部分还原铁氧化物。

本发明是基于以下的认识，为有效而实际操作转底炉，没有必要对氧化铁细粉和煤进行造粒。根据技术文献很明显，FASTMET法依赖于所使用的粒料。取消造粒步骤大大地简化了工艺过程并且显著地提高生产率、降低成本和操作费用。

术语“微团块”在本发明中应理解为直径低于1400微米(并且优选大于500微米)的团块。

优选地，微团块组成反应物床体的主要的部分。

优选地，由步骤(ii)产生的产品的金属化至少为50％。

铁矿细粉和含碳材料的混合物可在向转底炉内进料混合物前制成。

另外，铁矿细粉和含碳材料可以分开加入转底炉中而使混合物在炉床上就地形成。

含碳材料可以是任何合适的材料，如煤。

优选地，含碳材料是煤。

优选地，煤是被粉碎过的。

微团块可用任何合适的装置制成。

转底炉的反应物床可以是任何合适的深度。通常，床的深度约20-25mm。

按照本发明，还提供一种用于至少部分还原铁氧化物的设备，该设备包括：

(i)用于制成铁矿细粉和粒状含碳材料的微团块的装置；和

(ii)用于至少部分还原由微团块形成装置所生产的微团块的氧化铁的转底炉。

由本发明的方法和设备所生产的至少部分还原的产品可用于许多场合。尽管不是专用，但优选的用途是在生产金属铁方面。

为了评价本发明，申请人完成了基于下列的两个独立的实验方案：

(i)铁矿细粉和煤的混合物；

(ii)铁矿细粉、煤、和膨润土粘结剂的微团块，和

(iii)为了与FASTMET法对比，铁矿粉、煤和粘结剂的粒料。

用于第一实验方案的原料是Yandicoogina铁矿、Yarrabee无烟煤、和膨润土粘结剂。

铁矿和煤的分析列于表1而粒径分布示于图1。