专利名称：用预凝胶生产自还原性结块的方法
技术领域：
本发明涉及在生产铁时用的自还原性结块(团矿，烧结矿、造块)，及涉及用于生产自还原性结块的方法和装置。
背景技术：
含铁结块的研发是在上世纪五十年代开始。这些结块主要是球团的形式，以能够利用矿粉为目的，常规的方法如在高炉、冲天炉、电炉及其它炉中所用的那些方法，不接受用矿粉作为原料，因为矿粉尤其是在铁矿石情况下的粒径很细。此后一些时间开始研发自还原性结块。这种研发的特征在于采用冷的固化粘合剂，尤其是水泥、石灰和硅石，上述粘合剂呈现出固化(硬化)机理，主要与水起反应(水合作用)和较少量与空气中存在的二氧化碳起反应(碳化作用)。尽管这些反应赋予了结块所希望的机械性能，但这些反应是慢速反应，完成反应需要10-30天的时间，并且有时甚至更长，这取决于天气状况(固化速度随着环境温度的降低而减小)。
某些可供选择的研发出的方案是通过在压力容器(高压釜，压热器)中应用高达约20大气压和250℃的水蒸汽处理结块，来加速上述水合反应，如美国专利No.4,528,029中所述，该公开结合于本文中。这种可供选择的实际操作的主要缺点是所要求的设备费用高和复杂的操作条件，使其商业应用变得很难。
发明内容
本发明涉及供在生产铁时用的自还原性结块。结块包括一种含氧化铁的颗粒和还原剂颗粒的混合物。上述混合物用一种预凝胶结合(粘结)。
混合物可以包括一种助熔剂的颗粒。
还原剂可以包括碳质材料。
含氧化铁的颗粒可以包括铁矿石、有或没有金属铁的含氧化铁的工业残渣，及除铁之外的金属的氧化物的其中至少一种。
按照本发明用于生产自还原性结块的方法，包括用一种预凝胶(pre-gel)将含氧化铁的颗粒与一种还原剂的颗粒混合。这种混合是在空气气氛中并加5-20％的水进行的，以便生产结块。此后，通过在约100-180℃下加热约10-60分钟使结块固化(硬化)。此后，将结块加入到一个还原室中供由其生产铁用。
按照本发明，用于连续生产结块的设备包括用于输送结块的装置，用于在输送结块的同时把热气体引到结块上，及用于控制输送装置的速度，以便使结块在热气体中暴露约10-60分钟。
可以设置另外的装置，用于在输送结块时使热气体均匀分布到结块上。
输送装置可以包括一种穿孔传送带，所述穿孔传送带能使热气体穿过它到达结块。
按照本发明所述的方法，可包括使结块成形为球团或团块形状或任何其它合适几何形状的步骤。
按照本发明所述的方法可以应用助熔材料如石灰、石灰石、钢铁厂渣、高炉渣及类似材料，以便将结块中存在的非金属杂质造渣(熔剂处理)。
在按照本发明的所述方法中，加预凝胶以便在约100-约180℃范围内的温度下固化时，提高结块的机械性能，尤其是提高其压缩强度。
按照本发明的设备可以包括一个用于沿着传送带均匀分布热气体的系统。
按照本发明的设备，热气体可以包括空气、燃烧过的气体(燃烧废气)、水蒸汽、惰性气体以及它们的没有比例限制的混合物。
按照本发明的设备，可包括多个朝相同方向或者交替地朝相反方向运动的搭叠的传送带段。
按照本发明的设备，可包括一个均匀的排气系统，所述排气系统不影响穿过沿着传送带分布的孔的热气体的分布。
为提供干燥和固化而对结块的加热可以用热空气、燃烧过的气体，水蒸汽、惰性气体及它们的没有比例限制的混合物来实施，这些气体沿着传送带分布，以使它们能均匀地通过结块并且不影响热气体的流入分布。这避免了出现优先的气流及干燥和固化均匀度的过大变化。因此，在提供充分固化所需的结块停留时间的同时传送带的速度可以恒定。
在结块穿过固化设备之后，结块准备供金属生产用。
附图简介
图1是按照本发明的设备的一个实施例的纵向剖视图；图2是图1设备的顶视图；图3是图1设备的横断面图。
优选实施例详细说明本文所述的自还原性结块可以在图1，2和3所示的设备中固化和干燥。这种设备包括一个或多个穿孔式运输机传送带1，所述传送带1的速度可以控制成使结块的停留时间在10和60分钟之间，更具体地说是在20和40分钟之间。设备还有一个入口系统2，用于供给温度在100和180℃之间的热气体。它还有一个排气系统3，用于排出从结块通过的气体。一个用于未固化的结块的入口4，和至少一个用于固化和干燥的结块的出口5，此后该固化和干燥的结块可被在还原/熔炼设备中处理，以生产金属。
上述设备将结块固化，然后结块准备用于一个还原/熔炼单元中。
预凝胶是一种改性淀粉，当它经受约100-约180℃的温度在约10和约60分钟之间的一段时间时，它赋予结块机械性能，尤其是压缩强度，所述强度至少等效于在液压固化结块情况下所得到的强度。此外，采用预凝胶不需要专用设备，如通常称为高压釜的气体压力容器。
按照本发明，球团形式的结块用一种混合物生产，上述混合物包括构成铁矿粉的含铁材料、构成煤粉的还原剂和一种预凝胶，所述预凝胶具有作为主要成分的淀粉。加约8％的水到这种混合物中，以有助于形成生球团。生球团通过在表1所列的温度下加热一段时间而固化。在固化完成时，测试球团以便通过测量球团破裂时加在球团上的最大压缩载荷来确定其冷压缩强度。这些测试结果列于表1中。
kgf意思是指千克力。
对本发明来说，本文所用的预凝胶定义为一种通过温度和压力处理而改性的淀粉，其中起初加水和然后脱水以便使淀粉凝胶化。然后把凝胶化的淀粉磨成细粒级供用作粘合剂。如本文所用的术语穿孔的传送带包括任何具有开孔的传送带，上述开孔适合于允许气体通道穿过它们到达传送带上的结块；这包括用丝网材料制的传送带。
权利要求
1.一种供生产金属用的自还原性结块，包括一种含金属氧化物的颗粒和碳质还原剂的颗粒的混合物，上述混合物用一种预凝胶结合。
2.根据权利要求1所述的结块，其特征在于，上述混合物包括一种助熔剂的颗粒。
3.根据权利要求1所述的结块，其特征在于，上述含金属氧化物的颗粒包括铁矿石、具有金属铁或没有金属铁的包含氧化铁的工业残渣和除铁之外的金属的氧化物之中的至少一种。
4.一种用于生产供生产金属用的自还原性结块的方法，它包括将含金属氧化物的颗粒和一种碳质还原剂的颗粒与一种预凝胶混合；随着上述结块含水量减少和上述结块温度的增加，在一个顺序降低的温度下将热气体引到上述结块，其中引到上述结块的热气体的温度被控制在一个保持结块低于其燃烧温度的温度上；此后通过在约100-180℃的温度下将上述结块加热约10-60分钟而使上述结块固化；及此后将上述结块加入一个还原室中用于由其生产金属。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，上述混合物包括一种助熔剂的颗粒。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，其特征在于，上述预凝胶是一种改性淀粉。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，上述含金属氧化物的颗粒包括铁矿石、具有金属铁或没有金属铁的含氧化铁的工业残渣和除铁之外的金属的氧化物中的至少一种。
8.一种用于连续生产供生产金属用的自还原性结块的设备，它包括用于输送结块的装置，上述结块包括一种混合物，该混合物包括含金属氧化物的颗粒、一种碳质还原剂的颗粒和一种预凝胶粘合剂；用于在结块由上述用于输送的装置输送的同时将热气体引到上述结块上的装置，此装置包括随着上述结块的含水量减少和结块的温度增加用于顺序降低上述引到结块上的热气体的温度的装置，其中引到结块上的热气体温度被控制在一个保持结块低于其燃烧温度的温度上；及用于控制上述用于输送的装置的速度以使上述结块暴露于热气体中约10-60分钟的装置。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于包括用于在输送结块时把上述热气体均匀地分布到上述结块上的装置。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，上述用于输送的装置包括穿孔的传送带，上述穿孔的传送带允许热气体由其穿过到达上述结块。
全文摘要
提供一种供生产金属用的自还原性结块。该结块包括一种含氧化铁的颗粒和还原剂颗粒的混合物，所述混合物用一种预凝胶结合。该结块用一种提供用于其混合和固化的方法和设备生产。然后该结块可以被用于还原以生产铁。
文档编号F27D1/00GK1498280SQ02806841
公开日2004年5月19日 申请日期2002年3月19日 优先权日2001年3月20日
发明者E·S·马尔凯茨, E S 马尔凯茨 申请人:斯塔泰克制铁公司