[發明專利]一種直接還原-熔分系統及方法

有效

• 申請號: 202010929176.0
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112195301B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 周和敏;沈朋飛;徐洪軍;張俊;林萬舟;齊淵洪;郝曉東;許海川
• 申請（專利權）人: 鋼研晟華科技股份有限公司;鋼鐵研究總院
• 主分類號: C21B13/14
• 分類號: C21B13/14
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 叢洪杰

本發明公開了一種直接還原?熔分系統及方法，屬于鋼鐵冶金技術領域，解決了現有技術中貧雜礦和冶煉渣的還原鐵品位低，能耗高；傳統轉底爐工藝能耗高，不能直接獲得生鐵的問題。直接還原?熔分系統包括原料烘干預處理單元，直接還原單元，熔分單元和煙氣處理單元；原料烘干預處理單元、直接還原單元和熔分單元依次連通，原料經原料烘干預處理單元處理后進入直接還原單元進行預還原處理，然后進入熔分單元進行還原熔分；熔分單元包括熔分爐，熔分爐的爐頂設有入料溜槽，熔分爐的爐底設有爐底鐵芯和熔溝；爐底鐵芯外部設置鐵芯線圈；熔分爐內生成的煤氣能夠用作直接還原單元的熱量來源。本發明的直接還原?熔分系統能避免凍爐現象，并且能耗低。

技術領域

本發明涉及鋼鐵冶金技術領域，具體地說是涉及一種直接還原-熔分系統及方法。

背景技術

貧雜礦是低品位礦統稱。我國鐵礦石資源儲量大，但礦石類型復雜，難以利用的低品位“紅礦”所占比例大，分布廣泛。探明的鐵礦石中，磁鐵礦308.33億噸，約占全部鐵礦資源儲量的51％；釩鈦磁鐵礦105.18億噸，約占17％；“紅礦”180.12億噸，約占30％。“紅礦”包括赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、鏡鐵礦和混合鐵礦。可見，低品位“紅礦”所占比重較大，資源分布廣泛，易于開采，“紅礦”的含鐵量在40％-55％之間。

目前我國鋼鐵企業主要利用的是磁鐵礦和釩鈦磁鐵礦，而儲量豐富的“紅礦”由于難以選別富集，大部分沒有回收利用或根本沒有開采利用。目前雖然部分選礦問題有所突破，但總體來說，選礦工藝流程復雜，精礦生產成本較高。赤鐵礦是一種氧化鐵的礦石，主要成分為Fe₂O₃，褐鐵礦是含水氧化鐵礦石，絕大部分以2Fe₂O₃·3H₂O形態存在，菱鐵礦是含有碳酸鐵的礦石，主要成分為FeCO₃。這些鐵礦資源的鐵品位較低，TFe含量在40％左右、SiO₂含量高，礦相結構復雜，部分礦含有高結晶水和表面水，燒損大，利用現有選礦方法很難富集，因而很少用于燒結或煉鐵。目前國內部分鋼鐵企業采用磁化焙燒的方法對赤鐵礦進行富集，但鐵回收率低，只能少量配入高爐使用。而國內褐鐵礦鐵品位低，進入高爐冶煉困難，幾乎完全沒有利用。總之，“紅礦”由于選別富集困難，成分不穩定，很難采用傳統方法進行冶煉，利用率極低。

直接還原-熔分工藝是一種利用含鐵資源提取金屬鐵及其它有價金屬的最新直接還原技術，以非焦煤為一次能源，粉礦無需高溫造塊，工藝流程和冶煉周期短，生產效率高。特別是由于省去了傳統流程中污染物排放量最大的焦化與燒結工序，大大地減輕了環境負荷，同時也進一步減少了能源消耗和CO₂的排放。該工藝對原料具有廣泛的適應性，特別適用于低品質“紅礦”資源。這些低品質“紅礦”成分不穩定，易于還原，價格低廉(僅為普通礦的10～20％)，但采用目前的傳統高爐煉鐵技術難以冶煉，無法進行有效利用。

釩鈦鐵海砂礦床分布廣泛，儲量豐富。鈦鐵礦中的釩、鈦、鐵、鉻、鈷、鎳、鉑族和鈧等多種組分，具有重要的綜合利用價值。尤其是印度尼西亞、菲律賓等國，濱海釩鈦磁鐵礦砂儲量大，達數千億噸。另外澳大利亞、新西蘭、巴布亞新幾內亞、南美厄瓜多爾、智利、美國、南非等國，濱海釩鈦磁鐵礦砂的儲量也相當豐富。濱海釩鈦磁鐵礦砂，主要礦物有磁鐵礦、氧化鈦、鈦鐵礦、氧化釩、石英、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、氧化錳和鈉的化合物，其中全鐵含量50～60％，含氧化鈦10～20％，含氧化釩0.4～1.0％，低鈣鎂和低硫低磷。礦砂中的主要金屬釩鈦都屬于重要的戰略資源，主要用于鋼鐵、有色及化工的原材料生產。釩90％用于鋼鐵生產，可以提高鋼材的強度、硬度和耐磨性，是發展新型微合金化鋼材必不可少的元素之一。