海绵铁滤料在国内的发展过程及前景

时间：2019-11-12

海绵铁滤料原材料已经不是新概念，它的用途主要是三大方面：一是用于炼钢，二是用于粉末冶金，三是用于化工。目前生产海绵铁滤料原材料的原料来源主要是两块，一块是钢厂的氧化铁皮，一块是纯度达71%的高纯磁铁矿。由于高纯磁铁矿的原料很有限，价格高，货源不稳定，使得炼钢海绵铁的生产也不稳定。氧化铁皮的产量更有限，基本被钢厂自己垄断

而中国又是钢铁的生产大国和使用大国。铁矿石储量我国虽然是一个大国，但易选冶的铁矿却非常有限，主体矿石还是依赖进口。根据统计，现在世界上的铁矿出口，有一半多被中国买回来了。中国现有的铁矿石大多是难选、较难选的低品位铁矿。较有代表性是湘西、鄂西地区的含磷鲕状赤铁矿。根据地质资料，上述两地区的含磷鲕状赤铁矿的远景储量达数百亿吨，还有湘南地区泥盆系沉积的土状褐铁矿，在郴州到钦州*也有数十亿吨储量，这几处的铁矿都曾被评为较难选冶的铁矿。

本文的重点就是向大家汇报、我公司在处理低品位难选冶、铁矿方面的研究成果和展望其发展方向。

一、对泥盆系沉积的土状褐铁矿研究

泥盆系沉积的土状褐铁矿，较有代表的是湖南省蓝山县太平低品位铁锰矿。在37平方公里的矿区范围内，远景储量达3亿吨。曾被有关部门定义为较难选冶、无工业开采价值的呆矿。2010年我公司和湖南省华鼎矿业合作，针对该矿的特点，量身定做了焙烧该矿的**的隧道窑，获得了圆满地成功。该隧道窑我们定名为：华氏低温固相海绵铁滤料原材料隧道窑。

该矿石的特点是沉积未变质，是较易水化的粘土质，常规选矿根本无法进行。铁的品位在37%、锰是7%，还含有1～1.5%的铅锌。我们在对该矿深入研究后修建了华氏低温固相海绵铁滤料原材料隧道窑。窑长168米，尾气温度200度，助燃的空气经冷却段热交换器，温度达350度，平均一吨铁粉只需0.85吨的燃料煤。因为铁矿是华鼎矿业自己的矿山，且为露天开采，每吨约为50元，加上矿权价款和资源税，一吨干基矿石的进炉价低于100元。所以一吨铁粉的生产成本约为1800元，铅锌在烟道灰中回收，焙烧好的矿石经过球磨磁选，回收金属铁粉，磁选的尾砂含锰为19%。且锰全部被还原为二价锰，该尾砂是电解锰的优质原料，故*尾砂库。

二、对含磷鲕状赤铁矿的研究

含磷鲕状赤铁矿较具有代表性，因为该矿储量大，分布广。对它的研究，有重大的经济效益。和国内一家着名大公司合作，现在已取得阶段性成果。含磷鲕状赤铁矿的成分如下：含铁38.02%、钛0.14%、钒0.056%、磷1.04%、硫0.073%。该矿主要是分布在湘鄂西部，储量巨大。首都钢铁公司、武汉钢铁公司都花巨资获得矿权，由于含磷太高一直未能大规模投产。国内的多家科研机构对脱磷进行了多年的研究，进展并不理想。原因是磷存在于鲕状的中心，常规选矿无法实现。

针对该矿的特点，我们设计了一个专门的梭式窑，做中等规模的实验，该矿的要求，主要是三点：一是在低温下还原出铁来，二是脱磷，三是节能降耗。较难的是脱磷。该项目还未做完，只有阶段性的成果。由于铁的含量只有38%，三吨原矿才能焙烧出一吨铁粉，如果磷被铁粉富集，那么铁粉中磷的含量为3%。铁精粉中的含磷量已降到0.57%，原理已弄清，方法已找到，将铁精粉中的磷降到0.1%以下，只是时间问题。

三、海绵铁滤料原材料的发展方向

在前文我们讲过，中国是钢铁生产大国，同时也是铁矿进口大国。我国的铁矿大多是难选冶的低品位的铁矿。高纯铁矿在我国储量有限，不是我们的发展方向。用低温固相还原法，处理难选冶、低品位铁矿、才是我们的发展方向，这才符合我国的国情，根据我们的研究成果，该方向有广阔的前景。作为研究生产窑炉的专门机构，我们责任重大、任重道远。

1、CO2和CO的分压比满足还原要求时的去罐研究

海绵铁滤料原材料的生产过程中，碳化硅罐是一个重要的成本。在无罐还原方面，国内很多企业做过大量的研究，但鲜有用于成功生产的。核心问题是CO2和CO的分压比不能满足还原要求。

C+ CO2=2CO------------------（1）(吸热)

C+O2=CO2-------------------- （2）(放热)

3 CO+Fe2O3=2Fe+ 3CO2-----（3）

P(CO)／P(CO2)=K

分压比K和还原温度成反比，和反应速度成正比。在1150度K值大于100有助还原快速进行。在1150度还原时，必须要把维持高温的火焰与球团隔离。因为反应2是放热反应，反应1为吸热反应。要维持高温就一定有大量的二氧化碳，除非在1300度以上。要保证K值，又要去罐，只有三条路可走：一是用矿土本身做罐，罐当烧结矿用，罐内做海绵铁滤料原材料；二是让球团穿衣；三是采用竖炉。这些都有广泛研究前景，我公司也已取得了较满意的研究结果。

2、脱杂研究

传统的炼钢方法是先富集选矿后再上高炉还原，有些矿在前期选矿不可能，我公司的研究方向就是先还原后选矿。比如含磷铁矿，前期脱磷基本不可能，在配制球团时就要加入脱磷剂，还原后磷以熬合物的形式进入渣相。这方面的研究我们已取得阶段成果。这方面的技术，由于与合作单位有保密协定，不便详谈

3、海绵铁装卸料设备的研发

自动化装卸料设备，是海绵铁滤料原材料发展走向现代化、规模化工业生产的必然产物。公司研发的自动化装卸料系统、在辽宁本溪钢厂成功应用，它省时省工省力，较大地提高了工作效率，得到厂家**。同时，国内外生产厂家到现场考察，辽宁朝阳、大石桥己成功安装生产，效果显着，并岀口马来西亚和朝鲜等，为海绵铁滤料原材料的可持续发展提供了有力的保证。

4、节能研究

节能是我们生产窑炉企业的重要内容。根据能量守恒原理。能量的来源是、燃烧的煤、或可燃性气体，能源接受方是：

①、生成的气体物质带走一部分能量

②、烧红的固体物质带走一部分能量

③、还原反应消耗一部分的能量

④、结晶水的汽化消耗一部分能量

⑤、壁面传导损耗一部分能量

⑥、整个炉体的辐射，损耗一部分能量。

助燃空气中的氧气只占20%，大部分是氮气，约为氧气的4倍。

窑内外排物的热容如下：

AL2O3(固) 79.04 JK-1mol-1

SiC(固) 29.8JK-1mol-1

N2（气） 29.21JK-1mol-1

CO2（气）37.11JK-1mol-1

Fe(固) 25.1JK-1mol-1

H2O（气）25.5JK-1mol-1

由于氮气的分子量小，按重量来计，氮气的热容是二氧化碳的2.5倍，重量又是氧气的四倍，所以氮气带走的热量是非常大的。根据计算无热风助燃时，一公斤煤所产生的煤气的热量（4200大卡）仅被氮气气体带走的能量是934.61大卡，占总能量的22.25%。所以要节能，较要紧的是，要热风助燃和降低尾气温度。

5、公司建造窑炉的基本原则

①、根据业主产量的不同，燃料各异而设计大、中、小型隧道窑。

②、各段结构配置合理，能很好地适应不同铁粉还原工艺及产量要求。

③、隧道窑长或短多处采用特殊结构，节能降耗，环保高产。

④、隧道窑窑外工艺有：铁粉干燥、装、卸、破、压等根据产量不同而设计自动或半自动机械化。

⑤、热风350℃助燃。

⑥、预热带占总长度的25%，充分预热。

⑦、调整窑压平衡，使尾气的温度降到200℃以下，降低尾气的温度比另外干燥的意义要大得多。

⑧、窑**和墙面的保温要好，既要耐火还要保温。

中国直接海绵铁滤料原材料行业的发展，离不开在座各位的辛勤付出，作为在这个行业摸爬滚打十几年的专业机构，我们在节能降耗、环保高产、低品位铁矿工艺技术方面成果显着，窑炉设计和建造技术日趋成熟。公司将竭诚为大家提供*的服务，为我国直接海绵铁滤料原材料行业的发展作出积极的贡献！

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