CN102181781B - 粒状精炼铁 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了由含有含碳还原剂和含金属氧化物材料的材料通过还原熔融制成的精炼铁块，该精炼铁块含有至少94％质量(后面表示为“％”)的Fe和1.0-4.5％的C，其直径为1-30mm。

Description

粒状精炼铁
本申请是中国专利申请02801667.x的分案申请。
技术领域
本发明涉及由含有铁氧化物(如铁矿石)和含碳还原剂(如焦炭)材料还原熔融制成的精炼铁块矿，该精炼铁块矿含有高的铁纯度，特定的C、S、Si和Mn含量和特定的直径。
背景技术
采用含碳物质或还原性气体直接还原铁氧化物原料(如铁矿石)来制造还原铁的直接还原铁工艺是众所周知的。关于还原工艺的具体细节和连续还原装置已进行了大量的研究。
比如，日本未审查专利申请公开号11-337264公开了一种可以有效地连续生产还原铁的旋转炉。其中，在还原过程中对未烧结的但采用粘结剂固化的铁氧化物原料(如炼钢粉尘或精矿和含碳物质)混合物颗粒进行加热，这就可以阻止当快速加热湿的未烧结颗粒时由于预热区域的装料而引起的爆炸。
在通过加热和还原含有铁氧化物原料和还原剂制造精炼铁的技术(包括上述的技术)中，由于采用了铁矿石等物质，渣中大量的组分会混入最后的精炼铁中。特别是在海绵铁的制造过程中，由于精炼铁中的渣组分分离较困难，其中的铁纯度是很低的。因此，当这些材料被用作铁原料时，对渣进行预处理以去除渣中的大量组分是必要的，而且，用公知的直接铁还原工艺制造的精炼铁，几乎所有的都是海绵铁，因此把它们作为铁原料是困难的，因为这类精炼铁较脆。为了确实地采用这类精炼铁作为冶炼铁、钢和合金钢的原料，采用工艺(如二次工艺)将它们造块是很必要的，而且附加设备的费用也是值得考虑的。
日本未审查的专利申请号9-256017公开了一种具有高金属化率的制造精炼铁块矿的方法，该方法包括将含有铁矿石和含碳还原剂团块加热并还原至精炼铁外皮成形，则当在内部形成采出渣块时就基本上不会含有铁氧化物，继续加热使内部的渣流到精炼铁外皮的外部以分离渣，再加热使精炼铁外皮熔化。
在公知的精炼铁块矿制造工艺(包括那些传统技术)中，还没有一种能够有效地制造用于炼铁、钢和合金钢且直径在特定的范围并兼顾原料质量和处理方便的技术。对于精炼铁块矿的纯度，虽然优选含杂质少，铁纯度高的精炼铁块矿，但对作为炼铁和炼钢原料的精炼铁块矿中的碳含量进行优化的想法还没有成形。而且，也没有将碳含量控制在特定范围内的制造技术产生。
而且，当通过还原铁氧化物(如矿石)制造精炼铁时，焦炭或煤份一般作为还原剂。然而，这些还原剂一般含有较高的S含量。由于在精炼铁生产中混有还原剂，因此最终的精炼铁块矿中的S含量也较高。所以，在精炼铁块矿用作炼铁或炼钢的原料之前，必须进行脱硫处理。这也是计算精炼铁块矿质量降低的主要原因。
因此，为了通过还原熔化工艺得到高质量的精炼铁块矿，仅仅希望提高其铁纯度是不够的。一种可靠的制造精炼铁的技术，其中的杂质含量(如S含量)是特定的且尺寸是在考虑生产可能性和处理质量后优化的，此技术还应该能够满足市场的需求(如冶炼铁、钢和不同合金钢时材料选择的灵活性和炼铁和炼钢成本的降低，如所需电炉的建设)。
本发明是基于上述的背景开发的。本发明的目的是提供一种质量稳定并具有作为铁原料的整体生产可能性和处理质量的优化尺寸的精炼铁，其中精炼铁块矿中的杂质成分(如C和S含量)是特定的。本发明的精炼铁块矿能够满足市场需求(如制造精炼铁时原料选择的灵活性和炼铁或炼钢成本的降低，如电炉)。
发明内容
克服了上述问题的本发明精炼铁块矿中铁含量为94％(质量百分数，组分含量为质量百分数)或更多，C含量为1.0至4.5％，S含量为0.20％或更少，直径为1至30mm，精炼铁块矿通过将含有含碳还原剂和含铁氧化物材料还原熔化制得。
本发明的精炼铁块矿不一定为球形。具有椭圆形、卵形和稍微成形的颗粒都包括在本发明的精炼铁块矿中。块矿的直径为1至30mm，由主轴和次轴总长以及块矿的最大和最小厚度除以4得出。
优选地，精炼铁块矿中还可含有0.02至0.5％的Si和少于0.3％的锰。
精炼铁块矿通过加热原料以使其中的金属氧化物与含碳的还原剂进行反应，这些反应会产生还原气体以使金属氧化物还原成固体状态，继续在还原气氛中加热生成的还原铁以使其渗碳并熔融并使还原铁凝聚(cohesion)并将副产品炉渣排出。在这个过程中，加入含有CaO的料以调整物质中渣组分的碱度(即CaO/SiO2)至0.6到1.8的范围。在此方法中，物质中的S含量将被还原熔化产生的渣充分吸收，进而可以得到S含量为0.08％或更少的块矿。
调整含碳还原剂的量以使当固体还原后精炼铁块矿的金属化率为100％时，物质还原熔化过程中的残留碳含量为1.5至5.0％。在该方法中，残留碳含量可以控制在上述的范围。
附图简要说明
图1为制造本发明精炼铁块矿的一种还原熔化装置的示意图。
图2为沿A-A方向的图1的横截面图。
图3为图1纵向展开横截面示意图。
图4为标有本发明中采用两段式加热工艺时大气温度、原料团块(compact)温度、还原率、和通过固体-还原阶段和熔化阶段的CO和CO2的量的变化的曲线图。
图5为标有残留铁含量和在固体-还原阶段和熔化阶段中原料团块中金属氧化物的金属化率的曲线图。
图6为当金属化率为100％时还原铁中的残留碳含量和最终产品精炼铁块矿中残留碳含量的关系图。
图7为金属化率和还原度关系图。
图8为标出采用煤份作为气氛调节剂和不采用煤份作为调节剂时气体还原度和原料团矿中内部温度的变化图。
图9为生产试验中刚刚渗碳和熔化后精炼铁和渣的照片。
图10的试验曲线表明精炼铁块矿的S含量可以通过往原料团块中有意加入CaO调节渣碱度而减少。
图11为精炼铁块矿中的S含量与产生的渣的碱度之间的关系。
图12为表示了材料的成分，产品的比例和成分(如采用实施例中的制造工艺生产的精炼铁块矿)的示意图。
图13为按照实施例1准备的精炼铁块矿的照片。
图14的示意图表示了物质的成分，产品的比例和成分(如采用另一实施例中的制造工艺生产的精炼铁块矿)。
图15为按照实施例2准备的精炼铁块矿的照片。
图16示出了原料团矿(干团粒)直径和平均直径和生产的精炼铁块矿平均质量的关系。
优选的实施方式
本发明的精炼铁块矿为通过还原-熔化含有含碳还原剂和含铁氧化物的原料制成的颗粒精炼铁。精炼铁块矿含有94％或更多(优选96％或更多)的Fe和1.0至4.5％(优选2.0至4.0％)的C。优选地，精炼铁块矿的S含量为0.20％或更少，更优选地，0.08％或更少，直径范围为1至30mm(更优选3至20mm)。设定这些范围地原因如下。
精炼铁块矿中的Fe含量是控制精炼铁块矿质量的主要因素。自然地，Fe纯度越高，即，杂质含量越少越好。在本发明中，所需的Fe纯度为94％或更高，最好为96％或更多。原因如下。当用于炼铁和炼钢的精炼铁块矿中的杂质含量超过5％时，原料中的杂质会浮于炉的表面而形成难于去除的渣。而且，由于溶于熔融钢中的元素(如S、Mn、Si和P)会损坏采用精炼铁制成的最终产品的物理性能，所以在精炼过程中进行脱硫、脱磷和脱硅是很必要的。这些基本处理都需要一定的时间和努力。因此，本发明精炼铁块矿中的Fe含量至少为64％，最好为至少96％。
当采用精炼铁炼钢时，为了确保钢种中合适的碳含量，精炼铁块矿中的碳含量是关键的，而且对增加作为原料铁的多功能性也是很重要的。因此，精炼铁块矿中的碳含量优选至少为1.0％，最好为至少2.0％。当精炼铁中碳过量时，采用该精炼铁制成的钢或合金钢的韧性和抗震性能就会受到严重影响，从而导致钢或合金钢变脆。因此，在精炼过程中进行脱碳处理(如喷吹)就很必要了。为了在不增加这些附加工序和阻力的条件下，采用精炼铁块矿作为炼铁和炼钢的原料，C含量必须为4.5％或更少，最好为4.0％或更少。
虽然，S能够用于增加一些钢种的切削性能，但是它也会损坏钢的物理性能，因此通常也是不希望有的。作为原料使用的本发明精炼铁块矿的S含量优选0.20％或更少，最好为0.08％或更少。为了增加作为铁原料的精炼铁块矿的适用范围，以便于使精炼铁块矿运用于不同的炼钢过程，其Si的含量应该在0.02至0.5％的范围，Mn的含量应该小于0.3％。
与高炉制造的其它一般的生铁相比，具有上述C、S、Si、和Mn含量的本发明的精炼铁块矿有很多优点。高炉制造的生铁中一般含有4.3至4.8％的C，0.2至0.6％的Si和0.3至0.6％的Mn，虽然高炉制造的生铁中C、S、Mn、Si等的含量随金属氧化物和所用焦碳的种类、操作条件等的不同而不同。特别是在高炉炼铁过程中，产生的熔化精炼铁在存在大量焦碳还原气氛较高的高炉底部进行渗碳，因此，其碳含量几乎是饱和的。因为作为脉石成分的SiO2在大量焦碳存在的高温气氛下会被还原，所以熔融精炼铁大约会有0.2至0.6％的Si，得到Si含量小于0.20％的熔融精炼铁是很困难的。而且，由于MnO比SiO2易还原，当铁矿石原料中含有大量的MnO时，在高还原气氛下，MnO就会被还原。因此，熔融精炼铁中的Mn含量就不可避免的会高。
相反地，采用下述工艺制造的本发明的精炼铁块矿含有1.0至4.5％的C，0.02至0.5％，最好少于0.2％的Si和少于0.3％的Mn。本发明的精炼铁块矿的组成不同于上述的一般精炼铁。而且，如下所述，为了增加渣组分的碱度，本发明的精炼铁块矿中在制造原料团块的工艺中添加了CaO，从而减少了S含量。本发明的精炼铁块矿与采用一般的工艺制造的精炼铁(其中的S含量为0.08％或更少)有很大差别。
本发明的精炼铁块矿具有范围为1至30mm的直径是必要的。由于细粉渣成分易于和这些微粒混合而且这些精炼铁微粒易于飞掉，所以直径小于1mm的微粒会引起质量和处理问题。
直径的上限根据确保得到所需制造限制的预定水平Fe纯度而确定。为了得到直径超过30mm的大块矿，必须采用大型的团块作原料。采用如此大的团块原料，在制造精炼铁块的固体还原、渗碳和熔化(尤其是固体还原)过程中，向团块料的内部导热的时间就会很长，从而减小了固体还原的效率。而且由于内聚力的存在，渗碳后熔融金属的混合和熔化就不能同时进行。因此，产生的精炼铁块就会有复杂和不规则的形状，而且也不能形成具有统一的直径和质量的精炼铁块。
铁块矿的尺寸和形状受很多因素的影响，包括上述的团块尺寸，原料的组成(金属氧化物的类型和炉渣组成)，固体还原后的渗碳量，炉内空气的温度(特别是渗碳、熔化和凝聚发生区域的空气温度)和团块料装入还原-熔化炉密度的供料密度。供料密度和团块料的尺寸对其有同样的影响。供料密度越大，越有可能由于内聚和混合而使通过渗碳和熔化制得的熔化精炼铁在炉内形成大的块矿。通过逐渐地增加团块的供料密度和炉内团块料的堆积，精炼铁混合成大型块矿的机会就会增大。然而，如果供料密度非常大时，炉内的传热比就会减小，因而固体还原比就不能增大。而且，均匀结合和混合就变得困难，最终的精炼铁块就会具有复杂而不规则的形状。就不能获得具有相同的尺寸和相同直径的精炼铁块。
当制成的精炼铁块的直径为30mm或更大时，这些由团块料尺寸等引发的问题就会变得非常敏感。当制成直径为30mm或更小的块矿时，这些问题就不会发生，就可以得到相对一致的直径为30mm或更小和形状相对一致的块矿。考虑到上述问题，本发明的直径限制在30mm或更小。必须申明的是直径在3至15mm范围内的块矿可以具有高度统一的直径、形状和质量。
生产的精炼铁块的尺寸还受团块料中所含的铁矿石种类和性质的影响，一般地，当采用锰铁矿石作为铁氧化物原料时，其结合性能较好。然而，并不是所有的团块料都必须结合到精炼铁块中去。一种团块料中的铁含量常常会形成两种或三种块矿。这种现象的原因还不是很清楚，但是氧含量的不同、铁矿石的晶粒结构的不同以及来源于脉石组成的炉渣组成的不同有可能是其原因。无论如何，在生产的块矿直径为30mm或更小时，可以形成具有相对相同尺寸和形状的精炼铁块。
本发明的精炼铁块符合所有上述的要求，可以有效地用作采用各种设备(比如电炉)进行铁、钢和合金冶炼的炼铁、钢或合金钢的铁原料。
下面将对照图形，对用于制造符合上述要求精炼铁块的方法的一个实施例进行描述。
图1至图3是发明人为了制造本发明精炼铁块而所采用的一个旋转型还原-熔化炉的示意图。还原-熔化炉具有一个环形的可移动炉膛和一个圆顶型结构。图1为它的示意图，图2为图1沿A-A方向的横截面图，为了便于理解，图3为可移动炉膛沿活动的方向的横截面图。在图中，参考数字1代表旋转炉，参考数字2代表覆盖于旋转炉的炉壳。装配的旋转炉1通过一驱动器(图中为示出)以一定的速度进行旋转。
大量的燃烧器安装于炉壳2的壁上的适当位置。从燃烧器3中的燃烧热和辐射热作用于旋转炉1上的团块料上以使其进行热还原。图中所示的炉壳2为优选实施例，它被三个隔板k1、K2、K3分割为第一区Z1，第二区Z2，第三区Z3和第四区Z4。在炉壳2的旋转方向上的最上流，为面向旋转炉膛1的用于加入原料和辅助原料的给料器4。在旋转方向的最下流，即给料器4的上流位置，由于旋转结构，给出了卸料器6。
操作此还原-熔化炉时，使旋转炉膛1按照预定的速度进行旋转，同时将含有铁矿石等的原料团块和含碳物质从给料器4输入直到达到合适的位置为止。置于旋转炉膛1中的团块料，当通过第一区Z1时，得到来自燃烧器3中的燃烧热和辐射热。团块中的金属氧化物，由于其含碳物质的存在会在保持固态的条件下被还原，并通过燃烧含碳物质而产生一氧化碳。接下来，团块在第二区Z2中通过加热被继续还原。最终被完全还原的铁在第三区Z3中继续在还原气氛下进行加热，使还原铁渗碳和熔化，同时使还原铁与副产品炉渣中分离而生成铁块，即精炼铁块。接着，对最终的精炼铁块在第四区Z4中通过合适的冷却方法C进行冷却和凝固，然后在冷却装置C的下流通过卸料器6将其卸掉。同时，将铁矿石中来自脉石的副产品炉渣等也卸掉。在渣和精炼铁装入料仓H后，采用适合的分离装置(如筛分和磁选装置)将副产品炉渣从精炼铁中分离。最终的精炼铁含铁纯度为大约94％或更高，优选为96％或更高，并含有极少量的渣成分。
需要说明的是，图中的第四区Z4为开放式的，最好是在第四区Z4增加一个盖子以尽可能地阻止热的耗散从而适当地调节实际操作中炉内的气氛。而且，虽然，在该实施例中旋转炉膛被三个隔板k1、K2、K3分割为第一区Z1，第二区Z2，第三区Z3和第四区Z4，但炉子的区域划分并不限于这种结构。自然地，区域的划分应该根据炉子的尺寸、所需的生产能力、操作模式等来进行改变。然而，为了有效地制造本发明的精炼铁块，优选地，至少应该在热还原的第一个前半个期间的固体-还原区域和热还原的第二个后半个期间的渗碳、熔化和结合区域之间配置隔板以使炉内气氛和气体气氛可以分别进行适当的控制。
在上述的还原-熔化过程中，当还原(固体还原期间)气氛温度非常高，即在还原过程的一定时期，当气氛温度超过炉渣组分(包括脉石成分、未还原的铁氧化物等)的熔点时，铁氧化物(FeO)就会在被还原前熔化。因此，由于熔化铁氧化物和含碳物质中的碳发生反应，熔化-还原就会快速进行。值得注意的是，熔化-还原现象中物质在熔化状态下被还原，与在固态还原是不同的。精炼铁还可以通过熔化-还原进行生产；然而，当还原在熔化状态下发生时，从副产品炉渣中分离还原铁是很困难的。而且，还原铁以海绵铁的形态存在，这是很难制造块矿的，且还原铁中的炉渣含量也会很高。因此，取得本发明规定的Fe含量范围就会很困难。而且，由于内聚力存在，通过混合而成的熔化精炼铁可能会在炉膛中流动而形成扁平体而不是颗粒状。
图4为用以铁块矿为铁氧化物原料和以煤为含碳还原剂的团块料(颗粒直径为16至19mm)反应状态图，所用的炉子气氛温度约为1300℃(见图中的直线1)以使团块料能够在固态下进行还原直至还原率达到100％(团块料中铁氧化物中氧消失)，然后将还原的铁装入温度控制在约1425℃的熔化区(见直线2)以熔化所述还原铁，熔化区开始时间如直线3所示。图中还给出了球团料内的温度、炉内的气氛温度和还原过程中二氧化碳和一氧化碳随时间而生成的变化。团块料中的温度采用预先插入的热电偶连续地进行测定。
从图中可以明显地看出。为了使装入炉中的团块料保持固体状态，并使团块料的还原率达到(氧的去除率)80％(图4中的A点)或更多，更优选94％(图4中的点B)或更多，为了进行固体还原，炉内的温度最好保持在1200℃至1500℃范围之间，更优选1200℃至1400℃。接着将温度增加至1350℃至1500℃以使残留的铁氧化物还原并使产生的精炼铁通过渗碳和熔化形成块矿。根据这种两阶段加热工艺，高Fe纯度的精炼铁块就可以可靠而有效地生产了。
图4中横轴表示的时间依团块中的铁矿石或含碳物质的成分而变化。一般地，铁氧化物的固体还原、熔化、内聚和混合的完成和精炼铁块的制造在10至13分钟可以结束。
如果团块料的固体还原在还原率小于80％时停止而开始了熔化过程，就会产生海绵状精炼铁，用此精炼铁来制成块矿是很困难的。而且，在得到Fe含量为94％或更多的精炼铁也是很困难的。相反地，当固体还原进行到还原率达到80％或更多时，Fe含量就会达到94％或更多，接下来的渗碳、熔化和内聚过程就能进行，团块料中残留的FeO就能被充分还原而不必考虑团块料中铁矿石的种类和成分。而且，在接下来的渗碳和熔化步骤中，块矿还可以在排渣的同时长大。因此就会得到高Fe纯度，直径相对均一的精炼铁。
如图4第一部分所示的固体-还原区域，能够确保得到高还原率的有利炉温为1200℃至1500℃，更优选1200℃至1400℃。当炉温小于1200℃时，固体还原进程就会减慢，因此在炉内的停留时间就会延长，从而导致生产率下降。当炉温为1200℃或更高，尤其是为1500℃或更高时，精炼铁块就会相互结合成不规则的大型块矿，这样的块矿作为产品是不利的。
精炼铁块在1400℃至1500℃的温度范围内，也有可能不会相互结合成大型块矿，这依赖于原料中铁矿石的成分和数量。然而这种可能性和几率是很低的。因此，固体还原的温度优选1200℃至1500℃，更优选1200℃至1400℃。在实际操作中，有可能在固体还原期的早期将炉温调整到1200℃，而到了固体还原期的晚期将炉内温度增加到1200℃至1500℃。
将在固体-还原区进行还原的团块输送到1425℃高温的炉子的熔化区。团块内部温度的升高如图4所示，当到达点C后开始下降，然后又开始增加直到达到预定的温度1425℃为止。C点温度的降低是由伴随着还原铁的熔化的潜热引起的，即点C可认为是熔化的开始点。开始点基本由还原铁颗粒中残留碳含量决定，残留碳和CO气体的渗碳和还原铁的熔化的加速都可导致还原铁熔点的下降。
为了快速熔化还原铁，为了保证渗碳的进行，固体还原后的还原铁中必须含有足够量的碳，残留碳的含量决定于铁矿石的量和制造团块料时所用的含碳物质。通过试验，发明人已经证实，在固体还原期的最终还原率达到100％(即当金属化率达到100％)时，将固体还原物质中的含碳物质的量调整为残留碳含量(即过剩碳量)为1.5％C时，还原铁就可以快速渗碳，因而就会引起熔点的下降。因此还原铁就可以在1300℃至1500℃的温度范围内通过内聚和混合快速形成适当直径的块矿。值得注意的是，当固体还原碳中的残留碳量少于1.5％时，由于渗碳时碳的缺乏，还原铁的熔点就不能充分降低，加热温度就会升高到1500℃或更多。
当渗碳量是零，即，涉及到纯铁时，熔点是1530℃，通过在高于此温度的温度下加热可以熔融还原铁。但是，在实际的炉子中，为了降低加在炉子耐火材料上的热负荷，操作温度优选很低。操作温度优选约为1500℃或更低。具体来说，优选将操作条件调节到使在熔融开始点C后的温度升高约50-200℃，熔融开始点C是熔融和凝聚期间开始的时候。为了平稳和有效地进行上述固体还原、渗碳和熔融，渗碳和熔融期间的温度优选比固体还原期间的温度高50-200℃、更优选高50-150℃。
在本发明中，成品精炼铁块中的最终碳含量必须是1.0-4.5％，更优选2.0-4.0％。最终碳含量基本上取决于制备材料团块中使用的含碳物质的量和固体还原期间的气氛调节。特别是碳含量的下限取决于固体还原末期的还原铁中的残留碳含量和固体还原期间后面的期间内停留时间(渗碳量)。如果在确保残留碳含量为1.5％的同时在如上所述的固体还原末期几乎达到100％的还原率，则成品精炼铁块的碳含量可以是1.0％或更高。另外，本发明的发明人还证明了当固体还原完成时还原铁中的残留碳含量是5.0％且该还原铁的渗碳、熔融和凝聚是在随后的熔融和凝聚期间进行的时，得到的精炼铁块中的碳含量可以升高到4.5％。但是，为了确保得到具有最终碳含量为2.0-4.0％的精炼铁块，优选将固体还原完成后还原铁中的残留碳含量控制为1.5-4.5％。
至于工艺中的保护气体，在快速进行固体还原期间，金属氧化物与材料团块中含碳物质的反应产生大量CO，因为自我屏蔽效应，所以临近团块的区域能够保持很高的还原气氛。但是，在固体还原的末期及随后的渗碳和熔融期间，CO的生成量急剧下降。因此，不能希望由于自我屏蔽效应而防止再氧化。
图5示出金属化率、残留FeO和固体还原得到的材料中残留碳含量之间的关系的测试结果。如图所示，随着固体还原反应的进行，即，随着金属化率的增加，FeO减少。达到图中所示的直线1时，在炉内温度控制为1200-1500℃时进行材料团块的固体还原。然后在控制温度为1350-1500℃的高还原气氛中进行还原铁的渗碳、熔融和凝聚。在此期间，金属化率、残留FeO和残留碳之间的关系如直线1右边部分所包括的曲线所示变化。
图5中的曲线(1)和(2)示出金属化率和残留碳含量之间的关系。曲线(1)是当残留碳含量是1.5％和当金属化率是100％时的曲线，曲线(2)是当残留碳含量是3.0％和当金属化率是100％时的曲线。为了得到本发明的精炼铁块，在制备材料团块期间优选对含碳物质的量进行控制，使残留碳含量在曲线(1)上面。
注意即使当在制备材料团块中使用预定量的含碳物质时，金属化率是100％时的残留碳含量也会略微变化，这取决于炉内保护气体的还原度。因此，应当根据操作中使用的保护气体的还原度适当调节含碳物质的量。在任何情况下都优选调节开始时的含碳物质的量，使金属化率是100％时的最终残留碳含量是1.5％或更高。
图6示出金属化率是100％时的残留碳含量与得到的精炼铁块中C含量之间的关系的测试结果。当残留碳含量是1.5-5.0％时，得到的精炼铁块可确保具有1.0-4.5％的C含量。当残留碳含量是2.5-4.5％时，得到的精炼铁块可确保具有2.0-4.0％的C含量。
在上述说明中，用两个指数，即金属化率和还原率表示FeO的还原状态。金属化率和还原率的定义如下。二者的关系如图7所示。二者的变化关系取决于用作铁氧化物源的铁矿石种类。图7示出当用磁铁矿(Fe3O4)作为铁氧化物源时二者之间的关系。
金属化率＝[生成的精炼铁块/(生成的精炼铁块+铁矿石中的铁)]x100(％)
还原率＝[还原过程中脱除的氧量/材料团块中含有的铁氧化物中的含氧量]x100(％)
在制备本发明的精炼铁块中使用的还原熔融炉使用燃烧器加热上述材料团块。在前面参看图4所述的固体还原期间，加入炉内的材料团块中的铁氧化物源和含碳物质相互反应，生成大量CO气体和少量CO2气体。因为材料团块释放的CO气体自身的屏蔽效应使得邻近材料团块的区域能够保持足够高的还原气氛。
但是，在固体还原期间的后期和末期，CO气体的量迅速减少，导致自我屏蔽效应减弱。因此，还原铁易于受到废气，即燃烧器加热产生的氧化气如CO2和H2O的影响，可能发生还原精炼铁的再氧化。另外，固体还原完成后，由于用团块中的残留碳进行还原铁的渗碳，所以将进行还原铁细粒的熔融和凝聚，并且渗碳使熔点降低。在这一阶段，还由于自我屏蔽效应的减弱，所以还原铁可能易于发生再氧化。
为了在固体还原后有效进行渗碳、熔融和凝聚以确保Fe纯度为94％或更高，从而在尽可能防止由于这种再氧化所造成的Fe纯度降低的同时得到具有适当直径的精炼铁块，优选将渗碳和熔融区内的保护气体的组成进行优化。
鉴于上述原因，对在固体还原完成后的渗碳和熔融过程中防止还原铁再氧化的同时能够有效进行渗碳和熔融的气氛条件进行测试，现在参考图8说明测试结果。在这些实验是使用箱式炉，在渗碳和熔融阶段用煤粉作为气氛调节剂。在炉床上铺置足够厚的煤粉床层以在渗碳和熔融过程中保持很高的还原气氛。
具体来说，用具有不同粒度的煤粉作为气氛调节剂。在氧化铝塔盘上铺置的煤粉床层厚度约为3mm，将直径约为19mm的50-60个材料团块置于煤粉床层上。将热电偶插在这些材料团块的一个上。材料团块加入箱式炉。测定加热过程中复合物的温度，测定生成气体的组成，以判断生成的精炼铁再氧化的可能性。注意调节电炉内温度，使最高炉温约为1450℃，炉内保护气体的原始组成为CO2：20％，N2：80％。
图8给出实验结果，其中，随着时间的推移测定当逐步升高电炉内温度时用上述热电偶探测的材料团块温度和保护气体组成。横轴表示温度变化，纵轴表示保护气体的简化还原度(CO)/(CO+CO2)。该图绘出四个实验结果。曲线(3)表示不用气氛调节剂时的实验结果。曲线(4)表示用平均直径大于3.0mm的粗煤粉作为气氛调节剂时的实验结果。曲线(1)和(2)表示使用直径为2.0mm或更小的细煤粉A和B时的实验结果。该图还绘出FeO-Fe平衡曲线和Fe3O4-FeO平衡曲线。圆圈区域表示在这些实验中固体还原反应近于完成而还原铁的渗碳、熔融和凝聚开始的时段。为了防止铁氧化物再氧化，为了得到高Fe纯度的精炼铁块，在这些时段内控制保护气体特别重要。
从该图可以清楚地看出：曲线(3)表示不用气氛调节剂时的实验结果，表示还原铁的渗碳、熔融和凝聚开始的区域C远低于FeO-Fe平衡曲线。这说明整个还原铁熔融的同时，一部分进行了还原熔融。在该实验中仍然能够得到精炼铁，但是如上所述，当发生还原熔融时，得到的铁很可能是海绵形状，因此易于制成铁块。但是，精炼铁的Fe纯度不足够高。
相反，曲线(1)和(2)表示使用细煤粉时的实验结果。从该图可以清楚地看出：保护气体的还原度大幅改善。另外，其中还原铁的渗碳、熔融和凝聚发生的区域A高于FeO-Fe平衡曲线，这意味着这些实验能够防止FeO的生成。曲线(3)表示使用粗煤粉时的实验结果。在该实验中，其中还原铁的渗碳、熔融和凝聚发生的区域B略低于FeO-Fe平衡曲线，这意味着可能发生了一定程度的再氧化。但是，对生成的精炼铁的组成进行测试的结果证明在该实验中基本没有发生再氧化。
这些实验还证明：至少在渗碳、熔融和凝聚开始的过程中将保护气体的还原度控制为至少是0.5，优选至少0.6，更优选至少0.7，最优选高于FeO-Fe平衡曲线能够有效生产Fe含量为94％或更高而碳含量为1.0-4.5％的精炼铁块。用这种方法能够使渗碳、熔融和凝聚平稳进行，而不会使固体还原生成的还原铁再氧化。
对图8所示的实验数据进行直接分析后表明：在简化还原度为0.5-0.7时可能发生很大程度的再氧化。但是，该实验只测试了保护气体的再氧化度；因为材料团块和气氛调节剂内部存在有残留碳，所以实际材料团块内部或实际材料团块附近的气氛仍然保持很高的还原气氛。另外，当氧化气进入实际材料团块附近区域时，炉床上部气氛中的氧化气如CO2和H2O易于被含碳气氛调节剂还原。因此，可以假定即使当测定的气氛还原度为0.5-0.7时，也不会发生再氧化。应当注意在还原度小于0.5时，生成的精炼铁易于再氧化，因为渗碳不充分而使得精炼铁的凝聚和精炼铁块的形成难以进行，难以得到直径处于本发明范围内的精炼铁块。
还原铁的渗碳、熔融和凝聚完成后，保护气体的还原度迅速下降。但是，在实际作业中，已经熔融和凝聚的精炼铁在此时几乎完全与副产品炉渣分离。因此，保护气体几乎影响不到精炼铁，冷却和固化这种精炼铁就可有效地生产高Fe含量和低炉渣杂质含量的精炼铁块。
从上面的说明可以清楚地看出：在渗碳、熔融和凝聚过程中，为了更可靠地防止再氧化，用作气氛调节剂的煤粉优选粉碎成直径为3mm或更小，更优选2mm或更小的煤粉。从实际作业炉的产率和操作方面考虑，煤粉直径最优选为0.3-1.5mm。煤粉床层厚度没有强行限定，但是煤粉床层厚度优选约为2mm或更大，更优选3mm或更大，因为厚度过小时，用作气氛调节剂的煤粉量不够。厚度的上限没有强行限定，但是，因为厚度过大时，气氛调节作用已经达到饱和，所以从实际作业和节约成本方面考虑，优选将厚度限定为约7mm或更小，更优选约6mm或更小。只要能够释放CO，可以用任何材料作为气氛调节剂。这些材料的例子包括煤、焦炭和木炭。这些材料可以单独或结合使用。
在将材料团块加到炉床上面之前可以将气氛调节剂铺置在炉床上面。在这种情况下，气氛调节剂在还原熔融过程中还具有保护炉床耐火材料的作用，防止炉渣渗出。但是，因为气氛调节剂在固体还原后的渗碳、熔融和凝聚过程中发挥作用，所以就在材料团块开始渗碳和熔融之前从炉床上面喷洒气氛调节剂也是有效的。
根据上述方法，因为渗碳和熔融过程中保护气体的还原度提高，所以能够防止还原铁再氧化，能够有效进行铁块的渗碳、熔融和形成。因此能够有效地生产具有高Fe含量和合适粒度的精炼铁块。在此过程中，为了有效地进行从固体还原到渗碳、熔融和凝聚的一系列步骤，优选根据各个步骤单个控制温度和保护气体。具体来说，为了如上所述防止还原熔融反应，固体还原期间的温度优选是1200-1400℃。渗碳、熔融和凝聚期间的温度优选是1300-1500℃。更优选地是，固体还原期间的温度比渗碳、熔融和凝聚期间的温度低50-200℃。
至于保护气体条件，因为材料团块内含碳物质的燃烧所生成的大量CO气体能够在固体还原期间保持很高的还原气氛，所以炉内气氛不需要很多控制。相反，在渗碳、熔融和凝聚期间，材料团块释放的CO量急剧下降。因此，燃烧器燃烧产生的氧化气所造成的再氧化可能易于发生。因此，为了得到具有足够高碳含量的精炼铁块，从该阶段开始必须适当调节炉内的保护气体。例如，可以用气氛调节剂调节保护气体。
为了根据还原熔融的进度适当调节炉内温度和保护气体组成，如图1-3所示，优选用隔墙将还原熔融炉在炉床的行进方向上分隔成至少两个区。为了分别控制每一个区的温度和保护气体组成，优选将上游区设计为固体还原区，将下游区设计为渗碳、熔融和凝聚区。应当注意：在图3所示的例子中，用三个隔墙将炉子分隔成四个区，这样可以更严格地控制温度和保护气体组成。为了适应还原熔融装置的规模和结构，可以调节分隔区的个数。
用上述方法生产的本发明的精炼铁块基本上不含炉渣组分，其Fe纯度为94％或更高，更优选96％或更高，碳含量为1.0-4.5％。其直径为1-30mm。这些精炼铁块可以作为公知的炼钢装置如电炉和转炉的铁源。当用精炼铁块作为炼钢材料时，其中的硫含量优选尽可能低。为了在生产精炼铁块过程中尽可能除去铁矿石和含碳物质中的硫和为了得到低硫含量的精炼铁块已经进行了大量研究。
结果发现：用下述方法可以将成品精炼铁块中的硫含量降低到0.08％或更低：在用铁矿石和含碳物质生产材料团块的过程中有意加入CaO源如煅石灰、熟石灰或碳酸钙，以将材料团块中含有的总炉渣组分的碱性度(即：CaO/SiO2的比)调节至0.6-1.8，更优选0.9-1.5，总炉渣组分包括铁矿石中的脉石组分等。
应当注意的是，最常用作含碳还原剂的焦炭或煤通常含有约0.2-1.0％的硫。其中的大部分硫保留在精炼铁中。如果不用CaO源有意识地进行碱性度调节，尽管碱性度随铁矿石的种类变化很大，但是基于材料团块中的炉渣组分计算得到的碱性度通常是0.3或更低。在碱性度如此低的炉渣中，在固体还原过程或后续渗碳、熔融和凝聚过程中不能防止硫混入精炼铁。材料团块中大约85％的总硫包括在精炼铁中。结果使精炼铁块的硫含量升高，成品精炼铁的质量降低。
已经证明：在生产材料团块的步骤中有意加入CaO源以调节炉渣组分的组成，使其碱性度为0.6-1.8时，硫可以固定在固体还原和渗碳、熔融和凝聚过程中生产的副产品炉渣中。结果，精炼铁块中的硫含量可急剧下降。
硫含量下降的原因可以认为是材料团块中含有的硫与CaO反应，从而以CaS(CaO+S＝CaS)的形式固定下来。从传统上讲，当上述还原熔融机理不清楚时，一般认为通过加入CaO不能达到与热金属脱硫作用可比的脱硫作用。但是，本发明的发明人已经证明：当还原铁熔融、形成铁块、与炉渣分离时，由于还原铁内的残留碳所产生的渗碳反应使炉渣内的CaO能够捕获硫，从而急剧降低得到的精炼铁块中的硫含量。
这样的脱硫机理不同于通常用含CaO的炉渣进行的热金属脱硫反应，可以认为是不同于上述过程的反应。当然，如果渗碳和熔融还原铁在适当的加热条件下与副产品熔渣充分接触，则液-液(熔融铁-熔渣)反应可以决定炉渣内S含量(S％)与精炼铁块内S含量[S％]的比，即：硫的分配比(S％)/[S％]。但是，从图9所示的照片可以看出：生产的熔融铁和熔渣的炉渣-金属接触面积很小。因此，在还原铁渗碳、熔融和凝聚后通过炉渣-金属平衡反应不能大量降低硫含量。因此，可以假设：在上述过程中在材料团块中有意加入CaO的脱硫机理包括在还原铁渗碳、熔融和凝聚过程中CaO特有的固硫反应，这种固硫反应能够防止精炼铁块的硫化。
为调节碱性度而加入的CaO的量取决于铁矿石等中含有的脉石组分的量及其组成和材料中加入的含碳物质的类型和数量。为了将总炉渣组分的碱性度调节到上述范围0.6-1.8，要求加入的用纯CaO表示的标准CaO量是整个复合物中CaO的含量为2.0-7.0％，更优选3.0-5.0％。当使用石灰石[Ca(OH)2]或碳酸钙(CaCO3)时，应当将其量换算成CaO。已经证明：当材料团块中含有4％的CaCO3，炉渣组分的碱性度调节到约0.9-1.1时，可以得到45-50％的表观脱硫比。表观脱硫比用下面的公式定义。当材料团块中含有6％的CaCO3，炉渣组分的碱性度调节到约1.2-1.5时，可以得到70-80％的表观脱硫比。
表观脱硫比(％)＝[用加CaO的材料团块生产的精炼铁块的S含量(％)/不用添加剂CaO的材料团块生产的精炼铁块的S含量(％)]x100。
现在基于用箱式炉进行的实验数据说明在材料中加入CaO源对降低硫含量的作用。图10示出当如上所述用铁矿石、含碳物质、少量粘结剂(膨润土等)和足量CaO进行还原熔融时硫含量的变化。
在图10中，“干团块”表示在还原熔融前的材料中所含的100％硫中，约89％的硫含在含碳物质(煤)中，约11％的硫含在铁矿石中。当团块进行还原熔融时，在参考图4说明的固体还原完成时约85％的硫保留在还原铁中。约12％的硫蒸发后排到炉外。当使用不含添加剂CaO源的团块时(复合物中炉渣组分的计算碱性度为0.165)，74.8％的硫截留在成品精炼铁块中，10.2％的硫截留在炉渣中。
当使用通过添加3％CaO源而使炉渣组分的碱性度调节至1.15的材料团块时，截留在精炼铁块中的硫量降至43.2％，硫截留在炉渣中的硫量升至48.8％。在生产过程中蒸发后排到炉外的硫量降至约8％。当使用通过添加5％CaO源而使炉渣组分的碱性度调节至1.35的材料团块时，截留在精炼铁块中的硫量降至18.7％，硫截留在炉渣中的硫量升至78.8％。在生产过程中蒸发后排到炉外的硫量降至1.5％。
用箱式炉进行的上述碱性实验说明：通过添加CaO源进行的碱性度调节对于降低精炼铁中的硫含量特别有效。用示范反应器进行同样实验，通过改变CaO源的量而产生不同的炉渣碱性度，以此定量分析碱性度对精炼铁块中硫含量的降低的影响。结果示于图11。
该图示出炉渣的最终碱性度和精炼铁块中硫含量的关系。在该实验中，在改变CaO源的量的同时生产炉渣，图中的每一个点都是实际测出的结果。图中的阴影部分表示上述用箱式炉进行的碱性实验的结果。因为碱性实验使用了电加热法并用惰性气体作为保护气体，所以气氛的氧化电势低，这有利地影响到表观脱硫比。相反，示范炉使用燃烧器燃烧，所以由于燃气的生成而使得保护气体的还原度与碱性实验的还原度相比很低。精炼铁块中的硫含量比碱性实验的结果高。但是，碱性势与碱性实验的结果所示的碱性势基本相同。可以证明：当不加入CaO源时，A区中精炼铁块中的硫含量约为0.12％。当碱性度调节到约1.0时，硫含量降至0.05-0.08％，如B区所示，表观脱硫比约为33-58％。当碱性度增加到1.5时，如C区所示，精炼铁块中的硫含量降至约0.05％。
当加入CaO源将炉渣碱性度增加到1.8或更大时，生成的炉渣的熔点升高，因此，操作温度必须升高到一个过高水平。结果，炉的损坏加速，热经济性降低。另外，还原铁的凝聚性能降低，得到的精炼铁是粒度小于1mm的小颗粒，其产值很低。
从这些实验可以清楚地看出：当在材料团块中有意加入足量CaO源将炉渣组分碱性度增加到约0.6或更大时，生成的炉渣能够捕获大量硫，因此，精炼铁块中捕获的硫量大幅降低。结果，满足本发明要求的硫含量的精炼铁块，即硫含量为0.08％或更低的精炼铁块易于生产。另外，如上面参考图10所述，在一系列精炼铁块生产步骤中以SOx等形式排到炉外的硫量急剧减少。从而降低了由于排出气所造成的大气污染。另外，如果对排出气进行脱硫处理，则排出气的脱硫负荷也大幅降低。
当如上所述通过加入CaO源降低硫含量时，在还原熔融期间可能由于副产品炉渣熔点的降低而发生导致炉床耐火材料熔解的低熔点炉渣的渗出，这取决于CaO源的加入量。在进行上述工艺中，优选采用包括固体还原期间和渗碳、熔融和凝聚期间的两段加热法。在固体还原期间，优选将温度调节到1200-1400℃，在渗碳、熔融和凝聚期间，优选将温度调节到1350-1500℃。用这种方法可以在低于副产品炉渣熔点的条件下充分进行固体还原，随后可以进行残留FeO的还原、还原铁的渗碳、熔融和凝聚，这样可以减少不希望的副产品炉渣的渗出。
在首先用含铁矿石和含碳物质的材料团块进行固体还原，然后将得到的材料进行渗碳、熔融和凝聚以生产精炼铁的过程中，应当适当调节材料团块中含碳还原剂的量、固体还原期间的温度条件、保护气体的组成及渗碳和熔融过程中的温度条件等。用这种方法可以充分进行还原、渗碳、熔融、凝聚和渗入，可以得到具有高Fe纯度、适当的碳含量和适当粒度的精炼铁块。在这些条件下得到的精炼铁块的Si含量为0.02-0.5％、Mn含量低于0.3％。通过在材料团块中有意加入CaO以调节炉渣组分碱性度的方法可以降低精炼铁块中的硫含量。
本发明得到的精炼铁块具有高Fe纯度、适当的碳含量、均一的形状、其粒度为1-30mm。因此，本发明的精炼铁块具有很高的使用性能，所以能够有效地用作炼制铁、钢或各种合金钢的铁源。
实施例
现在用实施例详细说明本发明。这些实施例不能限定本发明的保护范围。只要不偏离本申请所述的本发明的保护范围，可以进行各种改动。这些改动包括在本发明的技术范围内。
实施例1
用下述方法制备直径约为19mm的材料团块：将作为铁源的赤铁矿与煤、少量粘结剂(膨润土)均匀混合。用这些材料团块生产精炼铁。将这些材料团块加入图1-3所示的旋转炉床式还原熔融炉，在约为1350℃的气氛温度下进行固体还原，直至达到约90％的金属化率。然后将得到的材料团块送往渗碳、熔融和凝聚区，在1440℃的气氛温度下进行渗碳、熔融和凝聚，将副产品炉渣分离，制得无炉渣的精炼铁块。
在该过程中，直径为2mm或更小的气氛调节剂煤粉在将材料团块加入炉内之前铺置在炉床上，厚度约为5mm，用于将渗碳、熔融和凝聚期间的保护气体还原度控制为0.60-0.75。材料组成、固体还原完成后还原铁的组成、成品精炼铁的组成、生成的炉渣组成等示于图12。
已经熔融、凝聚并且几乎完全与炉渣分离的精炼铁随后转移到冷却区，冷却至1000C并固化，然后用卸料器排到炉外。分析生产率、回收的精炼铁块、副产品炉渣和过量含碳物质的组成。从还原熔融炉中将马上就要进行渗碳和熔融的还原铁取样，分析马上就要进行渗碳和熔融的还原铁的组成。结果显示：金属化率约为90％，残留碳含量为4.58％。从加入材料团块至排出精炼铁的时间非常短，约为9分钟。在得到的精炼铁中，碳含量为2.88％，Si含量为0.25％，S含量为0.165％。得到的精炼铁与副产品炉渣易于分离。生成的精炼铁块的照片示于图13。精炼铁块的直径约为10mm，并且具有基本均匀的粒度。
实施例2
用下述方法制备直径约为19mm的材料团块：将作为铁源的磁铁矿与煤、少量粘结剂(膨润土)、作为炉渣碱性度调节剂的5％的CaCO3均匀混合，用得到的混合物形成团块。
将这些材料团块加到厚度约为3mm的煤粉(平均直径约为3mm)床层上，煤粉床层形成在炉床上。煤粉用作气氛调节剂。和实施例1一样，在保持约1350℃的气氛温度下进行固体还原，直至达到约100％的金属化率。然后将得到的材料团块送往温度保持为1425℃的熔融区，进行渗碳、熔融、凝聚，然后将副产品炉渣分离，制得无炉渣的精炼铁。材料组成、固体还原完成后还原铁的组成、成品精炼铁的组成、生成的炉渣组成等示于图14。
已经熔融、凝聚并且几乎完全与炉渣分离的精炼铁随后转移到冷却区，冷却至1000℃并固化，然后用卸料器排到炉外。分析生产率、回收的精炼铁块、副产品炉渣和过量含碳物质的组成。从还原熔融炉中将马上就要进行渗碳和熔融的还原铁取样，分析马上就要进行渗碳和熔融的还原铁的组成。结果显示：金属化率约为92.3％，残留碳含量为3.97％。
从加入材料团块至排出精炼铁的时间非常短，约为8分钟。在得到的精炼铁中，碳含量为2.10％，Si含量为0.09％，S含量为0.07％。因为加入的CaO源降低了该实施例中的硫含量，所以硫含量低于实施例1中的硫含量。生成的精炼铁块的照片示于图15。98％或更多的铁块直径为5-30mm。
在该实施例中，因为CaO源的加入降低了副产品炉渣的熔点，所以在固体还原的后期恐怕会发生熔渣的渗出。但是，该实施例采用了两段加热法，其中，为了由固体还原生成具有高金属化率的还原铁，将固体还原期间的温度调节到1200-1400℃，然后在1350-1500℃的温度下将得到的还原铁加热。另外，因为作为气氛调节剂的煤粉加在了炉床上，所以不会发生由于熔渣的渗出而造成炉床耐火材料的熔解问题。
仔细测定固体还原末期时的还原铁显微结构。在没有使用CaO源的实施例1中，还原铁表面上存在有高浓度的Fe-(Mn)-S。这可以证明：在渗碳和熔融过程中，熔融铁内部捕获有Fe-(Mn)-S。相反，在使用CaO源的实施例2中，大多数硫与CaO源反应，在固体还原末期被固定。这可以证明：在渗碳和熔融步骤中，硫无法进入熔融铁。
与上述实验一样，进行另一个实验，只是将用作气氛调节剂的粗煤粉换成粒度为2.0mm或更小的细煤粉。可以证明：得到的精炼铁中的硫含量降至0.032％。
实施例3
在与实施例1相同的条件下用实际的炉子进行实验。在该实验中，将材料团块(球体)的直径在3-35mm内变化，以测定材料团块大小对得到的精炼铁块的平均直径和平均质量的影响。结果示于图16。
从该图可以清楚地看出：用直径约为10-35mm的材料团块(干燥球体)可以有效地生产直径范围为5-20mm的精炼铁块，即：作为成品精炼铁的一类精炼铁块，其具有优异的使用性能。
工业实用性
具有上述特征的本发明提供的精炼铁块具有高Fe纯度、足够高的C含量和易于处理的适当粒度。这种精炼铁块还具有低S、Si和Mn含量、作为铁源时易于使用，其质量可靠。如上所述，通过适当控制生产条件可以有效地和可靠地生产这些精炼铁块。

Claims (8)

1.一种制备精炼铁块的方法，所述方法包括以下步骤：
还原含有固体铁氧化物源和含碳还原剂的材料团块以产生还原率达到80％以上的固体还原铁，其中所述还原率定义如下：
还原率＝[还原过程中脱除的氧量/材料团块中含有的铁氧化物中的含氧量]×100％；并且
进一步在还原气氛中加热、渗碳、熔融和将得到的固体还原铁凝聚以产生精炼铁块，其中：
在固体还原期间的温度为1200-1400℃；
在加热、渗碳、和熔融期间的温度为1300-1500℃；
还原气氛通过气氛调节剂进行调节；
固体还原期间的温度比渗碳、熔融和凝聚期间的温度低50-200℃；并且得到的精炼铁块的直径为1-30mm，
其中产生的所述精炼铁块含有至少94％质量的金属Fe和1.0-4.5％质量的C。
2.根据权利要求1的方法，其中产生的所述精炼铁块还含有0.20％质量或更少的硫。
3.根据权利要求1的方法，其中产生的所述精炼铁块还含有0.02-0.5％质量的Si和低于0.3％质量的Mn。
4.根据权利要求1的方法，其中所述材料团块还包含CaO源，以将所述材料团块中的炉渣组分的CaO/SiO2的比调节至0.6-1.8。
5.根据权利要求1的方法，其中产生的所述精炼铁块还含有低于0.08％质量的硫。
6.根据权利要求1的方法，其中调节材料团块中含碳还原剂的量，使通过加热还原后金属化率为100％时的残留碳含量为1.5-4.5％质量。
7.根据权利要求1的方法，其中所述还原率为94％以上。
8.根据权利要求1的方法，其中所述气氛调节剂包含煤粉。
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