CN101501226A - 用于生产成团材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于生产成团材料的方法，所述成团材料用于在活底型还原炉中通过热还原生产金属铁，其中所述成团材料在不增加材料混合物的粘结剂含量和水分含量的情况下，可以具有高的机械强度。用于生产成团材料的方法，所述成团材料用于生产金属铁，其中通过下列步骤生产所述成团材料：将含有含氧化铁材料、碳质还原剂、粘结剂和水分的材料混合物进行成团；干燥所述材料混合物；以及将所述材料混合物加入到在活底型还原炉中并且进行加热，以使在所述材料混合物中的氧化铁被所述碳质还原剂还原，其中使用碳水化合物作为所述粘结剂，并且在进行成团之前，使所述材料混合物静置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于生产成团材料的方法，所述成团材料用于在活底型还原炉中生产金属铁，并且具体地，本发明涉及用于制备其机械强度增强的成团材料的方法。
背景技术
已经开发了一种这样的用于炼铁的方法，其中通过在活底型还原炉中对包含含氧化铁材料(铁源)比如铁矿和碳质还原剂比如煤的材料混合物进行加热的固体还原，生产金属铁。将在该方法中所用的材料混合物压缩成简单的坯块，或者成团形成坯块，如粒料或者坯块，然后将所得到的坯块装入到活底型还原炉中。当材料混合物进行成团时，将水分加入材料混合物中以允许容易成团。然而，坯块的强度随着水分含量的增加而降低。因此，热还原操作中的稳定性劣化。另外，当坯块的水分含量大时，在活底型还原炉中的坯块温度的增加速率降低；这降低了氧化铁的还原速率。因此，在将坯块装入到活底型还原炉之前，预先将混合有水分的坯块干燥成成团材料。
另外，为了提高操作性能，通过将各种粘结剂如熟石灰、膨润土和碳水化合物与上述混合物共混，增加成团的坯块的强度(参见，在日本未审查专利申请出版物11-193423中的权利要求)。因为成团材料的强度以相对于粘结剂的量成一定比例增加，因此使用大量粘结剂以增加成团材料的强度。然而，使用大量粘结剂导致原料成本的增加。因此，需要尽可能地降低粘结剂的含量。
此外，如果在形成材料混合物时的水分含量恒定，则水分的相对含量随着粘结剂含量的增加而降低。这导致可成型性的劣化。因此，需要水分含量随着粘结剂含量而增加。然而，这样延长了干燥时间。因此，生产效率降低。
本发明是在这样的情况下完成的，并且本发明的一个目的是提供一种用于生产成团材料的方法，所述成团材料用于通过在活底型还原炉中的热还原生产金属铁，其中该成团材料在不增加材料混合物的粘结剂含量和水分含量的情况下，可以具有高的机械强度。
发明内容
在根据本发明的方法中，通过下列步骤生产用于制备金属铁的成团材料：将含有含氧化铁材料、碳质还原剂、粘结剂和水分的材料混合物进行成团；干燥所述材料混合物；以及将所述材料混合物装入活底型还原炉中并且加热，以使在所述材料混合物中含有的氧化铁被所述碳质还原剂还原；其中使用碳水化合物作为所述粘结剂，并且在进行成团之前，使所述材料混合物静置。
根据本发明，通过规定共混到材料混合物中的粘结剂的种类，并且通过在材料混合物的进行成团之前，将所述材料混合物进行简单的处理，即，让所述材料混合物静置以陈化，可以增加成团材料的强度。
附图简述
图1是显示在静置时间和落下强度之间的关系的图。
图2是显示在静置时间和压碎强度之间的关系的图。
实施本发明的最佳方式
本发明人为获得具有高强度的成团材料，已经研究了多种粘结剂以及它们的共混量、水分含量等。作为结果，本发明人已经发现，通过使用碳水化合物作为共混到材料混合物中的粘结剂；让材料混合物在其进行成团之前静置以陈化；然后干燥所述材料混合物，可以显著增加成团材料的强度。因此，完成了本发明。现在将描述本发明。
在根据本发明的方法中，使用碳水化合物作为粘结剂。因为即使加热碳水化合物，也几乎不形成炉渣，因此可以通过使用碳水化合物增加成团材料的强度，而不增加炉渣的产生。
碳水化合物是具有由式Cm(H2O)n表示的元素比率的化合物。碳水化合物的实例包括单糖，如葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、塔格糖、木糖、阿拉伯糖、核酮糖、木酮糖、来苏糖、核糖和脱氧核糖；二糖，如蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、龙胆二糖、蜜二糖、乳糖、松二糖、槐糖、海藻糖、异海藻糖和异蔗糖；以及多糖，如纤维素、淀粉(直链淀粉和支链淀粉(mylopectin))、糖原、carronin、昆布多糖、葡聚糖、菊粉、果聚糖、甘露聚糖、木聚糖和阿拉伯树胶。在这些碳水化合物中，特别是，多糖具有强的粘结力并且以少的量表现出高的增强作用；因此优选多糖。在多糖之中，最优选淀粉。可以使用任何淀粉。淀粉的实例包括小麦粉、土豆粉、甘薯粉、玉米粉和木薯粉。
相对于材料混合物，粘结剂的共混比率优选为0.5质量％以上。当共混比率低于0.5质量％时，不能充分增加成团材料的强度。共混比率更优选为0.7质量％以上。优选更高的共混比率，但是如上所述，过度的共混比率增加生产成本。此外，需要增加水分含量，从而由于干燥时间的延长，导致生产率降低。因此，粘结剂的共混比率优选是约1.5质量％以下，并且更优选为1.2质量％以下。
除粘结剂以外，材料混合物还含有含氧化铁材料、碳质还原剂和水分。
可以使用任何含氧化铁材料，只要该材料含有氧化铁即可。因此，例如，不仅可以使用最通常使用的铁矿，而且可以使用从钢铁厂排放的副产物粉尘和氧化铁皮。
可以使用任何碳质还原剂，只要它可以表现出还原活性即可。碳质试剂的实例包括在开采后仅仅利用粉碎以及筛选处理的煤粉；在热处理如干馏后的粉碎矿；石油焦炭；以及废塑料。因此，可以使用任何碳质还原剂，而不用考虑它们的种类。例如，还可使用以含有碳质材料的废产物形式回收的高炉灰。
碳质还原剂的碳含量优选为70质量％以上，并且更优选为80质量％以上，但不限于此。
碳质还原剂与材料混合物的共混比率可以优选等于或高于使氧化铁还原所需的理论当量，但是不限于此。
可以确定共混到材料混合物中以使得材料混合物可以成团的水分含量。例如，水分含量是约2至15质量％。
材料混合物可以进一步含有白云石粉、萤石粉、镁粉、二氧化硅粉或者石灰石粉作为辅助原料。
如上所述，通过将作为粘结剂的碳水化合物共混至材料混合物中，可以将所得的成团材料的强度提高至一定程度，但是这是不够的。因此，在根据本发明的方法中，在进行成团之前，将含有作为粘结剂的碳水化合物的材料混合物静置以陈化。即，在常规方法中，在将各种种材料混合并且干燥之后，立即将材料混合物进行成团，以生产成团材料。在根据本发明的方法中，在进行成团之前，让材料混合物静置以陈化，这是本发明的特征点。通过让材料混合物静置，然后将材料混合物进行成团并且干燥，提高了成团材料的强度。这个的原因仍然是不清楚的。然而，如由下列实例所示，通过在进行成团之前让材料混合物静置，的确增加了成团材料的强度。
让材料混合物静置的时间可以是但不限于至少0.5小时。当该时间短于0.5小时时，通过让材料混合物静置所导致的强度增加几乎不发生。因此，由静置所耗费的时间所致的生产效率的降低大于通过让材料混合物静置所导致的强度增加。静置时间的上限没有具体被限定，但是生产效率随着时间的增加而降低。此外，必须提供让材料混合物静置的场所。因此，出于实际操作的观点，静置时间优选最多为约4小时。
在使材料混合物静置时的温度优选约为但不限于室温。更高的温度导致水分从材料混合物中蒸发而抑制了材料混合物在静置之后的进行成团。
用于使材料混合物静置的气氛可以是空气，但并不限于空气。
在让材料混合物静置之后，将其进行成团并且干燥。
术语成团指将材料混合物形成为任意的形状，比如块、颗粒、近似球形、团块、粒料、棒、椭圆和卵圆形。成团处理是通过但并不限于轧制造粒或压力成形进行的。
成团材料的尺寸优选平均粒子尺寸为约3至25mm，但不限于此，以使均匀地进行热还原。
将通过成团制备的坯块干燥以获得成团材料。根据常规的方法，将在干燥之后的成团材料装入活底型还原炉的炉床并且加热。通过加热材料混合物使在材料混合物中的氧化铁被碳质还原剂还原，并且将还原所制备的金属铁与作为副产物产生的炉渣分离，以生成金属铁。
现在将参考实施例进一步详细描述本发明，但是应当理解所述实施例不意在限制本发明。相反，上面或下面描述的目的范围内的任何变更都在本发明的技术范围内。
实施例
在室温，将材料混合物静置如下表1所示的时间，所述材料混合物由下列组成：62.0质量％的作为含氧化铁材料的铁矿粉、14.6质量％的作为碳质还原剂的煤粉、1质量％的作为粘结剂的小麦粉、14.3质量％的水分以及作为余量的一种或多种辅助原料。将材料混合物进行成团并且干燥成成团材料。成团材料是近似球形的。粒子尺寸在16mm至19mm的范围内，并且平均粒子尺寸为17.5mm。
为了评价所得的成团材料的机械强度，测量落下强度和压碎强度。
当从45cm的高度进行自由落体落到钢板上时，通过测量一直到成团材料破碎时的所进行的次数，以测定落下强度。测量成团材料的10个样品的落下强度，并且将从10个样品的结果计算的平均次数用作落下强度。表1显示了该结果。图1是显示在静置时间和落下强度之间的关系的图。这里，术语＂破碎＂指的是其中具有约为成团材料的表面积的四分之一以上的尺寸的成团材料碎片被分离的状态。
通过使用压碎强度分析仪测量成团材料破碎时的负荷(磅)，确定压碎强度。每次使用一个成团材料进行测量，由10个成团材料样品的结果计算的平均负荷被用作压碎强度。表1显示了该结果。图2是显示在静置时间和压碎强度之间的关系的图。
表1
| 编号 | 静置时间(小时) | 落下强度(次数) | 压碎强度(磅) |
| 1 | 0 | 15.4 | 3.25 |
| 2 | 0.5 | 16.1 | 3.37 |
| 3 | 2 | 18.2 | 3.75 |
| 4 | 4 | 19.8 | 4.6 |
参考表1以及图1和2，显然，落下强度和压碎强度都随着静置时间的增加而提高。
Claims (1)
1.一种用于生产成团材料的方法，所述成团材料用于生产金属铁，其中通过下列步骤生产所述成团材料：将含有含氧化铁材料、碳质还原剂、粘结剂和水分的材料混合物进行成团；干燥所述材料混合物；以及在活底型还原炉中装入所述材料混合物并且进行加热，以使在所述材料混合物中的氧化铁被所述碳质还原剂还原，其中
使用碳水化合物作为所述粘结剂，并且在进行成团之前，使所述材料混合物静置。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
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