本发明涉及一种用“粮食熟浆”和“水洗精烟煤”制备铁合金炉的方法，属于冶金。
背景技术：
1、目前，在用电炉冶炼“硅铁”和“高碳锰铁”等铁合金时，所有入炉冶炼的矿石和焦碳，都要求具有一定大小的块度。“硅铁”和“高碳锰铁”都是炼钢工业大量使用的原材料，但在制备硅铁或锰铁的过程中都会产生大量的co或co2等类废气，这些废气必须及时排除炉外，否则会严重地阻碍硅铁和锰铁等铁合金的生产。为了及时地排除这些废气，就必须保持炉内的料层具有足够的疏松性。而为了保持炉料料层的足够疏松，就必须对加入炉料的大小进行严格的管理和控制。在硅铁生产中，一般地说大电炉硅石入炉粒度为30-100mm,小电炉为25-60mm。在用电炉冶炼“高碳锰铁”的生产中，锰矿的入炉粒度根据电炉容量大小而定，对6000kf·a以下的电炉，入炉粒度一般为10-60mm,对6000kf·a以上容量的电炉，其上限可放宽到80mm,小于10mm的粉矿不应超过总量的10％。焦碳的入炉粒度一般为3-25mm，中小型电炉偏下限，大型电炉偏上限。小于3mm的焦末不得入炉。石灰入炉粒度一般为10-60mm。
2、大块炉料的使用降低了不同反应物料之间的接触面积，影响化学反应的速度。上世纪五十年代初，苏联援华专家从化学动力学关于：在一定温度的条件下，化学反应的速度与不同反应物之间的接触面积成正比的原理出发，提出：在制造硅铁时，应当将其原料：“硅石”、“焦碳”和“铁鳞”分别打成细粉，再根据制作某种硅铁之型号和数量的要求，对上述三种原料分别称重配料、混匀、造块。用这种方法造出的块状炉料，其形状和大小都很标准。但是，如果将自然形态的大块炉料经过破碎后再入炉冶炼时，难免会出现大小不均的情况，部分小块物料恰好嵌入两块物料之间形成的较大空隙中，将此空隙堵死。因此，用“人工造块”堆沏的料层，其透气性必然大大优于前者。
3、我们知道，欲将粉末状的物料制作成块状的东西，就必须事前在粉末状的材料中混入必要的“粘合剂”，才能将其塑造成为块状。但是在这位苏联专家撰写的专著中，并未指出可用何种物质作为“硅铁原料粉末”造块时的“粘合剂”。苏联专家的意见，自然会引起中国技术人员的重视。据说，中国专家与工人一起曾经作过“硅铁原料粉末”的造块实验。但是将这些“造块”投入“矿热炉”中，当炉内温度升至一定高度后，已经作好的“造块”，立即溃烂成为一堆散灰，堵住co的逃逸通道，实验就此失败。根据知情人告诉的情况，我们推测他们造块时，可能也是使用了某种“粮食熟浆”作为粘合剂。这种用“粮食熟浆”作成的粘合剂，在常温下，确实具有很好的粘合能力。但是，投入矿热炉后，一遇高温，粮食熟浆就立即碳化，完全丧失掉原有的粘合能力。因而已经做好的“造块”自然就会溃散成为一堆散砂，堵死co的逃逸通道，致使硅铁的生产无法正常进行。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于提供一种用粮食熟浆和水洗精烟煤制备铁合金炉料块的方法，其中的粮食熟浆采用某种既具有良好粘结性能，又具有耐热特性的粮食制成的“熟浆”，尤其是其中的杰出代表“糯米熟浆”。水洗精烟的可燃挥发性物质占比达到22％左右，该方法可以大幅降低铁合金生产的原料成本和电能的消耗，从而克服上述现有技术的不足。
2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
3、一种用粮食熟浆和水洗精烟煤制备铁合金炉料块的方法，将使用粮食干粉熬制而成的粮食熟浆和水洗精烟煤粉与适量的冶炼铁合金的矿石细粉一起混合均匀，然后压块，烘干，制成炉料块，利用粮食熟浆将矿石细粉在常温下粘结成块，并利用水洗精烟煤粉在高温作用下转化成焦碳的受热分解过程中，大量释放出的具有粘结性能的煤焦油和沥清类物质有效地弥补粮食熟浆因为受到炉内温度升高的影响，局部焦化而逐渐降低的粘结能力。同时也让炉料块获得充足的时间和机会，使其体积收缩得更加紧密、更加坚实让炉料块从“熟浆粘合型”顺利地过渡到“结焦稳固强化型”。
4、作为一种优选方案，所述的粮食熟浆优选采用目前已知粘结性和耐热性最佳的糯米熟浆。
5、作为一种优选方案，具体包括以下步骤，
6、(1)将冶炼铁合金所需的矿石、水洗精烟煤分别碾成-40目的细粒，得到矿石细粉和水洗精烟煤粉，并根据需要对矿石细粉和水洗精烟煤粉称重、配料；
7、(2)将上述已称重配好料的矿石细粉和水洗精烟煤粉分别倒入同一容器中，反复搅拌均匀，得到“混合炉料粉”；
8、(3)将糯米碾成-100目的细粉，得到糯米干粉；然后按照糯米干粉与清水的重量比为10～15:100的比例，称取糯米干粉放入容器中，加入适量清水，搅拌均匀；将正在沸腾的锅炉中的蒸汽从容器的底部导入拌有糯米干粉的清水中，让蒸汽对清水一边加热，一边搅拌，直至清水沸腾，再继续加热、搅拌5-10分钟，使所有糯米干粉充分熟化、浆化，成为“糯米熟浆”，然后补加适量沸水，搅拌均匀，使“糯米熟浆”成为需要的浓度；
9、(4)称取需要量的“混合炉料粉”，在混合炉料粉中加入糯米熟浆，糯米熟浆的加入比例为每100份重量的混合炉料粉中加入8-10份重量的糯米熟浆，搅拌均匀后压块、烘干后即得“铁合金炉料块”。
10、作为一种优选方案，所述水洗精烟煤的可燃挥发性成分为22％左右，固定碳含量为58％，起始分解温度为250℃，水洗精烟煤的“起始分解温度”，比糯米熟浆因“高温失粘的温度”约低30～50℃。(焦起温度差值为30～50℃。)
11、本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下特点：
12、(1)本发明改变了硅铁冶炼必须使用直径为5-10cm块料的做法，将硅铁生产的原料硅石、烟煤和铁鳞全部碾成细粉，再加入适合用作硅石粉、烟煤粉以及铁鳞粉之间的粘合剂，进行“混合炉料粉”造块，然后混匀、压块，烘干后再投入电热炉去冶炼，与传统使用块料冶炼相比，增大了参与化学反应的物料之间的接触面积，可以大大加速二氧化硅与焦碳的还原速度，缩短完成还原反应的时间，减少电热炉向环境释放的热能，不但可以大幅度地节约昂贵的电能，而且还大幅度地减少了因破碎过程而损失的矿物原材料，节约了有限的矿物资源。
13、(2)本发明采用“糯米熟浆”与水洗精烟煤联合作为粘合剂，不但黏合力强，保障了“混合炉料粉”造块后的成型度，不会散开，而且市场上随处可购，成本低廉。
14、(3)本发明采用“混合炉料粉”造块时，可全部使用廉价的“烟煤粉”以代替价格昂贵的焦碳作为二氧化硅还原剂，大幅降低了原料成本，节约了更多的资金，因为烟煤本身具有粘性，适合用于造块，而且在电热炉的高温作用下，还可以自动转化为焦碳。
15、本发明的宗旨就在于寻找出一种价格低廉、供应充足、既适合于在常温条件下将矿石细粉粘合并压制成为需要形状和大小的块状物体，并且既具有常温粘结力，又能耐受“矿热炉”高温的优良粘合剂。我们希望，这种“人工造块”既能经受矿热炉的高温考验，炼出合格硅铁，又不能带入对冶炼产物有害的任何杂质。
16、经过长时间的研究和实验，发明人发现采用单一的自然物料几乎不可能达到这个的既定目标。但是，如果采用复合复合材料就有可能达到既定目标。因此，发明人选用两种物料来完成既定目标，这两种物质就是粘性很好的粮食，尤其是既具有良好粘结性能，又具有耐热特性的粮食制成的“熟浆”，其中的杰出代表就是“糯米熟浆”很容易达到粘合造块的目标。但是这种造块要想经受住高温冶炼的考验，就必须利用“炼焦过程”中的“成焦效应”才有可能达到目标。为此，必须选用另一种物质“水洗精烟煤”：其可燃挥发性物质占比达到22％左右，代替传统冶金工业使用的焦碳，既作为还原剂又作为粘结剂。
17、一.本发明用特选粮食细粉熬制的“熟浆”+“水洗精烟煤”，就是制备“硅铁”、“高碳锰铁”等铁合金时的最佳粘合剂和最佳“焦化稳固强化剂。
18、1.特选粮食熟浆：生活经验告诉我们，用某些种类的粮食细粉熬制而成的“熟浆”，在常温条件下，特别是在一定压力的条件下，具有将混合矿石细粉粘结成为某种种需要形状和大小的能力。但是在高温条件，用这些粮食细粉熬制的“熟浆”又会完全“焦化”，丧失原有的粘结能力。致使已经制成的块状物体又会重新溃败成为一堆散灰。堵住co气体的逃逸通道，使硅铁的冶炼无法正常进行。在此，我们特别注意到，用粮食熟浆粘合成的矿石混合物条块，虽然在高温的作用下，已经溃败成一堆散灰。但是在这堆散灰中，却不会留下对冶金产品有任何干扰的杂质成份！这是粮食熟浆最可取的品质！用粮食熟浆作成的“造块”，投入矿热炉冶炼硅铁时，就会经历一种从低温到高温的转变过程。我们知道，任何用粮食熬制的“熟浆”都经受不住300℃以上之高温的考验。在高温下，构成熟浆的主要成分—粮食，都会全部焦化。即使选用“糯米熟浆”也会完全丧失粘结能力，使已经作好的“造块”全部溃散成为一堆散灰，堵住co废气的逃逸通道。致使硅铁的冶炼无法正常进行。因此，如何让用“糯米熟浆”粘合制成的“造块”从常温区域完好、平安地过渡到【300℃以上的】高温区域。就是对“造块法冶炼硅铁新工艺”提出的一种非常严峻的考验！为了经受这种考验，在诸多粮食品种中，我们暂时特别选用粮食熟浆中粘结性和耐热性最佳的“糯米熟浆”作为硅铁炉料的常温粘合剂的代表。之所以这样作，是因为粮食种类繁多，可能还有其他种类的粮食，同样可以发挥与“糯米熟浆”相同的作用。与此同时，我们特别选用“水洗精烟煤粉”作为在高温条件下的“人工造块“稳固剂、强化剂”兼“还原剂”以代替大块焦碳。具体操作方法如下：将“水洗精烟煤粉”与硅石粉和铁鳞粉一起混合均匀，再用煤球机“造块”。用这种造块冶炼时，在“矿热炉”所产生之高温的作用下，“糯米熟浆”会逐渐焦化，缓慢降低并最终完全丧失对混合矿粉的粘结能力。但是，我们在此使用的特选“水洗精烟煤粉”，它们在矿热炉的高温作用下，会逐渐转化为“焦碳”。并在其转化成焦碳的热解过程中，大量地释放出氢气、甲烷、煤焦油和沥清等物质。其中的“煤焦油”和“沥清”都是具有良好粘结性能的物质。它们的出现，正好补充、加强了因高温影响，“糯米熟浆”正在逐渐焦化而不断降低的粘结能力。
19、我们要求所选用的“水洗精烟煤粉”中之“可燃性挥发物”的含量高达22％左右。因为可燃挥发性气体含量高的烟煤，在受热分解时，可以释放出的更多的，具有粘结性能的“煤焦油”和“沥清”等类物质，从而更加充分有效地弥补“糯米熟浆”因为受到炉内温度升高的影响，局部焦化而逐渐降低的粘结能力。
20、根据现行煤碳分类标准，凡是可燃挥发性成份≤10％的煤碳都被叫做“无烟煤”；而凡是可燃挥发性成份≥10％的煤碳都被叫做烟煤。而且烟煤又可细分为“结焦性烟煤”和“非结焦性烟煤”。其中，“结焦性烟煤”具有很强的“结焦性能”。其主要用途是炼制“焦碳”。“非结焦性烟煤”的主要用途是“焼锅炉”，产生蒸汽。我们要求，所用之特选“水洗精烟煤”必须是结焦性能良好的“精烟煤”；只有结焦性能良好的“精烟煤”，在其结焦的过程中，才能与已经和它们混合并粘结成块的硅石粉和铁鳞粉一同“焦结”成为一个完好而坚固的整体。注：洗煤又称精煤，由原煤用洗煤法分离所混杂质(如矸石、黄铁矿等)而得的煤。
21、发明人经过大量的研究发现，烟煤在遭受热处理时，它们的“起始分解温度”与它们的“可燃性挥发物”的含量之间存在一种“反相关”的数学模式！即：“可燃性挥发物”含量越高的烟煤，它们的“起始分解温度”越低。这条发现，为我们寻找“起始分解温度”低的烟煤提供了很好的帮助。
22、烟煤在受到较高温度的热处理时，就会发生分解，并且不断地释放出氢气、甲烷、煤焦油和沥清等可燃性物质，同时发生强烈的体积收缩，并在在摄氏800多度的条件下，最终转化为强度较高的“焦碳”。
23、烟煤在收缩自身体积的过程中，必然会在“烟煤粉”与其已经混合均匀的炉料混合物的“造块”中，产生一种向内的“收缩力”，致使“造块”的结构更加紧密、更加坚实。
24、我们所用之“水洗精烟煤”，必须选择那种受热时，“起始分解温度”比“粮食熟浆”因受热焦化，丧失粘性时的温度”低得多，最好是能低50度左右的“精烟煤”。总之这两个温度的差别越大越好。两种温度的差别越大，越有利于在“粮食熟浆”因受高温影响，虽然粘性已经逐渐降低，但是却仍然能够维持“造块”的原有形状不变的条件下，给“精烟煤”更多的时间和机会，使其释放更多的“煤焦油”和“沥清”等粘性物质，足以填补“糯米熟浆”正在逐渐降低的粘结能力。同时也让“造块”获得充足的时间和机会，使其体积收缩得更加紧密、更加坚实。让“造块”从“熟浆粘合型”完好、顺利地过渡到“结焦稳固强化型”。并在高于1400℃的高温条件下，顺利地冶炼出合格的硅铁。使已故苏联专家70余年前所理想的“造块法冶炼硅铁新工艺”得以实现！
25、二.“焦起温度差值”的大小是决定“造块”能否从“熟浆粘合型”完整、顺利地过渡到“结焦稳固强化型”的关键！
26、“焦起温度差值”的定义为：
27、粮食熟浆之“焦化失粘温度”－烟煤受热“起始分解温度”＝“焦起温度差值”
28、提出“焦起温度差值”的概念后，我们就完全可以用这个“焦起温差值”的大小，作为标准，来衡量已经制作好的“造块”，在“矿热炉”的升温过程中，能否顺利地从“熟浆粘合型”完好地过渡到烟煤“结焦稳固强化型”的可能性和可靠性！这个“焦起温差”越大，越有利于“造块”从“熟浆粘合型”完好、平安、顺利地过渡到烟煤“结焦稳固强化型”。因为经验不足，在目前我们还不能确定，究竟烟煤的“起始分解温度”应比“粮食熟浆”的“焦化失粘温度”低多少度才能在“矿热炉”的升温过程中保证让“造块”由“熟浆粘合型”平安完好地过渡到烟煤的“结焦稳固强化型”。但是现在我们已经可以肯定，用糯米熟浆作粘合剂，用“可燃挥发性物质”含量为22％左右之“水洗精烟煤”代替焦碳所作的“造块”，一定能完好、顺利地从“熟浆粘合型”完好地过渡到烟煤的“结焦稳固强化型”。经测定，这种用糯米熟浆粘合、用“可燃挥发性物质”含量为22％左右之“水洗精烟煤”代替焦碳所作的“造块”的“焦起温度差值”为50℃。
29、我们猜想，如果有一种名称为a的粮食，用它熬成的熟浆，并用“可燃挥发性物质”含量为22％左右之“水洗精烟煤”b，代替焦碳所作的“造块”，只要这种“造块”的“焦起温差值”达到30℃左右，就可以用实验的方法来确定,用粮食a熬制的“熟浆”加工制成的“造块”，在“矿热炉”连续加热的条件下，能否完好顺利地从“熟浆粘合型”完好、平安、顺利地过渡到烟煤的“结焦稳固强化型”。为进一步的实验指明方向。
30、在此，应当指出，虽然我们在工业性实验中是用“糯米熟浆”作粘合剂。但是决不意味着只有只有“糯米熟浆”粘合的造块才能经受住“矿热炉”高温考验。只要其他品种的粮食a与的其他品种的烟煤b的组合能够具有足够大的“焦起温差值”，并且b种烟煤同样具有良好的结焦性能，在较短时间内释放出相当数量的煤焦油和沥清,足以补充“糯米熟浆”因受炉内温度升高影响而逐渐丧失的部份粘合力，而且当b种烟煤因体积收缩时在造块内部引发的收缩力同样能够保证“造块”完好、顺利地由“熟浆粘合型”过渡到“烟煤结焦稳固强化型”。则由a+b的组合物，同样可以适用于“造块法生产铁合金。
31、铁合金的种类繁多，社会需求巨大。但是冶炼各种铁合金时，都有一个共同的特点。这个共同点就是：都是在矿热炉内产生的高温条件下，用碳元素与其他金属的氧化物发生还原反应，生成该金属氧化物的单质元素，而后再与铁元素生成铁合金。在碳元素与金属氧化物发生还原反应，生成金属元素的同时都会产生大量的co或co2废气。这些废气必须及时排除“矿热炉”外，否则，就会严重地妨碍还原反应的正常进行。要想及时地排除还原反应中产生的废气，就必须保证各个料层都具有良好的疏松透气性。因此，在投料之时，就必须控制所加矿石物料的粒度，严格地限制将小块炉料投入矿热炉中。但是大块投料的方法又大幅度幅度地降低了不同品种物料之间的接触面积。极大地影响了所需产品的生成速度。这种操作无疑会大幅度地增加电能的消耗和物资的浪费。
32、因此，所有铁合金的生产与硅铁生产一样都面临的两个相同而又必须设法解决的问题—①如何保持所有矿层的疏松，以便让co废气及时逃逸出炉外；②如何扩大不同反应物料之间的接触面积的问题。因此，可以说几乎所有“铁合金”的冶炼都需要解决这些相同的问题，才能达到节约电能和节约原材料的双重目的。
33、本“发明专利”描述的“造块法冶炼铁合金新工艺”不仅完美地解决了“硅铁”和“高碳锰铁”冶炼的节能和节材问题。基本上也适用于其他种类铁合金的冶炼生产。
34、下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
1.一种用粮食熟浆和水洗精烟煤制备铁合金炉料块的方法，其特征在于：将使用粮食干粉熬制而成的粮食熟浆和水洗精烟煤粉与适量的冶炼铁合金的矿石细粉一起混合均匀，然后压块，烘干，制成炉料块，利用粮食熟浆将矿石细粉在常温下粘结成块，并利用水洗精烟煤粉在高温作用下转化成焦碳的受热分解过程中，大量释放出的具有粘结性能的煤焦油和沥清类物质有效地弥补粮食熟浆因为受到炉内温度升高的影响，局部焦化而逐渐降低的粘结能力，同时也让炉料块获得充足的时间和机会，使其体积收缩得更加紧密、更加坚实，让炉料块从熟浆粘合型顺利地过渡到结焦稳固强化型。
2.根据权利要求1所述的用粮食熟浆和水洗精烟煤制备铁合金炉料块的方法，其特征在于：所述的粮食熟浆选用目前已知粘结性和耐热性最佳的糯米熟浆。
3.根据权利要求2所述的用粮食熟浆和水洗精烟煤制备铁合金炉料块的方法，其特征在于：包括以下步骤，
4.根据权利要求1所述的用粮食熟浆和水洗精烟煤制备铁合金炉料块的方法，其特征在于：所述水洗精烟煤的可燃挥发性成分为22％左右，固定碳含量为58％，起始分解温度为250℃，水洗精烟煤的“起始分解温度”比糯米熟浆因“高温失粘的温度”约低30～50℃。
