【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋼鐵冶金，具體涉及一種電感應加熱和氫還原制備金屬化燒結礦的方法。
技術介紹
1、鋼鐵生產中高爐-轉爐長流程工藝占主導地位，綠色低碳爐料制備是鋼鐵工業減少碳排放的重要途徑之一。高爐工藝的理論和實踐表明，高爐100％使用預還原度70％的爐料，燃料比可降低約11.5％。為提高入爐原料的金屬化率，研究人員提出了預還原燒結礦的工藝。預還原燒結礦將對鐵礦石的還原步驟提前轉移到燒結過程中，使超過40％的還原在燒結機上進行，降低高爐還原負荷，減少了煉鐵工藝總co2排放量。
2、目前，預還原燒結礦工藝研究方向主要是，鐵礦粉先與固體燃料制備內配碳球團，然后布料燒結。有研究采用一步焙燒實現細粒物料的燒結和預還原，主要將鐵礦粉與煤粉混合、造球，制備得5-6mm生球后外裹鐵礦粉，使生球直徑達到10mm，然后燒結。有研究通過燒結杯試驗對某高品位粉礦進行預還原燒結，預還原燒結礦的金屬化率達到45.7％。
3、然后，現有預還原燒結工藝仍需解決以下關鍵制約性難點：一、預還原燒結礦容易過熔化；預還原燒結礦要求在氧化氣氛下達到40-70％的還原度，還需保證燒結礦的質量；固體燃料的合適配入比例難以控制，配比過低，燒結礦還原度太低，配比過高，燒結礦過度熔化，影響質量；二、預還原燒結礦容易再氧化；熱態預還原燒結礦在燒結機臺車上處于氧化氣氛，容易被再次氧化，還原度會降低，即造成能源浪費也影響質量；三、煙氣co含量高；預還原燒結工藝通過固體燃料對鐵礦石進行還原，過程中會產生大量高co煙氣，煙氣處理難度大、成本高。
4、針對，相
5、因此，需開發氫還原制備金屬化爐料新工藝，解決h2還原鐵氧化物強吸熱所導致的物理能與化學能不匹配的反應工程問題，突破傳統富氫還原制備預還原爐料氫利用率低、金屬化率低、還原過程能耗高的技術瓶頸，為低碳高效制備金屬化燒結礦和降低鋼鐵工業碳排放創造有利條件。
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的在于針對現有技術存在的問題和不足，提供一種電感應加熱和氫還原制備金屬化燒結礦的方法，解決h2還原鐵氧化物強吸熱所導致的物理能與化學能不匹配的反應工程問題，制備得到金屬化率50％以上的金屬化燒結礦，有效突破富氫還原制備預還原爐料氫利用率低、金屬化率低、還原過程能耗高的技術瓶頸，為低碳高效制備金屬化燒結礦和降低鋼鐵工業碳排放創造有利條件。
2、為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為：
3、一種電感應加熱和氫還原制備金屬化燒結礦的方法，將鐵礦石與熔劑、燃料混勻焙燒制備燒結礦，利用富氫氣體對所得熱態燒結礦進行還原，還原過程利用燒結礦本身的物理熱和電感應加熱金屬化燒結礦的方式提供熱量，將燒結礦還原分為熱態燒結礦帶、電感應加熱燒結礦帶、氫冷卻燒結礦帶三段，并同步優化工藝參數，使還原反應效率最優，實現還原過程的低碳排放，得到具有一定金屬化率的燒結礦，本專利技術采取的具體技術方案如下：
4、1)將鐵礦石原料與熔劑、燃料、返礦按比例加水混合，制粒或造球后得到混合料；將所述混合料通過布料器分布到燒結機，點火燒結，得熱態燒結礦；
5、2)將所述熱態燒結礦破碎篩分后輸送到電感應加熱氫還原系統，通入富氫還原氣，熱態燒結礦依次在電感應加熱氫還原系統分為熱態燒結礦帶、電感應加熱燒結礦帶、氫冷卻燒結礦帶發生反應，得到冷態金屬化燒結礦。
6、上述方案中，步驟1)中各原料及其所占質量百分比包括：鐵礦石56.0～62.0％，返礦25～30％，熔劑9.0～12.0％，燃料3.50～4.0％。
7、上述方案中，所述鐵礦石原料與熔劑、燃料、返礦加水混合，通過調節加水量，使水分占原料總質量的5～7％。
8、優選的，所述鐵礦石為褐鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦等的一種或多種。
9、優選的，熔劑為生石灰、白云石、石灰石等中的一種或多種。
10、優選的，燃料為焦粉、無煙煤等中的一種或多種。
11、上述方案中，所述燒結機，燒結燒結點火采用微負壓點火工藝，點火溫度1050～1250℃，爐膛壓力為微負壓(-6～-12kpa)，點火時間1～2min。
12、上述方案中，熱態燒結礦中主要成分及其所占質量百分比包括：tfe?54～59％％，sio24.7～5.5％，cao?8～12％。
13、上述方案中，熱燒結礦破碎篩分整粒后粒度控制在10～30mm，溫度在800℃以上。
14、上述方案中，燒結礦經破碎篩分后通過耐高溫密封管道輸送到電感應加熱氫還原系統。
15、上述方案中，所述電感應加熱氫還原系統包括電感應加熱裝置、帶式運輸機、耐高溫高壓密封爐、電感應加熱裝置、加壓風機及富氫還原氣管道、尾氣輸送管道。優選的耐高溫高壓密封爐也可采用氫基豎爐。
16、上述方案中，燒結礦在電感應加熱氫還原系統中與還原氣的反應過程分為三個階段，熱態燒結礦帶、電感應加熱燒結礦帶、氫冷卻燒結礦帶。熱態燒結礦帶：燒結機焙燒的熱燒結礦經耐高溫密封管道輸送到氫還原系統后，800℃以上的高溫燒結礦與還原氣反應，燒結礦溫度逐漸降低，金屬化率逐漸升高，隨還原反應進行，燒結礦金屬化率達到45％以上，溫度降低到400℃以下；電感應加熱燒結礦帶：燒結礦溫度降低到400℃以下時，通過電感應線圈對其加熱，燒結礦溫度重新升高到800℃以上(800～1100℃)；氫冷卻燒結礦帶：燒結礦溫度升高到800℃以上，與還原氣繼續發生還原反應，隨h2還原鐵氧化物的強吸熱反應，燒結礦溫度降低到200℃以下，金屬化率提高到55％以上。上述方案中，本專利技術設置的感應加熱裝置對高金屬化率的燒結礦進行感應加熱。所述感應加熱裝置，將感應線圈設置在密封爐的中后部，并利用中頻電流經感應線圈對高金屬化率的燒結礦進行加熱，中頻電源功率15000～25000kw。
17、上述方案中，所述熱態燒結礦帶中，燒結礦溫度控制在800℃以上(燒結機焙燒所得熱燒結礦不經冷卻，直接輸送到氫還原系統中)，充分利用燒結礦物理熱進行氫還原反應；所述利用感應加熱裝置對高金屬化率的燒結礦進行加熱，將電感應加熱燒結礦帶中燒結礦溫度控制在800～1100℃。溫度過高爐料過度黏結導致的爐況失常，溫度低則還原反應效率低；所述氫冷卻燒結礦帶中燒結礦溫度控制到200℃以下，使還原反應充分進行。
18、上述方案中，所述富氫還原氣可采用氫氣、焦爐煤氣、高爐煤氣等含氫氣體的一種或多種，其中氫氣含量為35vol％以上；富氫還原的氣流速為0.5～3.0m/s。
19、進一步地，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種電感應加熱和氫還原制備金屬化燒結礦的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通入的富氫還原氣依次經過氫冷卻燒結礦帶、電感應加熱燒結礦帶和熱態燒結礦帶。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)中各原料及其所占質量百分比包括：鐵礦石56.0～62.0％，返礦25～30％，熔劑7.0～12.0％，燃料3.4～4.0％。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，熱燒結礦破碎篩分整粒后粒度控制在10～30mm，溫度在800℃以上。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱態燒結礦帶中，800℃以上的高溫燒結礦與還原氣反應，至燒結礦金屬化率達到45％以上，溫度降低到400℃以下，并傳送至電感應加熱燒結礦帶；電感應加熱燒結礦帶中，通過電感應線圈對燒結礦進行加熱，燒結礦溫度重新升高到800以上，然后傳送至氫冷卻燒結礦帶；氫冷卻燒結礦帶中，磁感應加熱后的燒結礦與還原氣繼續發生還原反應。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，利用中頻電流經感應線圈對高金屬化率的燒結礦進行
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述富氫還原氣為氫氣、焦爐煤氣、高爐煤氣中的一種或多種，其中氫氣含量為35vol％以上；富氫還原的氣流速為0.5～3.0m/s。
8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述富氫還原氣在熱態燒結礦帶中氫氣含量為55vol％以上；在電感應加熱燒結礦帶中氫氣含量為40vol％以上；在氫冷卻燒結礦帶中氫氣含量為35vol％以上。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，電感應加熱氫還原系統形成的尾氣經凈化處理后，返回氫還原系統進行循環。
10.權利要求1～9任一項所述方法制備的冷態金屬化燒結礦，其特征在于，冷態金屬化燒結礦的溫度為200℃以下，金屬化率55％以上。
...【技術特征摘要】
1.一種電感應加熱和氫還原制備金屬化燒結礦的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通入的富氫還原氣依次經過氫冷卻燒結礦帶、電感應加熱燒結礦帶和熱態燒結礦帶。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)中各原料及其所占質量百分比包括：鐵礦石56.0～62.0％，返礦25～30％，熔劑7.0～12.0％，燃料3.4～4.0％。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，熱燒結礦破碎篩分整粒后粒度控制在10～30mm，溫度在800℃以上。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱態燒結礦帶中，800℃以上的高溫燒結礦與還原氣反應，至燒結礦金屬化率達到45％以上，溫度降低到400℃以下，并傳送至電感應加熱燒結礦帶；電感應加熱燒結礦帶中，通過電感應線圈對燒結礦進行加熱，燒結礦溫度重新升高到800以上，然后傳送至氫冷卻燒結礦帶；氫冷卻燒結礦帶中，磁感...
【專利技術屬性】
技術研發人員：彭道勝，張樹華，李軍，沈文俊，史先菊，肖慧，
申請(專利權)人：武漢鋼鐵有限公司，
類型：發明
國別省市：
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