[发明专利]利用高温电阻炉模拟无罐隧道窑还原含铁物料的试验方法

说明书

技术领域

本发明属于矿物加工、冶金技术领域，是一种利用高温电阻炉模拟无罐隧道窑还原含铁物料的试验方法。

背景技术

含铁物料的还原焙烧根据铁氧化物还原度分为浅度还原和深度还原，浅度还原又称之为为磁化焙烧，是将不带有磁性的铁氧化物还原成带有磁性的四氧化三铁；而深度还原又被称之为直接还原，是将铁的氧化物直接还原成金属铁。在我国用于还原铁的设备很多，如隧道窑、转底炉、回转窑等，各有优缺点，但一种含铁物料直接用于该类设备进行试验，现实不可行，需要进行大量的基础试验探索，这就需要简便被用于模拟该类设备的装置，通过对隧道窑设备的研究改进，可用于含铁物料的还原，特别是粉料的等还原更具有优势，试验方法中以隧道窑为模型进行试验装置选择及模拟，以隧道窑还原含铁物料所具有的传热，料层的气氛及所处的环境等特点，选择一个合适的模拟装置及试验方法，对于隧道窑还原含铁物料工艺参数的调整及流程方法改进，使得产品取的更优指标，具有直接指导意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用高温电阻炉模拟无罐隧道窑还原含铁物料的试验方法，以兰炭或煤为铺、围料，残炭为盖面料A，防氧化料为盖面料B，以煤粉或调制煤为还原剂，以专用模具窑车及辅助模子(模具)为载体，以高温电阻炉进行模拟体，对窑车内含铁物料进行铺、围、盖的方式处理后直接入窑还原焙烧，探索优化其工艺参数及指标性能，利用高温电阻炉完成模拟无罐隧道窑还原含铁物料的试验，改进无罐隧道窑还原含铁物料现存在的一些问题。

一种利用高温电阻炉模拟无罐隧道窑还原含铁物料的试验方法，具体包括以下步骤:

以高温电阻炉炉膛为形，准备与抽屉形状一致的耐高温的模具窑车“φ110×125×200mm”，及辅助模具，辅助模具为与耐高温的模具窑车内部适配的一方形框，要求尺寸略小于模具窑车、无底面，其与模具窑车之间存在一定空隙；

步骤一：物料准备：铺、围材料，使用兰炭或煤，盖材料分为两类，一为盖面料A残炭，二为盖面料B防氧化料，含铁物料为铁矿粉或粒、球团矿，还原剂煤粒或煤粉，及模具窑车及辅助工具的准备；

步骤二：物料布装：首先将辅助模具置于模具窑车内，把铺底料兰炭或煤铺设于底部，其次将围粉料兰炭或煤填充在辅助模具与模具窑车之间的空隙处，再将含铁物料及还原剂按要求分层布料，最后将盖面料A、盖面料B依次覆盖于焙烧物料最上层，完成布料；如含铁物料进行浅度还原时无须覆盖盖面料B；

步骤三：入炉焙烧：高温电阻炉通电升温，根据模拟探索试验要求设定温度，达到设定焙烧温度后并稳定，将装满焙烧物料的模具窑车推入电阻炉炉膛，进行焙烧物料的还原；

步骤四：取料、冷却：达到预定的焙烧时间后，关闭高温电阻炉电源，夹取出料车，观察形貌变化，并置于自然环境下冷却；

步骤五：将冷却后的所有物料称为还原物料，对还原物料进行分类为：还原含铁料、残炭、残渣；若还原焙烧为深度还原焙烧，取料时注意观察盖面料B的变化，考察是否起到隔氧防氧化作用，焙烧球团进行抗压强度测试并检测含金属铁量，进一步考察试验指标，焙烧中贫矿进行磁选，富矿根据抗压强度决定是否进行磁选，抗压强度符合后续用料的直接供料，不符合的进行磁选，残炭用以下一步的围粉料或盖面炭，残渣直接排出，并做好各项记录；若还原焙烧为浅度还原焙烧，观察料面变化，分层取料，并进行磁选试验，考察各项试验指标，做好试验记录。

所述的布料中的铺底料与围粉料采用的原料一致，两者同时为兰炭，或两者同时为煤。

上述步骤三中含铁物料进行深度还原时，还原剂总配比以总碳、氧质量比为1.2进行计算配加；含铁物料进行浅度还原时，还原剂配比根据含铁物料中铁的存在形式及含量而定。

优选的，浅度还原时，含铁物料为：将原矿筛分为10-15mm、5-10mm、0-5mm三个粒级，而0-5mm粉矿在试验中磨细制成3-5mm的粒矿，3-5mm粒矿的还原剂量以 3-5mm粒矿量的质量百分比2.0%计；5-10mm粒矿的还原剂以5-10mm粒矿量质量百分比的1.0%计；布料时：铺、围料后，将3-5mm的粒矿布料于模具窑车内部下层，相应还原剂布于其上，5-10mm的粉矿布料于内部中层，相应还原剂布于其上，10-15mm的粉矿布料于5-10mm的粉矿还原剂的上层，最后将盖面料覆盖于料层上面。

本试验方法主要化学反应式为：

浅度还原：

3Fe₂O₃+C=2Fe₃O₄+CO -110.1kJ/mol（1）