[發明專利]一種抑制鐵礦粉流態化還原過程中黏結流失的方法

有效

• 申請號: 202210081407.6
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114410872B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 徐其言
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 于婉萍

本發明公開了一種抑制鐵礦粉流態化還原過程中黏結流失的方法，屬于礦粉流化還原技術領域。本發明的抑制鐵礦粉流態化還原過程中黏結流失的方法，將鐵礦粉添加到雙層管反應單元中進行流化還原反應，反應過程中在反應單元外部施加超聲波場，超聲波發生單元包括沿雙層管反應單元的外周逆時針、均勻間隔分布的第一超聲波發生器、第二超聲波發生器和第三超聲波發生器。本發明通過在加壓流態化還原過程中外加超聲波場，從而可以進一步改善鐵礦粉流態化還原過程中的黏結流失抑制效果。

技術領域

本發明屬于礦粉流化還原技術領域，更具體地說，涉及一種抑制鐵礦粉流態化還原過程中黏結流失的方法。

背景技術

隨著新環保法的頒布實施和碳排放交易系統(ETS)的建立，高能耗、高污染、高排放等冶金工藝在環境、資源、能源等方面面臨著空前的挑戰，而流態化直接還原工藝可以直接利用粉礦和處理復雜共生礦，不依賴焦炭，具有傳熱和傳質效率高等優點，符合環境、資源和能源發展的需求。

流化床直接還原工藝是冶金領域的一項重大突破，由于流化床沒有透氣性的要求，因此可以直接使用高爐、豎爐不能直接使用的鐵礦粉；流化床煉鐵工藝為煉鐵過程節能環保、合理利用國內低品位、復合共生礦和解決鐵礦資源供應緊張的問題方面提供了新的冶煉途徑；同時，流化床直接還原工藝不但擴大了煉鐵原料的來源，而且降低了生產成本，提高了產品的競爭力。直接使用鐵礦粉的流化床煉鐵技術是未來煉鐵工業發展的方向之一，也是目前各國鋼鐵工業競相研究開發的重要領域。

但是，在加壓流態化還原過程中鐵礦粉容易出現顆粒黏結問題，從而阻礙了連續化生產，降低了生產效率，這是加壓流態化直接還原工藝工業應用的瓶頸障礙。針對流態化還原過程中出現的黏結失流問題，許多學者都進行了相關研究，本申請的發明人也一直致力于抑制流態化還原過程中黏結失流現象的研究，并取得了一定的成效。

例如，中國專利申請號為2017104996246的申請案公開了一種包覆防黏劑抑制鐵礦粉黏結失流的流化反應裝置及流化反應方法，該申請案的裝置包括雙層管反應單元、加熱單元和物料混勻單元，雙層管反應單元包括反應內管和外部套管，反應內管底部與外部套管底部相連通，該反應內管內設置有流化床篩板，反應腔入料口與流化床篩板構成包裹反應腔；鐵礦粉在包覆防黏劑的條件下發生流化還原反應，防黏劑在鐵礦粉表面形成均勻的石墨或者粘附碳。采用該申請案的裝置和方法使得鐵礦粉及防黏劑在包裹反應腔內充分混合，防黏劑包覆在鐵礦粉的表面，防黏劑在鐵礦粉表面形成均勻的石墨或者粘附碳，可以避免鐵晶須或鐵原子相互勾連團聚，從而在一定程度上可以抑制鐵礦粉發生黏結失流，但其效果仍有待進一步提高。

發明內容

1.要解決的問題

本發明的目的在于克服鐵礦粉在流態化還原過程中易發生黏結流失的不足，提供了一種抑制鐵礦粉流態化還原過程中黏結流失的方法。本發明通過在加壓流態化還原過程中外加超聲波場，從而可以進一步改善鐵礦粉流態化還原過程中的黏結流失抑制效果。

2.技術方案

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：

本發明的一種抑制鐵礦粉流態化還原過程中黏結流失的方法，將鐵礦粉添加到雙層管反應單元中進行流化還原反應，反應過程中在反應單元外部施加超聲波場。

聚團是引起粘結失流的主要原因，在一定的還原氣體線速度下，顆粒之間會發生碰撞，最后形成大的聚團，而聚團會造成顆粒粘結，引起失流。針對鐵礦粉流態化還原過程中黏結流失的問題，本發明創造性的在鐵礦粉流化還原過程中施加外部超聲波場，從而使顆粒受到的外力增加，增加了聚團中顆粒之間的能量，當能量較大時聚團即發生破碎，顆粒尺寸減小，從而能夠有效抑制顆粒之間的聚團和黏結失流。同時，加入聲場后，顆粒會受到聲波力的作用，顆粒與顆粒、顆粒與床層之間都會發生一定的碰撞，使得流化床內的空隙率增大，氣體更容易將床層吹起，有利于保證鐵礦粉還原的充分性。