CN105074015A

CN105074015A - 还原铁团块的制造方法

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Publication number: CN105074015A
Application number: CN201480010353.8A
Authority: CN
Inventors: 菊池晶一; 原田孝夫; 吉田绅吾
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2034-02-05
Also published as: ZA201505487B; WO2014132762A1; JP2014167150A; CN105074015B; RU2625362C2; UA112829C2; US20150361515A1; RU2015140832A

Abstract

本发明是将包含含氧化铁物质、碳质还原剂、熔点调节剂和熔点调节剂的助剂而成的团块装入移动床式加热炉的炉床上进行加热，由此将该团块中的氧化铁还原，进而进行加热熔融，使铁成分凝集而制造还原铁团块的方法，其中，使用包含平均粒径为0.3mm以下且粒径为0.5mm以下的含量为55质量％以上的所述熔点调节剂的团块。由此，提供提高粒径大的还原铁团块的成品率并且实现缩短制造时间而提高生产率的方法。

Description

还原铁团块的制造方法

技术领域

本发明涉及将以包含含氧化铁物质和碳质还原剂的混合物作为原料的团块装入移动床式加热炉的炉床上进行加热，将该团块中的氧化铁还原熔融，制造还原铁团块的方法。

背景技术

一直以来，对从含有包含铁矿石、氧化铁等的氧化铁源(以下有时称作“含氧化铁物质”)和包含碳的还原剂(以下有时称作“碳质还原剂”)的混合物出发，得到块状(也包括粒状)的金属铁(还原铁)的直接还原制铁法。该制铁法中，将用上述混合物成形出的团块装入移动床式加热炉的炉床上，在炉内以来自加热燃烧器的气体传热、辐射热进行加热，将团块中的氧化铁用碳质还原剂还原，接着使所得到的还原铁渗碳并熔融，接下来使之边与副产的炉渣分离边块状凝集后，使之冷却凝固，得到块状的金属铁(还原铁团块)。

这样的制铁法由于不需要高炉等大型设备，而且不需要焦炭等资源面的灵活性也高，因此在最近进行了大量的实用化研究。然而，要以工业规模实施，还有包括操作稳定性、安全性、经济性、粒状铁(产品)的品质、生产率等在内的很多必须进一步改善的课题。

尤其在制造还原铁团块时，期望提高粒径大的还原铁团块的成品率并且缩短制造时间。作为这样的技术，例如专利文献1中提出了：将包含含金属氧化物物质和碳质还原剂的原料进行加热，将该原料中的金属氧化物还原后，将所生成金属进行进一步加热使之熔融，并且边与副产的炉渣成分进行分离边进行凝集而生成粒状金属的方法，通过该方法，制造在上述原料中配合副产炉渣的凝集促进剂的粒状金属铁。

在该技术中，通过配合凝集促进剂(例如萤石等)，由此可以期待粒径大的粒状金属可以一定程度高的成品率进行制造。然而，在这样的技术中，改善效果处于饱和状态，也期望进一步提高效果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-73722号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供在利用移动床式加热装置对以至少包含含氧化铁物质和碳质还原剂的混合物作为原料的团块进行加热，将团块中的氧化铁进行还原熔融而制造还原铁团块时，提高粒径大的还原铁团块的成品率且实现缩短制造时间而提高生产率的制造方法。

用于解决问题的手段

可解决上述课题的本发明的还原铁团块的制造方法具有如下方面的主旨：是将包含含氧化铁物质、碳质还原剂、熔点调节剂和熔点调节剂的助剂而成的团块装入移动床式加热炉的炉床上进行加热，由此将该团块中的氧化铁还原，进而进行加热熔融，使铁成分凝集而制造还原铁团块的方法，该方法中，使用包含平均粒径为0.3mm以下且粒径为0.5mm以下的含量为55质量％以上的上述熔点调节剂的团块。

在本发明方法中，作为上述熔点调节剂(直接作用于脉石成分)，具体可以举出白云石和石灰石中的至少一种。另外，作为上述熔点调节剂的助剂(促进熔点调节剂的反应)，具体可以举出萤石(含氟化钙物质)。

在该方法中，优选设成在上述团块的中心部存在的上述熔点调节剂的平均粒径为0.3mm以下，且粒径为0.5mm以下的含量为55质量％以上。这种情况下，根据熔点调节剂的种类，对在中心部存在的熔点调节剂的平均粒径适当调整即可。

可解决上述课题的本发明的另一方法的特征在于，其是将包含含氧化铁物质、碳质还原剂、熔点调节剂和熔点调节剂的助剂而成的团块装入移动床式加热炉的炉床上进行加热，由此将该团块中的氧化铁还原，进而进行加热熔融，使铁成分凝集而制造还原铁团块的方法，其中，使用包含平均粒径为90μm以下且粒径为50μm以下的含量为35质量％以上的上述熔点调节剂的助剂的团块。

在该方法中，上述熔点调节剂具体也可以举出白云石和石灰石中的至少一种。另外，上述熔点调节剂的助剂具体可以举出萤石(含氟化钙物质)。

发明效果

根据本发明，在将以至少包含含氧化铁物质、碳质还原剂、熔点调节剂和熔点调节剂的助剂的混合物作为原料的团块装入移动床式加热炉的炉床上进行加热，将该团块中的氧化铁进行还原熔融而制造还原铁团块时，通过减小熔点调节剂的平均粒径并且适当控制特定粒径的含量，或者通过减小熔点调节剂的助剂的平均粒径并且适当控制特定粒径的含量，可以提高粒径大的还原铁团块的成品率，并且实现缩短制造时间而提高生产率。

具体实施方式

在制造还原铁团块时，在形成由包含作为其原料成分(以下称作“成分”)的含氧化铁物质、碳质还原剂、熔点调节剂和熔点调节剂的助剂的混合物构成的团块时，熔点调节剂、熔点调节剂的助剂被施加适当的粉碎而集中于适当的尺寸。然而，尚未考虑过这些成分的尺寸(平均粒径)对还原铁团块的成品率、生产率造成的影响。甚至认为将这些成分过度微粉碎会导致成分的离散化，妨碍还原铁凝集，反而使生产率下降。

本发明人为了实现上述目的而从各种角度进行了研究。尤其对成分的平均粒径、粒度分布(特定粒径的含量)对还原铁团块的成品率、生产率造成的影响进行了研究。其结果发现，如果减小熔点调节剂、熔点调节剂的助剂的平均粒径并且适当调整特定粒径的含量，则成功地实现上述目的，从而完成了本发明。

本发明中，需要将团块中含有的熔点调节剂的平均粒径设为0.3mm以下，且粒径为0.5mm以下的含量(相对于熔点调节剂整体的比例)设为55质量％以上。或者，将团块中含有的熔点调节剂的助剂的平均粒径设为90μm以下，且粒径为50μm以下的含量(相对于熔点调节剂的助剂整体的比例)设为35质量％以上。需要说明的是，此时的“平均粒径”是指，在从小粒子尺寸起对粒子数进行计数时对应于50质量％(累计值为50质量％)时的粒径(以下有时记为“D50”)。通过使用如此微细化后的熔点调节剂、熔点调节剂的助剂形成团块，由此所得到的还原铁团块的成品率、生产率提高。其理由可以考虑如下。

上述团块在1200～1500℃的高温被还原熔融，但在该还原反应的初始，含氧化铁物质与碳质还原剂由于直接接触而开始进行反应。另外，将石灰石、白云石矿石等熔点调节剂、萤石等熔点调节剂的助剂制成微细粒，在含氧化铁物质中含有的脉石成分与熔点调节剂、熔点调节剂的助剂表面之间的距离变短(在熔点调节剂、熔点调节剂的助剂的表面附近存在的概率提高)，脉石成分容易与熔点调节剂、熔点调节剂的助剂接触而生成熔融物，因而不易妨碍凝集成还原铁团块(以下有时称作“粒状还原铁”)。即，认为产生了与以往所认识的见解完全相反的现象。

为了使这样的效果有效发挥，需要使用将平均粒径设为0.3mm以下且包含的粒径为0.5mm以下的含量为55质量％以上的熔点调节剂制成团块。或者，需要使用将平均粒径设为90μm以下且包含的粒径为50μm以下的含量为35质量％以上的熔点调节剂的助剂制成团块。需要说明的是，熔点调节剂中的粒径为0.5mm以下的含量优选为60质量％以上、更优选为65质量％以上(也可以为100质量％)。另外，熔点调节剂的助剂中的粒径为50μm以下的含量优选为40质量％以上、更优选为45质量％以上(也可以为100质量％)。

作为在本发明中使用的含氧化铁物质，可以使用铁矿石、铁矿砂、有色金属熔炼残渣等。另外，作为碳质还原剂，可以使用含碳物质，例如可以使用煤、焦炭等。

在上述团块中，作为其它成分，可以配合粘结剂、含MgO物质、CaO源等。作为粘结剂，例如可以使用多糖类(例如玉米淀粉、米粉、小麦粉等淀粉等)等。作为含MgO物质，例如可以使用MgO粉末、天然矿石、从海水等提取的含Mg物质或碳酸镁(MgCO₃)等。作为CaO源，例如可以使用生石灰(CaO)等。

团块的形状没有特别限定，例如可以为球团状、块状等。团块的尺寸也没有特别限定，但优选粒径(最大径)为50mm以下。若过度增大团块的粒径，则造粒效率变差。另外，向球团下部的传热变差，生产率下降。需要说明的是，粒径的下限值为5mm左右。

不需要对于团块中的全部熔点调节剂进行微细化，只要所使用的熔点调节剂的一部分(例如10质量％以上)满足规定的要件(平均粒径为0.3mm以下、粒径为0.5mm以下的含量为55质量％以上)即可。作为用于满足这样的条件的形态，例如可以举出仅在团块的至少中心部存在微细化后的熔点调节剂。即，在从外部对团块进行加热的情况下，团块的中心部的温度上升比周围慢，反应也变慢。为了缓解这样的现象，将在团块的中心部存在的熔点调节剂微细化是有效的。需要说明的是，“中心部”是指例如团块为球状(后述的干燥球团)时，从球的中心起至满足上述含量的位置为止(其更外侧作为“外周部”)。

在使团块的至少中心部存在微细化的熔点调节剂时，基础的形态为仅在中心部存在本发明中规定的微细化的熔点调节剂，而对于外周部，使通常的平均粒径(未微细化)的熔点调节剂存在，但是设成所使用的全部熔点调节剂为满足本发明中规定的要件的熔点调节剂也包括在本发明的实施方式中。

以下，通过实施例进一步详细说明本发明，但下述实施例的性质并非限定本发明，也能够在符合前后文的主旨的范围内进行适当变更后实施，这些均包含在本发明的技术的范围中。

本申请主张基于2013年2月28日申请的日本专利申请第2013-039421号的优先权的权益。2013年2月28日申请的日本专利申请第2013-039421号的说明书的全部内容用于参考而并入本申请。

实施例

(实施例1)

制造以包含含氧化铁物质、碳质还原剂、熔点调节剂、熔点调节剂的助剂和粘结剂的混合物作为原料的团块，将该团块供给至移动床式还原加热炉的床上进行加热，使团块中的氧化铁还原熔融而制造还原铁团块(粒状还原铁)。

此时，作为含氧化物物质，使用下述表1所示的成分组成的铁矿石，作为碳质还原剂，使用下述表2所示的成分组成的煤，此外，作为熔点调节剂使用下述表3所示的成分组成的石灰石、表4所示的成分组成的白云石，作为熔点调节剂的助剂使用下述表5所示的成分组成的萤石。并且，使熔点调节剂和熔点调节剂的助剂的平均粒径(D50)和粒度分布(特定粒径的含量)发生各种变化来制造团块(后述表7)。详细而言，在使用平均粒径和粒度分布不同的熔点调节剂(石灰石、白云石)和熔点调节剂的助剂(萤石)的混合物中，以下述表6的配合率混合作为粘结剂的小麦粉。在该混合物中添加适量的水，使用轮胎型造粒机造粒直径：19mm的生球团。将所得到的生球团装入干燥机中，在180℃加热1小时将附着水完全除去，制作了球团状团块(球状的干燥球团)。

【表1】

【表2】

【表3】

【表4】

【表5】

【表6】

将上述干燥球团装入敷有碳材(最大粒径为2mm以下的无烟煤)的移动床式还原加热炉内，在1450℃的氮气氛下加热，测定还原熔融所需要的时间(反应时间)。

将其结果与所使用的成分(铁矿石、煤、石灰石、白云石和萤石)的平均粒径和粒度分布一同示于下述表7中(对于铁矿石仅记载平均粒径：下同)。需要说明的是，在表7中也示出了干燥球团的一般性状(表观密度、干燥球团分析值等)。另外，在表7所示的项目之中，主要项目的测定方法和基准如下所述。

(生产率(生产率指数))

对于将上述干燥球团加热，将氧化铁还原熔融而制造粒状还原铁时的生产率，如由下述(1)式表示的那样，通过单位时间(时间)中的单位炉床面积(m²)的粒状还原铁的生产量(吨)进行评价。

生产率(吨/m²/小时)＝粒状还原铁的生产率(吨/小时)/炉床面积(m²)...(1)

上述(1)式中，粒状还原铁的生产量(吨/小时)由下述(2)式表示。

粒状还原铁的生产率(粒状还原铁吨/小时)＝团块(干燥球团)的装入量(团块吨/小时)×由一吨团块制造的粒状还原铁的质量(粒状还原铁吨/团块吨)×产品回收率...(2)

在上述(2)式中，产品回收率由直径为3.35mm以上的粒状还原铁相对于所得到的粒状还原铁的总量的质量比例[(+3.35mm粒铁质量％/粒状还原铁的总量％)×100(％)]算出(在表7中表示为“+3.35mm粒铁成品率(％)”)。需要说明的是，在表7中，为了定量评价本发明的效果，将实验No.1的团块(干燥球团)作为标准团块，将用该标准团块时的生产率设为1.00时的使用各团块时的生产率以相对值(生产率指数)进行表示。

【表7】

由该结果显然可知，通过将作为熔点调节剂的石灰石的平均粒径(D50)设为0.3mm以下(300μm以下)且粒径为0.5mm以下(表示为“-500μm”)的含量设为55质量％以上(实验No.2)，或者通过将作为熔点调节剂的白云石的平均粒径(D50)设为0.3mm以下(300μm以下)且粒径为0.5mm以下(表示为“-500μm”)的含量设为55质量％以上(实验No.3、4)，由此粒状还原铁的成品率提高，生产率显著提高。另一方面可知，通过将作为熔点调节剂的助剂的萤石的平均粒径(D50)设为90μm以下且粒径为50μm以下(表示为“-50μm”)的含量设为35质量％以上(实验No.5)，由此粒状还原铁的成品率提高，生产率显著提高。

(实施例2)

使用实施例1中所使用的相同成分组成的包含含氧化铁物质、碳质还原剂、熔点调节剂(石灰石、白云石)、熔点调节剂的助剂(萤石)和粘结剂的混合物(混合率也与表6所示的值相同)，制作了双重结构的干燥球团。详细而言，在使用下述表8的“中心部”所示的平均粒径和粒度分布的铁矿石、石灰石和萤石的混合物中混合作为粘结剂的小麦粉，在该混合物中添加适量的水，使用轮胎型造粒机造粒成直径：9.5mm的球状生球团，以其作为核，将包含平均粒径和粒度分布不同的石灰石的混合物在其周围(外周部)以同心球状成形，造粒成直径：19.0mm的生球团(中心部的混合物含量相对于球团整体为12质量％左右)。将所得到的生球团装入干燥机，在180℃进行1小时加热完全除去附着水而制作了球团状团块(双重结构球团)。

将上述双重结构球团装入敷有碳材(最大粒径为2mm以下的无烟煤)的移动床式还原加热炉内，在1450℃的氮气氛下进行加热，与实施例1同样地评价了还原熔融所需的时间(反应时间)。将其结果与所使用的成分(铁矿石、煤、石灰石、白云石和萤石)的平均粒径(D50)和粒度分布一同示于下述表8中。需要说明的是，在下述表8中，也示出了在实施例1、2中评价的项目(评价方法与实施例1相同)。

【表8】

由该结果显然可知，即便不使球团整体微细化，而仅通过仅重点对中心部进行细粒化，也实现粒状还原铁的成品率提高效果，即便微细化的成分的量为更少的状态，也实现本发明的效果。

产业上可利用性

本发明是将包含含氧化铁物质、碳质还原剂、熔点调节剂和熔点调节剂的助剂而成的团块装入移动床式加热炉的炉床上进行加热，由此将该团块中的氧化铁还原，进而进行加热熔融，使铁成分凝集而制造还原铁团块的方法，其中，使用包含平均粒径为0.3mm以下且粒径为0.5mm以下的含量为55质量％以上的上述熔点调节剂的团块。由此，可以提供提高粒径大的还原铁团块的成品率并且实现缩短制造时间而提高生产率的方法。

Claims

1.一种还原铁团块的制造方法，其特征在于，是将包含含氧化铁物质、碳质还原剂、熔点调节剂和熔点调节剂的助剂而成的团块装入移动床式加热炉的炉床上进行加热，由此将该团块中的氧化铁还原，进而进行加热熔融，使铁成分凝集而制造还原铁团块的方法，其中，

使用包含平均粒径为0.3mm以下且粒径为0.5mm以下的含量为55质量％以上的所述熔点调节剂的团块。

2.如权利要求1所述的还原铁团块的制造方法，其中，所述熔点调节剂为白云石和石灰石中的至少一种。

3.如权利要求1所述的还原铁团块的制造方法，其中，所述熔点调节剂的助剂为萤石。

4.如权利要求1～3中的任一项所述的还原铁团块的制造方法，其中，在所述团块的中心部存在的所述熔点调节剂的平均粒径为0.3mm以下，且粒径为0.5mm以下的含量为55质量％以上。

5.一种还原铁团块的制造方法，其特征在于，是将包含含氧化铁物质、碳质还原剂、熔点调节剂和熔点调节剂的助剂而成的团块装入移动床式加热炉的炉床上进行加热，由此将该团块中的氧化铁还原，进而进行加热熔融，使铁成分凝集而制造还原铁团块的方法，其中，使用包含平均粒径为90μm以下且粒径为50μm以下的含量为35质量％以上的所述熔点调节剂的助剂的团块。

6.如权利要求5所述的还原铁团块的制造方法，其中，所述熔点调节剂为白云石和石灰石中的至少一种。

7.如权利要求5或6所述的还原铁团块的制造方法，其中，所述熔点调节剂的助剂为萤石。