CN107614710A

CN107614710A - 还原铁的制造方法

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Publication number: CN107614710A
Application number: CN201680029835.7A
Authority: CN
Inventors: 细野优维; 岛本正树; 原田孝夫; 吉田绅吾; 菊池晶; 菊池晶一; 畠山泰二
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2018-01-19
Anticipated expiration: 2036-04-26
Also published as: RU2676378C1; US20180209012A1; US10683562B2; JP6460531B2; UA119292C2; CN107614710B; JP2016222957A; WO2016190023A1

Abstract

本发明的还原铁的制造方法包括：对含有含氧化铁物质及碳质还原剂的混合物进行团块化来制造团块的工序；以及对所述团块进行加热而使该团块中的氧化铁还原来制造还原铁的工序；其中，当将所述团块中的氧化铁所含的氧量的质量比设为O_FeO、将所述团块所含的总固定碳量的质量比设为C_fix、并且将105μm以下粒径的粒子的相对于构成所述碳质还原剂的粒子的总质量的质量比设为X_under105时，满足下述式(I)，C_fix×X_under105/O_FeO≤51(I)。

Description

还原铁的制造方法

技术领域

本发明涉及还原铁的制造方法，该还原铁的制造方法通过对包含铁矿石等氧化铁源(有时称作“含氧化铁物质”)和煤等含碳的碳质还原剂的团块进行加热而使该团块中的氧化铁还原来制造还原铁。

背景技术

作为使含氧化铁物质所含的氧化铁还原来制造还原铁的方法，已开发有直接还原制铁法。

为了以工业规模来实施上述直接还原制铁法，在操作稳定性、经济性、还原铁的质量等方面，还有许多必须改善的课题。作为用于解决这样的课题的尝试，已提出有专利文献1至9的技术方案。

上述课题之中，近年来特别重视提高还原铁的成品率。这是因为若成品率差则成本增高，从而无法以工业规模来进行生产。作为提高还原铁的成品率的尝试，已提出有专利文献10及11的技术方案。

专利文献10(日本专利公开公报特开2014-62321号)公开了一种使用碳质还原剂的技术，该碳质还原剂的平均粒径为40至160μm且该碳质还原剂含有2质量％以上的粒径为400μm以上的粒子。

作为别的尝试，例如专利文献11(美国专利第8690988号)公开了一种团块，该团块包括：第一碳质还原剂，尺寸小于48目；第二碳质还原剂，尺寸为3目至48目且平均粒径大于第一碳质还原剂的平均粒径。该第一碳质还原剂含有为了使含氧化铁物质成为还原铁而必要的化学计量比的65％至95％，并且第二碳质还原剂含有为了使含氧化铁物质成为还原铁而必要的化学计量比的20％至60％。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2003-13125号

专利文献2：日本专利公开公报特开2004-285399号

专利文献3：日本专利公开公报特开2009-7619号

专利文献4：日本专利公开公报特开2009-270193号

专利文献5：日本专利公开公报特开2009-270198号

专利文献6：日本专利公开公报特开2010-189762号

专利文献7：日本专利公开公报特开2013-142167号

专利文献8：日本专利公开公报特开2013-174001号

专利文献9：日本专利公开公报特开2013-36058号

专利文献10：日本专利公开公报特开2014-62321号

专利文献11：美国专利第8690988号

发明内容

专利文献10所公开的团块因含有400μm以上粒径的碳质还原剂而能够提高粒径大的还原铁的成品率。然而，若使用400μm以上粒径的碳质还原剂，有时会难以制造加热前的团块。

专利文献11所公开的团块由于必需准备两种粒径的碳质还原剂，因而必需准备两台碳质还原剂的粉碎设备。因此存在着制造设备的成本增高这样的缺点。

本发明鉴于上述的现状而作，其目的在于提供一种生产率高的还原铁的制造方法。

本发明的还原铁的制造方法包括：对含有含氧化铁物质及碳质还原剂的混合物进行团块化来制造团块的工序；以及对所述团块进行加热而使该团块中的氧化铁还原来制造还原铁的工序；其中，当将所述团块中的氧化铁所含的氧量的质量比设为O_FeO、将所述团块所含的总固定碳量的质量比设为C_fix、并且将105μm以下粒径的粒子的相对于构成所述碳质还原剂的粒子的总质量的质量比设为X_under105时，满足下述式(I)。

C_fix×X_under105/O_FeO≤51 (I)

附图说明

图1是表示各实施例及各比较例的C_fix×X_under105/O_FeO与铁成品率(质量％)的相关的线图，纵轴为铁成品率(质量％)，横轴为C_fix×X_under105/O_FeO。

图2是表示各实施例及各比较例的C_fix×X_under105/O_FeO与粉发生率(质量％)的相关的线图，纵轴为粉发生率(质量％)，横轴为C_fix×X_under105/O_feO。

图3表示实施例3(A-5)、比较例1(A-1)及比较例2(A-4)中所使用的煤的粒径分布，纵轴为频度(质量％)，横轴为粒径(μm)。

图4表示实施例4(A-7)、比较例3(A-6)及比较例4(B-1)中所使用的煤的粒径分布，纵轴为频度(质量％)，横轴为粒径(μm)。

图5表示实施例1(A-2)、实施例2(A-3)、实施例7(B-3)、实施例8(B-4)及比较例5(B-2)中所使用的煤的粒径分布，纵轴为频度(质量％)，横轴为粒径(μm)的图。

具体实施方式

为了达成上述目的，本发明人调查了团块中的氧化铁所含的氧量与团块中的碳质还原剂的分量及粒径之间的关系。其结果，明确到以下的情况：若团块中的碳质还原剂相对于团块中的氧化铁所含的氧量过多，亦即所含的固定碳超过氧化铁的还原所必要的碳量，则还原铁并不充分地凝集，还原铁的成品率下降。

此外，还明确到以下的情况：以往被认为碳质还原剂越被微粒化则所得到的还原铁的粒径越大，然而，在碳质还原剂的粒径小的情况下，即使调整碳质还原剂的分量，还原铁也难以充分地凝集。本发明人认为此原因在于：由于在氧化铁粒子之间存在着粒径小的碳质还原剂而使还原铁不能渗透于氧化铁粒子之间，从而妨碍了还原铁的凝集。

为此，对碳质还原剂的粒径、团块中所含的总固定碳量、及团块中的氧化铁所含的氧量之间的关系进行了锐意研讨，得出了如下结果，即，通过降低105μm以下粒径的碳质还原剂的比例，还原铁便容易渗透于碳质还原剂的粒子之间，通过降低团块中所含的总固定碳量的质量比，还原铁便容易凝集，而且团块中的氧化铁所含的氧量越多则还原铁的成品率越高，从而完成了以下的本发明。

以下，具体地说明本发明的还原铁的制造方法。

本发明的还原铁的制造方法包括：对含有含氧化铁物质及碳质还原剂的混合物进行团块化来制造团块的工序(以下有时称作“团块化工序”)；以及对所述团块进行加热而使该团块中的氧化铁还原来制造还原铁的工序(以下有时称作“还原工序”)。并且，当将团块中的氧化铁所含的氧量的质量比设为O_FeO、将团块所含的总固定碳量的质量比设为C_fix、并且将105μm以下粒径的粒子的相对于构成碳质还原剂的粒子的总质量的质量比设为X_under105时，满足下述式(I)。

C_fix×X_under105/O_FeO≤51 (I)

由于满足上述式(I)，因此还原铁渗透于碳质还原剂的粒子之间，还原铁便容易凝集。由此，还原铁彼此合为一体，从而能够提高直径3.35mm以上的较粗粒的还原铁的回收率。上述式(I)的左边更优选为45以下，进一步优选为40以下。使上述式(I)的左边成为51以下的方法没有特别的限定，例如可以减少团块所含的总固定碳量的质量比C_fix，也可以增加团块中的氧化铁所含的氧量的质量比O_FeO，也可以降低构成碳质还原剂的粒子中的105μm以下粒径的粒子的质量比X_under105，也可以组合上述的方法。此外，为了将式(I)的左边成为51以下，也可以根据碳质还原剂的粒度分布来调整含氧化铁物质及碳质还原剂的配合量。

式(I)中的“团块所含的总固定碳量的质量比C_fix”由碳质还原剂所含的固定碳量的质量比与含有粘结剂时的该粘结剂所含的固定碳量的质量比之和来算出。碳质还原剂所含的固定碳量的质量比采用由日本工业规格JIS M8812所规定的固定碳质量分数计算方法(fixed carbon mass fraction calculation method)来算出的值。粘结剂所含的固定碳量的质量比可以由与碳质还原剂所含的固定碳量同样的方法来算出。

式(I)中的“团块中的氧化铁所含的氧量的质量比O_FeO”由含氧化铁物质中的氧化铁所含的氧量的质量比与碳质还原剂的成分中灰分中的氧化铁所含的氧量的质量比之和来算出。由于团块中的氧化铁作为磁铁矿(Fe₃O₄)或赤铁矿(Fe₂O₃)而被包含，因此，通过将它们的含有比例确定之后换算为各自的氧化铁所含的氧量的质量比来算出氧化铁所含的氧量的质量比。碳质还原剂所含的灰分的比例采用由日本工业规格JIS M8812所规定的灰分定量法所定量的值，灰分中的氧化铁的比例采用由高频感应耦合(ICP:InductivelyCoupled Plasma(感应耦合等离子体))发光光谱分析法所定量的值。

式(I)中的“构成碳质还原剂的粒子中的105μm以下粒径的粒子的质量比X_under105”是利用激光衍射式粒度分布测量仪(Leads and Northrup公司制造的MicrotrackFRA9220)来测量碳质还原剂的粒度分布，并算出体积平均粒径为105μm以下的粒子径的质量的相对于总粒子径的质量的质量％的值。在利用上述测量仪进行测量而被算出的值是体积比的值，该体积比假设为等同于质量比。

下面，对构成本发明的还原铁的制造方法的各工序进行说明。

[团块化工序]

在含团块化工序中，通过对含有含氧化铁物质及碳质还原剂的混合物进行团块化来制造团块。

混合物可以通过混合机对含氧化铁物质、碳质还原剂等原料粉末进行混合而获得。也可以对上述混合物进一步混合熔点调整剂及粘结剂的任一者或两者。

制造上述混合物的混合机可以采用旋转容器式和固定容器式中的任一者。作为旋转容器的混合机，例如可举出旋转圆筒式、双重圆锥式、V式等。作为固定容器式的混合机，例如可举出在内部设有铁锨等旋转叶片的混合槽。

<团块>

团块利用对所述混合物进行团块化的团块机而被制造。作为团块机，例如可采用碟形造粒机、圆筒形造粒机、双辊型块成型机等。团块的形状没有特别的限定，只要是颗粒状、块状等便可。作为团块的成型方法，可以采用颗粒成型、块成型或挤压成型等方法。

团块的大小没有特别的限定，但优选为50mm以下的粒径。更优选为40mm以下的粒径。通过采用这样的粒径的团块，既能够提高造粒效率，又能够在加热时容易地使热量遍及团块的整体。另一方面，团块的大小优选为5mm以上的粒径，更优选为10mm以上的粒径。通过采用这样的粒径，使得团块容易处理。

<含氧化铁物质>

含氧化铁物质含有磁铁矿(Fe₃O₄)、赤铁矿(Fe₂O₃)等氧化铁，其在之后的加热工序与碳质还原剂一起被加热而生成还原铁。式(I)的O_FeO(团块中的氧化铁所含的氧量的质量比)可以通过增减含氧化铁物质的比例来进行调整。作为这样的含氧化铁物质，例如可采用铁矿石、铁矿砂、炼铁粉尘、有色金属精练渣滓、炼铁废料等。作为上述铁矿石，优选采用例如澳洲产或印度产的赤铁矿矿石。

上述含氧化铁物质优选在混合之前被预先粉碎，更优选以平均粒径成为10至60μm的方式而被粉碎。上述含氧化铁物质的粉碎方法没有特别的限定，可采用振动式磨机、辊式破碎机、球磨机等公知的装置。

<碳质还原剂>

碳质还原剂是对含氧化铁物质所含的氧化铁进行还原的还原剂，为了对团块供应固定碳而被添加。式(I)的C_fix(团块所含的总固定碳量的质量比)可以通过增减碳质还原剂的比例来进行调整。作为所述碳质还原剂，例如可采用煤、焦炭、炼铁粉尘等。

碳质还原剂优选为以团块中所含的总固定碳量C_fix与团块中的氧化铁所含的氧原子O_FeO之原子摩尔比(O_FeO/C_fix)成为0.8以上且2以下的方式而被添加。上述原子摩尔比O_FeO/C_fix的下限优选为0.9以上，更优选为1.0以上，进一步优选为1.1以上。另一方面，原子摩尔比O_FeO/C_fix的上限优选为1.8以下，更优选为1.7以下。若碳质还原剂的添加量多，则加热前的团块的强度下降而导致操作性下降。另一方面，若碳质还原剂的添加量少，则会产生氧化铁的还原不足而导致还原铁的成品率下降。此外，还原铁的成品率是直径为3.35mm以上的还原铁的相对于团块中所含的铁的合计质量的质量比例，由[(直径为3.35mm以上的还原铁的质量/团块中所含的铁的合计质量)×100]来算出。

碳质还原剂的平均粒径的上限优选为1000μm以下，更优选为700μm以下，进一步优选为500μm以下。通过使平均粒径为1000μm以下，能够使含氧化铁物质所含的氧化铁的还原均匀地进行。平均粒径的下限优选为100μm以上，更优选为150μm以上，进一步优选为200μm。上述平均粒径是指50％体积粒径。

碳质还原剂的粒径为710μm以上的粒子使用由日本工业规格JIS所规定的标准筛来测量粒度分布所得的值，粒径为小于710μm的粒子使用由激光衍射式粒度分布测量仪(Leads and Northrup公司制造的Microtrack FRA9220)来测量所得的值。

自以往被认为碳质还原剂的上述平均粒径影响还原铁的生产率，但是，本发明人发现：粒径分布比碳质还原剂的平均粒径更影响还原铁的生产率。即，本发明人发现不管碳质还原剂的平均粒径大或小，该情况对于还原铁的成品率并不带来大的影响，反而通过减小碳质还原剂所含的105μm以下的粒子的比例，则能够提高还原铁的成品率。本发明人认为其理由在于：由于粒子大小为105μm以下的碳质还原剂充填在碳质还原剂的粒子之间，从而使还原铁难以凝集至3.35mm以上的较粗粒的大小。

因此，105μm以下粒径的粒子的相对于构成碳质还原剂的粒子的总质量的质量比X_under105优选为65质量％以下，更优选为50质量％以下，进一步优选为25质量％以下。另一方面，X_under105优选为1质量％以上，更优选为3质量％以上，进一步优选为5质量％以上。上述碳质还原剂的粒径分布能够利用与测量该碳质还原剂的平均粒径的测量仪同样的仪器而获得。

另外，120μm以上且250μm以下粒径的粒子的相对于构成碳质还原剂的粒子的总质量的质量比X_120～250优选为30质量％以上且80质量％以下。通过以上述质量比来含有上述粒径的粒子，便在碳质还原剂的粒子之间产生适度的空隙。于是，还原铁流入该空隙中而互相凝集，从而能够制造较粗粒的还原铁。若超过250μm粒径的粒子的质量比增加，则难以形成团块。若小于120μm粒径的粒子的比例增加，则存在着还原铁细粒化的倾向。X_120～250更优选为45质量％以上，进一步优选为50质量％以上。另一方面，X_120～250优选为75质量％以下。

<熔点调整剂>

熔点调整剂是显示产生降低含氧化铁物质中的脉石的熔点及碳质还原剂中的灰分的熔点的作用的成分。通过配合该熔点调整剂，加热时脉石熔融而成为熔融炉渣。氧化铁的一部分熔化在该熔融炉渣中，在熔融炉渣中被还原而成为金属铁。该金属铁以固体的状态与被还原的金属铁接触而凝集为固体的金属铁。

作为所述熔点调整剂，可采用CaO供应物、MgO供应物、SiO₂供应物等。CaO供应物可以使用选自由CaO(生石灰)、Ca(OH)₂(消石灰)、CaCO₃(石灰石)以及CaMg(CO₃)₂(白云石)构成的组中的一种以上。作为MgO供应物，可举出MgO粉末、从天然矿石或海水等提取的含Mg物质、MgCO₃等。作为上述SiO₂供应物，例如可举SiO₂粉末、石英砂等。

熔点调整剂优选在混合前被预先粉碎。熔点调整剂优选以平均粒径成为5μm以上且90μm以下的方式而被粉碎。其粉碎方法可以采用与上述含氧化铁物质同样的粉碎方法。

<粘结剂>

作为粘结剂，可采用淀粉等多糖类，例如玉米淀粉、面粉等。

[加热工序]

在加热工序中，通过对上述团块化工序中所获得的团块进行加热来制造还原铁。

加热工序中，优选将团块装入加热炉并且使炉内升温来将团块加热至1300℃以上且1500℃以下。通过使上述加热温度为1300℃以上，金属铁容易熔融，从而能够提高生产率。通过使加热温度为1500℃以下，能够抑制排气气体的温度高的情况，从而能够抑制排气气体处理设备的成本。

在将上述团块装入加热炉之前，优选对炉床铺设床铺设材来保护炉床。作为床铺设材，例如可举出碳质、耐火陶瓷、耐火粒子、或用于上述的碳质还原剂的材料。作为构成床铺设材的材料，优选采用0.5mm以上且3mm以下粒径的材料。通过使床铺设材的材料设为0.5mm以上，能够抑制床铺设材因炉内的燃烧器的燃烧气体而飞散的情况。通过使床铺设材的材料设为3mm以下，团块及其熔融物难以进入到床铺设材中。

作为上述加热炉，优选采用电炉或移动炉床式加热炉。移动炉床式加热炉是使炉床如输送带那样在炉内移动的加热炉，例如可举出旋转炉床式加热炉、隧道炉等。

旋转炉床式加热炉的炉床的外观形状被设计为圆形或炸面圈形状，炉床的起点和终点处于相同的位置。装入到炉床上的团块所含的氧化铁在绕炉内一周的期间被加热还原而生成还原铁。因此，旋转炉床式加热炉中在旋转方向的最上游侧设有将团块装入炉内的装入单元，在旋转方向的最下游侧设有排出单元。此外，由于采用了旋转结构，因此排出单元设于装入单元的紧上游侧。隧道炉是指炉床沿着直线方向在炉内移动的加热炉。

[其它]

上述的粒状化工序中所获得的粒状金属铁与作为副产物的炉渣、以及必要时所铺设的床铺设材等一起从炉内被排出。如此排出的粒状金属铁通过利用筛子及磁选机等来分选，能够回收到所希望的大小的还原铁。通过上述般的方法能够制造出还原铁。

上述的本发明的还原铁的制造方法是还原铁的生产率高的方法。

本发明中，由于满足上述式(I)，因而团块中的氧化铁所含的氧量的质量比O_FeO、团块所含的总固定碳量的质量比C_fix、以及105μm以下粒径的粒子的质量比X_under105以恰当的比例而被包含，因此，能够提高还原铁的成品率，能够提高还原铁的生产率。

本发明中，由于X_under105为1质量％以上且65质量％以下，因此还原铁容易渗透到碳质还原剂的粒子之间，能够促进还原铁的凝集。

本发明中，由于120μm以上且250μm以下粒径的粒子的相对于构成碳质还原剂的粒子的总质量的质量比为30质量％以上且80质量％以下，因此能够效率良好地还原含氧化铁物质中的氧化铁，而且还原铁彼此凝集而容易实现大型化。

实施例

以下，举出实施例来更详细地说明本发明，但本发明并不仅限定于这些实施例。

(实施例1至8及比较例1至5)

以表1所示的配合比率，将铁矿石(含氧化铁物质)、煤(碳质还原剂)、石灰石(熔点调整剂)、面粉(粘结剂)进行配合来制造了混合物。煤使用了如在后面的表2及表3所示的粒径分布及组成相异的11种(A-1至A-7及B-1至B-4)。通过对所述混合物加入适量的水并且由轮胎型造粒机来制造了φ 19mm大小的生颗粒(团块)。利用干燥机以180℃对该生颗粒加热1小时而使之干燥，从而得到了干燥颗粒。

其次，为了保护加热炉的炉床，对加热炉的炉床设置了最大粒径为2mm以下的炭材(无烟煤)，并且在该炭材上设置了干燥颗粒。然后，以220NL/分的气体流量一边将包含40体积％的氮气和60体积％的二氧化碳气体的混合气体导入到加热炉一边将加热炉内以1450℃加热11.5分钟来还原氧化铁从而制造了被加热颗粒。此外，还确认了如下的情况：即使改变导入到加热炉的混合气体的成分及流量，后述的成品率及粉发生率的值也不会变化。

将上述被加热颗粒从加热炉内取出并进行磁选之后，利用3.35mm网眼的筛子进行筛分，便回收了直径3.35mm以上大小的还原铁。

表1中的“总固定碳量的质量比C_fix”为颗粒中的碳质还原剂及粘结剂所含的固定碳的合计质量比(％)。碳质还原剂及粘结剂所含的固定碳采用了由日本工业规格JISM8812所规定的固定碳质量分数计算方法所算出的值。

表1中的“氧化铁中氧量O_FeO”为含氧化铁物质中的氧化铁所含的氧量的质量比与碳质还原剂的成分中灰分中的氧化铁所含的氧量的质量比的合计质量比(％)。含氧化铁物质中的氧化铁所含的氧量的质量比由含氧化铁物质中的磁铁矿(Fe₃O₄)及赤铁矿(Fe₂O₃)各自所含的氧量的质量比之和来算出了。计算方法在后面详述。碳质还原剂所含的灰分的比例由日本工业规格JIS M8812所规定的灰分定量法来定量了。

表1中的“105μm以下质量比(％)X_under105”为105μm以下粒径的粒子的相对于构成碳质还原剂的粒子的总质量的质量比(％)。该质量比通过利用激光衍射式粒度分布测量仪(Leads and Northrup公司制造的Microtrack FRA9220)测量构成碳质还原剂的粒子的粒度分布来算出了。

表1中的“120～250μm质量比(％)X_120～250”为120～250μm粒径的粒子的相对于构成碳质还原剂的粒子的总质量的质量比(％)。该质量比通过由所述激光回析式粒度分布测量仪进行测量来算出了。

表1中的“式(I)C_fix×X_under105/O_FeO”为通过将总固定碳量的质量比C_fix、氧化铁所含的氧量的质量比O_FeO、以及X_under105分别代入式(I)中而算出的值。

表1中的“铁成品率”为筛上的还原铁的相对于装入加热炉的颗粒中的铁的合计质量的质量比例，是用以下的式来算出的值。铁成品率的值越高表示生产率越高。

成品率(％)＝(筛上的还原铁的质量/装入加热炉的颗粒中的铁的合计质量)×100

表1中的"粉发生率”为未残留在筛上的粉末铁的相对于装入加热炉的颗粒中的铁的合计质量的质量比例，是用以下的式来算出的值。粉发生率越低表示生产率越高。

粉发生率(％)＝((装入加热炉的颗粒中的铁的合计质量-筛上的还原铁中的粉末铁的质量)/装入加热炉的颗粒中的铁的合计质量)×100

图1是表示各实施例及各比较例的C_fix×X_under105/O_FeO与铁成品率(质量％)的相关的线图，图2是表示各实施例及各比较例的C_fix×X_under105/O_FeO与粉发生率(质量％)的相关的线图。

根据图1和图2以及表1所示的结果，式(I)的左边的值为51以下的实施例1至8的制造方法示出了铁成品率为90质量％以上而且粉发生率为10质量％以下的情况。相对于此，式(I)的左边的值超过51的比较例1至5的制造方法示出了铁成品率为小于80质量％而且粉发生率超过20质量％的情况。从该结果明确了通过将式(I)的左边的值设为51以下，能够以较高的生产率来制造还原铁，显示了本发明的效果。

图3至图5是表示A-1至A-7及B-1至B-4的煤的粒度分布的线图。图3表示粒径分布呈双顶山形的煤的粒径分布，图4表示平均粒径相异但粒径分布的山顶形状相似的煤的粒径分布，图5表示平均粒径为单顶山形的煤的粒径分布。从图3至图5可知，不论粒径分布的形状是单顶山形还是双顶山形，还原铁的生产率都有高的情形和低的情形。从该情况可显示出：与粒径分布的形状是单顶山形还是双顶山形这一情况相比，105μm以下粒径的粒子的相对于构成碳质还原剂的粒子的总质量的质量比更为重要。

表1中的团块所含的各原料如下。

<铁矿石(含氧化铁物质)>

作为含氧化铁物质，采用了含有62.52质量％的铁(T.Fe)、1.51质量％的FeO、5.98质量％的SiO₂、0.82质量％的Al₂O₃、0.10质量％的CaO以及0.07质量％的MgO的成分组成的赤铁矿系铁矿石。所述T.Fe及FeO的含有量采用了由重铬酸钾滴定法所定量的值。

由于含氧化铁物质为赤铁矿系铁矿石，因此假定含氧化铁物质所含的铁(T.Fe)中FeO作为磁铁矿(Fe₃O₄)而存在，而其余的铁作为赤铁矿(Fe₂O₃)而存在。根据该假定，通过下列的计算式来算出了磁铁矿(Fe₃O₄)及赤铁矿(Fe₂O₃)的质量％。

磁铁矿(Fe₃O₄)量＝(FeO分析值)/(FeO分子量)×(Fe₃O₄分子量)

赤铁矿(Fe₂O₃)量＝((T.Fe分析值)－(Fe₃O₄量/Fe₃O₄分子量×铁原子量×3))/(铁原子量×2)×(Fe₂O₃分子量)

氧化铁所含的氧量(O_FeO)＝Fe₂O₃量×氧原子量×3+Fe₃O₄量×氧原子量×4

通过上述计算而算出氧化铁含有84.35质量％的赤铁矿(Fe₂O₃)和4.87质量％的磁铁矿(Fe₃O₄)，这些氧化铁所含的氧量的质量比(O_FeO)为26.7质量％。

<煤(碳质还原剂)>

作为碳质还原剂，采用了粒度分布及组成相异的11种(A-1至A-7及B-1至B-4)煤。各种煤的粒度分布及组成分别表示于表2及表3。

表2

表2为相对于利用激光衍射式粒度分布测量仪(Leads and Northrup公司制造的Microtrack FRA9220)在下列的测量条件下所测到的A-1至A-7及B-1至B-4的煤所含的各粒径(μm)的频度(质量％)。此外，在激光衍射法中，粒度分布以体积％来进行了测量，并假定体积％与质量％相等。

<测量条件>

测量方式：激光衍射/散射式

测量范围：0.12至710μm

溶媒：纯水

表3中的“固定碳(C_carbon)”、“挥发分”及“灰分”分别是由日本工业规格JIS M8812所规定的固定碳质量分数计算方法、挥发分定量方法及灰分定量方法对煤中的固定碳、挥发分及灰分进行定量所得的值。固定碳(C_carbon)通过从总体(100)减去灰分及挥发分的质量来算出了。

表3中的“灰分”的成分组成中的S以外(Fe₂O₃、SiO₂、CaO、Al₂O₃、MgO)利用ICP发光光谱分析法来定量，S利用燃烧红外吸收法来定量了。此外，表3中的“总碳(T.C)”也利用燃烧红外吸收法来定量了。

表3中的“煤中的氧化铁所含的氧量”是由(灰分分析值)×(灰分中Fe₂O₃分析值)/100/(Fe₂O₃的分子量)×氧原子量×3所算出的值。

<石灰石(熔点调整剂)>

作为熔点调整剂，采用了含有0.23质量％的SiO₂、57.01质量％的CaO、0.16质量％的Al₂O₃以及0.17质量％的MgO的成分组成的石灰石。熔点调整剂的成分组成利用与上述碳质还原剂相同的方法来定量了。

<面粉(粘结剂)>

作为粘结剂，采用了含有71.77质量％的总碳、9.32质量％的固定碳、90.02质量％的挥发分以及0.66质量％的灰分的成分组成的面粉。面粉的成分组成利用与上述碳质还原剂用相同的方法来定量了。

此次所公开的实施方式应该被解释为在所有的方面均是例示，其不具有限制性。本发明的范围由发明内容的范围所示而非上述的说明，其包含与发明内容的范围均等的含意以及在该范围内的所有变更。

Claims

1.一种还原铁的制造方法，其特征在于包括：

对含有含氧化铁物质及碳质还原剂的混合物进行团块化来制造团块的工序；以及

对所述团块进行加热而使该团块中的氧化铁还原来制造还原铁的工序；其中，

当将所述团块中的氧化铁所含的氧量的质量比设为O_FeO、将所述团块所含的总固定碳量的质量比设为C_fix、并且将105μm以下粒径的粒子的相对于构成所述碳质还原剂的粒子的总质量的质量比设为X_under105时，满足下述式(I)，

C_fix×X_under105/O_FeO≤51 (I)。

2.根据权利要求1所述的还原铁的制造方法，其特征在于：

所述X_under105为1质量％以上且65质量％以下。

3.根据权利要求1或2所述的还原铁的制造方法，其特征在于：

120μm以上且250μm以下粒径的粒子的相对于构成所述碳质还原剂的粒子的总质量的质量比为30质量％以上且80质量％以下。