RU2303071C2 - Способ получения восстановленного металла и прессовка, содержащая углеродсодержащий материал - Google Patents
Способ получения восстановленного металла и прессовка, содержащая углеродсодержащий материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2303071C2 RU2303071C2 RU2005131192/02A RU2005131192A RU2303071C2 RU 2303071 C2 RU2303071 C2 RU 2303071C2 RU 2005131192/02 A RU2005131192/02 A RU 2005131192/02A RU 2005131192 A RU2005131192 A RU 2005131192A RU 2303071 C2 RU2303071 C2 RU 2303071C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- reduced
- containing material
- oxide
- iron
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 140
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 140
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 61
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 36
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 28
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 23
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 23
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 15
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 13
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 10
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 claims description 6
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 claims description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 6
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 173
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 56
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 abstract description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 10
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 28
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 24
- 239000002802 bituminous coal Substances 0.000 description 15
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 12
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 12
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- -1 iron oxide Chemical class 0.000 description 5
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 5
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- LJROKJGQSPMTKB-UHFFFAOYSA-N 4-[(4-hydroxyphenyl)-pyridin-2-ylmethyl]phenol Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1C(C=1N=CC=CC=1)C1=CC=C(O)C=C1 LJROKJGQSPMTKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 210000004727 amygdala Anatomy 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011363 dried mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
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
-
- 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
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/10—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by solid carbonaceous reducing agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
- C21B5/007—Conditions of the cokes or characterised by the cokes used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B7/00—Blast furnaces
- C21B7/10—Cooling; Devices therefor
- C21B7/103—Detection of leakages of the cooling liquid
-
- 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
- C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
- C22B1/242—Binding; Briquetting ; Granulating with binders
- C22B1/244—Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic
- C22B1/245—Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic with carbonaceous material for the production of coked agglomerates
-
- 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
- C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
- C22B23/02—Obtaining nickel or cobalt by dry processes
-
- 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
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению восстановленного металла с использованием прессовок, содержащих углеродсодержащий материал и изготавливаемых посредством окускования порошковой смеси оксида металла, такого как железная руда, и угля, имеющего высокое содержание летучих веществ - 35 мас.% или более. Прессовки получают при давлении 2 т/см2 или более с пористостью, сниженной до 35% или менее, что эффективно способствует переносу тепла внутри прессовки на стадии высокотемпературного восстановления в печи с вращающимся подом и, таким образом, спекание восстановленного металла эффективно происходит во всей массе прессовки, обеспечивая получение восстановленного металла, имеющего высокое сопротивление раздавливанию. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к способам получения восстановленного металла с использованием прессовок, содержащих углеродсодержащий материал, и изготавливаемых посредством окускования порошковой смеси оксида металла, такого как железная руда, и угля. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу получения восстановленного металла, имеющего высокое сопротивление раздавливанию после восстановления с использованием угля, имеющего высокое содержание летучих веществ, а также относится к прессовкам, содержащим углеродсодержащий материал, применимым в вышеупомянутом способе.
Уровень техники
Согласно известному способу получения восстановленного железа пылевидную руду или крупнокусковую руду восстанавливают в твердом виде в противоточной шахтной печи, применяя восстанавливающий газ, получаемый реформингом природного газа, предназначенного для получения восстановленного железа. Однако такой способ требует использования большого количества природного газа, применение которого в качестве восстановителя является дорогостоящим и, как правило, имеет ограничения, такие как необходимость строительства завода в местах добычи природного газа.
Соответственно, способы получения восстановленного железа с применением угля в качестве восстановителя вместо природного газа недавно привлекли внимание. Уголь является относительно менее дорогостоящим и устраняет географические ограничения при выборе места для строительства завода. Такие способы получения восстановленного железа с применением угля в качестве восстановителя проиллюстрированы следующим известным способом. Сырье, содержащее оксид металла, такой как оксид железа, смешивают с углеродсодержащим материалом. Затем смесь сушат и агломерируют в условиях, вызывающих выделение летучих веществ. Для превращения летучего вещества в связующее вещество высушенную смесь нагревают и прессуют, получая неспеченные прессовки. Неспеченные прессовки загружают в печь с вращающимся подом и восстанавливают нагреванием при температуре от 2150 до 2350°F (от 1177 до 1288°С) в течение от 5 до 12 минут для получения восстановленного железа.
Согласно данному способу, если содержание в угле летучего вещества, действующего в качестве связующего, составляет менее 20 мас.%, то неспеченным прессовкам требуется дополнительное органическое связующее. Если содержание летучего вещества составляет от 20 до 30 мас.%, то неспеченным прессовкам требуется прессование при давлении более 10000 фунтов/дюйм2 (703 кг/см2) и нагревание при температуре 800°F (427°C). Если содержание летучего вещества превышает 30 мас.%, то неспеченным прессовкам требуется только прессование при давлении более 10000 фунтов/дюйм2 (703 кг/см2). Используемый материал предпочтительно представляет собой уголь, например битуминозный уголь, имеющий высокое содержание нелетучего углерода и летучего вещества, на уровне приблизительно 20 мас.% или более.
В том случае, если восстановленное железо, выгружаемое из печи с вращающимся подом, имеет избыточное содержание углерода, составляющее от 2 до 10 мас.%, избыточный углерод выгодно повышает уровень восстановления, способствуя полному восстановлению. Кроме того, избыточный углерод может быть использован в качестве углерода при получении стали в электрической печи.
Поскольку неспеченные прессовки (в дальнейшем также называемые прессовки, содержащие углеродсодержащий материал) являются пористыми, то контакт между углеродсодержащим материалом и оксидом металла, таким как железная руда, является недостаточным, поэтому они имеют низкую удельную теплопроводность и низкую скорость восстановления. Был исследован способ, согласно которому углеродсодержащий материал, имеющий более низкую максимальную текучесть при размягчающем плавлении, используют для прессовок, содержащих углеродсодержащий материал совместно с более высоким содержанием мелких частиц оксида железа, имеющих размер 10 мкм или менее, с целью улучшения контакта между частицами оксида железа. Согласно данному способу, даже если углеродсодержащий материал имеет более низкую максимальную текучесть при размягчающем плавлении, то площадь контакта между частицами оксида железа может быть повышена для увеличения удельной теплопроводности внутри прессовок, содержащих углеродсодержащий материал. Это приводит к большему числу контактов между частицами, металлизированными при термическом восстановлении, таким образом улучшается их спекание, обеспечивая получение высокопрочного восстановленного железа.
Однако при получении восстановленного железа, содержащего приблизительно от 2 до 10 мас.% остаточного углерода, под давлением около 10000 фунтов/дюйм2 (703 кг/см2), обычно необходимо использовать углеродсодержащий материал с высоким содержанием нелетучего углерода для повышения содержания элементного железа, обеспечивающего достаточную прочность восстановленного железа. Поэтому вышеупомянутый способ получения восстановленного железа требует применения высокосортного битуминозного угля, имеющего высокое содержание нелетучего углерода и содержание летучего вещества до 35 мас.%.
Применение такого высокосортного битуминозного угля, имеющего высокое качество и высокое содержание нелетучего углерода, является проблемным из-за его незначительного количества потенциала и ограниченных источников. С другой стороны, сорта угля, имеющие низкое содержание нелетучего углерода и включающие битуминозный уголь и другие виды угля с более низкой степенью углефикации, чем битуминозный уголь, являются потенциальным сырьем для получения стали благодаря большому потенциалу, неограниченным источникам и низкой стоимости. Однако при использовании полубитуминозного угля, имеющего низкое содержание нелетучего углерода, либо угля с более низкой степенью углефикации, такого как лигнит, отношение углеродсодержащего материала к оксиду железа, а именно порошку железной руды, в смеси должно быть повышено, поскольку нелетучий углерод способствует восстановлению оксида металла, такого как оксид железа.
Повышение содержания угля с низкой степенью углефикации приводит к относительному снижению содержания элементного железа в неспеченной прессовке. Это уменьшает силу сцепления, например, из-за спекания при восстановлении, тем самым снижая прочность восстановленного железа. Восстановленное железо с пониженной прочностью превращается в порошок, например, при выгрузке из печи с вращающимся подом при помощи разгрузочного устройства. Порошкообразное восстановленное железо, имеющее увеличенную площадь удельной поверхности, легко подвергается повторному окислению при контакте с окисляющими газами, такими как диоксид углерода и пар, присутсвующими в печи с вращающимся подом. Поэтому получаемое восстановленное железо является менее ценным как полуфабрикат и имеет низкие технологические свойства из-за своей порошкообразной формы. Кроме того, к сожалению, порошкообразное восстановленное железо, имеющее низкую объемную плотность, не может быть расплавлено в плавильной печи, поскольку порошок всплывает над слоем шлака.
С другой стороны, пониженное количество углеродсодержащего материала с низким содержанием нелетучего углерода обеспечивает более высокую прочность восстановленного железа. Однако в таком случае оксид металла, такой как оксид железа, не может быть восстановлен в достаточной степени из-за недостаточного количества нелетучего углерода, способствующего восстановлению. Если, например, для получения жидкого чугуна плавлению подвергают восстановленное железо, имеющее низкое содержание остаточного углерода, то к металлу должен быть добавлен углеродсодержащий материал для получения нужного содержания углерода. Добавление углерода к металлу повышает расход углеродсодержащего материала из-за его низкого выхода и может воспрепятствовать достижению целевой концентрации углерода.
Согласно способу, в котором доля мелких частиц оксида железа размером 10 мкм и менее повышена, содержание мелких частиц оксида железа размером 10 мкм или менее должно быть повышено, поскольку максимальная текучесть углеродсодержащего материала снижена. Такой способ требует проведения дополнительной стадии получения более тонких частиц. Применение только крупных частиц оксида железа с размером частиц более 10 мкм не может обеспечить высокую прочность восстановленного железа.
Целью настоящего изобретения является решение вышеупомянутых проблем в названной области техники. Задачей настоящего изобретения является получение прессовок, содержащих углеродсодержащий материал, получаемых с использованием угля с высоким содержанием летучих веществ, производимого широко и в большом количестве и менее дорогостоящего и способного обеспечить высокую прочность восстановленного металла без применения более мелких частиц оксида металла, а также обеспечить осуществление способа получения восстановленного металла с применением полученных прессовок.
Сущность изобретения
Для решения поставленной задачи предлагаются следующие варианты осуществления настоящего изобретения.
Способ получения восстановленного металла согласно настоящему изобретению включает прессование углеродсодержащего материала, полученного из угля с высоким содержанием летучих веществ, включающего 35 мас.% или более летучих веществ, и восстанавливаемого сырья, содержащего оксид металла под давлением 2 т/см2 или более для получения прессовок, содержащих углеродсодержащий материал; нагревание прессовок в печи с вращающимся подом для высокотемпературного восстановления.
Уголь с относительно низкой степенью углефикации, содержащий 35 мас.% или более летучих веществ, широко и в большом количестве добывают во всем мире, поэтому его стоимость является низкой. Применение такого угля снижает стоимость получения прессовок, содержащих углеродсодержащий материал, и снимает ограничения при выборе места для строительства завода. Кроме того, летучие вещества, содержащиеся в угле с высоким содержанием летучих веществ, могут быть использованы в качестве топлива для нагревания прессовок в печи с вращающимся подом. Поэтому уголь с высоким содержанием летучих веществ способствует экономии топлива, подаваемого в печь через горелку. Прессовки, содержащие уголь, с относительно низкой степенью углефикации могут быть получены при давлении по меньшей мере 2 т/см2, обеспечивающем существенно более низкую пористость, способствующую переносу тепла в агломератах. В результате спекание восстановленного металла происходит эффективно во всей массе прессовки с получением восстановленного металла, имеющего высокую прочность. Восстановленное железо не разрушается в порошок, например, при выгрузке из печи с вращающимся подом при помощи разгрузочного устройства. Это устраняет вышеупомянутые проблемы повторного окисления и всплывания над слоем шлака в твердом виде в плавильной печи.
Восстановленный металл может быть также получен путем смешивания углеродсодержащего материала, изготовленного из угля с высоким содержанием летучих веществ, содержащего 35 мас.% или более летучих веществ, и восстанавливаемого сырья, содержащего оксид металла; брикетирования смеси под давлением 2 т или более по длине нажимного валка (см) для получения прессовок, содержащих углеродсодержащий материал; и нагревания прессовок в печи с вращающимся подом для высокотемпературного восстановления.
Например, при использовании роликового пресса высокого давления смесь может быть подвергнута брикетированию под давлением 2 т или более по длине нажимного валка (см) для получения прессовок, содержащих углеродсодержащий материал, имеющих существенно более низкую пористость, высокую плотность, равномерную форму частиц и нужную прочность после высокотемпературного восстановления. Получаемые из смеси брикеты могут иметь любые формы, подходящие для стадии плавления, такие как миндалевидная и подушкообразная формы. Давление, прикладываемое к каждому брикету, зависит от скорости вращения нажимного валка, несмотря на то, что давление на брикет может быть представлено как давление на длину валка при нормальной скорости его вращения (от 2 до 30 об/мин) во время работы брикетирующей машины.
Восстанавливаемое сырье может содержать оксид металла, такой как оксид железа, оксид никеля, оксид хрома, оксид марганца или оксид титана.
Отходы прокатных станов, колошниковая пыль и конвертерная пыль, содержащая металл, такой как железо или никель, могут быть сформованы в виде прессовок, содержащих углеродсодержащий материал. Это позволяет рециркулировать ресурсы. При использовании сырья, содержащего оксид титана, другие оксиды, такие как оксид железа, содержащиеся в сырье в виде загрязняющих примесей, восстанавливаются до металлов, таких как элементное железо. При подаче восстановленных металлов, например, в плавильную печь оксид титана, который не восстанавливается, отделяется в виде шлака от восстановленных металлов, таким образом, большое количество оксида титана и других металлов может быть восстановлено отдельно. Оксид титана и восстановленные металлы могут быть также разделены после нагревания и описанного ниже плавления и коагуляции, а не в плавильной печи. После таких видов обработки восстановленные металлы формуют в виде гранул, которые могут быть измельчены в порошок с целью разделения восстановленных металлов и оксида титана.
Восстановленный металл предпочтительно содержит 1 мас.% или более остаточного углерода. Невосстановленный оксид металла остается в восстановленном металле, выгружаемом из печи с вращающимся подом после высокотемпературного восстановления. Остаточный углерод, содержащийся в восстановленном металле, восстанавливает невосстановленный оксид металла в плавильной печи на последующей стадии. В целом, если содержание остаточного углерода в восстановленном железе составляет менее 1 мас.%, то невосстановленный оксид металла может быть восстановлен в недостаточной степени. Содержание остаточного углерода может быть отрегулировано путем изменения концентраций оксида металла и углеродсодержащего материала в смеси в соответствии с содержанием летучих веществ и нелетучего углерода в углеродсодержащем материале.
Углеродсодержащий материал, смешанный с восстанавливаемым сырьем, предпочтительно частично или полностью не подвергают нагреванию.
Вышеупомянутое нагревание означает высокотемпературное нагревание с целью карбонизации углеродсодержащего материала при температуре приблизительно от 400 до 1000°С. Без такой термической обработки могут быть получены прессовки с включенным в них необожженным углеродсодержащим материалом, обеспечивающие существенно более низкий уровень пористости, более высокую плотность и, в результате, нужную прочность. Несмотря на то, что температурные условия вышеупомянутой термической обработки варьируются в зависимости от вида углеродсодержащего материала, нагревание при температуре около 200°С или менее на стадиях измельчения в порошок и сушки углеродсодержащего материала не рассматривается как вышеупомянутая термическая обработка. Такое нагревание всего лишь с целью сушки является приемлемым, поскольку оно по существу не вызывает ни карбонизации, ни обжига (выделения летучих).
Восстановленный металл, получаемый любым из вышеупомянутых способов, предпочтительно подвергают дальнейшему нагреванию и плавлению.
Восстановленный металл может быть подвергнут нагреванию и плавлению с целью разделения шлака и металлических компонентов, содержащихся в сырье, а именно в углеродсодержащем материале и восстанавливаемом сырье. Такое разделение позволяет получить восстановленный металл, содержащий минимальное ненужное количество шлака. Нагревание и плавление могут быть успешно осуществлены после высокотемпературного восстановления в печи с вращающимся подом.
Восстановленный металл, расплавленный в результате вышеупомянутого нагревания и плавления, может быть подвергнут коагуляции с образованием гранул.
Благодаря тому, что вышеупомянутый восстановленный металл получают из смеси измельченного в порошок углеродсодержащего материала и оксида металла, мелкие частицы восстановленного металла диспергируются в прессовках. Расплавленные частицы восстановленного металла коагулируются, образуя на стадии охлаждения капли расплавленного металла в результате их собственного поверхностного натяжения. Такие капли расплавленного металла обеспечивают улучшенные технологические свойства, например, при его транспортировке и загрузке в плавильную печь. Расплавленный восстановленный металл может быть охлажден, например, путем его переноса на участок, не нагретый посредством горелки, например на разгрузочную сторону печи с вращающимся подом, либо на участок для охлаждения, где охлаждающее устройство, такое как охлаждающая рубашка, установлено, например, на своде печи.
Прессовки, содержащие углеродсодержащий материал согласно настоящему изобретению, получают из углеродсодержащего материала и восстанавливаемого сырья, содержащего оксид металла. Используемый углеродсодержащий материал представляет собой уголь с высоким содержанием летучих веществ, содержащий 35 мас.% или более летучих веществ. Прессовки формируют под давлением таким образом, что уровень их пористости может быть снижен до 35% или менее.
Как указано выше, прессовки, содержащие уголь с высоким содержанием летучих веществ, содержащим 35 мас.% или более, могут быть получены под давлением с целью снижения уровня пористости приблизительно до 35% или менее. Снижение уровня пористости способствует переносу тепла внутри прессовки на стадии высокотемпературного восстановления таким образом, что спекание восстановленного металла эффективно происходит во всей массе прессовки, обеспечивая получение восстановленного металла, имеющего высокое сопротивление раздавливанию.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлен график, показывающий влияние вида углеродсодержащего материала на связь между содержанием остаточного углерода и сопротивлением раздавливанию восстановленного железа в соответствии с примером реализации настоящего изобретения;
На фиг.2 представлен график, показывающий влияние вида углеродсодержащего материала на связь между давлением формования прессовки, содержащей углеродсодержащий материал и сопротивлением раздавливанию восстановленного железа;
На фиг.3 представлен график, показывающий влияние вида углеродсодержащего материала на связь между давлением формования и пористостью прессовки;
На фиг.4 представлен график, показывающий влияние вида углеродсодержащего материала на связь между давлением формования и насыпной плотностью прессовки;
На фиг.5 представлен график, показывающий влияние давления формования на связь между остаточным содержанием углерода и сопротивлением раздавливанию восстановленного железа;
На фиг.6 представлен график, показывающий влияние вида углеродсодержащего материала на связь между остаточным содержанием углерода и сопротивлением раздавливанию восстановленного железа согласно уровню техники.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
Согласно настоящему изобретению в качестве углеродсодержащего материала используют уголь с высоким содержанием летучих веществ, содержащий 35 мас.% или более летучих веществ. Уголь с высоким содержанием летучих веществ и железную руду, а именно оксид металла, измельчают в порошок при помощи мельницы для тонкого размола или дробилки и смешивают в миксере в таких количествах, что остаточное содержание углерода после восстановления составляет 1 мас.% или более, предпочтительно 2 мас.% или более. Полученную смесь подают, например, между парой валков роликового пресса высокого давления. Пара валков имеет на своих поверхностях карманы, служащие в качестве матриц для получения прессовок. Смесь железной руды и угля с высоким содержанием летучих веществ прессуют при нужном давлении, а именно 2 т или более на длину валка (см) роликового пресса, предпочтительно 3 т/см или более, для получения брикетов, имеющих пористость около 35% или менее.
Прессовки с включенным в них углеродсодержащим материалом, как правило, загружают в печь с вращающимся подом, нагреваемую горелкой, и восстанавливают при высокой температуре, а именно около 1300°С, получая восстановленное железо. Затем восстановленное железо выгружают из печи с вращающимся подом и подвергают плавлению, нагревая его в электрической печи или плавильной печи с использованием ископаемого топлива для получения передельного чугуна.
Прессовки, содержащие углеродсодержащий материал, получают из смеси измельченного в порошок углеродсодержащего материала и железной руды. При высокотемпературном восстановлении прессовок восстановленное железо получают в виде мелких частиц, диспергированных в прессовках. По завершении высокотемпературного восстановления прессовки могут быть успешно нагреты в карусельной печи с целью плавления полученного восстановленного железа. Плавление позволяет разделить шлак и содержащиеся в сырье металлические компоненты, а именно углеродсодержащий материал и железную руду, представляющую собой восстанавливаемое сырье, для получения восстановленного железа, содержащего минимальное количество ненужного шлака.
Кроме того, расплавленное восстановленное железо может быть охлаждено на участке, не нагреваемом горелкой, например на разгрузочной стороне печи с вращающимся подом, либо на участке для охлаждения, где охлаждающее устройство, такое как охлаждающая рубашка, установлено, например, на своде печи. Такое охлаждение позволяет расплавленному восстановленному железу коагулироваться в гранулы под действием его собственного поверхностного натяжения.
Пористость прессовок, содержащих углеродсодержащий материал, снижают при помощи прессования в пресс-формах перед вышеописанным высокотемпературным восстановлением, а также дополнительно снижают при помощи вышеописанной обработки путем нагревания и плавления и обеспечения коагуляции. Затем металлизированное восстановленное железо подвергают плавлению, например, в электрической печи. Из-за того что восстановленное железо имеет низкую пористость, смежные восстановленные частицы железа объединяются и легко коагулируются, образуя большие гранулы. Образование более крупных железных гранул обеспечивает меньшее количество мелких частиц восстановленного железа, поскольку они диспергированы в шлаке либо слишком мелки после выгрузки из печи с вращающимся подом. Это способствует разделению элементного железа и шлака и снижает потерю железа, обеспечивая высокий выход.
Если углеродсодержащий материал обладает текучестью, то пористость прессовок, содержащих углеродсодержащий материал, может быть снижена путем прессования в пресс-формах, обеспечивающего более тесное соединение углеродсодержащего материала с частицами железной руды на стадии высокотемпературного восстановления. Тесное соединение повышает коэффициент теплопередачи внутри прессовок, обеспечивая более высокую скорость восстановления, и способствует коагуляции частиц восстановленного железа в результате спекания даже в твердой фазе, облегчая образование гранул после вышеупомянутой обработки нагреванием и плавлением.
Продукт из восстановленного железа не ограничивается обычным восстановленным губчатым железом; он может быть также получен в виде порошка, гранул или листа. Кроме того, продукт может быть получен в виде расплавленного металла или твердого металла, затвердевшего после плавления. Оксид металла не обязательно ограничивается железной рудой и, соответственно, восстановленный металл не ограничивается восстановленным железом.
При восстановлении содержащего оксид титана сырья оксиды металлов, такие как оксид железа, содержащиеся в виде загрязняющих примесей, восстанавливаются с получением восстановленных металлов, таких как восстановленное железо. При подаче восстановленных металлов, например, в плавильную печь невосстановленный оксид титана отделяется в виде шлака от восстановленных металлов таким образом, что большое количество оксида титана и восстановленных металлов может быть подвергнуто отдельному восстановлению. Разделение необязательно осуществляют только в плавильной печи; после вышеописанной обработки, включающей нагрев и плавление, а также обеспечение коагуляции, элементное железо, содержащееся в восстановленных металлах, приобретает вид гранул, которые могут быть измельчены в порошок с целью разделения элементного железа и оксида титана.
Кроме того, поскольку углеродсодержащий материал содержит большое количество летучих веществ, избыток летучих веществ может быть подвергнут регенерации и рециркуляции для использования в качестве топлива в печи с вращающимся подом, обеспечивая сбережение энергии и устраняя необходимость использования оригинального топлива.
Примеры осуществления изобретения
Далее следует подробное описание настоящего изобретения со ссылкой на не ограничивающие его примеры; соответствующие модификации допустимы в объеме, совместимом с изложенной выше и ниже сущностью, при этом все они входят в объем охраны настоящего изобретения. В нижеследующем описании, если не имеется иных указаний, «%» означают «мас.%». Свойства отдельных компонентов, представленных в нижеприведенных примерах, определяют следующими способами:
Содержание золы (%) определяют в соответствии с JIS M8812 (Japanese Industrial Standards "Coal and coke - Methods for proximate analysis").
Содержание летучих веществ (%) определяют вышеуказанным способом.
Содержание нелетучего углерода (%) определяют по формуле: «100% - содержание золы (%) - содержание летучих веществ (%)».
Максимальную текучесть [log(DDPM)] определяют при помощи способа исследования текучести в соответствии с JIS M8801 "Coal - Testing methods".
Сопротивление раздавливанию (кг/брикет) измеряют в соответствии с ISO 4700, согласно которому перед прессованием брикеты укладывают в наиболее устойчивое положение (конкретно, брикеты, имеющие длину 28 мм, ширину 20 мм и максимальную толщину 11 мм, прессуют в направлении толщины).
Пример 1
Углеродсодержащие материалы, имеющие состав, указанный в нижеприведенной таблице 1 (уголь А с высоким содержанием летучих веществ, уголь В с высоким содержанием летучих веществ и битуминозный уголь С), измельчают в порошок таким образом, чтобы около 80% или более частиц имели размер 200 меш или менее. Железную руду также измельчают до тонкости по Blaine около 1500 см2/г. Каждый углеродсодержащий материал и железную руду смешивают в различных пропорциях, получая различные количества остаточного углерода в железе прямого восстановления. Смесь прессуют под давлением 2,5 т/см (длины валка) в машине для изготовления брикетов, валки которой имеют диаметр 228 мм и снабжены вогнутыми карманами, при этом длина бочки валка 70 мм, что обеспечивает формирование прессовки, содержащей углеродсодержащий материал, в форме подушки. Прессовки в поперечном сечении представляли собой овал, имели длину 35 мм, ширину 25 мм и максимальную толщину 13 мм, при этом объем прессовки составлял 6 см3.
| Таблица 1 | |||||
| Состав (%) | Вид углеродсодержащего материала | ||||
| Уголь А с высоким содержа-нием летучих веществ | Уголь В с высоким содержанием летучих веществ |
Битуминозный уголь С | Карбонизированный уголь D | Битуминозный уголь B | |
| Содержание золы | 11,6 | 8,5 | 8,6 | 15,7 | 9,6 |
| Содержание летучих веществ | 41,5 | 41,1 | 18,8 | 0,8 | 16,1 |
| Содержание нелетучего углерода | 46,9 | 50,4 | 72,6 | 82,7 | 74,3 |
| Максимальная текучесть log(DDPM) | 0 | 0 | 1,6 | 0 | 0 |
Полученные выше брикеты подвергают высокотемпературному восстановлению в печи с вращающимся подом при температуре около 1300°С в атмосфере азота. Фиг.1 представляет собой график, показывающий связь между содержанием остаточного углерода (%) в железе прямого восстановления и сопротивлением раздавливанию полученного железа прямого восстановления (брикет имеет длину 28 мм, ширину 20 мм и максимальную толщину 11 мм), называемым сопротивлением раздавливанию железа прямого восстановления (кг/брикет).
Из фиг.1 очевидно, что сопротивление раздавливанию у железа прямого восстановления повышается по мере уменьшения содержания остаточного содержания углерода, то есть расхода углеродсодержащего материала. Если остаточное содержание углерода в железе прямого восстановления является одинаковым, то различные виды угля с высоким содержанием летучих веществ, а именно уголь А с высоким содержанием летучих веществ и уголь В с высоким содержанием летучих веществ, обуславливают более низкое сопротивление раздавливанию железа прямого восстановления, чем битуминозный уголь С. Из двух видов угля с высоким содержанием летучих веществ уголь А с высоким содержанием летучих веществ вызывает более низкое сопротивление раздавливанию, поскольку он содержит меньшее количество нелетучего углерода и поэтому должен быть добавлен в относительно большом количестве для получения такого же содержания остаточного углерода в железе прямого восстановления. Таким образом, железо, полученное прямым восстановлением с использованием угля с высоким содержанием летучих веществ, имеет более низкое сопротивление раздавливанию. Если, например, для получения нужного сопротивления раздавливанию, а именно 40 кг/брикет, используют уголь с высоким содержанием летучих веществ, то остаточное содержание углерода должно быть ниже упомянутого содержания в железе прямого восстановления, получаемого с использованием битуминозного угля. Как указано выше, низкое остаточное содержание углерода в железе прямого восстановления приводит к недостаточному уровню восстановления невосстановленного оксида металла, а именно оксида железа, в плавильной печи на последующей стадии. Соответственно, определенное количество остаточного углерода требуется даже при использовании угля с высоким содержанием летучих веществ.
Кроме того, углеродсодержащие материалы, имеющие состав, указанный в вышеприведенной таблице 1 (уголь В с высоким содержанием летучих веществ и карбонизированный уголь D), и железную руду измельчали в порошок таким образом, чтобы около 80% всех частиц имели размер около 200 меш или менее. Каждый углеродсодержащий материал и железную руду смешивали в различных пропорциях и по 5 г каждой смеси помещали в цилиндр, имеющий внутренний диаметр 20 мм, и прессовали поршнем, получая цилиндрическую таблетку, имеющую диаметр 20 мм и высоту от 6,6 до 8,8 мм. Высота таблеток менялась в зависимости от формовочного давления.
Затем таблетки подвергали высокотемпературному восстановлению, помещая их в печь с вращающимся подом при температуре около 1300°С на девять минут в атмосфере азота для получения восстановленного железа (имеющего диаметр от 16 до 17 мм и высоту от 5,5 до 7,5 мм). На фиг.2 представлен график, показывающий связь между формовочным давлением на цилиндрические таблетки, а именно давлением формования таблеток, и сопротивлением раздавливанию восстановленного железа, а именно сопротивлением раздавливанию железа прямого восстановления (кг/таблетка). На фиг.3 представлен график, показывающий связь между формовочным давлением на цилиндрические таблетки, получаемые с использованием угля В с высоким содержанием летучих веществ и карбонизированного угля D, представленного в таблице 1, и пористостью таблеток. Фиг.4 представляет собой график, показывающий связь между формовочным давлением на таблетки и насыпной плотностью таблеток (г/см3). Содержание остаточного углерода в железе прямого восстановления составляет около 2%.
Из фиг.2-4 очевидно, что более высокое давление формования таблеток, получаемых с использованием угля В с высоким содержанием летучих веществ, обеспечивает получение более низкой пористости, более высокой насыпной плотности и, таким образом, более высокого сопротивления раздавливанию железа прямого восстановления. Пористость и насыпная плотность становятся по существу постоянными при давлении формования таблеток от 5 до 6 т/см2 (от 490 до 588 МПа). Кроме того, как показано на фиг.3, пористость снижается до уровня приблизительно 35%, при повышении давления формования таблеток приблизительно до 1 т/см2 (98 МПа). Таким образом, при использовании во время формования таблеток давления около 1 т/см2 (98 МПа) пористость снижается приблизительно от 45% в том случае, когда давление по существу не используют, а именно 50 кг/см2 (4,9 МПа), приблизительно до 35%. Снижение пористости составляет приблизительно половину от максимального снижения пористости, которая может быть достигнута путем повышения давления (минимальная пористость составляет около 25%).
Более того, в соответствии с фиг.2 сопротивление раздавливанию у железа прямого восстановления превышает применимый уровень, а именно 10 кг/таблетка, при давлении формования таблетки 1 т/см2 (98 МПа) или более и превышает предпочтительный уровень, а именно 15 кг/таблетка, при давлении формования таблетки 2 т/см2 (196 МПа) или более, при котором снижение пористости составляет более половины максимального снижения пористости. Таким образом, снижение пористости является эффективным, способствуя переносу тепла внутри таблеток (прессовок, содержащих углеродсодержащий материал), поэтому спекание восстановленного металла эффективно происходит по всей массе агломератов, обеспечивая получение восстановленного металла с высокой прочностью.
С другой стороны, битуминозный уголь С обеспечивает получение сопротивления раздавливанию железа прямого восстановления более 15 кг/таблетку даже при давлении формования таблетки 1 т/см2 (98 МПа) или менее, поскольку он имеет низкую пористость и низкое содержание летучих веществ. И наоборот, карбонизированный уголь D, получаемый карбонизацией угля В с высоким содержанием летучих веществ при температуре около 450°С, не может обеспечить получение высокого уровня сопротивления раздавливанию железа прямого восстановления путем повышения давления формования таблетки. Поскольку карбонизация повышает твердость угля, повышение давления формования таблетки не приводит к существенному снижению пористости или эффективному повышению насыпной плотности.
При измерении сопротивления раздавливанию цилиндрической таблетки в соответствии со способом ISO4700 груз помещают на боковую сторону таблетки. Поэтому величины сопротивления раздавливанию отличаются в зависимости от длины таблетки. Объем таблеток или длина цилиндров несколько различаются в зависимости от вида углеродсодержащего материала, поскольку вес материала для каждой таблетки, а именно смесей углеродсодержащих материалов и железной руды, составляет 5 г. Однако эксперимент подтверждает, что сопротивление раздавливанию таблеток железа прямого восстановления, получаемых из 5 г сырья при давлении формования 1 т/см2, почти равно сопротивлению раздавливания брикетов железа прямого восстановления, имеющих объем 6 см2, при давлении формования 1 т/см2. Следовательно, давление формования таблетки (т/см2), представленное горизонтальной осью на фиг.2, может быть принято за давление брикетирования (т/см).
Соответственно, связь, представленная на фиг.2, может быть принята за связь между давлением брикетирования (т/см) и сопротивлением раздавливанию железа прямого восстановления (кг/таблетка). Допустимо предположение о том, что таблетки, получаемые на брикетирующей машине под давление 2 т/см или более, имеют сопротивление раздавливанию выше предпочтительного сопротивления раздавливанию железа прямого восстановления, а именно 15 кг/таблетку. Кроме того, можно предположить, что таблетки, получаемые при давлении формования 3 т/см или более, имеют сопротивление раздавливанию более 20 кг/таблетку. Такой высокий диапазон давления формования является более предпочтительным, поскольку таблетки, подпадающие под вышеуказанный диапазон прочности, имеют существенно более высокое сопротивление к измельчению в порошок при ударе во время транспортировки восстановленного железа.
Пример 2
Используют уголь В с высоким содержанием летучих веществ и карбонизированный уголь D, описанные в примере 1. Уголь В с высоким содержанием летучих веществ используют для получения брикетов с включенным в них углеродсодержащим материалом, имеющим объем 6 см3 при 2,5 т/см и 6,5 т/см. Полученные брикеты подвергают высокотемпературному восстановлению, помещая их в печь с вращающимся подом при температуре около 1300°С приблизительно на девять минут в атмосфере азота. Фиг.5 представляет собой график, показывающий связь между содержанием остаточного углерода в железе прямого восстановления (мас.%) и сопротивлением раздавливанию (кг/брикет). Из фиг.5 следует, что более высокое давление брикетирования, а именно 6,5 т/см, обеспечивает более высокое сопротивление раздавливанию железа прямого восстановления при одинаковом содержании остаточного углерода, способствующего восстановлению невосстановленного оксида металла, а именно оксида железа, при осуществлении последующей стадии в плавильной печи. Это означает, что восстановленное железо, имеющее высокое сопротивление раздавливанию, может быть получено при использовании угля с высоким содержанием летучих веществ путем повышения давления брикетирования даже при повышении количества угля с высоким содержанием летучих веществ с целью получения нужного содержания остаточного углерода железа прямого восстановления. При использовании, например, угля В с высоким содержанием летучих веществ, представленного в таблице 1 и содержащего около 41% летучих веществ и около 50 мас.% нелетучего углерода, могут быть получены брикеты с включенным в них углеродсодержащим материалом при давлении брикетирования 6,5 т/см для получения восстановленного железа, имеющего содержание остаточного углерода ПВЖ 5% и нужное сопротивление раздавливанию ПВЖ, а именно около 40 кг/брикет.
Однако более высокое формовочное давление повышает степень износа валков роликового пресса и таким образом повышает стоимость его обслуживания. Оптимальное формовочное давление может быть установлено с учетом как нужного сопротивления раздавливанию ПВЖ, так и производственных затрат; предпочтительным является формовочное давление от 2,5 до 10 т/см.
Сравнительный пример
Углеродсодержащие материалы, имеющие состав, указанный в таблице 1 (уголь В с высоким содержанием летучих веществ и битуминозный уголь С), и железную руду измельчают в порошок таким образом, чтобы около 80% всех частиц имели размер 200 меш или менее. Каждый углеродсодержащий материал и железную руду смешивают и гранулируют в виде шариков, имеющих диаметр 17 мм при помощи гранулятора. Полученные шарики подвергают высокотемпературному восстановлению в печи с вращающимся подом при температуре около 1300°С в атмосфере азота, получая восстановленное железо. Фиг.6 представляет собой график, показывающий связь между содержанием остаточного углерода в железе прямого восстановления (%) и сопротивлением раздавливанию (кг/шарик) восстановленного железа. Что касается битуминозного угля С, имеющего низкое содержание летучих веществ, сопротивление раздавливанию у железа прямого восстановления существенно повышается при снижении остаточного содержания углерода в железе прямого восстановления, превышающего нужную величину сопротивления раздавливанию, а именно 15 кг/шарик. Что касается угля В, имеющего высокое содержание летучих веществ, то сопротивление раздавливанию у железа прямого восстановления проявляет тенденцию к небольшому повышению при снижении остаточного содержания углерода, но не может обеспечить нужную величину сопротивления раздавливанию, а именно 15 кг/шарик, из-за низкого давления прессования при гранулировании и небольшого снижения пористости.
Пример 3
Готовят брикеты, содержащие углеродсодержащий материал, имеющий нулевую текучесть, и восстанавливают их в печи с вращающимся подом. Нижеприведенная таблица 2 показывает связь между содержанием частиц оксида, имеющих размер 10 мкм или менее, в оксиде железа и сопротивление раздавливанию восстановленного железа, а также содержание мелких частиц размером менее 6 мм в восстановленном железе. В данной таблице также представлены виды используемых углеродсодержащих материалов (см. вышеприведенную таблицу 1), содержание углеродсодержащих материалов и железной руды, скорость металлизации и содержание остаточного углерода в восстановленном железе. Брикеты, содержащие углеродсодержащий материал, восстанавливают в карусельной печи в таких же условиях, как и в вышеприведенных примерах 1 и 2, а именно при температуре около 1300°С в атмосфере азота в течение приблизительно девяти минут. Используемый углеродсодержащий материал имеет нулевую текучесть.
| Таблица 2 | |||
| Пример 1 | Пример 2 | Сравнительный пример | |
| Содержание мелких частиц, имеющих размер 10 мкм или менее, в оксиде железа (мас.%) | 6,8 | 13,3 | 13,3 |
| Сопротивление раздавливанию восстановленного железа (кг/брикет) | 52,4 | 75,5 | 33,9 |
| Содержание мелких частиц восстановленного железа размером менее 6 мм (мас.%) | 5,1 | 3 | 68,2 |
| Давление брикетирования (т/см) | 2,5 | 2,5 | 0,2 |
| Пористость после брикетирования (%) | 30 | 26 | 41 |
| Вид углеродсодержащего материала | Уголь В с высоким содержанием летучих веществ | Уголь В с высоким содержанием летучих веществ | Битуминозный уголь Е |
| Содержание железной руды (мас.%) | 72,5 | 72,5 | 78 |
| Содержание углеродсодержащего материала (мас.%) | 27,5 | 27,5 | 22 |
| Степень металлизации восстановленного железа (мас.%) | 98,1 | 99,1 | 98,3 |
| Содержание остаточного углерода в восстановленном железе (мас.%) | 1,95 | 1,84 | 1,91 |
Согласно известному в данной области техники способу, как указано выше, при использовании угля, имеющего нулевую текучесть, необходимо 15 мас.% или более частиц оксида железа, имеющего размер 10 мкм или менее, для снижения содержания мелких частиц восстановленного железа размером менее 6 мм до практически приемлемого уровня, а именно 10 мас.% или менее. Для любого из примеров, в котором давление брикетирования составляет 2,5 т/см, содержание частиц оксида железа, имеющих размер 10 мкм или менее, составляет менее 15%, а содержание мелких частиц составляет менее 10%. Кроме того, пористость составляет менее 35%, а сопротивление раздавливанию железа прямого восстановления превышает нужный уровень, а именно 40 кг/брикет. В сравнительном примере, в котором давление брикетирования является низким, а именно 0,2 т/см, содержание частиц оксида железа, имеющих размер 10 мкм или менее, составляет менее 15%, поэтому содержание мелких частиц очень высоко, а именно около 68%. Кроме того, пористость превышает 40%, а сопротивление раздавливанию железа прямого восстановления составляет около 34 кг/брикет, что ниже нужного уровня, а именно 40 кг/брикет.
Как указано выше, восстанавливаемое сырье может также представлять собой, например, оксид никеля, оксид хрома или оксид марганца. Кроме того, восстановлению может быть подвергнуто сырье, содержащее тяжелый металл, такой как оксид цинка или оксид свинца, несмотря на то, что тяжелый металл должен подвергаться восстановлению в большом количестве с использованием рукавного фильтра, поскольку он при восстановлении улетучивается.
Промышленная применимость
Согласно настоящему изобретению, как указано выше, прессовки, содержащие углеродсодержащий материал, получают, используя уголь с высоким содержанием летучих веществ, в частности 35 мас.% или более летучих веществ, под давлением по меньшей мере 2 т/см2, обеспечивающем существенно более низкий уровень пористости. Это способствует переносу тепла внутри прессовки в печи с вращающимся подом на стадии высокотемпературного восстановления таким образом, что спекание восстановленного металла происходит эффективно по всей массе прессовки, обеспечивая получение восстановленного металла, имеющего высокое сопротивление раздавливанию. Такой восстановленный металл, имеющий высокое сопротивление раздавливанию, может быть получен даже при использовании нетекучего углеродсодержащего материала либо при повышении количества угля с высоким содержанием летучих веществ для получения нужного содержания остаточного углерода. Восстановленное железо не распыляется при выгрузке из печи с вращающимся подом, таким образом устраняя проблемы повторного окисления и всплывания над слоем шлака, оставаясь нерастворенным в плавильной печи.
Соответственно, высокопрочное восстановленное железо может быть получено с использованием угля с высоким содержанием летучих веществ, который содержит большое количество летучих веществ, широко и в избытке распространен на земле и является более дешевым. Восстановленное железо может быть эффективно использовано в качестве передельного чугуна для получения стали и ферросплава либо в качестве предварительно восстановленного материала при плавке скрапа при получении ферросплава.
Claims (14)
1. Способ получения восстановленного металла, включающий смешивание углеродсодержащего материала, включающего уголь с высоким содержанием летучих веществ, в частности 35 мас.%, или более летучих веществ, и восстанавливаемого сырья, включающего оксид металла, прессование смеси под давлением 2 т/см2 или более для получения прессовки, содержащей углеродсодержащий материал, и нагрев прессовки в печи с вращающимся подом для высокотемпературного восстановления.
2. Способ по п.1, в котором восстанавливаемое сырье включает оксид металла, такой как оксид железа, оксид никеля, оксид хрома, оксид марганца или оксид титана.
3. Способ по п.1, в котором восстановленный металл содержит 1 мас.% или более остаточного углерода.
4. Способ по п.1, в котором частично или полностью исключен нагрев углеродсодержащего материала, смешанного с восстанавливаемым сырьем.
5. Способ по п.1, в котором предусмотрен нагрев и плавление восстановленного металла.
6. Способ по п.5, в котором обеспечивают коагуляцию восстановленного расплавленного металла с образованием гранул.
7. Способ получения восстановленного металла, включающий смешивание углеродсодержащего материала, включающего уголь с высоким содержанием летучих веществ, в частности 35 мас.%, или более летучих веществ, и восстанавливаемого сырья, включающего оксид металла, брикетирование смеси под давлением 2 т/см или более по длине брикетирующего валка для получения прессовок с включенным в них углеродсодержащим материалом, нагрев прессовки с включенным в них углеродсодержащим материалом в печи с вращающимся подом для высокотемпературного восстановления.
8. Способ по п.7, в котором восстанавливаемое сырье включает оксид металла, такой как оксид железа, оксид никеля, оксид хрома, оксид марганца или оксид титана.
9. Способ по п.7, в котором восстановленный металл содержит 1 мас.% или более остаточного углерода.
10. Способ по п.7, в котором частично или полностью исключен нагрев углерод содержащего материала, смешанного с восстанавливаемым сырьем.
11. Способ по п.7, в котором предусмотрен нагрев и плавление восстановленного металла.
12. Способ по п.11, в котором обеспечивают коагуляцию восстановленного расплавленного металла с образованием гранул.
13. Прессовка, содержащая углеродсодержащий материал, состоящая из углеродсодержащего материала и восстанавливаемого сырья, содержащего оксид металла, при этом углеродсодержащий материал включает уголь с высоким содержанием летучих веществ, в частности 35 мас.%, или более летучих веществ, причем прессовка после изготовления посредством прессования имеет пористость на уровне 35% или менее.
14. Восстановленный металл, полученный нагреванием и высокотемпературным восстановлением прессовки по п.13 в печи с вращающимся подом.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003-063516 | 2003-03-10 | ||
| JP2003063516A JP4438297B2 (ja) | 2003-03-10 | 2003-03-10 | 還元金属の製造方法および炭材内装塊成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005131192A RU2005131192A (ru) | 2006-02-20 |
| RU2303071C2 true RU2303071C2 (ru) | 2007-07-20 |
Family
ID=32984433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005131192/02A RU2303071C2 (ru) | 2003-03-10 | 2004-02-09 | Способ получения восстановленного металла и прессовка, содержащая углеродсодержащий материал |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7674314B2 (ru) |
| EP (1) | EP1602737A4 (ru) |
| JP (1) | JP4438297B2 (ru) |
| KR (2) | KR20050107504A (ru) |
| CN (1) | CN100567510C (ru) |
| CA (1) | CA2519229C (ru) |
| RU (1) | RU2303071C2 (ru) |
| TW (1) | TW200424320A (ru) |
| WO (1) | WO2004081238A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467080C2 (ru) * | 2008-07-11 | 2012-11-20 | Кабусики Кайся Кобе Сейко Се | Способ получения брикетов, способ получения восстановленного металла и способ отделения цинка или свинца |
| RU2626371C1 (ru) * | 2016-09-05 | 2017-07-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Урал - рециклинг" | Способ переработки отходов металлургического производства |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2590259C (en) * | 2004-12-07 | 2016-02-16 | Nu-Iron Technology, Llc | Method and system for producing metallic iron nuggets |
| JP4707407B2 (ja) * | 2005-02-18 | 2011-06-22 | Ｎｔｎ株式会社 | 製鋼ダスト固形化物およびその製造方法 |
| MY144561A (en) * | 2005-08-30 | 2011-10-14 | Du Pont | Ore reduction process and titanium oxide and iron metallization product |
| JP5059472B2 (ja) * | 2007-04-10 | 2012-10-24 | 株式会社神戸製鋼所 | 炭材内装酸化金属ブリケットの製造方法 |
| EP2615185A1 (en) | 2007-05-28 | 2013-07-17 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Production method for carbonaceous material-containing metal oxide briquettes |
| JP5123571B2 (ja) * | 2007-06-04 | 2013-01-23 | 住友重機械工業株式会社 | 還元処理装置及び還元処理方法 |
| US8206487B2 (en) | 2007-07-27 | 2012-06-26 | Kobe Steel, Ltd. | Method for producing carbon composite metal oxide briquettes |
| WO2009017019A1 (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-05 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 電気炉ダストの還元処理方法 |
| JP5160848B2 (ja) | 2007-09-18 | 2013-03-13 | 株式会社神戸製鋼所 | 油分含有製鉄所ダストを用いた炭材内装ブリケットの製造方法 |
| WO2009052066A1 (en) | 2007-10-15 | 2009-04-23 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Ore reduction process using carbon based materials having a low sulfur content and titanium oxide and iron metallization product therefrom |
| CN101638730B (zh) * | 2008-07-31 | 2015-03-25 | 塔塔钢铁有限公司 | 用于从冶金级铬铁矿精矿细粉生产海绵铬的方法 |
| KR101296887B1 (ko) * | 2009-02-02 | 2013-08-14 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 철광석 소결용 탄재 |
| JP2010261101A (ja) * | 2009-04-07 | 2010-11-18 | Mitsutaka Hino | 金属鉄の製法 |
| KR100935133B1 (ko) * | 2009-05-19 | 2010-01-06 | 주식회사 에너텍 | 산화니켈의 환원방법 및 그 방법에 의해 제조되는 니켈 |
| JP5466590B2 (ja) | 2009-07-21 | 2014-04-09 | 株式会社神戸製鋼所 | 炭材内装塊成化物を用いた還元鉄製造方法 |
| KR101444562B1 (ko) * | 2009-08-21 | 2014-09-24 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 비소성 함탄 괴성광 및 그 제조 방법 |
| AU2011272918B2 (en) * | 2010-06-30 | 2014-07-31 | Keki Hormusji Gharda | Process for extracting metals from aluminoferrous titanoferrous ores and residues |
| JP5503472B2 (ja) * | 2010-09-07 | 2014-05-28 | 株式会社神戸製鋼所 | 還元鉄の製造方法 |
| US8999033B2 (en) * | 2010-12-15 | 2015-04-07 | Midrex Technologies, Inc. | Method and system for producing direct reduced iron and/or hot metal using brown coal |
| KR101311954B1 (ko) * | 2011-07-13 | 2013-09-26 | 주식회사 포스코 | 탄재 내장 괴성광의 제조방법 |
| KR101311958B1 (ko) * | 2011-07-13 | 2013-09-26 | 주식회사 포스코 | 탄재 내장 펠렛의 제조방법 |
| KR101311953B1 (ko) * | 2011-07-13 | 2013-09-26 | 주식회사 포스코 | 탄재 내장 브리켓의 제조방법 |
| CN104136633B (zh) * | 2012-02-28 | 2016-05-11 | 株式会社神户制钢所 | 还原铁团块的制造方法 |
| JP6323284B2 (ja) * | 2014-09-29 | 2018-05-16 | 日立金属株式会社 | 希土類元素の回収方法 |
| CN106244754A (zh) * | 2016-08-01 | 2016-12-21 | 江苏省冶金设计院有限公司 | 处理赤泥的方法和系统 |
| CZ308005B6 (cs) * | 2017-12-19 | 2019-10-16 | Martin Gajdzica | Briketa či peleta pro vsázku do metalurgických agregátů |
| JP7077498B2 (ja) * | 2018-02-01 | 2022-05-31 | 株式会社神戸製鋼所 | 金属回収方法 |
| EP4217520A1 (en) * | 2020-09-25 | 2023-08-02 | Carbon Technology Holdings, LLC | Bio-reduction of metal ores integrated with biomass pyrolysis |
| JPWO2023048232A1 (ru) * | 2021-09-24 | 2023-03-30 |
Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2473987A (en) * | 1945-10-23 | 1949-06-21 | Allied Chem & Dye Corp | Process of coking high volatile coal involving incorporation therein of a limited amount of blast furnace flue dust |
| BE646000A (ru) * | 1963-04-10 | |||
| US3503735A (en) * | 1966-05-19 | 1970-03-31 | Hanna Mining Co | Process of recovering metallic nickel from nickeliferous lateritic ores |
| US3383199A (en) * | 1967-08-23 | 1968-05-14 | Allied Chem | Processing of iron oxide values |
| JPS5379B2 (ru) * | 1972-05-25 | 1978-01-05 | ||
| JPS52119403A (en) * | 1976-03-03 | 1977-10-06 | Kobe Steel Ltd | Sintered pellets of iron ore and its production method |
| JPS5852445A (ja) * | 1981-09-24 | 1983-03-28 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 非焼成塊成鉱の製造方法 |
| JPS60162717A (ja) * | 1984-02-04 | 1985-08-24 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 溶銑の処理方法 |
| US5601631A (en) * | 1995-08-25 | 1997-02-11 | Maumee Research & Engineering Inc. | Process for treating metal oxide fines |
| CA2251339A1 (en) | 1997-10-30 | 1999-04-30 | Hidetoshi Tanaka | Method of producing iron oxide pellets |
| JP3081581B2 (ja) | 1998-03-23 | 2000-08-28 | 株式会社神戸製鋼所 | 高金属化率還元鉄塊成物の製造方法 |
| EP0952230A1 (en) | 1998-03-24 | 1999-10-27 | KABUSHIKI KAISHA KOBE SEIKO SHO also known as Kobe Steel Ltd. | Method of producing reduced iron agglomerates |
| JP2997459B1 (ja) | 1998-11-04 | 2000-01-11 | 株式会社神戸製鋼所 | 還元鉄塊成物の製造方法 |
| ZA995438B (en) | 1998-08-27 | 2000-03-20 | Kobe Steel Ltd | Method for operating moving hearth reducing furnace. |
| JP3004265B1 (ja) | 1998-11-24 | 2000-01-31 | 株式会社神戸製鋼所 | 炭材内装ペレット及び還元鉄製造方法 |
| JP3404309B2 (ja) | 1999-01-18 | 2003-05-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 還元鉄塊成物の製造方法および製造装置 |
| US6126718A (en) * | 1999-02-03 | 2000-10-03 | Kawasaki Steel Corporation | Method of producing a reduced metal, and traveling hearth furnace for producing same |
| JP3502008B2 (ja) * | 2000-04-07 | 2004-03-02 | 株式会社神戸製鋼所 | 炭材内装塊成化物の製造方法 |
| TW562860B (en) * | 2000-04-10 | 2003-11-21 | Kobe Steel Ltd | Method for producing reduced iron |
| US6648942B2 (en) * | 2001-01-26 | 2003-11-18 | Midrex International B.V. Rotterdam, Zurich Branch | Method of direct iron-making / steel-making via gas or coal-based direct reduction and apparatus |
| JP4654542B2 (ja) * | 2001-06-25 | 2011-03-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 粒状金属鉄およびその製法 |
| JP4153281B2 (ja) | 2002-10-08 | 2008-09-24 | 株式会社神戸製鋼所 | 酸化チタン含有スラグの製造方法 |
| JP3679084B2 (ja) | 2002-10-09 | 2005-08-03 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶融金属製造用原料の製造方法および溶融金属の製造方法 |
| BR0306607A (pt) | 2002-10-18 | 2004-11-30 | Kobe Steel Ltd | Processos para produzir ferronìquel e para produzir matéria-prima para a produção de ferronìquel |
| US6921427B2 (en) * | 2002-12-02 | 2005-07-26 | Council Of Scientific & Industrial Research | Process for cold briquetting and pelletization of ferrous or non-ferrous ores or mineral fines by iron bearing hydraulic mineral binder |
| JP4490640B2 (ja) | 2003-02-26 | 2010-06-30 | 株式会社神戸製鋼所 | 還元金属の製造方法 |
-
2003
- 2003-03-10 JP JP2003063516A patent/JP4438297B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2004
- 2004-02-09 EP EP04709375A patent/EP1602737A4/en not_active Withdrawn
- 2004-02-09 CN CNB2004800066959A patent/CN100567510C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2004-02-09 KR KR1020057016771A patent/KR20050107504A/ko active Search and Examination
- 2004-02-09 WO PCT/JP2004/001337 patent/WO2004081238A1/ja active Application Filing
- 2004-02-09 CA CA2519229A patent/CA2519229C/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-02-09 KR KR1020077007730A patent/KR20070044507A/ko not_active Application Discontinuation
- 2004-02-09 RU RU2005131192/02A patent/RU2303071C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2004-02-17 TW TW093103741A patent/TW200424320A/zh not_active IP Right Cessation
- 2004-03-09 US US10/548,519 patent/US7674314B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467080C2 (ru) * | 2008-07-11 | 2012-11-20 | Кабусики Кайся Кобе Сейко Се | Способ получения брикетов, способ получения восстановленного металла и способ отделения цинка или свинца |
| US8419824B2 (en) | 2008-07-11 | 2013-04-16 | Kobe Steel, Ltd. | Method for producing briquette, method for producing reduced metal, and method for separating zinc or lead |
| RU2626371C1 (ru) * | 2016-09-05 | 2017-07-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Урал - рециклинг" | Способ переработки отходов металлургического производства |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2519229A1 (en) | 2004-09-23 |
| EP1602737A1 (en) | 2005-12-07 |
| US20060278040A1 (en) | 2006-12-14 |
| US7674314B2 (en) | 2010-03-09 |
| CN1759192A (zh) | 2006-04-12 |
| KR20050107504A (ko) | 2005-11-11 |
| EP1602737A4 (en) | 2007-11-21 |
| CA2519229C (en) | 2013-05-21 |
| RU2005131192A (ru) | 2006-02-20 |
| AU2004219806A1 (en) | 2004-09-23 |
| TWI311156B (ru) | 2009-06-21 |
| JP4438297B2 (ja) | 2010-03-24 |
| JP2004269978A (ja) | 2004-09-30 |
| WO2004081238A1 (ja) | 2004-09-23 |
| KR20070044507A (ko) | 2007-04-27 |
| TW200424320A (en) | 2004-11-16 |
| CN100567510C (zh) | 2009-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2303071C2 (ru) | Способ получения восстановленного металла и прессовка, содержащая углеродсодержащий материал | |
| JP5160848B2 (ja) | 油分含有製鉄所ダストを用いた炭材内装ブリケットの製造方法 | |
| JP3953420B2 (ja) | 金属化されたブリケットの製造方法 | |
| TWI412602B (zh) | The manufacturing method of the agglomerate, the manufacturing method of the reduced metal, and the separation method of zinc or lead | |
| US8419824B2 (en) | Method for producing briquette, method for producing reduced metal, and method for separating zinc or lead | |
| JP4627236B2 (ja) | 炭材内装塊成化物の製造方法 | |
| JP4113820B2 (ja) | 還元金属原料塊成物の製造方法及び還元金属の製造方法 | |
| JP3502064B2 (ja) | 製鉄原料の塊成化物製造方法 | |
| CA2423166C (en) | Method for making reduced iron | |
| JP4600102B2 (ja) | 還元鉄の製造方法 | |
| JP3144886B2 (ja) | ライムケーキを使用した高炉原料としての焼結鉱またはペレット鉱の製造法 | |
| JP3723521B2 (ja) | 高炉湿ダストを用いる還元鉄製造方法および粗酸化亜鉛製造方法 | |
| TW201446971A (zh) | 含有鐵及鈮之黏聚物 | |
| JP5554481B2 (ja) | ブリケットの製造方法、還元鉄の製造方法、及び亜鉛もしくは鉛の分離方法 | |
| JPH1150160A (ja) | 半還元鉄塊成鉱およびその製造方法ならびに銑鉄の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190210 |