火法選礦法(Fire separation)也稱粒鐵法，是一種在迴轉窯內用固體碳中溫還原處理高矽酸難選貧鐵礦得到鐵的柞高爐練鐵方法，全稱克虜伯一雷恩迴轉窯還原粒鐵冶煉法。直到20世紀60年代，火法選礦法仍被認為用於處理矽酸貧鐵礦，比用焙燒磁選法或機械濕選法更經濟。
基本介紹
- 中文名：火法選礦法
- 外文名：Fire separation
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 範圍：能源
- 別稱：粒鐵法
簡介,簡史,生產工藝與設備,工藝特點,
簡介
火法選礦法(Fire separation)也稱粒鐵法，是一種在迴轉窯內用固體碳中溫還原處理高矽酸難選貧鐵礦得到鐵的柞高爐練鐵方法，全稱克虜伯-雷恩迴轉窯還原粒鐵冶煉法。直到20世紀60年代，火法選礦法仍被認為用於處理矽酸貧鐵礦，比用焙燒磁選法或機械濕選法更經濟。
簡史
火法選礦法是1930年由詹森在德國克虜伯(Krupp)公司首先試驗研究成功，並投入工業生產的。因該火法選礦法不用冶金焦，而是用煤和其他燃料，還能富集貧鐵礦中鎳等金屬元素，曾在德國、日本、希臘和前蘇聯等國得到套用和發展。第二次世界大戰前，世界粒鐵迴轉窯達38座，粒鐵年總產量達100萬t。戰後又有發展，1963年全世界粒鐵窯約70座，年總產量約200萬t。中國在50年代開展粒鐵法研究與生產。1959年浙江用∅1.5m×1.8m迴轉窯進行火法選礦法試驗成功。1970年遼陽建∅2.3×33.8m迴轉窯，生產粒鐵達4年。1974年廣東省梅縣鋼鐵廠建∅2.5m×40m迴轉窯，生產粒鐵用於電體爐煉鋼多年。
由於選礦技術的發展，特別是70年代初直接還原煉鐵技術的發展，一批生產效率及熱效率都較高的直接還原煉鐵法成熟並工業化，尤其是當也是用迴轉窯及固體碳還原，然而冶煉過程卻為物料不熔化的RN法和SL-RN法投產，火法選礦法冶煉過程物料熔化，爐渣呈糊狀，易於粘結，常形成迴轉窯結圈故障，爐襯侵蝕嚴重等固有缺點更加明顯，並有了解決這些缺點的方法之後，火法選礦法逐漸被淘汰。除朝鮮仍沿用外。均已停止生產。
生產工藝與設備
典型的火法選礦法生產流程如圖1。
圖1迴轉窯長為60m，外徑3.6m，窯斜度為2%~4%，內襯黏土磚，高溫部分使用耐高溫及耐酸性渣侵蝕更強的耐火材料。為冶煉工藝需要，窯的兩端必須砌築擋料圈。
鐵礦粉及低質煤炭等按一定比例配料混勻，裝入迴轉窯，隨窯體迴轉向排料端運行，與逆向的樵燒產物進行物理、化學反應。逐步完成物料的乾燥、預熱，鐵礦石還原，造渣、粒鐵長大等過程，熔融狀產物自排料端排出後急冷，然後破碎，磁選分離，得到粒鐵與爐渣。
迴轉窯火法選礦法正常冶煉時，爐料在窯內運行6-8h，完成煉鐵的一系列物理化學過程。自裝料端至400℃區間，約占窯長的20%為預熱帶。從400℃至1100℃區間，約占窯總長的60%稱還原帶，物料在此主要進行碳氣化反應和鐵氧化物的還原過程。粒鐵冶煉中鐵氧化物的還原，主要以固體碳直接還原反應完成。還原生成的CO氣體，覆蓋料層表面，以防止料層上部空間強氧化性氣氛對還原鐵的再氧化。從卸料端向裝料端約占總窯長的20%的區域，稱為粒鐵帶、最高溫度為1250~1300℃。物料在粒鐵帶，已還原的海綿鐵隨溫度升高逐步滲碳、熔成鐵珠並相互碰撞長大，料層內的還原反應仍在進行。隨還原過程的減弱，為防止過度再氧化的發生，粒鐵帶爐渣中須有一定量的過剩碳。
工藝特點
火法選礦法雖可使用劣質燃料和能處理高矽貧鐵礦，但是，鐵礦石的還原性能與煤炭的反應性，對生產效率及熱消耗影響極大，處理每噸鐵礦的煤炭消耗為250-330kg。此外，爐渣的數量、成分、熔點、黏度等對過程的穩定進行也很重要。通常認為，粒鐵冶煉較適宜的渣鐵比為0.6-0.8，爐渣黏度在100-200Pa·S最為有利，較適用的三元系爐渣成分範圍為SiO2 58%~65%、Al2O3 10%~23%、CaO 15%~25%。顯然，這種成分與性能的爐渣，不利於硫、磷的去除，對爐襯也有嚴重侵蝕。
