DE60117269T2

DE60117269T2 - Verfahren zur herstellung von metallischem eisen

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Publication number: DE60117269T2
Application number: DE60117269T
Authority: DE
Inventors: Mitsutaka Sendai-shi HINO; Isao c/o Osaka Br. in Kobe Steel Ltd Osaka-shi KOBAYASHI; Shoichi c/o Osaka Br. in Kobe Steel Osaka-shi KIKUCHI
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: EP1307596B1; AU7774001A; ES2258095T3; CN100390303C; KR20020037773A; RU2244015C2; ZA200202624B; WO2002012570A3; PL359526A1; TW565618B; AU784378B2; ATE317917T1; PL196624B1; UA74565C2; KR100470089B1; EP1307596A2; BR0107120B1; DE60117269D1; CA2387343C; CN1623003A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung bei der Technik der Herstellung von metallischem Eisen durch Erhitzen und Reduzieren einer Eisenoxidquelle, wie z.B. Eisenerz, durch kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel, wie z.B. Koks, und ein Verfahren, das derart verbessert ist, dass Eisenoxid durch eine einfache Behandlung effizient zu metallischem Eisen reduziert wird, so dass das erzeugte metallische Eisen effizient von einer schlackebildenden Komponente, die in Eisenerz oder dergleichen als Ganggesteinskomponente eingemischt ist, getrennt wird, um metallische Eisenteilchen mit hoher Reinheit und hoher Ausbeute herzustellen.
In letzter Zeit wurden viele Untersuchungen bezüglich eines Verfahrens zur direkten Herstellung von Eisen vorangetrieben, bei dem ein Rohmaterialgemisch gebildet wird, das eine Eisenoxidquelle (wie z.B. Eisenerz) und kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel (wie z.B. Koks) enthält, das Rohmaterialgemisch zur Reduktion von Eisenoxid in der Eisenoxidquelle durch die kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel erhitzt wird und das erzeugte metallische Eisen von einer als Nebenprodukt gebildeten Schlackekomponente getrennt wird, um metallisches Eisen zu erzeugen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ebenfalls seit langer Zeit Untersuchungen bezüglich des Verfahrens dieser Art zur direkten Herstellung von Eisen vorangetrieben und als Ergebnis der Untersuchungen das folgende Verfahren entwickelt und die Untersuchungen weiter vorangetrieben.
Dieses Verfahren umfasst die Herstellung von metallischem Eisen durch Erhitzen und Reduzieren eines Presskörpers, der kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel und Eisenoxid enthält, wobei reduziertes Eisenoxid in einem festen Zustand durch Erhitzen gebildet wird, um dadurch eine Hülle aus metallischem Eisen zu erzeugen, das Reduzieren des Feststoffs fortgesetzt wird, bis Eisenoxid im Inneren nicht mehr wesentlich vorliegt, das Erhitzen weiter fortgesetzt wird, um die erzeugte Schlacke aus der Hülle aus metallischem Eisen herausfließen zu lassen, und danach das metallische Eisen von der Schlacke getrennt wird.
Bei der Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens kann ein Teil der Hülle aus metallischem Eisen geschmolzen werden, um dadurch das Geschmolzene aus der Hülle aus metallischem Eisen herausfließen zu lassen. Zu diesem Zeitpunkt kann zum Schmelzen eines Teils der Hülle aus metallischem Eisen oder der gesamten Hülle aus metallischem Eisen Kohlenstoff, der von den kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln stammt, die im Inneren der Hülle aus metallischem Eisen vorliegen, in metallischem Eisen gelöst werden (Lösung) (dieses Phänomen wird manchmal als „Aufkohlen" bzw. „Kohlenstoffanreicherung" bezeichnet), wodurch der Schmelzpunkt der Hülle aus metallischem Eisen gesenkt wird.
Metallisches Eisen mit hoher Reinheit, das mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhalten wird, und die erzeugte Schlacke werden abgekühlt und verfestigt, um die Schlacke zu zerkleinern, und die verfestigten metallischen Eisenteilchen werden einer Klassierung durch eine magnetische Trennung oder ein Sieb unterworfen, oder metallisches Eisen wird von der Schlacke durch Erhitzen und Schmelzen und aufgrund eines Unterschiedes bei der relativen Dichte getrennt, so dass ein Material erhalten werden kann, das eine hohe Reinheit von mehr als 95 Massenprozent oder mehr als 98 Massenprozent aufweist. Darüber hinaus stellt die offenbarte Erfindung ein Verfahren zur Reduktion von Eisenoxid in festem Zustand bereit, das die Menge an geschmolzenem FeO in der erzeugten Schlacke auf einen möglichst geringen Wert vermindern kann, bei dem die Erosion und/oder Korrosion von feuerfesten Steinen eines Verarbeitungsofens, die durch geschmolzenes FeO verursacht wird bzw. werden, kaum auftritt bzw. auftreten, und wobei erwartet wird, dass das vorstehend beschriebene Verfahren als praktische Anwendung im Hinblick auf die Aufrechterhaltung einer Anlage realisiert wird.
Von den vorstehend beschriebenen Verfahren scheint das Verfahren zum Abkühlen und Verfestigen des erzeugten metallischen Eisens und der erzeugten Schlacke, des Zerkleinerns der erzeugten Schlacke und danach des Erhaltens von metallischen Eisenteilchen durch eine magnetische Trennung oder ein Sieb verglichen mit einem Verfahren zum Trennen des erzeugten metallischen Eisens und der erzeugten Schlacke durch einen Unterschied bei der relativen Dichte nach dem Schmelzen zur Anwendung in einem industriellen Maßstab geeignet zu sein. D.h., bei dem Schmelz- und Trennverfahren ist es erforderlich, zum Schmelzen ein Erhitzen bei einer hohen Temperatur durchzuführen, weshalb eine große Wärmeenergie erforderlich ist, und darüber hinaus wird dann, wenn das metallische Eisen und die Schlacke getrennt werden, ein Teil des geschmolzenen Eisens an einer Grenzfläche in geschmolzener Schlacke mitgeführt, so dass gegebenenfalls die Ausbeute an metallischem Eisen vermindert wird. Andererseits ist in dem Verfahren zum Erhalten von metallischen Eisenteilchen durch Zerkleinern, magnetisches Trennen oder ein Sieb Wärmeenergie nicht erforderlich, und darüber hinaus ist die Gestaltung eines kontinuierlichen Trennsystems gemäß dem Maßstab einer Eisenherstellungsanlage einfach und der Eisenverlust kann ebenfalls minimiert werden.
Gemäß der vorstehend offenbarten Erfindung wurde betont, dass bei dem Schritt des Erhitzens und Reduzierens die Hülle aus metallischem Eisen erzeugt wird und innerhalb der Hülle eine in hohem Maß reduzierende Atmosphäre gebildet wird, wodurch die Metallisierung effizient abläuft. Gemäß einer späteren Untersuchung wurde jedoch bestätigt, dass dann, wenn die Umgebung eines Rohmaterialpresskörpers durch eine große Menge an CO-Gas, das durch die Verbrennung von kohlenstoffhaltigem reduzierenden Material erzeugt wird, das in dem Rohmaterialpresskörper enthalten ist, in einer stärker reduzierenden Atmosphäre gehalten wird, eine solche Hülle aus metallischem Eisen nicht immer erforderlich ist.
Andererseits wurden bezüglich des Verfahrens zum Steuern der Erzeugung einer Schlackezusammensetzung zur Beschleunigung der Abtrennung von metallischem Eisen in dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur direkten Eisenherstellung verschiedene Verfahren vorgeschlagen.
Beispielsweise gibt es ein Verfahren zur Verwendung von Roheisenerzeugungsstaub als Eisenoxidquelle, bei dem dieser mit einem kohlenstoffhaltigen Material (kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel) und zusätzlichem Material (schlackebildendes Mittel) gemischt wird, die erzeugte Schlackezusammensetzung so gesteuert wird, dass ein CaO/SiO₂-Verhältnis (Basizität) von 1,4 bis 1,6 vorliegt, diese zur Erzeugung von metallischem Eisen einem Erhitzen und Reduzieren bei 1250 bis 1350°C unterworfen wird, und metallische Eisenteilchen von Schlacke, die einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist und FeO enthält, getrennt werden.
Dieses Verfahren ist jedoch ein Verfahren zur Verwendung von Roheisenerzeugungsstaub als Eisenoxidquelle und die Steuerung der Basizität, die in diesem Verfahren eingesetzt wird, findet zu der Zeit der anfänglichen Rohmaterialherstellung statt. Bei diesem Verfahren wird das Verhalten der Schlacke, die während des Erhitzens und Reduzierens erzeugt wird, nicht berücksichtigt, d.h. das Verhalten, wenn die Produktschlacke in einen geschmolzenen Zustand in einem fest-flüssig koexistierenden Zustand umgewandelt wird, beeinflusst die Beschleunigung der Abtrennung des erzeugten metallischen Eisens. Ferner wird in diesem Verfahren die Schlacke, die einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist und FeO enthält, zur Beschleunigung der Abtrennung von metallischem Eisen verwendet, jedoch weist das Verfahren der Verwendung von geschmolzener Schlacke, die FeO enthält, viele Probleme auf, die nachstehend im Hinblick auf einen tatsächlichen Betrieb beschrieben sind:

1) Die geschmolzene Schlacke, die geschmolzenes FeO enthält, beschädigt die feuerfesten Steine eines Herds;
2) geschmolzenes FeO kommt mit kohlenstoffhaltigem Material in Kontakt, so dass eine Reduktionsreaktion erzeugt wird, wobei die Reaktion eine endotherme Reaktion ist, so dass die Temperatursteuerung schwierig ist; und
3) da das metallische Eisen, das durch die Kontaktreaktion zwischen dem geschmolzenen FeO in der Schlacke und dem kohlenstoffhaltigen Material erzeugt wird, in fein granulierter Form in der Schlacke verteilt wird, werden die Vorgänge zum Abkühlen und Verfestigen des metallischen Eisens zusammen mit der Schlacke nach der Rückgewinnung extrem kompliziert.

Demgemäß ist es bevorzugt, metallisches Eisen effizient rückzugewinnen, während die Erzeugung von geschmolzenem FeO in dem Schlackenebenprodukt unterdrückt wird.
Es gibt ein weiteres Verfahren, bei dem bei der Beschickung eines Rohmaterialgemischs, das feines Eisenerz und feste Reduktionsmittel enthält, auf einen sich bewegenden Herd, und beim Erhitzen und Reduzieren des Rohmaterialgemischs zur Erzeugung von metallischem Eisen im Vorhinein feine feste Reduktionsmittel auf den Herd aufgebracht werden, das Erhitzen und Reduzieren in einem Zustand durchgeführt werden, bei dem das Eisenerzrohmaterial in einem kleinem Abschnitt darauf angeordnet wird, so dass es nicht direkt mit dem Herd in Kontakt kommt, und reduziertes Eisen mindestens einmal auf dem Herd geschmolzen wird. Gemäß diesem Verfahren liegt der Grund dafür, warum „ein Anordnen in einem kleinen Abschnitt" durchgeführt wird, wie es hier bezeichnet wird, darin, zu verhindern, dass die geschmolzene Substanz, die durch Erhitzen und Reduzieren erzeugtes Eisen und Nebenproduktschlacke enthält, mit der Herdoberfläche verschmilzt oder daran anhaftet, so dass der Herd korrodiert wird. Zur Durchführung des Verfahrens in der vorstehend beschriebenen Weise sind nicht nur komplizierte Anlagen erforderlich, um den kleinen Abschnitt zu bilden oder um das Rohmaterial auf den kleinen Abschnitt aufzubringen, sondern es ist auch eine große Menge an feinen festen reduzierenden Substanzen erforderlich, wobei das Verfahren im Hinblick auf die Rohmaterialeffizienz nicht als praxistaugliches Verfahren betrachtet wird. Darüber hinaus findet in diesem Verfahren durch die Bildung des kleinen Abschnitts vielmehr eine Beschleunigung des Verschmelzens und Anhaftens der geschmolzenen Substanz auf der Herdoberfläche statt, so dass das Austragen erzeugter Substanzen beeinträchtigt wird.
Ferner umfasst die vorstehend beschriebene Erfindung Maßnahmen zum Verhindern der Beschädigung unter der Annahme, dass die geschmolzene Substanz, die durch Erhitzen und Reduzieren erzeugt worden ist, die feuerfesten Steine des Herds beschädigt. Es ist jedoch wichtig, bezüglich des tatsächlichen Betriebs, die große Menge an feinen festen Reduktionsmitteln zu vermindern. Ferner ist es auch im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit und die Gestaltung der Anlagen bevorzugt, dass eine Technik zur Verminderung der Beschädigung der feuerfesten Steine des Herds durch die Schlacke selbst bereitgestellt wird, so dass selbst nach dem Abkühlen und Verfestigen Schlacke oder metallisches Eisen nicht an der Herdoberfläche anhaftet.
Es gibt ein weiteres Verfahren zur Steuerung der Basizität einer Schlackekomponente in einem Rohmaterial in einem Bereich von 0,4 bis 1,3, wobei nicht weniger als in 1/3 der Zeit, die zum Erhitzen und Reduzieren auf dem Herd erforderlich ist, ein Temperaturbereich von 1200 bis 1350°C eingestellt wird, um einen Reduktionsgrad von Eisenoxid von 40 bis 80 % zu bewirken und anschließend eine reduzierte Substanz zu schmelzen.
Die Steuerung der Basizität, die in diesem Verfahren eingesetzt wird, wird durch eine Berechnung bei der Herstellung des Rohmaterials durchgeführt, und die Basizität unter der Annahme bestimmt, dass die gesamten Schlackekomponenten in dem Rohmaterial geschmolzen sind. Ob alle Schlackekomponenten geschmolzen sind oder nicht, ändert sich jedoch abhängig von den Betriebsbedingungen (insbesondere der Temperatur). Ferner wird nicht untersucht, wie das dynamische Verhalten vom Beginn des Schmelzens der Schlacke zum Schmelzen des Ganzen durch den fest und flüssig koexistierenden Zustand die Bedingungen des Abtrennens von erzeugtem metallischen Eisen und die Erosion und/oder die Korrosion der feuerfesten Steine des Herds beeinflusst. Es wird überhaupt nicht darauf eingegangen, dass der flüssige Anteil der fest und flüssig koexistierenden Phase gesteuert oder dass das Schmelzen von metallischem Eisen dadurch beschleunigt wird.
Bezüglich der Technik zum Erhitzen, Reduzieren und Schmelzen eines Gemischs, das eine Eisenoxidquelle und kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel enthält, zur Herstellung von metallischem Eisen in der vorstehend beschriebenen Weise wurden viele Vorschläge gemacht. Aktuelle Probleme, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik, einschließlich der vorstehend beschriebenen Gegenstände hervorgehoben worden sind, werden wie folgt zusammengefasst:

1) Beim Erhitzen, Reduzieren und Schmelzen eines Gemischs, das eine Eisenoxidquelle und kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel enthält, zur Herstellung von metallischem Eisen ist es erforderlich, eine Technik bereitzustellen, die festes, durch eine Reduktion erzeugtes Eisen effizient bei einer niedrigeren Temperatur schmelzen, es erfolgreich von dem Schla ckenebenprodukt abtrennen und metallisches Eisen mit hoher Reinheit bei einer niedrigeren Temperatur und mit hoher Effizienz abtrennen und rückgewinnen kann.
2) Zur Bereitstellung der vorstehend beschriebenen Technik ist es bevorzugt, dass das Aufkohlen von festem metallischen Eisen, das durch Erhitzen und Reduzieren erzeugt worden ist, beschleunigt wird, um metallisches Eisen bei einer niedrigeren Temperatur und effizient zu schmelzen, und eine erfolgreiche Abtrennung von dem Schlackenebenprodukt durchgeführt werden kann, um metallisches Eisen mit hoher Fe-Reinheit effizient herzustellen. Dabei ist das Ermöglichen der Steuerung der Eigenschaften der Kohlenstoffkonzentration, bei der es sich um einen wichtigen Faktor zur praktischen Anwendung des metallischen Eisenprodukts handelt, bezüglich der Verwendung als Stahlherstellungsmaterial für Elektroöfen oder dergleichen sehr vorteilhaft.
3) Im Stand der Technik wurden einige Verfahren zur Steuerung der Schlackekomponente in dem Rohmaterial durch die Basizität oder dergleichen vorgeschlagen, wie es vorstehend erwähnt worden ist. Diese Verfahren werden für die Schlacke als Endprodukt vorgeschlagen. Wenn jedoch metallisches Eisen geschmolzen und mit der erforderlichen minimalen Schlackemenge effizient abgetrennt werden kann, ohne die gesamte als Nebenprodukt erzeugte Schlacke in dem Schritt des Erhitzens und Reduzierens zu schmelzen, kann ein schlechter Einfluss auf feuerfeste Steine des Herds weiter vermindert werden, und darüber hinaus ist dies bezüglich der Wärmeeffizienz und der Aufrechterhaltung der Anlage vorteilhaft.
4) Es ist bekannt, dass geschmolzenes FeO in einer Schlacke die Beschädigung der feuerfesten Steine des Herds stark beeinflusst. Um eine solche Beschädigung zu unterdrücken ist es bevorzugt, die Menge an geschmolzenem FeO in der erzeugten Schlacke auf eine möglichst geringe Menge zu vermindern. Wenn die Verminderung der Menge an geschmolzenem FeO realisiert wird, wird die Beschädigung des Herds beträchtlich vermindert, wodurch der spezielle mechanische oder betriebsmäßige Aufwand, der für den Schutz des Herds erforderlich ist, vermindert wird.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehend genannten Probleme gemacht. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das die Probleme, die vorstehend in 1) bis 4) beschrieben worden sind, vollständig lösen kann, um metallisches Eisen mit hoher Fe-Reinheit effizient in einem stabilen Betrieb herzustellen, wobei die Beschädigung der feuerfesten Steine des Herds auf ein möglichst geringes Maß unterdrückt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von metallischem Eisen ist ein Verfahren zum Erhitzen, Reduzieren und Schmelzen eines Rohmaterialgemischs, das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel und eine Eisenoxid-enthaltende Substanz enthält, umfassend: Steuern eines flüssigen Anteils in einer fest und flüssig koexistierenden Phase von hergestellter Schlacke, die eine Mehrkomponentensystemganggesteinkomponente enthält, um dadurch das Schmelzen von hergestelltem festen metallischen Eisen zu beschleunigen, und effizientes Abtrennen von metallischem Eisen von als Nebenprodukt erzeugter Schlacke bei einer niedrigeren Betriebstemperatur und mit weniger Zeit zur Herstellung von metallischem Eisen mit hoher Reinheit.
Erfindungsgemäß wird der flüssige Anteil der Schlacke zu der Zeit des Aufkohlens bzw. des Kohlenstoffanreicherns und des Schmelzens in einem Bereich von 50 bis 80 Massenprozent gesteuert.
Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird ein flüssiger Anteil in einer fest und flüssig koexistierenden Phase von hergestellter Schlacke, die eine Mehrkomponentensystemganggesteinkomponente enthält, gesteuert, und die kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel werden in die Schlacke in dem flüssigen und festen Zustand eingebracht, um das Aufkohlen relativ zu dem festen metallischen Eisen zu beschleunigen, wodurch die Schmelztemperatur des reduzierten Eisens, so dass das Schmelzen des reduzierten Eisens fortschreitet. Zur effektiven Realisierung eines solchen Vorgangs, wie er beschrieben worden ist, ist es bevorzugt, die Menge der kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel in einem Rohmaterialgemisch so zu regulieren, dass die Konzentration an Kohlenstoff in dem metallischen Eisen 0,5 bis 4,3 Massenprozent beträgt, und eine Steuerung so vorzunehmen, dass die Schmelztemperatur von metallischem Eisen, das einem Aufkohlen unterzogen worden ist, 1147 bis 1500°C beträgt.
Ferner kann der flüssige Anteil der hergestellten Schlacke durch das Mischen von Rohmaterialien bei der Herstellung des Rohmaterials reguliert werden. Insbesondere gibt es ein Verfahren, bei dem dann, wenn das Rohmaterialgemisch hergestellt wird, eine Beziehung zwischen der Temperatur der hergestellten Schlacke und dem flüssigen Anteil im Vorhinein aus einer Zusammensetzung des Rohmaterialgemischs erhalten wird, und die andere Schlackekomponente der Rohmaterialkomponente zugesetzt wird, wodurch der optimale flüssige Anteil der Schlacke bei einem vorgegebenen Betriebstemperaturniveau erhalten wird. Ferner gibt es ein weiteres Verfahren, bei dem der flüssige Anteil durch eine Ziel-Schmelzbeginntemperatur nach der Reduktion des Rohmaterials gesteuert wird.
Zur effektiveren Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der flüssige Anteil der Schlacke zu der Zeit des Aufkohlens und Schmelzens in einem Bereich von 50 bis 80 Massenprozent, mehr bevorzugt in einem Bereich von 70 bis 80 Massenprozent, gesteuert wird. Als Rohmaterialgemisch kann ein Rohmaterialgemisch ohne Modifizierung verwendet werden oder es kann in einem geeigneten gepressten Zustand verwendet werden. Es ist jedoch mehr bevorzugt, dass ein Gemisch zum Erhitzen und Reduzieren zu einer im Allgemeinen kugelförmigen, brikettartigen oder pelletartigen Form agglomeriert wird.
Erfindungsgemäß wird der flüssige Anteil der hergestellten Schlacke reguliert, um dadurch ein geeignetes Steuern der Aufkohlungsmenge für das herzustellende feste metallische Eisen zu ermöglichen, und als Ergebnis kann die Kohlenstoffkonzentration des metallischen Eisenprodukts ebenfalls gesteuert werden. Ferner wird erfindungsgemäß metallisches Eisen, das durch Aufkohlen und Schmelzen verdichtet worden ist, gekühlt und verfestigt, um das Erhalten metallischer Eisenteilchen zu ermöglichen. Die metallischen Eisenteilchen können durch ein Sieb oder eine magnetische Trennung von dem gekühlten und koagulierten Schlackenebenprodukt abgetrennt werden und die metallischen Eisenteilchen können einfach rückgewonnen werden.
Ferner ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass metallisches Eisen effizient vorzugsweise in einer Teilchenform hergestellt wird. Als sekundärer Effekt, der aus der Steuerung des flüssigen Anteils der hergestellten Schlacke resultiert, die in dem Herstellungsverfahren eingesetzt wird, kann die als Nebenprodukt erzeugte Schlacke in einer granulierten Form oder Teilchenform mit einer relativ einheitlichen Größenverteilung abgetrennt und rückgewonnen werden. Insbesondere wird die Schlacke aus Ganggesteinmineralien im Rohmaterial nach dem Erhitzen, Reduzieren und Schmelzen gekühlt und zur Abtrennung und Rückgewinnung in eine glasartige granulierte Schlacke, die aus einer flüssigen Phase einer fest und flüssig koexistierenden Phase erzeugt wird, und eine granulierte Pulverschlacke, die aus einer festen Phase einer fest und flüssig koexistierenden Phase erzeugt wird, eingeteilt. Dann können die granulierte Schlacke mit einheitlicher Größe und die granulierte Pulverschlacke einfach erhalten werden.
Ferner kann erfindungsgemäß die Menge an geschmolzenem FeO in der hergestellten Schlacke auf nicht mehr als 50 Massenprozent, vorzugsweise auf im Wesentlichen 0 %, vermindert werden, um dadurch die Erosion/Korrosion der feuerfesten Steine des Herds möglichst stark zu unterdrücken, die durch das Einmischen einer großen Menge an geschmolzenem FeO in die Schlacke verursacht wird. Insbesondere wenn das Rohmaterialgemisch erhitzt und reduziert wird, kann dann, wenn die Aufheizgeschwindigkeit des Rohmate rialgemischs auf nicht weniger als 300°C/min erhöht wird, die Menge an geschmolzenem FeO in der hergestellten Schlacke effektiv vermindert werden, was bevorzugt ist.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass beim Erhitzen, Reduzieren und Schmelzen eines Rohmaterialpresskörpers, der ein Eisenoxid-enthaltendes Material (nachstehend manchmal als Eisenerz oder dergleichen bezeichnet), wie z.B. Eisenerz und Eisenoxid oder deren partiell reduzierte Substanz, und kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel, wie z.B. Koks und Kohle (nachstehend manchmal als kohlenstoffhaltiges Material bezeichnet), enthält, zur Herstellung von metallischem Eisen ein flüssiger Anteil in einer fest und flüssig koexistierenden Phase von als Nebenprodukt erzeugter Schlacke, die eine Mehrkomponentensystemganggesteinkomponente enthält, gesteuert bzw. geregelt wird, um dadurch das Aufkohlen von erzeugtem Eisen effizient voranzutreiben, wodurch der Schmelzpunkt von metallischem Eisen schnell gesenkt wird, um dadurch das Schmelzen zu beschleunigen (nachstehend manchmal als „Aufschmelzen" bezeichnet).
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wurde im Stand der Technik ein Verfahren zur Regulierung der Basizität oder dergleichen von als Nebenprodukt erzeugter Schlacke im Hinblick auf den Schmelzpunkt vorgeschlagen, wenn die Ganggesteinkomponente, die aus Eisenerz oder dergleichen resultiert, vollständig geschmolzen wird. Andererseits wird in der vorliegenden Erfindung die als Nebenprodukt erzeugte Schlacke nicht immer vollständig geschmolzen, jedoch wird in einem neuen Konzept ein flüssiger Anteil in einer fest und flüssig koexistierenden Phase der als Nebenprodukt erzeugten Schlacke eingeführt, um eine Steuerung zu bewirken, und die Erfindung wurde auf der Basis der neuen Erkenntnis gemacht, dass der flüssige Anteil in engem Zusammenhang mit dem Aufschmelzen von metallischen Eisen steht. D.h., in der vorliegenden Erfindung wird der flüssige Anteil in geeigneter Weise gesteuert, wodurch der Schmelzpunkt des durch Erhitzen und Reduzieren erzeugten festen metallischen Eisens durch Beschleunigen der Aufkohlung bei einer niedrigen Betriebstemperatur vermindert werden kann, so dass ein Aufschmelzen von metallischem Eisen bei einer niedrigeren Temperatur ermöglicht wird. Dadurch kann die Abtrennung von der als Nebenprodukt erzeugten Schlacke bei einer niedrigen Temperatur effizient vorangetrieben werden und die Kohlenstoffkonzentration, welche die Qualität des Produkts aus metallischem Eisen stark beeinflusst, kann ebenfalls gesteuert werden.
1 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Schmelztemperatur und dem Kohlenstoffgehalt zeigt, wobei die Schmelztemperatur, wenn ein Gemisch aus Elektrolyteisen und verschiedenen kohlenstoffhaltigen Materialien erhitzt und mit einem Hochtemperaturlaser mikroskop untersucht wird, gegen ein thermodynamisches Gleichgewichtsphasendiagramm von Fe-C aufgetragen ist;
2 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Aufschmelztemperatur eines Rohmaterials und einem flüssigen Anteil zeigt, wenn ein Gemisch aus Elektrolyteisen und einem käuflichen kohlenstoffhaltigen Material verwendet wird, um die CaO-Zugabemenge (CaO-Menge in der Asche, die von dem kohlenstoffhaltigen Material resultiert) zu dem Gemisch zu variieren;
3 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Aufschmelztemperatur eines Rohmaterials und einem flüssigen Anteil zeigt, wenn ein Gemisch aus Elektrolyteisen und einem anderen käuflichen kohlenstoffhaltigen Material verwendet wird, um die CaO-Zugabemenge (CaO-Menge in der Asche, die von Kohlenstoff resultiert) zu dem Gemisch zu variieren;
4 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Aufschmelztemperatur eines Rohmaterials und einem flüssigen Anteil zeigt, wenn ein Gemisch aus Elektrolyteisen und einem anderen käuflichen kohlenstoffhaltigen Material verwendet wird, um die CaO-Zugabemenge (CaO-Menge in der Asche, die von Kohlenstoff resultiert) zu dem Gemisch zu variieren; und
5 ist ein Graph, der den Einfluss auf einen flüssigen Anteil von hergestellter Schlacke und den FeO-Gehalt der Schlacke zeigt, wenn die Aufheizgeschwindigkeit geändert wird, wenn ein Gemisch aus Eisenoxid, dessen Ganggesteinkomponentenmenge konstant ist, und ein kohlenstoffhaltiges Material erhitzt und reduziert werden.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Details der Experimente detailliert beschrieben.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben beim Erhitzen, Reduzieren und Schmelzen des Rohmaterialgemischs zur Herstellung von metallischem Eisen detailliert das Verhalten von als Nebenprodukt erzeugter Schlacke in einem vorliegenden System aus kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln und das Verhalten beim Aufkohlen und Schmelzen des erzeugten metallischen Eisens untersucht und die folgende Tatsache wurde bestätigt.
Um metallisches Eisen, das durch Erhitzen und Reduzieren erzeugt worden ist, dem Aufkohlen zu unterwerfen, ist es essentiell, dass die kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel in dem System vorliegen. Gemäß der aufgrund von Experimenten resultierenden Bestätigung der Erfinder der vorliegenden Erfindung läuft jedoch selbst dann, wenn die kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel vorliegen, in einem Fall, bei dem die kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel in der Form eines Feststoffs lediglich in einem Zustand nahe an festem metallischen Eisen vorliegen, ein Aufkohlen kaum ab, und eine Beschleunigung des Schmelzens, die durch die Absenkung des Schmelzpunkts von festem reduzierten Eisen verursacht wird, konnte kaum erwartet werden.
Es wurde jedoch bestätigt, dass dann, wenn die kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel mit Schlacke in einem geschmolzenen Zustand koexistieren, die Aufkohlung von festem metallischen Eisen extrem effizient vorangetrieben werden kann. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass geschmolzene Schlacke, die eine Fluidität aufweist, eine trägerartige Wirkung zeigt, so dass sie um das feste metallische Eisen zusammen mit den festen Reduktionsmitteln schnell in Kontakt kommt, wodurch die Aufkohlung beschleunigt wird. Es wurde bestätigt, dass die beschleunigende Wirkung der Aufkohlung, die durch die Koexistenz von geschmolzener Schlacke verursacht wird, nicht effektiv auftritt, wenn sich lediglich die gesamte Schlacke in einem geschmolzenen Zustand befindet, sondern dass sich diese Wirkung abhängig von dem flüssigen Anteil der Schlacke in einem fest und flüssig koexistierenden Zustand ändert.
Deshalb wird zur Bestätigung des Einflusses des flüssigen Anteils der als Nebenprodukt erzeugten Schlacke auf die Aufkohlung von metallischem Eisen ein Substanzpresskörper (Brikett) durch Mischen von Eisenoxidpulver und eines reduzierenden kohlenstoffhaltigen Materials verwendet, und das Verhalten während des Erhitzens, Reduzierens und Schmelzens wurde durch ein Hochtemperaturlasermikroskop untersucht und das Erzeugungsverhalten einer geschmolzenen Substanz wurde durch eine Bildanalyse quantitativ festgestellt. D.h., während dieser Untersuchung wird der flüssige Anteil des Rohmaterialpresskörpers während des Erhitzens und des Temperaturanstiegs durch eine Bildanalyse erhalten, was als Rate einer geschmolzenen Substanz dient. Ferner wurde die Temperatur, bei welcher der flüssige Anteil während des Erhitzens 100 % beträgt, als Aufschmelztemperatur definiert.
Der hier so bezeichnete flüssige Anteil befindet sich zwischen Solidus und Liquidus und ist als Massenverhältnis der Flüssigkeit definiert, die in flüssig + fest (d.h. fester Phase und flüssiger Phase) vorliegt. Bei der vorstehend beschriebenen Untersuchung mit einem Hochtemperaturlasermikroskop wurde das Massenverhältnis durch ein Flächenverhältnis der Bildanalyse ersetzt. Ferner ist ein vorhergesagter flüssiger Anteil, der später beschrieben wird, ein Wert, der aus der Ganggesteinkomponentenzusammensetzung und der Temperatur mit einem Multisystemphasendiagramm vorhergesagt wird.
Als erstes wurden C% (Aufkohlungsausmaß) in metallischem Eisen und die Aufschmelztemperatur des metallischen Eisens (d.h. der Schmelzpunkt) untersucht. Elektrolyteisenpulver wurde als metallisches Eisen verwendet, Graphit und 4 Arten von Kohlepulver, die in der folgenden Tabelle 1 gezeigt sind, wurden als kohlenstoffhaltiges Material verwendet, und das Mischen wurde so durchgeführt, dass die Konzentrationen an fixiertem Kohlenstoff bezüglich des Elektrolyteisenpulvers 1 % (bedeutet Massenprozent, das Gleiche gilt nachstehend), 2 %, 3 % und 4,3 % betrugen. Die gemessenen Schmelztemperaturen sind in dem Fe-C-Phasendiagramm von 1 gezeigt.
Tabelle 1
Wie es aus der 1 auch deutlich wird, ist ersichtlich, dass in einem Fall, bei dem Graphit als kohlenstoffhaltiges Material verwendet wird, das Aufschmelzen im Wesentlichen entlang der Liquiduskurve in dem Phasendiagramm stattfindet und die Aufschmelztemperatur im Wesentlichen gemäß der Kohlenstoffkonzentration in metallischem Eisen, das einer Aufkohlung unterworfen wird, festgelegt ist. Andererseits befindet sich in einem Fall, bei dem Ascheenthaltende Kohle als kohlenstoffhaltiges Material verwendet wird, die Aufschmelztemperatur auf der Hochtemperaturseite der Liquiduskurve in dem Phasendiagramm, was nahe legt, dass die Asche in der Kohle die Aufschmelztemperatur von metallischem Eisen, d.h. die Aufkohlung, beeinflusst.
Als nächstes werden das Elektrolyteisenpulver und das kohlenstoffhaltige Material mit der in der Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung kombiniert und zum Ändern des flüssigen Anteils von Schlacke, die aus der Asche in der Kohle erzeugt worden ist, wird dem Kohlepulver CaO (Reagenz) zugesetzt, um dadurch CaO% der erzeugten Schlacke zu ändern. Die Mischmenge des kohlenstoffhaltigen Materials wurde so eingestellt, dass eine Konzentration von Kohlenstoff in Elektrolyteisen von 4,3 % vorlag.
Die Probe wurde einer Untersuchung mit einem Hochtemperaturlasermikroskop in einer Weise unterworfen, die derjenigen ähnlich war, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, um die Schmelztemperatur jedes Gemischs aus Elektrolyteisen und kohlenstoffhaltigem Material zu messen.
D.h., wie es aus diesen Ergebnissen der Experimente deutlich wird, variiert die Aufschmelztemperatur des erzeugten metallischen Eisens gemäß der dem Rohmaterialgemisch zugesetzten CaO-Menge beträchtlich und die Aufschmelztemperatur sinkt mit zunehmender CaO-Menge schnell, wenn ein kohlenstoffhaltiges Material, das Asche enthält, als kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel zum Erhitzen, Reduzieren und Schmelzen eines Rohmaterialgemischs aus dem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel und Eisenoxid verwendet wird. Andererseits nimmt umgekehrt der flüssige Anteil der erzeugten Schlacke mit zunehmender CaO-Menge schnell zu. Aus der vorstehend beschriebenen Tendenz lässt sich die Tendenz ermitteln, dass dann, wenn der flüssige Anteil der erzeugten Schlacke durch Zusetzen von CaO erhöht wird, die Aufschmelztemperatur des erzeugten metallischen Eisens rasch sinkt. D.h., es kann bestätigt werden, dass mit steigendem flüssigen Anteil der erzeugten Schlacke die Aufkohlung von festem reduzierten Eisen durch ein kohlenstoffhaltiges Material, das in einem Rohmaterial verbleibt, beschleunigt wird. Aus der Beurteilung der beschriebenen Tendenz ist ersichtlich, dass das kohlenstoffhaltige Material, das in dem Rohmaterial nach der Feststoffreduktion verbleibt, von der geschmolzenen Schlacke begleitet wird und mit festem reduzierten Eisen effizient in Kontakt kommt, wodurch die Aufkohlung von festem reduzierten Eisen beschleunigt wird und die Aufschmelztemperatur aufgrund eines schnellen Abfalls des Schmelzpunkts von festem reduzierten Eisen gesenkt werden kann.
Um die beschleunigende Wirkung der Aufkohlung mit begleitenden kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln effektiv bereitzustellen, ist der flüssige Anteil der hergestellten Schlacke extrem wichtig. Es gibt einen gewissen Unterschied bei der Viskosität (Fluidität) der flüssigen Schlacke, jedoch wurde bestätigt, dass dann, wenn die Rate der geschmolzenen Schlacke, die in der hergestellten Schlacke in dem fest und flüssig koexistierenden Zustand vorliegt, d.h. der flüssige Anteil, nicht weniger als 50 %, mehr bevorzugt nicht weniger als 70 %, beträgt, der Abfall des Schmelzpunkts des festen reduzierten Eisens, der durch die Aufkohlung verursacht wird, schnell fortschreitet, und ein schnelles Aufschmelzen bei einer relativ niedrigen Temperatur realisiert werden kann.
Der flüssige Anteil der hergestellten Schlacke kann durch das Rohmaterialmischen (der Gehalt und die Zusammensetzung der Schlackekomponente in Eisenoxid und der Asche in dem kohlenstoffhaltigen Material) eingestellt werden, wenn das Rohmaterialgemisch hergestellt wird, so dass eine geeignete Schlackezusammensetzung gemäß der Ziel-Betriebstemperatur (insbesondere der Ziel-Aufschmelztemperatur) vorliegt. Mehr bevorzugt kann durch das Erhalten einer Beziehung zwischen der Temperatur der erzeugten Schlacke und dem flüssigen Anteil im Vorhinein durch die Zusammensetzung der Schlackekomponente in dem Rohmaterialgemisch und gegebenenfalls durch Hinzufügen und Einstellen der anderen schlackebil denden Komponente der geeignete flüssige Anteil der Schlacke in einem Ziel-Aufschmelztemperaturbereich sichergestellt werden.
Mit anderen Worten: Erfindungsgemäß kann die Aufschmelztemperatur gemäß der Schlackezusammensetzung in dem Rohmaterial gesteuert werden oder die Schlackezusammensetzung kann durch Einstellen der Aufschmelztemperatur im Vorhinein auf einen vorgegebenen flüssigen Anteil bei einer gegebenen Aufschmelztemperatur eingestellt werden.
Ein solches Phänomen, wie es vorstehend beschrieben worden ist, tritt als ähnliche Tendenz auch in einem Fall auf, bei dem Eisenerz eine beträchtliche Menge an Ganggesteinkomponenten als Eisenoxidquelle enthält. Wenn der flüssige Anteil einer Mehrkomponentenschlacke, die aus den Ganggesteinkomponenten und der Asche in dem kohlenstoffhaltigen Material gebildet worden ist, bei der Betriebstemperatur in geeigneter Weise gesteuert wird, kann das Aufkohlen des erzeugten festen metallischen Eisens effizient ablaufen und die Aufschmelztemperatur des festen metallischen Eisens kann beträchtlich gesenkt werden.
Die Steuerung des flüssigen Anteils der hergestellten Schlacke bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung kann durch Mischen mehrerer Eisenerze in einer Weise durchgeführt werden, dass eine geeignete Schlackezusammensetzung gemäß den Ganggesteinkomponenten, die in dem als Eisenoxidquelle verwendeten Eisenerz enthalten sind, vorliegt. Es ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem eine oder nicht weniger als zwei Art(en) von Kalk (CaO), Kalkstein (CaCO₃), Silica (SiO₂), Serpentin (MgO), Manganerz (MnO), Bauxit (Al₂O₃), usw., als Additive zugesetzt werden, die den flüssigen Anteil gemäß der Ganggesteinkomponente, die in dem Rohmaterialerz enthalten ist, ändern können. Insbesondere wenn eine Eisenoxidquelle und kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel und gegebenenfalls eine Bindemittelkomponente gemischt werden, um ein Rohmaterialgemisch herzustellen, wird eine Beziehung zwischen der Temperatur und einem flüssigen Anteil auf der Basis eines Mehrkomponentensystemphasendiagramms einer Ganggesteinzusammensetzung, die in den Rohmaterialien enthalten ist, erhalten, und eine geeignete Menge an Oxid, wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird als Additiv zugesetzt, so dass ein geeigneter flüssiger Anteil, der vorstehend beschrieben worden ist, bei einer Ziel-Aufschmelztemperatur vorliegt.
Um die Beschleunigung der Aufkohlung durch begleitende geschmolzene Schlacke und die senkende Wirkung auf die Aufschmelztemperatur, wie es vorstehend beschrieben worden ist, effektiv bereitzustellen, ist es erforderlich, eine ausreichende Senkung des Schmelzpunkts des festen Metalls durch Aufkohlen zu verursachen. Es wurde bestätigt, dass es am effektivsten ist, die Kohlenstoffkonzentration von metallischem Eisen nach dem Aufkohlen in ei nem Bereich von 0,5 bis 4,3 %, mehr bevorzugt von 1,5 bis 3,5 %, zu steuern, und die Aufschmelztemperatur in einem Bereich von 1147 bis 1500°C, mehr bevorzugt in einem Bereich von 1200 bis 1450°C, zu steuern. Die bevorzugte Kohlenstoffkonzentration des metallischen Eisens nach dem Aufkohlen kann gemäß der Menge an kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln eingestellt werden, die auf der Stufe der Rohmaterialherstellung zugemischt werden. Konkret werden kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel, die zum Aufkohlen erforderlich sind, in einer Menge zugesetzt, die theoretisch zur Reduktion der Eisenoxidquelle erforderlich ist. Unter den normalen Betriebsbedingungen wird jedoch ein Teil der kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel durch ein oxidierendes Gas verbraucht, das durch die Brennerverbrennung während des Erhitzens und Reduzierens erzeugt wird, und daher sollte bei der tatsächlichen Festlegung der Mischmenge des kohlenstoffhaltigen Materials die Mischmenge unter Berücksichtigung der Verbrauchsmenge, wie es beschrieben worden ist, eingestellt werden.
Ferner kann dann, wenn die Mischmenge der kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel in der vorstehend beschriebenen Weise bei der Rohmaterialherstellung eingestellt wird, das Ausmaß der Aufkohlung des metallischen Eisens gesteuert werden, wodurch der Kohlenstoffendgehalt des metallischen Eisens zweckmäßig eingestellt werden kann.
In dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Rohmaterialgemisch werden sowohl die Eisenoxidquelle als auch die kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel vorzugsweise in einem Pulverzustand verwendet. Das Rohmaterialgemisch kann in einem Zustand zugeführt werden, bei dem es auf dem Ofen geringfügig gepresst wird, jedoch wird vorzugsweise dann, wenn es als Presskörper zugeführt wird, bei dem das Gemisch zu einer geeigneten Form agglomeriert worden ist, wie z.B. einer Kugel-, Brikett- oder Pelletform, auf der Oberfläche des Presskörpers während der Reduktion des Feststoffs durch Erhitzen eine metallische Hülle aus festem reduzierten Eisen gebildet, so dass das Innere bei einem hohen Reduktionspotenzial gehalten werden kann, und es ist bevorzugt, dass die Metallisierungsrate effizienter erhöht werden kann.
Ferner ist der Ofen, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, vorzugsweise ein Ofen mit bewegtem Herd, und ein Drehherdofen ist besonders bevorzugt. In diesem Fall werden Rohmaterialien, die im Vorhinein so eingestellt sind, dass sie einen gewünschten flüssigen Anteil aufweisen, mit einer rohrartigen oder muldenartigen Zuführungsvorrichtung auf den Herd aufgebracht, so dass im Fall eines breiteren Presskörpers mit größerem Durchmesser nicht mehr als zwei Schichten vorliegen. Das Material wird von der Oberseite her durch einen Brenner oder dergleichen erhitzt, um es zu reduzieren und zu schmelzen, und nach dem Abkühlen wird es durch eine Austragvorrichtung des Kratz- bzw. Schabtyps oder des Schneckentyps ausgetragen. Wenn vor dem Zuführen des Rohmaterials eine Schicht aus pulverförmigen kohlenstoffhaltigen Substanzen gebildet wird oder eine Schicht aus pulverförmigen hitzebeständigen Substanzen, wie z.B. Aluminiumoxid, gebildet wird, ist dies im Hinblick auf einen Schutz des Herds, ein einfacheres Austragen des Produkts und die Verhinderung einer erneuten Oxidation vom Ende der Reduktion bis zum Schmelzen bevorzugt.
Wenn metallisches Eisen, das aufgekohlt und nach dem Erhitzen und Reduzieren geschmolzen und koaguliert wird, gekühlt und verfestigt wird, können metallische Eisenteilchen erhalten und gleichzeitig durch Sieben oder eine magnetische Trennung von der hergestellten Schlacke abgetrennt werden.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Anteil der als Nebenprodukt erzeugten Schlacke gesteuert wird, wodurch die Aufkohlung beschleunigt und das Aufschmelzen von metallischem Eisen bei einer niedrigen Temperatur und effizient abläuft, und schließlich metallische Eisenteilchen mit einem hohen Metallisierungsgrad, d.h. mit hoher Fe-Reinheit, effizient hergestellt werden können. Es wurde bestätigt, dass der nachstehend gezeigte sekundäre Effekt auch durch die Steuerung des flüssigen Anteils der als Nebenprodukt erzeugten Schlacke erhalten werden kann.
D.h., bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung des flüssigen Anteils der hergestellten Schlacke zur Steuerung der Aufschmelztemperatur von metallischem Eisen zeigt die bei den Aufschmelztemperaturbedingungen hergestellte Schlacke den fest und flüssig koexistierenden Zustand, und wenn sie abgekühlt und verfestigt wird, wird die koagulierte Schlacke aus der flüssigen Phase der fest und flüssig koexistierenden Phase durch die Oberflächenspannung zu einer glasartigen granulierten Substanz verdichtet, wohingegen die koagulierte Schlacke, die aus der festen Phase der fest und flüssig koexistierenden Phase zu einer feinen granulierten Schlacke umgewandelt wird. Wenn demgemäß diese Schlacken durch ein geeignetes Sieb klassiert werden, können sie in eine glasartige granulierte Schlacke und eine feine granulierte Schlacke getrennt werden. Da die so getrennte Schlacke als Schlacke rückgewonnen werden kann, deren Größenverteilung eng ist und die eine einheitliche Größe aufweist, ist die abgetrennte Schlacke auch dann extrem vorteilhaft, wenn sie als sekundäre Resource wie z.B. als Straßenunterbaumaterial oder als Aggregat für Beton als feines Aggregat oder grobes Aggregat verwendet wird.
Ferner haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung auch den geschmolzenen Wustit (FeO) untersucht, der während des Erhitzens und Reduzierens erzeugt wird, um eine Beschädigung der feuerfesten Steine zu vermindern, die durch geschmolzenes FeO in einer beim Reduzieren und Schmelzen als Nebenprodukt erzeugten Schlacke verursacht wird, wobei das Ergebnis der Untersuchung ebenfalls erläutert wird.
In den Experimenten wurde bezüglich einer Schlackezusammensetzung von einer Eisenoxidquelle und einem kohlenstoffhaltigen Material unter Verwendung einer synthetisierten Schlacke, bei der FeO einer Basisschlacke aus SiO₂:Al₂O₃:CaO = 70:2:5 (Massenverhältnis) zugesetzt wurde, die Beziehung zwischen der Aufheizgeschwindigkeit und des flüssigen Anteils während des Erhitzens untersucht.
Die Ergebnisse sind in der 5 gezeigt. Diese Figur zeigt die Änderung der FeO-Konzentration und des Verhältnisses der Flüssigkeit (d.h. eines flüssigen Anteils), wenn als Parameter die Temperatur des Erhitzens bei 1156°C konstant gehalten wurde und die Aufheizgeschwindigkeit 100°C/min, 300°C/min und 500°C/min betrug. Wie es aus dieser Figur ersichtlich ist, besteht eine starke Tendenz dahingehend, dass der flüssige Anteil zunimmt, wenn die FeO-Konzentration hoch wird, dass jedoch der flüssige Anteil durch die Aufheizgeschwindigkeit beträchtlich verändert wird und dass der flüssige Anteil schnell hoch wird, wenn die Aufheizgeschwindigkeit geringer wird.
Dies zeigt, dass beim Erhitzen, Reduzieren und Schmelzen eines Rohmaterialgemischs, wenn die Aufheizgeschwindigkeit auf der Stufe des FeO während der Reduktion niedrig ist, FeO mit der Ganggesteinkomponente vereinigt und aufgeschmolzen wird und eine Flüssigkeit erzeugt, und dass eine geschmolzene Schlacke, die eine große Menge an FeO enthält, leicht erzeugt wird.
Umgekehrt ist dann, wenn die Aufheizgeschwindigkeit erhöht wird, die Zeit für FeO zu kurz, um in die Schlacke zu schmelzen, und das Mischen von geschmolzenem FeO in die Schlacke wird unterdrückt, so dass das Eisenoxid unter den Bedingungen eines Aufheizens mit hoher Geschwindigkeit schnell zu metallischem Eisen reduziert wird.
Es wurde bestätigt, dass der Effekt der Verminderung des Gehalts an FeO in der Schlacke, der durch die Aufheizgeschwindigkeit in der vorstehend beschriebenen Weise verursacht wird, durch die Erhöhung der Geschwindigkeit während des Erhitzens und Reduzierens auf nicht weniger als 300°C/min, vorzugsweise nicht weniger als 400°C/min und mehr bevorzugt nicht weniger als 500°C/min, effektiv bereitgestellt wird.
Durch die Untersuchungen, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung separat durchgeführt worden sind, wurde ferner bestätigt, dass sich die Beschädigung der feuerfesten Steine, die durch das geschmolzene FeO verursacht wird, das in die Schlacke eingemischt wird, bei einem Grenzwert der Menge des geschmolzenen FeO in der Schlacke von etwa 50 % beträchtlich ändert, und wenn die Aufheizgeschwindigkeit so gesteuert wird, dass die Menge an geschmolzenem FeO nicht mehr als etwa 50 %, vorzugsweise nicht mehr als etwa 20 % und mehr bevorzugt im Wesentlichen 0 % beträgt, kann die Beschädigung der feuerfesten Steine des Herds, die durch die geschmolzene Schlacke verursacht wird, auf einen minimalen Wert unterdrückt werden, und die im Stand der Technik eingesetzten besonderen Gegenmaßnahmen, die eine Beschädigung der feuerfesten Steine verhindern, können vereinfacht werden.
Ferner sind die bevorzugten Bedingungen, um die FeO-Menge in der geschmolzenen Schlacke auf vorzugsweise nicht mehr als 20 % oder im Wesentlichen Null einzustellen, derart, dass die Temperaturbereiche von 600 bis 1350°C, vorzugsweise von 500 bis 1250°C, während des Erhitzens und Reduzierens mit einer Geschwindigkeit von nicht weniger als 300°C/min, vorzugsweise nicht weniger als 500°C/min erhöht werden.
Die Verminderung des FeO-Gehalts in der geschmolzene Schlacke in der vorstehend beschriebenen Weise wirkt effektiv bezüglich der Verhinderung der Beschädigung der feuerfesten Steine des Herds, was im tatsächlichen Betrieb extrem wichtig ist, und darüber hinaus wird die Ausbeute an metallischem Eisen erhöht und ferner verkürzt die Erhöhung der Aufheizgeschwindigkeit die Zeit des Erhitzens und Reduzierens und erhöht die daraus resultierende Produktivität.
Wenn ferner der flüssige Anteil der hergestellten Schlacke auf der Stufe der Feststoffreduktion übermäßig hoch wird, beginnt der Rohmaterialpresskörper aufzuschmelzen, bevor die Feststoffreduktion ausreichend fortgeschritten ist, so dass das nicht reduzierte FeO dazu neigt, in die geschmolzene Schlacke zu schmelzen, jedoch ist es in einem solchen Fall, wie er beschrieben worden ist, auch effektiv, dass das Flussmittelmaterial zum Einstellen der Schlackezusammensetzung (Oxide, wie es vorstehend erwähnt worden ist) in einer geeigneten Menge auf der Stufe der Herstellung des Rohmaterials zugesetzt wird, und dass die Erzeugung einer Schmelze in einem Niedertemperaturbereich unterdrückt wird, so dass die Reduktionstemperatur erhöht wird, wodurch die Geschwindigkeit der Feststoffreduktion erhöht wird. D.h., wenn die vorliegende Erfindung durchgeführt wird, kann die Einstellung des flüssigen Anteils der erzeugten Schlacke als Mittel zur positiven Verbesserung der Produkti vität durch Erhöhen der Flüssigkeitserzeugungstemperatur (d.h. der Starttemperatur der Aufkohlung) und durch Erhöhen der Feststoffreduktionsgeschwindigkeit durch Erhöhen der Reduktionstemperatur zusätzlich zu dem Fall effektiv eingesetzt werden, bei dem die Betriebstemperatur durch Vermindern der Aufkohlungstemperatur entsprechend der Schmelztemperatur gesenkt wird.
Beispiele
Der Aufbau, der Betrieb und der Effekt der vorliegenden Erfindung werden detailliert unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben. Selbstverständlich wird die vorliegende Erfindung durch die folgenden Beispiele nicht beschränkt und innerhalb eines Bereichs, der den Zielen entspricht, die vorstehend und nachstehend beschrieben sind, können geeignete Modifizierungen vorgenommen werden, die von dem technischen Bereich der vorliegenden Erfindung umfasst sind.
Ein Eisenerz mit Komponentenzusammensetzungen, wie sie in der nachstehenden Tabelle 2 gezeigt sind, und ein kohlenstoffhaltiges Material mit Komponentenzusammensetzungen, wie sie in der nachstehenden Tabelle 3 gezeigt sind, wurden zur Durchführung der nachstehenden Experimente verwendet.
Tabelle 2
Tabelle 3
Beispiel 1 (experimentelles Beispiel, bei dem die Betriebstemperatur bei dem gleichen Gemisch geändert wird)
Das verwendete Rohmaterial wurde durch gleichmäßiges Mischen von 83,5 Massenprozent Erz B (durchschnittlicher Korndurchmesser: 21 μm), das in der Tabelle 2 gezeigt ist, 18,5 Massenprozent kohlenstoffhaltigem Material C (durchschnittlicher Korndurchmesser: 45 μm), das in der Tabelle 3 gezeigt ist, und 1,0 Massenprozent Bentonit (durchschnittlicher Korndurchmesser: 9 μm) als Bindemittel hergestellt und zu einer im Wesentlichen kugelförmigen Form mit einem Durchmesser von etwa 17 mm agglomeriert (nachstehend als Presskörper bezeichnet), worauf es bei 120°C vorgetrocknet wurde.
Der Rohmaterialpresskörper wird in einen Experimentalofen zum Erhitzen und Erhöhen der Temperatur eingebracht und das Aufschmelzverhalten des Rohmaterialpresskörpers bei einer gegebenen Temperatur wurde festgestellt, um die Beziehung mit einem flüssigen Anteil von hergestellter Schlacke, der von einer Rohmaterialkomponente abgeschätzt wird, zu untersuchen. In einem Fall, bei dem kein Aufschmelzen stattfand, wurden der Oberflächenzustand und der innere Querschnitt untersucht. Es wurde das in der nachstehenden Tabelle 4 gezeigte Ergebnis erhalten.
Tabelle 4 Probentemperatur, abgeschätzter flüssiger Anteil und Aufschmelzverhalten
Wie es aus der Tabelle 4 ersichtlich ist, werden dann, wenn der abgeschätzte flüssige Anteil 0 % beträgt, keine Spuren der geschmolzenen Substanz in dem Presskörper gefunden, und wenn der abgeschätzte flüssige Anteil etwa 25 % beträgt, werden Spuren der geschmolzenen Substanz im Inneren gefunden, jedoch behält der Presskörper seine ursprüngliche Form bei und es wird kein Aufschmelzen gefunden. Wenn ferner der abgeschätzte flüssige Anteil auf ein Niveau von 55 % ansteigt, wird die Erzeugung einer beträchtlichen Menge an geschmolzenen Substanzen gefunden, jedoch behält der Presskörper seine ursprüngliche Form bei und schmilzt nicht auf (Aufkohlen und Schmelzen des metallischen Eisens und Herabfließen).
Andererseits wurde bestätigt, dass dann, wenn der abgeschätzte flüssige Anteil 100 % erreicht, der Presskörper schmilzt, so dass ein Aufschmelzen erzeugt wird, jedoch beginnt selbst zu der Zeit, wenn der flüssige Anteil 77 % erreicht, festes reduziertes Eisen in dem Presskörper zu schmelzen und vervollständigt das Aufschmelzen. D.h., es wurde bestätigt, dass das Erhitzen und Reduzieren des Presskörpers mit steigender Temperatur des Erhit zens fortschreitet und dass gleichzeitig auch der abgeschätzte flüssige Anteil ansteigt, wobei jedoch dann, wenn der flüssige Anteil etwa 70 % übersteigt, das Aufschmelzen schnell fortschreitet.
Wie es aus dem experimentellen Ergebnis deutlich wird, ist ersichtlich, dass dann, wenn die Temperatur so gesteuert wird, dass der flüssige Anteil auf einem Niveau von 70 % erhalten wird, ein ausreichendes Aufschmelzen stattfinden konnte und dass die Betriebstemperatur durch Einstellen der Temperatur des Erhitzens auf etwa 1400°C und Halten des flüssigen Anteils auf einem Niveau von 70 bis 80 % ohne Erhöhen des flüssigen Anteils auf 100 durch Erhöhen der Temperatur des Erhitzens auf etwa 1450°C um etwa 50°C gesenkt werden kann.
Beispiel 2 (ein Fall, bei dem Silica zugesetzt wird, um den flüssigen Anteil zu ändern)
74,6 Massenprozent Erz A (durchschnittlicher Korndurchmesser: 38 μm), das in der Tabelle 2 gezeigt ist, 23,4 Massenprozent kohlenstoffhaltiges Material A (durchschnittlicher Korndurchmesser: 37 μm), das in der Tabelle 3 gezeigt ist, und 2,0 Massenprozent Bentonit (durchschnittlicher Korndurchmesser: 9 μm) als Bindemittel, wobei es sich um die Grundzusammensetzung handelt, wird Silica (SiO₂-Gehalt: 92,7 Massenprozent) in einer geeigneten Menge zugemischt, um dadurch die Aufschmelztemperatur einer Schlacke einzustellen. Ein flüssiger Anteil bei 1200°C, der aus dem Phasendiagramm auf der Basis der Schlackezusammensetzung in dem gemischten Rohmaterial abgeschätzt worden ist, ist in der Tabelle 5 gezeigt. Ein nach dem einheitlichen Mischen der vorstehend genannten Substanzen und Agglomerieren des Gemischs zu einer Kugelform mit einem Teilchendurchmesser von 17 mm und Trocknen bei 120°C erhaltener Presskörper wurde verwendet.
Der Rohmaterialpresskörper wird in einen Experimentalofen zum Erhitzen und Reduzieren eingebracht und die Atmosphärentemperatur zu der Zeit des Aufschmelzens des Rohmaterialpresskörpers wurde gemessen und es wurde das in der Tabelle 5 beschriebene Ergebnis erhalten.
Tabelle 5 Änderung des flüssigen Anteils, der durch das Zumischen von Silica verursacht wird, und Atmosphärentemperatur beim Aufschmelzen
Wie es aus der Tabelle 5 ersichtlich ist, nimmt durch Erhöhen der Mischrate des Silica der flüssige Anteil von hergestellter Schlacke bei 1200°C zu und die Aufschmelztemperatur des Rohmaterialpresskörpers sinkt entsprechend. D.h., aus den Ergebnissen ist ersichtlich, dass dann, wenn eine geeignete Menge einer SiO₂-Quelle (oder eines anderen Oxids) in die Rohmaterialkomponente gemischt wird, um den flüssigen Anteil bei einer Betriebstemperatur zu steuern, die Aufschmelztemperatur des erhitzten und reduzierten Presskörpers, d.h. die Betriebstemperatur, gesenkt werden kann. Ferner wird die zusätzliche Menge des Flussmittelmaterials (wie z.B. eine SiO₂-Quelle) so eingestellt, dass dann, wenn die Ziel-Betriebstemperatur festgelegt wird, genügend flüssiger Anteil für das Aufschmelzen bei der Betriebstemperatur erhalten wird, um dadurch im Wesentlichen das Einstellen der Aufschmelztemperatur auf die Betriebstemperatur zu ermöglichen.
Beispiel 3 (ein Fall, bei dem die Temperatur zur Erzeugung der flüssigen Phase angehoben wird, um den Fortschritt der Feststoffreduktion zu beschleunigen)
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, findet in einem Fall, bei dem eine flüssige Phase aus hergestellter Schlacke bei einer niedrigen Temperatur erzeugt wird, das Aufschmelzen des Presskörpers statt, bevor der Reduktion des Eisenoxids, das in einer festen Phase enthalten ist, ausreichend fortschreitet, und nicht reduziertes FeO schmilzt und wird in das Schlackenmaterial eingemischt, so dass die Erosion und/oder Korrosion der feuerfesten Steine des Herds beschleunigt wird bzw. werden. Demgemäß wurde im Hinblick auf die Verhinderung der Beschädigung von feuerfesten Steinen des Herds ein Experiment für einen Fall durchgeführt, bei dem die vorliegende Erfindung praktisch durchgeführt wird.
D.h., ein Rohmaterial wurde durch Mischen in dem Verhältnis der Fälle A und B, die in der nachstehende Tabelle 6 gezeigt sind, hergestellt, und zu einer Kugelform ausgebildet, die der vorstehend beschriebenen Kugelform entsprach, und ein Experiment des Erhitzens, Reduzierens und Schmelzens wurde durchgeführt, wobei nach dem Trocknen des Presskörpers das in der Tabelle 6 gezeigte Ergebnis erhalten wurde.
Tabelle 6 Mischen von Rohmaterialien, Temperatur der Erzeugung der flüssigen Phase, usw.
In der Tabelle 6 weist die Temperatur der Erzeugung der flüssigen Phase beim Mischen von Fall A einen niedrigen Wert von 1177°C auf und die Flüssigkeit wird erzeugt, bevor die Feststoffreduktion ausreichend fortschreitet, und das Mischen von nicht reduziertem FeO in die hergestellte Schlacke führt zu einer Beschädigung der feuerfesten Steine des Herds. Folglich wird die Temperatur des Erhitzens und Reduzierens etwas auf 1320°C gesenkt, wodurch sich die Geschwindigkeit der Feststoffreduktion vermindert und die Herstellungsgeschwindigkeit beträchtlich sinkt. Deshalb wurde das Mischverhältnis zu dem Fall B (zusätzliches Mischen von Kalkstein) geändert und die Temperatur der Erzeugung der flüssigen Phase wurde auf 1332°C erhöht. Dabei wurde bestätigt, dass dann, wenn die Temperatur des Erhitzens und Reduzierens und die Aufschmelztemperatur auf 1340°C bzw. 1430°C eingestellt wurden, ein reibungsloser Betrieb ohne Beschädigung der feuerfesten Steine des Herds aufrechterhalten werden kann.
Ferner wurde die erzeugte Substanz, die in dem vorstehenden Fall B erhalten worden ist, gekühlt und dann einer magnetischen Trennung unterworfen, und sie konnte dann im Wesentlichen vollständig in ein Metall und eine Schlacke getrennt werden. Die Teilchendurchmesserverteilung des Metalls und der Schlacke, die erhalten worden sind, sind in der Tabelle 7 gezeigt. Es ist ersichtlich, dass Metallteilchen mit einem Durchmesser (eine im Wesentlichen kreisförmige Form wird als Durchmesser dargestellt und eine elliptische oder ovale Form wird als Durchschnittswert zwischen einem langen Durchmesser und einem kurzen Durchmesser dargestellt) von nicht weniger als 3,35 mm in einer Ausbeute von 94,3 % gut rückgewonnen werden können. Andererseits wird die Schlacke im Allgemeinen in zwei Arten aufgeteilt, nämlich eine glasartige granulierte Schlacke mit einem Teilchendurchmesser von nicht weniger als 3,35 mm und eine granulierte pulverförmige Schlacke mit einem Teilchendurchmesser von weniger als 3,35 mm. Es wurde bestätigt, dass die granulierte pulverförmige Schlacke mit einem Rohmaterialverarbeitungssystem rezykliert werden kann, so dass eine Rückgewinnung und Verwendung von restlichem kohlenstoffhaltigen Material und Eisen ermöglicht wird, und dass die glasartige granulierte Schlacke effektiv für feine Aggregate ohne Eisengehalt verwendet werden kann.
Tabelle 7 Teilchendurchmesserverteilung von Metall und Schlacke nach der magnetischen Trennung der Produkte
Gemäß der vorliegenden Erfindung, die den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweist, wird beim Erhitzen, Reduzieren und Schmelzen eines Gemischs, das eine Eisenoxidquelle und kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel enthält, zur Herstellung von metallischem Eisen ein flüssiger Anteil in einer fest und flüssig koexistierenden Phase von erzeugter Schlacke in geeigneter Weise gesteuert, um dadurch eine geeignete Einstellung einer Aufkohlungsstarttemperatur von festem metallischen Eisen zu ermöglichen, und die nachstehend gezeigten verschiedenen Vorgänge und Effekte werden entsprechend erreicht:

1) Eine Beziehung zwischen der Temperatur und einem flüssigen Anteil von hergestellter Schlacke wird durch eine schlackebildende Komponente im Rohmaterial und eine Menge eines Flussmittelmaterials, das dem Rohmaterial zugesetzt wird, erreicht, der flüssige Anteil wird eingestellt, wodurch eine Aufkohlungsstarttemperatur, d.h. eine Aufschmelztemperatur, eines Rohmaterials gesteuert werden kann, und die Aufschmelztemperatur wird vermindert, wodurch eine Senkung der Betriebstemperatur ermöglicht wird, um die Wärmeenergieeffizienz zu verbessern und die thermische Verschlechterung einer wärmebeständigen Struktur zu unterdrücken.
2) Wenn ein flüssiger Anteil von hergestellter Schlacke in einem vorgegebenen Temperaturbereich auf der Rohmaterialmischstufe erhalten wird, kann eine Aufschmelztemperatur als wesentliches Ziel erhalten werden, und eine Temperatur kann gemäß der Wärmeeffizienz der Betriebsanlage und der Wärmebeständigkeit der Anlage auf eine geeignete Aufschmelztemperatur eingestellt werden, wodurch eine Abstimmung auf verschiedene Betriebsanlagen erleichtert wird.
3) Die Aufkohlungsstarttemperatur, d.h. die Aufschmelztemperatur, kann durch die Einstellung des flüssigen Anteils ohne Schmelzen der gesamten Menge von hergestellter Schlacke eingestellt werden, so dass als Folge davon die Absenkung der Betriebstemperatur, die Einsparung erforderlicher Energie und die Erhöhung der Wärmeeffizienz möglich wird.
4) Wenn die Mischmenge an kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln auf der Stufe der Rohmaterialherstellung eingestellt wird, kann der Kohlenstoffgehalt von erhaltenem metallischen Eisen im Wesentlichen gesteuert werden und metallisches Eisen mit einem geeigneten Kohlenstoffgehalt gemäß der Anwendungen kann erhalten werden.
5) Der flüssige Anteil von hergestellter Schlacke wird gesteuert, wodurch eine optimale Aufschmelztemperatur eingestellt werden kann, so dass eine Anpassung an eine Abschlusstemperatur des Erhitzens und Reduzierens möglich ist, und als Ergebnis kann das Mischen einer Menge an geschmolzenem FeO in geschmolzene Schlacke möglichst stark unterdrückt werden. Insbesondere wenn die Aufheizgeschwindigkeit während des Erhitzens und Redu zierens in geeigneter Weise gesteuert wird, kann die Erzeugung geschmolzener Schlacke auf ein möglichst geringes Maß unterdrückt werden, so dass ein Verschmelzen oder Anhaften erzeugter Substanzen an dem Herd, das durch die Erzeugung von Schlacke mit einem niedrigen Schmelzpunkt, die FeO enthält, verursacht wird, verhindert wird, und eine effektive Unterdrückung der Erosion und/oder Korrosion der feuerfesten Steine des Herds wird ermöglicht.
6) Als sekundärer Effekt der vorliegenden Erfindung wird die als Nebenprodukt erzeugte Schlacke in eine glasartige granulierte Schlacke, die von der flüssigen Phase erhalten wird, und eine granulierte Schlacke, die von der festen Phase erhalten wird, getrennt, so dass diese als Nebenprodukt mit einer engen Teilchengrößenverteilung erhalten werden, das für verschiedene Anwendungen als feine Aggregate oder grobe Aggregate effektiv eingesetzt werden kann.

Die vorliegende Erfindung kann durch eine effiziente Reduktion und eine effiziente Trennung von metallischem Eisen von Schlacke in einem stabilen Betrieb und durch eine Unterdrückung der Beschädigung der feuerfesten Steine des Herds auf ein möglichst geringes Niveau in vorteilhafter Weise zur Herstellung von metallischem Eisen und metallischen Eisenteilchen mit hoher Reinheit und hoher Ausbeute verwendet werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung von metallischem Eisen durch Erhitzen, Reduzieren und Schmelzen eines Rohmaterialgemisches, welches kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel und eine Eisenoxid-enthaltende Substanz enthält, dadurch gekennzeichnet, dass ein flüssiger Anteil in einer fest und flüssig koexistierenden Phase von hergestellter Schlacke, welche ein Mehrkomponentenganggestein enthält, gesteuert bzw. geregelt wird, um dadurch das Schmelzen von hergestelltem festem metallischem Eisen zu beschleunigen, wobei der flüssige Anteil der Schlacke zu der Zeit des Aufkohlens bzw. des Kohlenstoffanreicherns und Schmelzens in einem Bereich von 50 bis 80 Massenprozent gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein flüssiger Anteil in einer fest und flüssig koexistierenden Phase von hergestellter Schlacke, welche das Mehrkomponentenganggestein enthält, gesteuert wird, wobei die flüssige Schlacke von den kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln begleitet wird, um dadurch das Aufkohlen zu festem metallischem Eisen zu beschleunigen, um eine Schmelztemperatur des festen reduzierten Eisens zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei durch das Aufkohlen die Kohlenstoffkonzentration in metallischem Eisen veranlaßt wird, 0,5 bis 4,3 Massenprozent aufzuweisen, und eine Schmelztemperatur des aufkohlenden metallischen Eisens veranlaßt wird 1147 bis 1500°C aufzuweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der flüssige Anteil durch Anpassen des Rohmaterialmischens von dem Rohmaterialgemisch gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei, wenn das Rohmaterialgemisch hergestellt wird, eine Temperatur hergestellter Schlacke und ein flüssiger Anteil im Voraus aus einer Zusammensetzung einer Schlacke-bildenden Komponente in dem Rohmaterialgemisch erhalten werden, die andere Schlacke-bildende Komponente zu der Rohmaterialkomponente zugegeben wird, wodurch der flüssige Anteil der Schlacke in einem vorbestimmten Betriebstemperaturbereich gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der flüssige Anteil durch eine Erwärmungstemperatur des Rohmaterialgemisches gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der flüssige Anteil der Schlacke zu der Zeit des Aufkohlens und Schmelzens in einem Bereich von 70 bis 80 Massenprozent gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Rohmaterialgemisch zum Erwärmen und Reduzieren agglomeriert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der flüssige Anteil der hergestellten Schlacke angepasst wird, um dadurch die aufkohlende Menge zu hergestelltem, festem metallischem Eisen zu steuern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der flüssige Anteil der hergestellten Schlacke angepasst wird, um dadurch die Kohlenstoffkonzentration in hergestelltem metallischem Eisen zu steuern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei durch Aufkohlen und Schmelzen verdichtetes metallisches Eisen gekühlt und verfestigt wird, um es als metallische Eisenteilchen zu erhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei Schlacke, welche von einer Schlacke-bildenden Komponente im Rohmaterial resultiert, gekühlt wird, wonach aus einer flüssigen Phase einer fest und flüssig koexistierenden Phase hergestellte granulierte Schlacke und aus einer festen Phase einer fest und flüssig koexistierenden Phase hergestellte granulierte Schlacke voneinander getrennt werden, um sie rückzugewinnen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Menge an geschmolzenem FeO in der hergestellten Schlacke derart gesteuert wird, um nicht mehr als 50 Massenprozent zu betragen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Menge an geschmolzenem FeO in der hergestellten Schlacke im Wesentlichen 0% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei, wenn die hergestellte Schlacke erwärmt und reduziert wird, eine Heizrate des Rohmaterialgemisch von nicht weniger als 300°C/min bewirkt wird, um dadurch die Menge an geschmolzenem FeO in der Schlacke zu reduzieren.