專利名稱：一種氣基直接還原尾氣回收利用的方法
技術領域：
本發明涉及一種尾氣回收利用的方法，特別是涉及一種利用直接還原尾氣析炭一微波加熱還原生產海綿鐵的方法。
背景技術：
直接還原鐵(DRI)因質地純凈、成分穩定，是一種替代廢鋼、冶煉優質鋼和特殊鋼的理想原料，很多用廢鋼不能生產的特種鋼都能用海綿鐵生產出來。近年來，隨著“電爐煉鋼短流程”的興起，作為廢鋼替代品和生產優特鋼不可或缺原料的直接還原鐵發展迅速。目前世界上75%以上的直接還原鐵是由氣基豎爐法生產的，其中典型工藝為Midrex和HYL- III法(2010年分別占到直接還原鐵產量59. 7%和14. 1%)。縱觀目前世界上所有的氣基豎爐還原工藝，其爐頂煤氣均經洗滌、凈化后，小部分作為燃料，大部分與天然氣混合進行催化裂化反應轉化成還原氣參與豎爐循環。然而爐頂煤氣經洗滌、凈化過程后一方面造成大量的熱量損失，另一方面殘留在煤氣中難以徹底去除的有害成分也隨著循環次數的增加而逐漸累積，從而影響天然氣的轉化(催化劑中毒)以及豎爐的正常運行。微波能作為一種清潔、高效的新型能源，具有選擇性、均勻性、即時性等其他加熱方法無法比擬的優點，在改善生產條件和提高生產效率等方面具有明顯優勢，因而在冶金、化工、環境保護等領域得到了越來越廣泛的應用。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種對豎爐還原尾氣的高效利用，強化鐵礦球團微波還原的氣基直接還原尾氣回收利用的方法。為了解決上述技術問題，本發明提供的氣基直接還原尾氣回收利用的方法，按以下步驟進行(I)、將鐵礦氧化球團在400°C 700°C的直接還原尾氣中進行預熱、預還原IOmin 60min,在球團表面及孔隙中析炭形成含一定量細粒炭黑的預還原球團；(2)、將經預還原、析炭的球團與還原劑混合后加入工業微波爐中加熱至800°C 1100°C、時間為IOmin 60min繼續深還原,所述的還原劑的用量占混合料總質量的1% 10% ；(3)、微波加熱還原后的產品經保護冷卻后磁選分離得到非磁性物和直接還原鐵。所述鐵礦氧化球團，其TFe含量為64% 69%、粒度為8mm 16mm、抗壓強度為1800N/個 3500N/個。 所述的直接還原尾氣成分及體積比例為(CCHH2) (C02+H20) (CH4+N2) = (40 70)(50 20) (O 10)。步驟(I)中所述球團預還原率達到20% 60%，球團析炭占總質量1% 10%。上述步驟(2)中所述的還原劑是煙煤、無煙煤、褐煤、焦炭、生物質和塑料的一種或幾種的混合物。所述微波爐頻率為2. 45GHz和可調節的大功率的工業微波爐。采用上述技術方案的氣基直接還原尾氣回收利用的方法，首先利用氣基直接還原尾氣對鐵礦球團進行預熱、預還原處理，在此過程里尾氣中CO發生反應2C0 — C02+C，析出的炭黑在孔隙發達的預還原球團孔洞和表面沉積，形成含細粒炭黑的預還原球團。將預還原的析炭球團與適量還原劑混合加入工業微波爐進行深還原，然后磁選分離獲得直接還原鐵。其帶來的有益效果(I)、能有效利用豎爐還原尾氣中殘余的物理熱及化學能，同時省去了還原尾氣的洗滌和凈化環節。(2)、避免了因尾氣中殘留的有害成分進入天然氣裂解系統而引起的催化劑中毒問題，及其在后續的豎爐循環過程中造成的富集。
(3)、利用還原尾氣對孔隙發達的預還原球團析炭，可使細粒炭黑均勻分布在球團的各個部分，改善了后段還原的動力學條件，強化了后續的微波深還原過程。(4)、利用微波加熱高效、環保等特點以及炭的優良吸波特性，可有效強化球團的還原過程(包括降低還原溫度、加速還原進程、提高球團強度)，從而為促進鐵礦球團高效、節能的還原創造了條件。本發明通過直接利用直接還原中產生的二次熱還原氣體對鐵礦氧化球團進行預熱、預還原，并在此過程中完成對球團的析炭。同時利用炭黑的強吸波(微波)性能實現析炭預還原球團的進一步深還原。從而為豎爐還原尾氣的高效利用，以及鐵礦球團微波還原的強化提供一條可行的途徑。綜上所述，本發明通過利用豎爐還原尾氣對鐵礦氧化球團進行預熱、預還原，并同時完成對球團的析炭，然后利用微波加熱高效、環保等優點實現析炭預還原球團的深還原過程，是一種對豎爐還原尾氣的高效利用，以及強化鐵礦球團微波還原的氣基直接還原尾氣回收利用的方法。
具體實施例方式下面實施例是對發明的進一步說明，而不是限制發明的范圍。實施例中所采用的鐵礦氧化球團來自國內某大型球團廠，其主要化學成分見下表
I。試驗采用無煙煤和生物質炭作為還原劑，無煙煤的工業分析見下表2，粒度組成見表3。生物質炭的平均粒度為IOmm,其工業分析見下表4。表I鐵礦氧化球團主要化學成分/%
權利要求
1.一種氣基直接還原尾氣回收利用的方法，其特征在于按以下步驟進行 (1)、將鐵礦氧化球團在400°C 700°C的直接還原尾氣中進行預熱、預還原IOmin 60min,在球團表面及孔隙中析炭形成含一定量細粒炭黑的預還原球團； (2)、將經預還原、析炭的球団與還原劑混合后加入エ業微波爐中加熱至800°C 1100°C、時間為IOmin 60min繼續深還原,所述的還原劑的用量占混合料總質量的1% 10% ； (3)、微波加熱還原后的產品經保護冷卻后磁選分離得到非磁性物和直接還原鉄。
2.根據權利要求I所述的氣基直接還原尾氣回收利用的方法，其特征在于上述步驟(I)中所述的鐵礦氧化球団，其TFe含量為64% 69%、粒度為8mm 16mm、平均抗壓強度為1800N/ 個 3500N/ 個。
3.根據權利要求I所述的氣基直接還原尾氣回收利用的方法，其特征在于上述步驟(1)中所述的直接還原尾氣成分及體積比例為(CCHH2) (C02+H20) :(CH4+N2) = (40 70)(50 20) (0 10)。
4.根據權利要求I所述的氣基直接還原尾氣回收利用的方法，其特征在于上述步驟(2)中所述的還原劑是煙煤、無煙煤、褐煤、焦炭、生物質和塑料的ー種或幾種的混合物。
5.根據權利要求I所述的氣基直接還原尾氣回收利用的方法，其特征在于上述步驟(2)中所述微波爐頻率為2. 45GHz和可調節的大功率的エ業微波爐。
全文摘要
本發明公開了一種氣基直接還原尾氣回收利用的方法，首先利用氣基直接還原尾氣對鐵礦球團進行預熱、預還原處理，在此過程里尾氣中CO發生反應2CO→CO2+C，析出的炭黑在孔隙發達的預還原球團孔洞和表面沉積，形成含細粒炭黑的預還原球團。將預還原的析炭球團與適量還原劑混合加入工業微波爐進行深還原，然后磁選分離獲得直接還原鐵。采用本發明可以有效利用傳統氣基直接還原工藝中的尾氣、冶金工藝中產生的二次熱還原氣體進行預還原、析炭，并利用微波加熱高效、快速的特點以及炭黑優良的吸波性能進行鐵礦球團直接還原，以達到節能、環保生產的目的。
文檔編號C21B13/00GK102864265SQ20121035707
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月24日 優先權日2012年9月24日
發明者黃柱成, 姜濤, 易凌云, 張元波, 郭宇峰, 李光輝, 楊永斌 申請人:中南大學