[發(fā)明專利]用于生產(chǎn)和還原氧化鐵團塊的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480045890.6
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN105658820B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魯?shù)婪虬矕|尼奧M·戈麥斯
• 申請（專利權(quán)）人: 魯?shù)婪虬矕|尼奧M·戈麥斯
• 主分類號: C21B11/10
• 分類號: C21B11/10;C21B13/14;C21B13/12;C22B1/245;C22B5/10
• 代理公司: 北京市英智偉誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11521
• 代理人: 劉丹妮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種完整的氧化鐵碳團塊的制造方法，所述完整的氧化鐵碳團塊具有助熔劑和粘結(jié)劑并被用作高爐的進料或用于在電弧爐或感應(yīng)爐中還原和熔融以生產(chǎn)生鐵。

背景技術(shù)

絕大多數(shù)鋼是通過高爐制造的。最簡單的形式中，在煉焦?fàn)t中加工煉焦煤以生產(chǎn)焦炭。鐵礦石、赤鐵礦和焦炭進料至高爐，然后生鐵在其中被生產(chǎn)出來。2012年，世界鋼鐵生產(chǎn)量約15億噸，約7億噸生產(chǎn)于中國。

中國的鋼制造實踐中，制造1噸鋼需要約2.6噸的煉焦煤。目前的鋼制造工藝變得棘手，其中煉焦煤的價格在上升。在全球金融危機中，煉焦煤的價格已上漲至高達每噸US$350，因此推動鋼價格到前所未有的高度。另一個主要關(guān)切是，一些鋼鐵公司預(yù)計30年內(nèi)將沒有足夠的煉焦煤來供應(yīng)高爐。

因此，從低品位鐵礦石或廢料生產(chǎn)鋼具有顯著增長的可用性，并且高品味鐵礦石和煉焦煤的供應(yīng)變得有限且過于昂貴。隨后，已經(jīng)開發(fā)和采用了各種方法以試圖實現(xiàn)低成本的鋼生產(chǎn)。

特定市場利基(specific market niches)已經(jīng)發(fā)展，以使得熔融還原的鐵礦石團塊在亞洲具有良好市場，在該地區(qū)中作為電爐鋼鐵工業(yè)的進料。最近的實例是BHP Billition試圖通過在西澳大利亞設(shè)立熱壓鐵塊(hot briquette iron)廠來供應(yīng)亞洲市場。類似地，Rio Tinto建立的HIsmelt(“高強度冶煉”)工藝試圖通過由煤直接還原鐵礦石來生產(chǎn)鐵。

高爐操作中的效率提升已經(jīng)通過使用球團礦實現(xiàn)了，其中均勻的顆粒尺寸有助于增加爐中的滲透性。例如，在委內(nèi)瑞拉加拉加斯的西蒙·玻利瓦爾大學(xué)的M.Specht，C.Seaton和A.Morales所寫的題目為“使用靈活焦炭(flexicoke)作為還原劑的自還原鐵礦球團”的未注明日期的文章中，作者描述了他們在使用從重質(zhì)原油生產(chǎn)并煉制為還原劑的靈活焦炭與鐵礦石混合在球團中的工作。靈活焦炭高達17重量％，并且測試的粘結(jié)材料為波特蘭水泥、石灰、稱為Peridur的纖維素粘結(jié)劑和粘土。水泥球團表現(xiàn)出320kg/球團的高強度，但是其在還原之后減少了82％且?guī)в斜砻娴钠屏押蛣冸x。具有水泥的還原的球團顯示出連通孔隙的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其提供了海綿狀結(jié)構(gòu)。另一方面，具有石灰的自還原球團的機械強度在還原后增加了214％至40kg/球團。然后，這不足以滿足高爐的60kg/球團的要求。此外，在該情況下制備的是10mm直徑的球團，而非團塊。

名稱為“感應(yīng)爐用于由鐵礦石生產(chǎn)鐵中的用途”的美國專利20070157761描述了一種利用感應(yīng)爐以還原和熔融鐵礦石為生鐵的方法。附圖示出了還原-熔融區(qū)域，其直徑大致相同于爐渣和熔融生鐵的儲液器。然而，還原-熔融區(qū)域的大直徑意味著電磁能量可能不會達到負(fù)載并且可能導(dǎo)致未還原的鐵礦石達到儲液器并遇到(reporting to)爐渣。

電磁能量的頻率對感應(yīng)加熱和氧化鐵的還原是重要的。例如，電磁能量頻率的實驗已被東京工業(yè)大學(xué)的K.Hara和M.Hayashi，國家聚變科學(xué)研究所的M.Sato和東京大學(xué)的K.Nagata進行，其中，在磁鐵礦和碳的混合粉末上使用了12.5kW、2.45GHz的反應(yīng)器。用40分鐘達到1200C，并且在1400C時，額外的鐵礦石和碳被添加以生產(chǎn)熔融生鐵。本申請人已在用碳的氧化鐵還原中使用2.45GHz和981kHz進行實驗。然而，所得工藝是耗時的，其中需要延長的時間用于使物料(mass)達到用于還原和熔融的高溫。因此，本申請人對電磁能量的頻率已實施了修改，這被描述于本申請的下文中。

除了諸如可用性和供料成本等棘手的經(jīng)濟問題外，當(dāng)前的鋼制造工藝還生產(chǎn)了大量的溫室氣體排放，從煉焦?fàn)t操作開始。第5屆政府間氣候變化專門委員會(IPCC)建議碳排放到2050年必須減少40％至70％，并且到2100年為零碳排放。如果碳排放沒有減少，那么將對氣候變化造成不利的環(huán)境影響。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種改進的和低成本(cost effective)的氧化鐵團塊的制造方法，所述氧化鐵團塊用在高爐、電弧爐或感應(yīng)爐中以用于其后的生鐵制造。此外，本發(fā)明的進一步目的在于提供一種環(huán)境可持續(xù)的鋼生產(chǎn)方法。

發(fā)明概述

根據(jù)本發(fā)明，盡管這不應(yīng)視為對本發(fā)明有任何方面的限制，但是提供了一種用于生產(chǎn)和還原鐵礦石團塊的方法，該方法包括以下步驟：

a.將粉碎的含鐵材料、粉碎的含碳材料、助熔材料和主粘結(jié)材料結(jié)合在一起以形成團塊混合物；

b.向所述團塊混合物添加金屬微粒材料；