CN117413077A - 团块矿的制造方法、还原铁的制造方法、团块矿、烧结机以及球团焙烧炉 - Google Patents

团块矿的制造方法、还原铁的制造方法、团块矿、烧结机以及球团焙烧炉 Download PDF

Info

Publication number
CN117413077A
CN117413077A CN202280039281.4A CN202280039281A CN117413077A CN 117413077 A CN117413077 A CN 117413077A CN 202280039281 A CN202280039281 A CN 202280039281A CN 117413077 A CN117413077 A CN 117413077A
Authority
CN
China
Prior art keywords
agglomerate
reduction
iron
sintering
producing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280039281.4A
Other languages
English (en)
Inventor
盛家晃太
照井光辉
小泽纯仁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Publication of CN117413077A publication Critical patent/CN117413077A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/10—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces
    • C21B13/105—Rotary hearth-type furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0046—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes making metallised agglomerates or iron oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0073—Selection or treatment of the reducing gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/16—Sintering; Agglomerating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/16—Sintering; Agglomerating
    • C22B1/20—Sintering; Agglomerating in sintering machines with movable grates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/28—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation
    • C21B2100/282—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation of carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/40—Gas purification of exhaust gases to be recirculated or used in other metallurgical processes
    • C21B2100/44—Removing particles, e.g. by scrubbing, dedusting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明提供一种无需原料的预热和还原气体的升温就可以利用氢还原高效地制造还原铁的团块矿的制造方法。所述团块矿的制造方法是将包括含铁原料和凝结材料的烧结原料在烧结机中烧结而制成烧结饼，将该烧结饼粉碎而得到团块矿的团块矿的制造方法，在上述烧结机上使还原气体向上述烧结饼流通，还原上述烧结饼所含的氧化铁，粉碎后的上述团块矿所含的氧化铁的还原率为50％以上。

Description

团块矿的制造方法、还原铁的制造方法、团块矿、烧结机以及 球团焙烧炉
技术领域
本发明涉及团块矿的制造方法、还原铁的制造方法、团块矿、烧结机以及球团焙烧炉。
背景技术
作为还原含有氧化铁的原料而生产铁的方式，已知有将焦炭用于还原剂制造铁水的高炉法，将还原气体用于还原剂吹入立式炉(以下称为“竖炉”)的方式，同样地通过还原气体在流动层中还原矿石粉的方式，将原料的成块化和还原一体化的方式(回转窑方式)等。
其中，高炉法以外的还原铁的制造法中，还原剂作为使用以重整天然气或煤来制造的一氧化碳(CO)或氢(H2)为主要成分的还原气体作为还原剂，通过与还原气体的对流传热使装入炉内的原料升温并还原，然后排出到炉外。从炉内排出水(H2O)、二氧化碳(CO2)等氧化得到的气体以及未参与还原反应的H2气体、CO气体。
装入炉内的原料(主要为Fe2O3)由作为还原气体的CO气体、H2气体进行以下的式(1)和(2)所示的还原反应。
Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2…(1)
Fe2O3+3H2→2Fe+3H2O…(2)
即，在式(1)所示的利用CO气体的还原中，排出CO2气体作为还原后的排出气体。另一方面，在式(2)所示的利用H2气体的还原中，排出H2O气体作为还原后的排出气体。
作为装入炉内的原料，主要使用铁矿石和将细粒铁矿石成团化的团块矿。作为团块矿，可以使用例如使用烧结机烧结细粒铁矿石而制造出的烧结矿、将细粒铁矿石进行造粒成形成为球状并焙烧的球团。在这些团块矿的制造工艺中，通常需要将温度设为1200℃以上。因此，在烧结制造工序中，将微粉的煤、焦炭作为凝结材料与铁矿石一起装入，并利用其燃烧热。另外，在球团制造工序中，在气氛的升温中利用煤、天然气这种化石燃料的燃烧热。
然而，近年来，由于CO2气体排出量的增加引起的全球变暖成为问题。为了抑制作为变暖的重要因素的温室效应气体之一CO2的排出量，只要增加式(2)所示的利用H2的还原反应量即可。在利用CO和H2的还原反应中，各自的伴随反应的放热或吸热的热量不同。即，利用CO的还原反应热为+6710kcal/kmol(Fe2O3)，相对于此，利用H2的还原反应热为－22800kcal/kmol(Fe2O3)。也就是说前者是伴有放热的反应，后者是伴有吸热的反应。因此，想要提高还原气体中的H2浓度而增加式(2)的反应量时，发生显著的吸热反应而炉内的温度降低，可能导致还原反应的停滞。因此，需要通过某种方法来补偿不足的热。
作为补偿不足的热的技术，专利文献1中公开了将从上部装入的原料预先预热到100℃～627℃的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5630222号说明书
发明内容
然而，在专利文献1提出的方法中，需要预先预热原料的设备，制造成本增加。另外，虽然也考虑了代替原料的预热使还原气体的温度升高的方法，但将燃烧速度快且在较宽的浓度范围内燃烧的氢过度升温，这在安全上是高风险的。进而，还原气体的过度升温会诱发随着还原炉内的装入物熔融而导致的炉内通气性、原料排出性的恶化。因此，利用还原气体的升温的热补偿存在局限性。
本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种无需原料的预热和还原气体的升温就可以利用氢还原高效地制造还原铁的团块矿的制造方法。
本发明人等为了实现上述课题反复地深入研究，结果发现通过如下的团块矿的制造方法能够解决上述课题。本发明的要旨构成如下。
[1]一种团块矿的制造方法，将包括含铁原料和凝结材料的烧结原料在烧结机中烧结而制成烧结饼，将该烧结饼粉碎而得到团块矿，
在上述烧结机上使还原气体向上述烧结饼流通，还原上述烧结饼所含的氧化铁，使粉碎后的上述团块矿所含的氧化铁的还原率为50％以上。
[2]根据上述[1]所述的团块矿的制造方法，其中，上述烧结机具备烧结上述烧结原料而制成上述烧结饼的烧结部以及使上述还原气体向上述烧结饼流通的还原部。
[3]根据上述[2]所述的团块矿的制造方法，其中，在上述还原部中，从上述烧结饼的下侧导入上述还原气体。
[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的团块矿的制造方法，其中，上述凝结材料含有生物质原料。
[5]一种团块矿的制造方法，将含铁原料进行造粒而制成生球团，将该生球团在球团焙烧炉中焙烧而得到团块矿，
在上述球团焙烧炉上使还原气体向焙烧后的还原前球团流通，还原上述含铁原料所含的氧化铁，使还原后的团块矿所含的氧化铁的还原率为50％以上。
[6]根据上述[5]所述的团块矿的制造方法，其中，上述球团焙烧炉具备焙烧上述生球团而制成上述还原前球团的焙烧部以及使还原气体向上述还原前球团流通的还原部。
[7]根据上述[5]或[6]所述的团块矿的制造方法，其中，利用含有生物质原料的焙烧用燃料焙烧上述生球团。
[8]一种还原铁的制造方法，将使用上述[1]～[7]中任一项所述的团块矿的制造方法制造的团块矿所含的氧化铁还原而得到还原铁。
[9]一种团块矿，氧化铁的还原率为50％以上。
[10]一种烧结机，具备将包括含铁原料和凝结材料的烧结原料烧结而制成烧结饼的烧结部、以及
使还原气体向上述烧结饼流通，还原上述烧结饼所含的氧化铁的还原部。
[11]一种球团焙烧炉，具备将包括含铁原料的生球团焙烧而制成还原前球团的焙烧部、以及
使还原气体向上述还原前球团流通，还原上述含铁原料所含的氧化铁的还原部。
根据本发明，能够提供一种无需原料的预热和还原气体的升温就可以利用氢还原高效地制造还原铁的团块矿的制造方法。
附图说明
图1是表示使用烧结机的团块矿的制造方法的概要的图。
图2是表示使用球团焙烧炉的团块矿的制造方法的概要的图。
图3是表示使用竖炉的还原铁的制造的概要的图。
具体实施方式
本发明涉及一种将以下工序作为前工序的团块矿的制造方法，所述工序为在还原炉中导入以氢为主要成分的还原气体，利用还原气体还原团块矿中所含的氧化铁而得到还原铁。
本发明人等深入研究了减少在制造还原铁制造用的团块矿时排出的CO2量的技术。另外，在利用氢高效地由团块矿制造还原铁的基础上，本发明人等还研究了采用不预先预热团块矿的方法来解决利用氢的铁矿石还原反应的吸热的问题的方法。
以往，在还原炉中制造还原铁时，除了使用矿石微粉外，还使用将矿石粉烧成球状的球团矿。另外，虽然是还原炉中主要用于高炉的例子，但有时也使用通过被称为烧结机的装置将原料烧结得到的被称为烧结矿的团块矿。在焙烧球团矿时，通常升温至1300℃，在烧结烧结矿时，通常升温至1250℃附近。在本说明书中，将上述球团矿和烧结矿合起来称为“团块矿”。
需要将如上述制造出的团块矿运送至使用的设备(位置)。然而，团块矿的温度为球团矿约1260℃、烧结矿800～1200℃。因此，当采用传送带等运送团块矿时，传送带可能被烧损。因此，以往，将制造的球团或烧结矿等的团块矿装入称为冷却器的装置中，回收这些团块矿具有的显热，然后运送到位置。回收的显热例如可用于锅炉等。
本发明人等想到将以往通过冷却器回收的制造后的团块矿所具有的显热用作利用H2的还原反应的热源，从而完成了本发明。在本发明中，也将在制造装入还原炉的团块矿时得到的显热用在团块矿的制造工序中的氧化铁的还原反应。如果将这样制造的团块矿在还原炉中进行氢还原，则不需要原料的预热和还原气体的升温就能够利用氢还原高效地制造还原铁。
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。应予说明，只要在不脱离本发明的要旨的范围内，本发明的实施方式并不限于下述的实施方式。
＜＜团块矿的制造方法＞＞
＜实施方式1＞
首先，对本发明的实施方式1的团块矿的制造方法进行说明。本实施方式中，在烧结包括含铁原料和凝结材料的烧结原料的烧结机上，利用烧结时的显热还原烧结饼，得到氧化铁的还原率为50％以上的团块矿。图1表示烧结机100的概况。如图1所示，烧结机100具有烧结部10和还原部11。
将混合含铁原料和凝结材料得到的烧结原料经由装入料斗14、鼓式给料机15装入烧结部10的托盘12上。装入的烧结原料在托盘12上成为原料装入层。原料装入层中的烧结原料通过点火炉点燃最上层的凝结材料开始烧结，形成燃烧区域。通过从托盘12下部抽吸空气，从原料装入层上部到下部形成气体流动，由此随着托盘12的移动，燃烧区域在原料装入层中下降。然后，烧结原料在燃烧区域中烧结，形成称为烧结饼的烧结矿的块。
如果燃烧区域通过原料装入层整个区域，则烧结原料的烧结完成，得到烧结饼。在本制造方法中，在进行烧结饼的烧结的烧结部10的下游设置还原部11，在还原部11中流通还原气体，还原烧结饼所含的氧化铁。通过在烧结部10的下游侧导入还原气体，利用残留在烧结后的烧结饼中的显热可以还原烧结饼所含的氧化铁。通过这样的方法，一边利用烧结饼的显热，一边提高烧结饼所含的氧化铁的还原率，以使作为产品的团块矿的氧化铁的还原率达到50％以上。然后，将烧结饼排出到烧结机100外，粉碎后实施适当地整粒等，得到作为产品的团块矿。将制造的团块矿输送至用于还原铁的制造的还原炉，还原团块矿所含的氧化铁，得到还原铁。根据上述的方法，可以提供氧化铁的还原率为50％以上的团块矿，因此可以制造还原炉中所需的还原反应的量小且在还原炉中利用氢还原能够高效地制造还原铁的团块矿。
在本制造方法中，通过还原气体的导入还原烧结饼所含的氧化铁，使制造的团块矿所含的氧化铁的还原率为50％以上。由此，不需要作为原料的团块矿的预热和还原气体的升温，就能够利用氢还原高效地制造还原铁。应予说明，在本说明书中，“团块矿所含的氧化铁的还原率”是假设团块矿所含的总铁量(T.Fe)的全部为Fe2O3时的来自团块矿所含的氧化铁的氧量(质量％)相对于来自Fe2O3的氧量(质量％)的比率以百分比表示的指标。
还原气体的种类没有特别限定，但优选以氢为主要成分的气体。这里，“以氢为主要成分的气体”是指还原气体中的氢的含量为50体积％以上的气体。还原气体所含的H2的含量优选为70体积％以上。通过使用以H2为主要成分的还原气体进行还原反应，与使用以CO为主要成分的还原气体进行还原反应的情况相比，能够抑制CO2的排出量。另外，通过使用氢这样的还原反应为吸热反应的还原气体，还可以同时进行氧化铁的还原和烧结饼的冷却。为了减少CO2排出量，优选尽量减少还原气体中的CO含量。还原气体中的CO含量优选为20体积％以下，更优选为10体积％以下。
优选使还原气体从烧结饼的下侧流通。由于从原料装入层的上层部烧结，最下层在烧结部10的最下游侧烧结，所以假设相比于烧结饼的下侧(托盘12侧)比上侧的温度高。因此，通过使还原气体从烧结饼的下侧流通，能够更高效地还原烧结饼中的氧化铁。在图1的例中，优选从托盘12下部使还原气体在烧结饼中流通。
在本制造方法中，由于利用烧结饼的显热进行还原，所以无需预先加热导入的还原气体。导入的还原气体的温度没有特别限定，例如可以为0℃以上、100℃以下。应予说明，上述还原气体的温度通过例如设置在还原气体的导入口的温度计测定。
还原气体的导入量只要能够实现上述还原率就没有特别限定，例如可以为280Nm3/t－团块矿以上。从制造成本的观点出发，还原气体的导入量的上限优选为560Nm3/t－团块矿以下。应予说明，上述还原气体的导入量例如通过设置在还原气体的导入口的气体流量计测定。另外，为了更好地还原烧结饼，优选使烧结饼在还原气体中停留900s以上。停留时间的上限没有特别限定，但从生产性的观点出发，优选停留3600s以下。应予说明，上述停留时间可以通过用烧结机100上的还原部11的托盘12的移动方向上的长度除以托盘12的移动速度来计算。
烧结饼的还原中使用的还原气体可以任意地在烧结饼的上方回收。回收的还原气体在进行脱水、脱尘、脱CO2等处理后，可以任意地追加还原气体，再次从托盘下部流通至烧结饼。
凝结材料没有特别限定，可以使用生物质原料、无烟煤、焦炭等。凝结材料优选含有生物质原料。以往，使用无烟煤、焦炭等来自化石燃料的燃料作为凝结材料。与此相对，通过使用作为碳中和燃料的生物质作为凝结材料，能够进一步抑制CO2排出量。作为凝结材料使用的生物质原料没有特别限定，可以举出例如木炭、椰子壳炭等。凝结材料优选含有50质量％以上的生物质原料。凝结材料也可以含有100质量％的生物质原料。
含铁原料没有特别限定，例如可以是铁矿石、烧结返回矿、高炉粉尘、制钢粉尘、轧制氧化皮等。含铁原料除了Fe2O3、FeO等氧化铁外，还可以含有SiO2、Al2O3、CaO、MgO等。
含铁原料与凝结材料的混合比率也没有特别限定，按照公知的比率即可。
接着，对本实施方式的烧结机进行说明。如图1所示，在本实施方式的团块矿的制造方法中使用的烧结机100具备烧结包括含铁原料和凝结材料的烧结原料而制成烧结饼的烧结部10以及使还原气体在烧结饼中流通而还原烧结饼所含的氧化铁的还原部11。
与公知的烧结机相同，烧结部10具备用于装入烧结原料的装入料斗14、鼓式给料机15；用于边输送烧结原料边烧结的托盘12；在装入托盘12中的原料装入层的上端点火的点火装置；将装入托盘12的原料装入层中的空气从下方抽吸的风箱17等。
还原部11设置在烧结部10的下游。在本烧结机100中，通过在烧结部10的下游设置还原部11，能够还原烧结机100上的烧结饼。为了更好地利用烧结饼的显热，如图1所示，优选在烧结部10的下游直接连接还原部11，并将烧结部10中一边输送一边烧结的烧结饼在连续的托盘12上装入还原部11。
还原部11具有用于使还原气体在托盘12上的烧结饼中流通的还原气体导入部13。为了使还原气体从烧结饼的下侧流通，优选将还原气体导入部13设置在托盘12下部。为了充分还原烧结饼中的氧化铁，优选在托盘12下部设置多个还原气体导入部13。另外，为了回收烧结饼的还原中使用的还原气体，还原部11优选具备还原气体回收部16。另外，如上述所述，由于在还原部11中利用烧结饼的显热进行还原，所以不需要在还原部11中设置加热装置。
＜实施方式2＞
接着，对本发明的实施方式2的团块矿的制造方法进行说明。在本实施方式中，在将含铁原料进行造粒得到的生球团进行焙烧的球团焙烧机上，利用焙烧时的显热将还原前球团还原，得到氧化铁的还原率为50％以上的团块矿。图2表示使用球团焙烧炉的团块矿的制造方法的概要，特别是使用直炉排法的球团制造工序的概况。预先将含铁原料进行造粒得到的生球团从装入孔22装入球团焙烧炉200的焙烧部20的移动炉排23上。装入后的生球团与移动炉排23一起在炉内移动。在该过程中，通过使焙烧用气体逐渐在生球团中流通来进行生球团的干燥和焙烧。
以往焙烧后的还原前球团在焙烧部20的下游侧被冷却并排出到炉外。另一方面，在本制造方法中，通过在设置于焙烧部20的下游的还原部21中使还原气体向焙烧后的还原前球团流通，从而在焙烧后的团块矿中所含的氧化铁的还原率为50％以上，然后将团块矿排出到球团焙烧炉200外，得到产品。通过以上的方法可以制造在还原炉中能够利用氢还原高效地制造还原铁的团块矿。
在还原前球团中流通的还原气体的种类没有特别限定，可以与实施方式1相同。
本实施方式中，可以从上方或者下方使还原气体在还原前球团中流通。这是因为在本实施方式中与实施方式1不同，还原前球团被均匀加热。应予说明，在图2中表示从还原前球团的下方导入还原气体的例子。也可以与实施方式1同样地回收任意流通的还原气体，使其再次流通。
在本制造方法中，由于利用还原前球团的显热进行还原，所以无需预先加热导入的还原气体。导入的还原气体的温度没有特别限定，例如可以为0℃以上、100℃以下。应予说明，上述还原气体的温度例如通过设置在还原气体的导入口的温度计测定。
还原气体的导入量只要能够实现上述还原率就没有特别限定，例如可以为280Nm3/t－团块矿以上。应予说明，“Nm3/t－团块矿”是表示每单位重量(ton)的团块矿的还原气体的导入量(Nm3)的单位。从制造成本的观点出发，还原气体的导入量的上限优选为560Nm3/t－团块矿以下。应予说明，上述还原气体的导入量例如通过设置在还原气体的导入口的气体流量计来测定。另外，为了更好地将还原前球团还原，优选使还原前球团在还原气体中停留900s以上。停留时间的上限没有特别限定，但从生产性的观点出发，优选停留3600s以下。应予说明，上述停留时间可以通过用球团焙烧机上的还原部21的移动炉排23的移动方向上的长度除以移动炉排23的移动速度来计算。
形成生球团的含铁原料没有特别限定，可以与实施例方式1相同。
在焙烧生球团时，向生球团导入高温焙烧用气体。作为焙烧用气体，例如可以使用焙烧用燃料的燃烧气体与空气的混合物。调整焙烧用气体的气氛温度的焙烧用燃料没有特别限定，可以使用生物质原料、天然气等。焙烧用燃料优选含有生物质原料。以往，使用天然气、煤这种化石燃料作为焙烧用燃料，会排出一定量的CO2。与此相对，在本制造方法中，通过使用作为碳中和燃料的生物质作为焙烧用燃料，能够进一步抑制CO2排出量。作为生物质原料，可以使用在实施方式1中例示的原料。焙烧用燃料优选含有50质量％以上的生物质原料。焙烧用燃料也可以含有100质量％的生物质原料。
接着，对本实施方式的球团焙烧炉进行说明。如图2所示，在本实施方式的团块矿的制造方法中使用的球团焙烧炉200具备一边输送含有含铁原料的生球团一边焙烧而制成还原前球团的焙烧部20、以及使还原气体在还原前球团中流通而还原含铁原料所含的氧化铁的还原部21。
与公知的球团焙烧机相同，焙烧部20可以具备用于装入生球团的装入孔22、用于一边输送一边焙烧生球团的移动炉排23、用于使焙烧用气体在生球团中流通的焙烧用气体导入部、用于回收焙烧用气体并再次导入的焙烧用气体回收部、用于加热焙烧用气体的焙烧用气体加热部等。
还原部21设置在焙烧部20的下游。如上所述，以往焙烧后的还原前球团在焙烧部20的下游侧被冷却并排出到炉外。然而，在本球团焙烧炉200中，通过在焙烧部20的下游设置还原部21，能够还原球团焙烧炉200上的还原前球团。为了更好地利用还原前球团的显热，如图2所示，优选在焙烧部20的下游之间连接还原部21，并将在焙烧部20中一边输送以边焙烧的还原前球团在连续的移动炉排23上装入还原部21。
还原部21具有用于使还原气体在移动炉排23上的还原前球团中流通的还原气体导入部。另外，为了回收在还原前球团的还原中使用的还原气体，还原部21优选具备还原气体回收部。另外，如上所述，在还原部21中，由于利用还原前球团的显热进行还原，所以无需设置还原部21。在焙烧部20与还原部21之间可以设置适当分开气氛的分隔板。
＜团块矿＞
通过本团块矿的制造方法制造的团块矿所含的氧化铁的还原率为50％以上。由此，无需作为原料的团块矿的预热和还原气体的升温就能够利用氢还原高效地制造还原铁。团块矿所含的氧化铁的还原率优选为50％以上，更优选为55％以上。团块矿所含的氧化铁的还原率的上限没有特别限定，但在团块矿制造工序中可能为65％以下，这是由于使其还原到用完团块矿制造后的显热以上的程度的效率差的原因。
＜还原铁的制造方法＞
将使用上述团块矿的制造方法制造的团块矿所含的氧化铁还原，可以得到还原铁。在团块矿所含的氧化铁的还原中可以使用公知的还原炉。还原炉的种类没有特别限定，除了竖炉外，也可以是高炉。如上所述，根据本制造方法，可以部分还原团块矿所含的氧化铁，所以无需原料的预热和还原气体的升温就能够利用氢还原高效地制造还原铁。图3表示使用竖炉的还原铁的制造的概要。如图3所示，在竖炉300的上部设置用于装入团块矿的原料装入装置30。原料装入装置30从炉上部供给团块矿。将还原气体导入炉内。装入炉内后的团块矿通过与还原气体的热交换而升温，团块矿所含的氧化铁被还原成还原铁。还原的团块矿从炉下部排出到炉外。
如上所述，使用上述的团块矿的制造方法制造的团块矿所含的氧化铁的还原率为50％以上。因此，作为导入还原炉内的还原气体，即使使用以氢为主要成分的气体，由于氢还原反应带来的吸热的影响也较少，能够高效地制造还原铁。这里，“以氢为主要成分的气体”是指还原气体中的氢的含量为50体积％以上的气体。还原气体所含的H2的含量优选为70体积％以上。由于可以使用以氢为主体的气体作为还原气体，因此还能够减少CO2排出量。另外，在本还原铁的制造方法中，无需作为原料的团块矿的预热和导入炉内的还原气体的升温。因此，根据本还原铁的制造方法，能够不提高制造成本且安全地制造还原铁。根据本还原铁的制造方法，无需作为原料的团块矿的预热和导入炉内的还原气体的升温就能够利用氢还原使产品还原铁所含的氧化铁的还原率为90％以上，优选为95％以上。这里，“产品还原铁所含的氧化铁的还原率”是指在假设产品还原铁所含的总铁量(T.Fe)的全部为Fe2O3时的来自产品还原铁所含的氧化铁的氧量(质量％)相对于来自Fe2O3的氧量(质量％)的比率以百分比表示的指标。
实施例
以下，对本发明的实施例进行说明，但本发明不限于实施例。为了确认本实施方式的团块矿的制造方法的有效性，使用烧结机、球团焙烧炉制造团块矿，将该团块矿作为原料通过竖炉制造还原铁。在烧结机、球团焙烧炉中进行预先还原的情况下，将在预先还原中使用的还原气体设为纯H2。在竖炉中，如图3所示，从炉顶装入未预热的团块矿，使用纯H2作为还原气体。纯H2的温度保持在与使用CO和H2的混合气体作为还原气体时相同的水平。在进行以上的操作的过程中，着眼于产品还原铁的还原率，以产品还原铁的还原率为90％以上为基准进行优劣的判定。另外，着眼于团块矿制造工序和还原铁制造工序中的CO2排出量的变化，同时确认了通过本实施方式的方法能否减少CO2排出量。
表1表示为了确认本实施方式的团块矿的制造方法的有效性进行的操作的结果的列表。应予说明，在表1中，作为CO2排出量的指标，将各操作的CO2排出量的比例相对于比较例1的CO2排出量记为“CO2排出量比率”。
表2表示各例中的竖炉装入前的团块矿的成分与预先还原率。这里，表1、2中的产品还原率和团块矿的还原率(预先还原率)是在假设各操作中的产品还原铁或者团块矿中的总铁量的全部来自Fe2O3的时的来自产品还原铁或团块矿中实际所含的氧化铁的氧量相对于来自Fe2O3的氧量的比率以百分比表示的值。另外，在表2中，将总铁称为T.Fe，将金属铁称为M.Fe。以下对各操作结果进行简要说明。
比较例1、2是使用通过以往的方法制造的团块矿的操作的结果。即，比较例1是将通过以往的烧结机制造的烧结矿作为团块矿，在比较例2中将通过以往的球团焙烧炉制造的球团作为团块矿装入竖炉，利用氢还原制造还原铁的操作的结果。如表1所示，由于在比较例1、2中使用无烟煤、天然气作为烧结机中的凝结材料或球团焙烧炉中的焙烧用燃料，因此会排出一定量的CO2。另外，由于在团块矿的制造工序中未实施预先还原，因此竖炉内中的氢还原反应带来的吸热的影响体现在产品还原率上，在竖炉中的还原铁制造工序中的产品还原铁的还原率为40％。在这些操作中采用的团块矿的制造方法中，确认了产品还原铁的还原率不满足基准值。
实施例1、2是使用通过本实施方式的团块矿的制造方法制造的团块矿的操作的结果。即，在实施例1中，将通过在烧结机中烧结后流通还原气体而进行预先还原的方法制造的烧结矿作为团块矿，在实施例2中，将通过在球团焙烧炉中焙烧后流通还原气体而进行预先还原的方法制造的球团矿作为团块矿。将各团块矿装入竖炉，利用氢还原制造还原铁。此时，进行操作使团块矿的预先还原率为50％。如表1所示，在实施例1、2中，由于使用生物质作为烧结机中的凝结材料或球团焙烧炉中的焙烧用燃料，因此与比较例1、2相比，减少了CO2排出量。另外，确认了产品还原铁的还原率也达到了95％的基准值以上的值，能够将纯H2作为还原气体来操作竖炉。
接着，对实施例3、4进行说明。实施例3、4是使用通过本实施方式的团块矿的制造方法制造的团块矿的操作的结果。即，实施例3是将通过烧结机烧结后流通还原气体而进行预先还原方法制造的烧结矿作为团块矿，在实施例4中，将通过在球团焙烧炉中焙烧后流通还原气体而进行预先还原的方法制造的球团矿作为团块矿。将制造的各团块矿装入竖炉，利用氢还原制造还原铁。此时，在实施例3、4中，进行操作使团块矿中所含的氧化铁的还原率为50％。如表1所示，在实施例3、4中，由于使用了无烟煤、天然气作为烧结机中的凝结材料或球团焙烧炉中的焙烧用燃料，因此排放了比实施例1、2更多的CO2。然而，在实施例3、4中确认了产品还原铁的还原率达到95％基准值以上的值，可以以纯H2作为还原气体来操作竖炉。
比较例3、4是在本实施方式的团块矿的制造方法中，仅采用一部分制造条件制造团块矿并使用该团块矿的操作的结果。即，比较例3是将通过在烧结机中烧结后流通还原气体而进行预先还原的方法制造的烧结矿作为团块矿，在比较例4中，将通过在球团焙烧炉中焙烧后流通还原气体而进行预先还原的方法制造的球团矿作为团块矿，装入竖炉并利用氢还原制造还原铁的操作的结果。此时，在比较例3、4的各团块矿制造工序中，进行操作使团块矿的预先还原率为40％。如表1所示，由于在比较例3、4中使用了生物质作为烧结机中的凝结材料或球团焙烧炉中的燃料，因此与比较例1、2相比，CO2排出量减少，但由于团块矿制造工序中的预先还原不足，所以竖炉内的氢还原反应带来的吸热的影响表现在产品还原率上，产品还原铁的还原率为78％，低于基准的90％。
如以上的比较例3、4的操作，在不满足本实施方式的团块矿的制造方法的制造条件的例子中，虽然确认了能够减少CO2排出量，但无法满足产品还原铁的还原率的基准，不能进行以纯H2作为还原气体的竖炉的操作。
[表1]
[表2]
单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 比较例1 比较例2 比较例3 比较例4
T.Fe 质量％ 76.6 76.8 76.6 76.3 66.0 66.0 79.8 79.2
M.Fe 质量％ 17.9 18.7 18.3 L6.8 0.0 0.0 33.2 30.6
Fe2O3 质量％ 0.0 0.0 0.0 0.0 93.7 93.7 0.0 0.0
FeO 质量％ 75.5 74.6 75.1 76.6 0.6 0.6 59.9 62.5
SiO2 质量％ 1.1 1.0 0.9 1.0 0.9 0.9 1.1 1.2
Al2O3 质量％ 2.4 2.5 2.3 2.5 2.1 2.1 2.6 2.4
CaO 质量％ 2.3 2.3 2.4 2.2 2.0 2.0 2.2 2.5
MgO 质量％ 0.8 0.9 1.0 0.9 0.7 0.7 1.0 0.8
预先还原率 ％ 51.2 50.5 50.9 52.1 0.0 0.0 39 41
附图标记说明
100 烧结机
10 烧结部
11 还原部
12 托盘
13 还原气体导入部
14 装入料斗
15 鼓式给料机
16 还原气体回收部
17 风箱
200 球团焙烧炉
20 焙烧部
21 还原部
22 装入孔
23 移动炉排
300 竖炉
30 原料装入装置

Claims (11)

1.一种团块矿的制造方法，将包括含铁原料和凝结材料的烧结原料在烧结机烧结而制成烧结饼，将该烧结饼粉碎而得到团块矿，
在所述烧结机上使还原气体向所述烧结饼流通，还原所述烧结饼所含的氧化铁，使粉碎后的所述团块矿所含的氧化铁的还原率为50％以上。
2.根据权利要求1所述的团块矿的制造方法，其中，所述烧结机具备烧结所述烧结原料而制成所述烧结饼的烧结部以及使所述还原气体向所述烧结饼流通的还原部。
3.根据权利要求2所述的团块矿的制造方法，其中，在所述还原部，从所述烧结饼的下侧导入所述还原气体。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的团块矿的制造方法，其中，所述凝结材料含有生物质原料。
5.一种团块矿的制造方法，将含铁原料进行造粒而制成生球团，将该生球团在球团焙烧炉焙烧而得到团块矿，
在所述球团焙烧炉，使还原气体向焙烧后的还原前球团流通，还原所述含铁原料所含的氧化铁，还原后的团块矿所含的氧化铁的还原率为50％以上。
6.根据权利要求5所述的团块矿的制造方法，其中，所述球团焙烧炉具备焙烧所述生球团而制成所述还原前球团的焙烧部以及使所述还原气体向所述还原前球团流通的还原部。
7.根据权利要求5或6所述的团块矿的制造方法，其中，利用含有生物质原料的焙烧用燃料焙烧所述生球团。
8.一种还原铁的制造方法，将使用权利要求1～7中任一项所述的团块矿的制造方法制造的团块矿所含的氧化铁还原而得到还原铁。
9.一种团块矿，氧化铁的还原率为50％以上。
10.一种烧结机，具备将包括含铁原料和凝结材料的烧结原料烧结而制成烧结饼的烧结部、以及
使还原气体向所述烧结饼流通，还原所述烧结饼所含的氧化铁的还原部。
11.一种球团焙烧炉，具备将包括含铁原料的生球团焙烧而制成还原前球团的焙烧部、以及
使还原气体向所述还原前球团流通，还原所述含铁原料所含的氧化铁的还原部。
CN202280039281.4A 2021-06-17 2022-04-08 团块矿的制造方法、还原铁的制造方法、团块矿、烧结机以及球团焙烧炉 Pending CN117413077A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-101097 2021-06-17
JP2021101097 2021-06-17
PCT/JP2022/017432 WO2022264667A1 (ja) 2021-06-17 2022-04-08 塊成鉱の製造方法、還元鉄の製造方法、塊成鉱、焼結機及びペレット焼成炉

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117413077A true CN117413077A (zh) 2024-01-16

Family

ID=84527329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280039281.4A Pending CN117413077A (zh) 2021-06-17 2022-04-08 团块矿的制造方法、还原铁的制造方法、团块矿、烧结机以及球团焙烧炉

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP4324938A1 (zh)
JP (1) JP7323075B2 (zh)
CN (1) CN117413077A (zh)
AU (1) AU2022292254A1 (zh)
BR (1) BR112023026090A2 (zh)
CA (1) CA3217409A1 (zh)
WO (1) WO2022264667A1 (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61201739A (ja) * 1985-03-04 1986-09-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 焼結鉱の処理方法
JP4859268B2 (ja) 2000-09-19 2012-01-25 三菱重工業株式会社 溶銑製造方法および溶銑製造装置
JP2003328044A (ja) 2002-05-09 2003-11-19 Nippon Steel Corp バイオマス炭化物を利用した焼結鉱製造方法及び下方吸引式焼結鉱製造装置
JP7006524B2 (ja) 2018-06-27 2022-01-24 日本製鉄株式会社 ドワイトロイド焼結機

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022264667A1 (ja) 2022-12-22
BR112023026090A2 (pt) 2024-03-12
JPWO2022264667A1 (zh) 2022-12-22
CA3217409A1 (en) 2022-12-22
JP7323075B2 (ja) 2023-08-08
EP4324938A1 (en) 2024-02-21
AU2022292254A1 (en) 2023-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101284532B1 (ko) 소결광의 제조 방법
US8690987B2 (en) Method and apparatus for producing carbon iron composite
EP2813583A1 (en) Method and device for producing reduced iron
CN113604662B (zh) 一种基于烧结机的球团焙烧系统及方法
CN1072265C (zh) 烧结含锰细碎料的方法和装置
EP3892744B1 (en) Sintered ore manufacturing method
CN117413077A (zh) 团块矿的制造方法、还原铁的制造方法、团块矿、烧结机以及球团焙烧炉
JP4984488B2 (ja) 半還元焼結鉱の製造方法
WO2022209013A1 (ja) 還元鉄の製造方法および還元鉄の製造装置
US3196000A (en) Process for the direct reduction of iron ores in rotating cylindrical furnaces
JP4085493B2 (ja) 高品質焼結鉱の製造方法
JP2003129141A (ja) 高炉用焼結鉱及びその製造方法
Lyalyuk et al. Improvement in blast-furnace performance by using a new form of iron ore
KR101321076B1 (ko) 부분환원 펠렛 제조방법
JP3642027B2 (ja) 高炉操業方法
JP4214111B2 (ja) 部分還元鉄の製造方法及び部分還元鉄製造用竪型シャフト炉
CN216668313U (zh) 一种基于烧结机的球团焙烧系统
TWI802162B (zh) 還原爐之操作方法
CN1191377C (zh) 一种用含碳铁矿球团生产直接还原铁的方法
JP2001271121A (ja) 高炉用焼結鉱の製造方法
CN117480266A (zh) 竖炉的操作方法和还原铁的制造方法
GB2098190A (en) Method of treating ore
JP2024047288A (ja) 鉄鉱石ペレットの製造方法及び鉄鉱石ペレット
Das et al. Agglomeration
JP2017025411A (ja) 原料の処理方法及び原料の処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination