1.一种基于氨气直接还原铁生产热态海绵铁的方法,其特征在于,将氨气引入装有含铁原料的反应装置内,氨气被含铁原料中的铁氧化物催化分解生成氮气和氢气的同时,直接参与铁氧化物的还原反应,将铁氧化物还原成金属铁;化学反应方程式如下:
2NH3 = N2 + 3H2
3Fe2O3 + H2 = 2Fe3O4 + H2OFe3O4 + H2 = 3FeO + H2O
FeO + H2 = Fe + H2O
9Fe2O3 + 2NH3 = 6Fe3O4 + N2+ 3H2O
3Fe3O4 + 2NH3 = 9FeO + N2+ 3H2O
3FeO + 2NH3 =3Fe + N2 + 3H2O具体包括如下步骤:
(1)将竖炉的还原段加热至800~900℃,装入含铁原料;通入氮气对还原段内的气体进行置换,升温至890~910℃,恒温30min以上;通入氮气对还原段内的气体进行置换时,先通入氮气吹扫8~12min,再以80~120ml/min的流量向还原段内通入氮气,直至恒温过程结束;
(2)向还原段内通入氨气与氮气的混合气,其中氨气占混合气的体积百分比为40%~
60%;混合气预先加热至850~950℃;
(3)氨气在铁氧化物催化下部分分解成氢气和氮气,分解得到的氢气与未分解的氨气分别与含铁原料发生还原反应,生成热态海绵铁和水蒸气;反应时间为3小时以上,反应过程中保持890~910℃恒温;
(4)反应完成后,还原段内通氮气降至室温。
2.根据权利要求1所述的一种基于氨气直接还原铁生产热态海绵铁的方法,其特征在于,所述含铁原料包括氧化铁粉末、天然块矿或球团矿。
3.根据权利要求2所述的一种基于氨气直接还原铁生产热态海绵铁的方法,其特征在于,所述氧化铁粉末的纯度为99.95%以上,氧化铁粉末的粒径为30~50μm。
4.根据权利要求2所述的一种基于氨气直接还原铁生产热态海绵铁的方法,其特征在于,所述天然块矿、球团矿的铁含量为56%~66%,粒度为10~12mm。
5.根据权利要求1所述的一种基于氨气直接还原铁生产热态海绵铁的方法,其特征在于,所述步骤(1)中,升温时的升温速率为6~15K/min。