RU2449023C2 - Manufacturing method of granulated metallic iron - Google Patents

Manufacturing method of granulated metallic iron Download PDF

Info

Publication number
RU2449023C2
RU2449023C2 RU2010102537/02A RU2010102537A RU2449023C2 RU 2449023 C2 RU2449023 C2 RU 2449023C2 RU 2010102537/02 A RU2010102537/02 A RU 2010102537/02A RU 2010102537 A RU2010102537 A RU 2010102537A RU 2449023 C2 RU2449023 C2 RU 2449023C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slag
alkali metal
mgo
mixture
oxide
Prior art date
Application number
RU2010102537/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010102537A (en
Inventor
Такахиро КУДОУ (JP)
Такахиро КУДОУ
Кадзутака КУНИИ (JP)
Кадзутака КУНИИ
Original Assignee
Кабусики Кайся Кобе Сейко Се
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2007169628A external-priority patent/JP5096811B2/en
Priority claimed from JP2007169627A external-priority patent/JP5096810B2/en
Application filed by Кабусики Кайся Кобе Сейко Се filed Critical Кабусики Кайся Кобе Сейко Се
Publication of RU2010102537A publication Critical patent/RU2010102537A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2449023C2 publication Critical patent/RU2449023C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: during manufacture of granulated metallic iron there loaded is mixture of raw materials, which includes material containing iron oxide, carbon-bearing reducing agent and alkali metal compound, to furnace for thermal reduction. Mixture of raw materials is heated and molten and iron oxide is reduced so that metallic iron and slag is obtained as by-product. Coalescence of metallic iron to granules is provided at simultaneous separation of metallic iron from slag. Metallic iron is cooled and hardened. At that, mixture of raw materials includes at least Fe, Ca, Mg, Si and alkali metal as components. Obtained slag includes CaO, MgO, SiO2 and alkali metal oxide. The latter represents at least one oxide chosen from Li2O, Na2O and K2O. Alkali metal oxide meets at least one of the following conditions: Li2O≥0.03%, Na2O≥0.10% and K2O≥0.10%. Basicity of slag is in the range of 1.3 to 2.3.
EFFECT: invention will allow providing high efficiency at manufacture of high-quality granulated metallic iron having low sulphur content.
22 cl, 5 dwg, 13 tbl

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к способу производства гранулированного металлического железа и, в частности, к способу производства гранулированного металлического железа путем нагрева смеси исходных материалов, включающей вещество, содержащее оксид железа, и углеродсодержащий восстановитель, в печи для термического восстановления для осуществления прямого восстановления.The present invention relates to a method for the production of granular metallic iron and, in particular, to a method for the production of granular metallic iron by heating a mixture of starting materials, including a substance containing iron oxide and a carbon-containing reducing agent, in a thermal reduction furnace for direct reduction.

Уровень техникиState of the art

Процесс получения железа в шахтной печи используется, главным образом, как процесс производства железа из материала, содержащего оксид железа, такого как железная руда или оксид железа. В настоящее время разработан перспективный процесс получения железа в малых масштабах путем прямого восстановления, который подходит для производства небольших партий и продукции широкого диапазона.The process for producing iron in a shaft furnace is used primarily as a process for producing iron from a material containing iron oxide, such as iron ore or iron oxide. Currently, a promising process has been developed for the production of iron on a small scale by direct reduction, which is suitable for the production of small batches and products of a wide range.

В ходе процесса получения железа путем прямого восстановления сначала получают смесь исходных материалов, включающую материал, содержащий оксид железа, и углеродсодержащий восстановитель, такой как уголь или кокс (далее также называемый "углеродным материалом"), в качестве альтернативы - простую прессованную заготовку из смеси или прессованную заготовку из смеси, содержащую углеродный материал, причем прессованная заготовка, содержащая углеродный материал, имеет вид окатыша или брикета. Затем смесь исходных материалов размещают на поде печи для термического восстановления (печи для термического восстановления с движущимся подом, например, печи с вращающимся подом). Смесь нагревают за счет теплоты и теплового излучения от нагревательной горелки при одновременном перемещении этой смеси в печи, в результате чего оксид железа из смеси исходных материалов подвергаются прямому восстановлению под действием углеродсодержащего восстановителя с получением металлического железа (восстановленного железа). Восстановленное железо науглероживается и плавится. Затем восстановленное железо подвергается коалесценции в гранулы при одновременном отделении от шлака, образующегося как побочный продукт. Восстановленное железо охлаждается и затвердевает. Таким образом, получают гранулированное металлическое железо (восстановленное железо), см., например, Патентные документы 1-3).In the process of producing iron by direct reduction, a mixture of starting materials is first obtained, comprising a material containing iron oxide and a carbon-containing reducing agent such as coal or coke (hereinafter also referred to as “carbon material”), alternatively, a simple pressed preform from the mixture or an extruded preform from a mixture containing carbon material, wherein the extruded preform containing carbon material has the form of a pellet or briquette. Then the mixture of starting materials is placed on the bottom of the furnace for thermal recovery (furnace for thermal recovery with a moving hearth, for example, a furnace with a rotating hearth). The mixture is heated by heat and thermal radiation from a heating burner while moving this mixture in a furnace, as a result of which iron oxide from a mixture of starting materials is subjected to direct reduction under the action of a carbon-containing reducing agent to produce metallic iron (reduced iron). The reduced iron is carbonized and melted. Then, the reduced iron undergoes coalescence into granules while simultaneously separating from the slag formed as a by-product. The reduced iron cools and hardens. Thus, granular metallic iron (reduced iron) is obtained, see, for example, Patent Documents 1-3).

Для процесса получения железа путем прямого восстановления не требуется больших установок, таких как шахтная печь, и этот процесс интенсивно исследуют, чтобы обеспечить его практическое использование. Однако, чтобы реализовать его в промышленном масштабе, необходимо решить множество проблем, связанных с качеством, производительностью, стабильностью функционирования, стоимостью, безопасностью и т.п., при производстве гранулированного металлического железа (продукта).The process of producing iron by direct reduction does not require large plants, such as a shaft furnace, and this process is intensively investigated to ensure its practical use. However, in order to realize it on an industrial scale, it is necessary to solve many problems related to quality, performance, stable functioning, cost, safety, etc., in the production of granular metallic iron (product).

Одной из задач является предотвращение неизбежного загрязнения серой из угля, имеющего высокое содержание серы, в случае, если используется уголь, являющийся наиболее распространенным материалом - углеродсодержащим восстановителем.One of the tasks is to prevent the inevitable sulfur pollution from coal having a high sulfur content, if coal is used, which is the most common material - a carbon-containing reducing agent.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что при термическом восстановлении смеси исходных материалов, включающей уголь в качестве углеродсодержащего восстановителя, приблизительно 70% или более массовых процентов серы, содержащейся в угле, переходит в гранулированное металлическое железо, полученное путем термического восстановления. В некоторых случаях содержание серы в гранулированном металлическом железе (далее содержание серы в гранулированном металлическом железе также обозначается как [S], а содержание серы в шлаке обозначается как (S)) достигает 0,1 массового процента или более и 0,2 массового процента или более, в зависимости от используемого сорта угля (далее содержание в массовых процентах сокращенно также обозначается %). Если металлическое железо имеет столь высокое содержание серы, ценность продукции существенно снижается и, кроме того, существенно ограничивается его область применения. В случае, если гранулированное металлическое железо, произведенное при помощи процесса получения железа путем прямого восстановления, направляется в существующие установки для получения стали, такие как электропечи и конвертеры, и используется в качестве источника железа, содержание серы в гранулированном металлическом железе желательно снижать до минимума.The inventors of the present invention have found that upon thermal reduction of a raw material mixture including carbon as a carbon-containing reducing agent, approximately 70% or more mass percent of the sulfur contained in the coal is converted to granular metallic iron obtained by thermal reduction. In some cases, the sulfur content in the granular metallic iron (hereinafter, the sulfur content in the granular metallic iron is also referred to as [S], and the sulfur content in the slag is indicated as (S)) reaches 0.1 mass percent or more and 0.2 mass percent or more, depending on the type of coal used (hereinafter, the content in mass percent is also abbreviated as%). If metallic iron has such a high sulfur content, the value of the product is significantly reduced and, in addition, its scope is significantly limited. In the event that the granular metal iron produced by the direct reduction iron process is sent to existing steel plants, such as electric furnaces and converters, and used as a source of iron, it is desirable to reduce the sulfur content of the granular metal iron to a minimum.

В качестве способа снижения содержания серы в гранулированном металлическом железе, произведенном при помощи процесса получения железа путем прямого восстановления, в Патентном документе 4 описано управление основностью ((CaO)/(SiO2), определяемой, исходя из содержания CaO и SiO2 в шлаке, являющемся побочным продуктом, образующимся при плавлении металлического железа, где (CaO) и (SiO2) представляют собой содержание, соответственно, CaO и SiO2 в шлаке. Кроме того, в Патентном документе 5 указано, что основность (([CaO]+[MgO])/[SiO2]) шлакообразующего компонента, вычисленную, исходя из содержания CaO, содержания MgO и содержания SiO2 в смеси исходных материалов, задают в диапазоне от 1,3 до 2,3, и что подходящим образом управляют содержанием MgO в шлакообразующем компоненте, где [CaO], [MgO] и [SiO2] представляют собой содержание, соответственно, CaO, MgO и SiO2 в смеси исходных материалов.As a way to reduce the sulfur content of granular metallic iron produced by direct reduction of iron production, Patent Document 4 describes the control of basicity ((CaO) / (SiO 2 ) determined based on the content of CaO and SiO 2 in the slag, which is a by-product resulting from the melting of metallic iron, where (CaO) and (SiO 2 ) are respectively CaO and SiO 2 in the slag. In addition, Patent Document 5 states that the basicity (([[CaO] + [ MgO]) / [SiO 2 ]) slag-forming component calculated on the basis of CaO content, MgO content and SiO 2 content in the starting material mixture are set in the range from 1.3 to 2.3, and that the MgO content in the slag-forming component is suitably controlled, where [CaO], [MgO] and [SiO 2 ] are the contents of CaO, MgO and SiO 2 , respectively, in the mixture of starting materials.

В Патентном документе 5 также указано следующее: (I) основность (((CaO)+(MgO))/(SiO2)) получающегося в результате шлака, составляющая 1,7 или более, по мере ее увеличения приводит к снижению текучести, таким образом, существенно снижая способность к коалесценции мелких частиц восстановленного железа, образовавшихся при восстановлении материала, содержащего оксид железа, в смеси исходных материалов; (II) невозможно в процессе производства стабильным образом обеспечить высокий выход металлического железа с большим размером зерна из-за снижения способности к коалесценции; (III) для повышения упомянутого выхода достаточно добавить материал, содержащий CaF2 (например, плавиковый шпат), здесь (MgO) представляет собой содержание MgO в шлаке.Patent Document 5 also indicates the following: (I) a basicity of (((CaO) + (MgO)) / (SiO 2 )) of the resulting slag of 1.7 or more, as it increases, decreases the yield, such Thus, significantly reducing the ability for coalescence of small particles of reduced iron formed during the reduction of material containing iron oxide in a mixture of starting materials; (II) it is impossible in the production process to stably ensure a high yield of metallic iron with a large grain size due to a decrease in the ability to coalesce; (III) to increase said yield, it is sufficient to add a material containing CaF 2 (for example, fluorspar), here (MgO) represents the MgO content in the slag.

Патентный документ 1: Нерассмотренная заявка на японский патент № 2-228411.Patent Document 1: Unexamined Japanese Patent Application No. 2-228411.

Патентный документ 2: Нерассмотренная заявка на японский патент № 2001-279313.Patent Document 2: Unexamined Japanese Patent Application No. 2001-279313.

Патентный документ 3: Нерассмотренная заявка на японский патент № 2001-247920.Patent Document 3: Unexamined Japanese Patent Application No. 2001-247920.

Патентный документ 4: Нерассмотренная заявка на японский патент № 2001-279315.Patent Document 4: Unexamined Japanese Patent Application No. 2001-279315.

Патентный документ 5: Нерассмотренная заявка на японский патент № 2004-285399.Patent Document 5: Unexamined Japanese Patent Application No. 2004-285399.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение создано с учетом приведенных выше обстоятельств. Задачей настоящего изобретения является создание характеризующегося хорошей производительностью способ производства гранулированного металлического железа, имеющего низкое содержание серы, причем этот способ отличается от способов, описанных выше. Другой задачей настоящего изобретения является обеспечить получение шлака как побочного продукта, образующегося при выполнении упомянутого способа производства.The present invention has been made in view of the above circumstances. An object of the present invention is to provide a method for producing granular metallic iron having a low sulfur content, characterized by good productivity, this method being different from the methods described above. Another objective of the present invention is to provide slag as a by-product resulting from the implementation of the production method.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, способ производства гранулированного металлического железа включает следующие этапы, на которых:According to one aspect of the present invention, a method for the production of granular metallic iron comprises the following steps, in which:

загружают смесь исходных материалов, которая включает материал, содержащий оксид железа, углеродсодержащий восстановитель и соединение щелочного металла, в печь для термического восстановления, нагревают упомянутую смесь исходных материалов и восстанавливают оксид железа, находящийся в упомянутом материале, содержащем оксид железа, при помощи углеродсодержащего восстановителя с получением металлического железа и шлака в качестве побочного продукта, обеспечивают коалесценцию металлического железа в гранулы при одновременном отделении металлического железа от шлака, и охлаждают металлическое железо и позволяют ему затвердеть,load the starting material mixture, which includes material containing iron oxide, a carbon-containing reducing agent and an alkali metal compound, into a thermal reduction furnace, heating said mixture of starting materials and reducing the iron oxide contained in said iron oxide-containing material using a carbon-containing reducing agent with obtaining metallic iron and slag as a by-product, provide coalescence of metallic iron in granules while separating metal iron from slag, and cool the metal iron and allow it to harden,

причем упомянутая смесь исходных материалов содержит, по меньшей мере, Fe, Ca, Mg, Si и щелочной металл как составляющие элементы таким образом, чтобы шлак содержал CaO, MgO, SiO2 и оксид щелочного металла, а оксид щелочного металла представлял собой, по меньшей мере, один оксид, выбранный из Li2O, Na2O и K2O,wherein said starting material mixture contains at least Fe, Ca, Mg, Si and an alkali metal as constituent elements such that the slag contains CaO, MgO, SiO 2 and an alkali metal oxide, and the alkali metal oxide is at least at least one oxide selected from Li 2 O, Na 2 O and K 2 O,

оксид щелочного металла удовлетворял, по меньшей мере, одному из приведенных ниже выражений (1)-(3), и основность шлака удовлетворяла приведенному ниже выражению (4):alkali metal oxide satisfies at least one of the following expressions (1) to (3), and the basicity of the slag satisfies the following expression (4):

(Li2O)≥0,03

Figure 00000001
(1)(Li 2 O) ≥0.03
Figure 00000001
(one)

(Na2O)≥0,10

Figure 00000002
(2)(Na 2 O) ≥0.10
Figure 00000002
(2)

(K2O)≥0,10

Figure 00000002
(3)(K 2 O) ≥0.10
Figure 00000002
(3)

1,3≤((CaO)+(MgO))/(SiO2)≤2,3

Figure 00000002
(4),1.3≤ ((CaO) + (MgO)) / (SiO 2 ) ≤2.3
Figure 00000002
(four),

где в выражениях (1)-(4) (Li2O), (Na2O), (K2O), (CaO), (MgO) и (SiO2) представляют собой доли (в массовых процентах) Li2O, Na2O, K2O, CaO, MgO и SiO2 в шлаке, соответственно.where in expressions (1) - (4) (Li 2 O), (Na 2 O), (K 2 O), (CaO), (MgO) and (SiO 2 ) are fractions (in mass percent) of Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, CaO, MgO, and SiO 2 in slag, respectively.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, способ производства гранулированного металлического железа включает следующие этапы, на которыхAccording to another aspect of the present invention, a method for producing granular metallic iron comprises the following steps, wherein

загружают соединение щелочного металла и смесь исходных материалов, которая включает материал, содержащий оксид железа и углеродсодержащий восстановитель, в печь для термического восстановления, нагревают упомянутую смесь исходных материалов и восстанавливают оксид железа, находящийся в упомянутом материале, содержащем оксид железа, при помощи углеродсодержащего восстановителя с получением металлического железа и шлака в качестве побочного продукта, обеспечивают коалесценцию металлического железа в гранулы при одновременном отделении металлического железа от шлака, и охлаждают металлическое железо и позволяют ему затвердеть,load the alkali metal compound and a mixture of starting materials, which includes a material containing iron oxide and a carbon-containing reducing agent, in a furnace for thermal reduction, heating said mixture of starting materials and reducing the iron oxide contained in the said material containing iron oxide using a carbon-containing reducing agent with by obtaining metallic iron and slag as a by-product, provide coalescence of metallic iron into granules while pouring metallic iron from the slag, and cool the metallic iron and allow it to harden,

причем упомянутая смесь исходных материалов или соединение щелочного металла содержит, по меньшей мере, Fe, Ca, Mg, Si и щелочной металл как составляющие элементы таким образом, чтобы шлак содержал CaO, MgO, SiO2 оксид щелочного металла, причем оксид щелочного металла представляет собой, по меньшей мере, один оксид, выбранный из Li2O, Na2O и K2O,wherein said raw material mixture or alkali metal compound contains at least Fe, Ca, Mg, Si and an alkali metal as constituent elements such that the slag contains CaO, MgO, SiO 2 an alkali metal oxide, wherein the alkali metal oxide is at least one oxide selected from Li 2 O, Na 2 O and K 2 O,

оксид щелочного металла удовлетворял, по меньшей мере, одному из указанных выше выражений (1)-(3), и основность шлака удовлетворяла указанному выше выражению (4).alkali metal oxide satisfied at least one of the above expressions (1) to (3), and the basicity of the slag satisfied the above expression (4).

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения, способ производства гранулированного металлического железа включает этапы загрузки смеси исходных материалов, которая включает материал, содержащий оксид железа, и углеродсодержащий восстановитель, в печь для термического восстановления, нагрева смеси исходных материалов и восстановления оксида железа, находящегося в материале, содержащем оксид железа, при помощи углеродсодержащего восстановителя с получением металлического железа и шлака в качестве побочного продукта, обеспечения коалесценции металлического железа в гранулы при одновременном отделении металлического железа от шлака, и охлаждения и затвердевания металлического железа,According to a further aspect of the present invention, a method for producing granular metallic iron comprises the steps of loading a raw material mixture, which includes material containing iron oxide, and a carbon-containing reducing agent, into a furnace for thermal reduction, heating the raw material mixture, and reducing iron oxide contained in the material containing iron oxide, using a carbon-containing reducing agent to produce metallic iron and slag as a by-product, providing the coalescence of metallic iron into granules while separating metallic iron from slag, and cooling and solidification of metallic iron,

причем упомянутая смесь исходных материалов содержит, по меньшей мере, Fe, Ca, Mg и Si как составляющие элементы таким образом, чтобыmoreover, the said mixture of starting materials contains at least Fe, Ca, Mg and Si as constituent elements so that

шлак содержал CaO, MgO и SiO2, основность шлака удовлетворяла приведенному ниже выражению (5), и содержание MgO в шлаке удовлетворяло приведенному ниже выражению (6):the slag contained CaO, MgO and SiO 2 , the basicity of the slag satisfied the expression (5) below, and the MgO content in the slag satisfied the expression (6) below:

1,5≤((CaO)+(MgO))/(SiO2)≤2,2

Figure 00000002
(5)1.5≤ ((CaO) + (MgO)) / (SiO 2 ) ≤2.2
Figure 00000002
(5)

13<(MgO)≤25

Figure 00000002
(6),13 <(MgO) ≤25
Figure 00000002
(6)

где в выражениях (5) и (6) (CaO), (MgO) и (SiO2) представляют собой количества (в массовых процентах) CaO, MgO и SiO2 в шлаке, соответственно.where in expressions (5) and (6) (CaO), (MgO) and (SiO 2 ) are the amounts (in mass percent) of CaO, MgO and SiO 2 in the slag, respectively.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предлагается шлак, образующийся в качестве побочного продукта при выполнении описанных выше способов производства.According to another aspect of the present invention, there is provided a slag formed as a by-product from the production methods described above.

Задачи, отличительные особенности, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из приведенного далее подробного описания и приложенных чертежей.The objectives, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the attached drawings.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На Фиг.1 схематично показана примерная печь для термического восстановления с вращающимся подом.Figure 1 schematically shows an exemplary rotary hearth thermal reduction furnace.

Фиг.2 - график, иллюстрирующий взаимосвязь между основностью шлака и коэффициентом распределения серы в Примере а.Figure 2 is a graph illustrating the relationship between the basicity of the slag and the distribution coefficient of sulfur in Example a.

Фиг.3 - график, иллюстрирующий взаимосвязь между основностью шлака и коэффициентом распределения серы в Примере b.Figure 3 is a graph illustrating the relationship between the basicity of the slag and the distribution coefficient of sulfur in Example b.

Фиг.4 - график, иллюстрирующий взаимосвязь между основностью шлака и коэффициентом распределения серы в Примере с.4 is a graph illustrating the relationship between the basicity of the slag and the distribution coefficient of sulfur in Example c.

Фиг.5 - график, иллюстрирующий взаимосвязь между содержанием MgO в шлаке и коэффициентом распределения серы в Примере с.5 is a graph illustrating the relationship between the MgO content in the slag and the sulfur distribution coefficient in Example c.

Предпочтительные варианты реализации изобретенияPreferred Embodiments

Первый вариантFirst option

Ниже будет описан первый вариант реализации настоящего изобретения.A first embodiment of the present invention will be described below.

Для получения железа путем прямого восстановления в качестве промышленной печи для термического восстановления, как правило, используют промышленную печь для термического восстановления с вращающимся подом. В печи для термического восстановления с вращающимся подом с использованием множества горелок, установленных над вращающимся подом, сжигают топливный газ, например, природный газ. Возникающая в результате теплота сгорания поступает в смесь исходных материалов, размещенную на поде, и служит в качестве теплоты, необходимой для восстановления с плавлением. Отходящий газ, возникающий при горении, содержит окисляющие газы, такие как CO2 и H2O. Окисляющие газы влияют на состав газовой атмосферы вокруг смеси исходных материалов. Как следствие, очень трудно сохранить восстановительный потенциал газовой атмосферы в печи на высоком уровне, если не удалять окисляющие газы подходящим образом. В то же время в случае достаточно высокого восстановительного потенциала газовой атмосферы внутри смеси исходных материалов или вокруг нее, сера, содержащаяся в углеродсодержащем восстановителе, таком как уголь или кокс, включенном в состав смеси исходных материалов, фиксируется в виде CaS из-за наличия CaO в шлаке. CaS отделяется от смеси исходных материалов вместе со шлаком. Включение в состав смеси исходных материалов фторсодержащего вещества, такого как плавиковый шпат (CaF2), приводит к дальнейшему выделению серы, находящейся в смеси исходных материалов, из этой смеси.To produce iron by direct reduction, an industrial rotary hearth thermal reduction furnace is typically used as an industrial thermal reduction furnace. In a rotary hearth thermal reduction furnace using a plurality of burners mounted above the rotary hearth, fuel gas, for example, natural gas, is burned. The resulting heat of combustion enters the raw material mixture placed on the hearth and serves as the heat needed for reduction with melting. The flue gas resulting from combustion contains oxidizing gases such as CO 2 and H 2 O. Oxidizing gases affect the composition of the gaseous atmosphere around the feed mixture. As a result, it is very difficult to maintain the reduction potential of the gaseous atmosphere in the furnace at a high level if oxidizing gases are not removed in a suitable manner. At the same time, in the case of a sufficiently high reduction potential of the gaseous atmosphere inside or around the mixture of starting materials, the sulfur contained in a carbon-containing reducing agent, such as coal or coke, included in the mixture of starting materials, is fixed in the form of CaS due to the presence of CaO in slag. CaS is separated from the mixture of starting materials together with slag. The inclusion of a fluorine-containing substance such as fluorspar (CaF 2 ) in the composition of the starting material mixture further leads to the separation of sulfur in the starting material mixture from this mixture.

Что касается способа удаления окисляющих газов, то на поде печи А для термического восстановления, показанной на Фиг.1, заранее создают слой углеродсодержащего порошка (далее называемый подстилающим слоем), который не показан. Смесь исходных материалов размещают на подстилающем слое и подвергают термическому восстановлению. Условия для прохождения целевой реакции восстановления при плавлении эффективным образом создают при одновременном вращении пода упомянутой печи для термического восстановления с вращающимся подом с циклом, составляющим от приблизительно 8 до приблизительно 16 минут. Восстановительный потенциал газовой атмосферы в непосредственной близости от смеси исходных материалов можно поддерживать на высоком уровне. Кроме того, можно в некоторой степени повысить способность к обессериванию.As for the method of removing oxidizing gases, a layer of carbon-containing powder (hereinafter referred to as the bedding layer), which is not shown, is preliminarily created on the hearth of the furnace A for thermal reduction shown in FIG. The mixture of starting materials is placed on the underlying layer and subjected to thermal recovery. The conditions for the targeted reduction reaction to be melted are efficiently created while the hearth of said thermal reduction furnace is rotated with a rotating hearth with a cycle of from about 8 to about 16 minutes. The recovery potential of the gas atmosphere in the immediate vicinity of the mixture of starting materials can be maintained at a high level. In addition, it is possible to some extent to increase the ability to desulfurize.

Однако авторы настоящего изобретения обнаружили, что исключительно рассмотренной выше операции создания подстилающего слоя все же недостаточно, чтобы гарантировать производство гранулированного металлического железа, имеющего низкое содержание серы, в используемой на практике печи для термического восстановления с вращающимся подом. Использование способов, рассмотренных в Патентных документах 4 и 5, которые указаны выше, повышает гарантии получения гранулированного металлического железа, имеющего сниженное содержание серы. В способах, соответствующих этим патентным документам, главное внимание сосредоточено на основности шлака. Объяснение этому в общих чертах приведено ниже.However, the inventors of the present invention have found that solely the above-described operation of creating an underlying layer is still insufficient to guarantee the production of granular metallic iron having a low sulfur content in a rotary hearth furnace used in practice. The use of the methods described in Patent Documents 4 and 5, which are indicated above, increases the guarantee of obtaining granular metallic iron having a reduced sulfur content. In the methods corresponding to these patent documents, the main focus is on the basicity of the slag. The explanation for this is outlined below.

Чтобы снизить содержание [S] серы в гранулированном металлическом железе (то есть увеличить наблюдаемую степень обессеривания), чрезвычайно важно поддерживать на стабильном уровне содержание (S) серы в шлаке при ее фиксации в шлаке в виде CaS, а также препятствовать миграции серы в направлении восстановленного железа. Если говорить более конкретно, необходимо поддерживать восстановительный потенциал газовой атмосферы на высоком уровне и увеличить до максимума основность получаемого в результате шлака. В отличие от обычной печи для получения чугуна или стали, где используется расплавленное железо, в способе восстановления с плавлением, являющимся предметом настоящего изобретения, температура атмосферы, превышающая 1550°С, не является предпочтительной с точки зрения оборудования и функционирования печи для термического восстановления с вращающимся подом. Желательно функционирование при поддержании температуры атмосферы на уровне приблизительно 1550°С или ниже, и предпочтительно - 1500°С или ниже. Однако в случае, если основность шлака, образующегося на этапе восстановления при плавлении, при указанных температурных условиях начинает превышать приблизительно 1,7, температура плавления шлака повышается, что замедляет его коалесценцию. Кроме того, также замедляется коалесценция восстановленного железа. Это затрудняет обеспечение в процессе производства высокого выхода металлического железа с большим размером кусков.In order to reduce the [S] sulfur content in the granular metallic iron (that is, to increase the observed degree of desulfurization), it is extremely important to maintain a stable level of (S) sulfur in the slag when it is fixed in the slag in the form of CaS, as well as to prevent the migration of sulfur in the direction of reduced gland. More specifically, it is necessary to maintain the recovery potential of the gas atmosphere at a high level and maximize the basicity of the resulting slag. In contrast to a conventional furnace for producing cast iron or steel using molten iron in the melting reduction method of the present invention, an atmosphere temperature in excess of 1550 ° C. is not preferable in terms of equipment and operation of a rotary thermal reduction furnace Pod. It is desirable to function while maintaining the temperature of the atmosphere at about 1550 ° C. or lower, and preferably 1500 ° C. or lower. However, if the basicity of the slag formed during the reduction stage during melting under the indicated temperature conditions begins to exceed approximately 1.7, the melting point of the slag rises, which slows its coalescence. In addition, the coalescence of reduced iron also slows down. This makes it difficult to ensure a high yield of metallic iron with a large piece size in the manufacturing process.

Авторы настоящего изобретения провели глубокие исследования с целью обеспечить как можно более быстрое плавление шлакообразующих компонентов с образованием шлака в условиях нагрева смеси исходных материалов, размещенной в печи для термического восстановления с вращающимся подом, и, как следствие, сделать возможной коалесценцию возникающего в результате шлака, чтобы способствовать коалесценции остающегося восстановленного железа, что увеличит выход гранулированного металлического железа, а также с целью снижения доли серы, которая неизбежно загрязняет гранулированное металлическое железо, получаемое при помощи такого процесса.The inventors of the present invention conducted in-depth studies in order to ensure as fast as possible the melting of slag-forming components with the formation of slag under conditions of heating a mixture of starting materials placed in a rotary hearth thermal reduction furnace, and, as a result, to enable coalescence of the resulting slag so that promote coalescence of the remaining reduced iron, which will increase the yield of granular metallic iron, as well as to reduce the proportion of sulfur, which inevitably pollutes the granular metallic iron obtained by such a process.

На основе этих исследований было обнаружено следующее: если смесь исходных материалов содержит, по меньшей мере, Fe, Ca, Mg, Si и щелочной металл как составляющие элементы таким образом, чтобы шлак содержал CaO, MgO, SiO2 и оксид щелочного металла, оксид щелочного металла представлял собой, по меньшей мере, один оксид, выбранный из Li2O, Na2O и K2O, оксид щелочного металла удовлетворял, по меньшей мере, одному из указанных выше выражений (1)-(3), и основность шлака удовлетворяла указанному выше выражению (4), то коэффициент распределения серы между получающимся в результате шлаком и получающимся в результате гранулированным металлическим железом, т.е. (S)/[S], существенно улучшается, обеспечивая заметное снижение содержания [S] серы в гранулированном металлическом железе, в результате чего можно обеспечить хороший выход гранулированного металлического железа, имеющего низкое содержание серы. Это привело к созданию способа производства гранулированного металлического железа, соответствующего первому варианту реализации настоящего изобретения. Способ производства гранулированного металлического железа, соответствующий первому варианту реализации настоящего изобретения, а также получение шлака в качестве побочного продукта, образующегося при выполнении упомянутого способа производства, будут подробно описаны ниже.Based on these studies, the following was discovered: if the starting material mixture contains at least Fe, Ca, Mg, Si and an alkali metal as constituent elements so that the slag contains CaO, MgO, SiO 2 and an alkali metal oxide, an alkaline oxide the metal was at least one oxide selected from Li 2 O, Na 2 O and K 2 O, the alkali metal oxide satisfied at least one of the above expressions (1) to (3), and the basicity of the slag satisfying the above expression (4), then the sulfur distribution coefficient between receiving resulting from slag and the resulting granular metallic iron, i.e. (S) / [S] improves significantly, providing a marked reduction in the [S] sulfur content of the granular metallic iron, whereby a good yield of granular metallic iron having a low sulfur content can be ensured. This led to the creation of a method for the production of granular metallic iron, corresponding to the first embodiment of the present invention. The method for producing granular metallic iron according to the first embodiment of the present invention, as well as the production of slag as a by-product resulting from the implementation of said production method, will be described in detail below.

[Компоненты шлака][Components of slag]

Шлак, образующийся при выполнении обычного процесса получения железа путем прямого восстановления, содержит в качестве составляющих CaO, MgO и SiO2. Основность шлака (((CaO)+(MgO))/(SiO2)) определяется долями этих составляющих. Основность шлака тесно связана с коэффициентом распределения серы (S)/[S] в реакции "шлак-металл" в ходе обычного процесса получения чугуна и стали.Slag formed during the usual process of producing iron by direct reduction contains CaO, MgO and SiO 2 as components. The basicity of the slag (((CaO) + (MgO)) / (SiO 2 )) is determined by the fractions of these components. The basicity of slag is closely related to the sulfur distribution coefficient (S) / [S] in the slag-metal reaction during the normal process for producing cast iron and steel.

В то же время шлак, образующийся в этом варианте реализации настоящего изобретения, также содержит в качестве составляющей оксид щелочного металла. Шлак, содержащий оксид щелочного металла в дополнение к CaO, MgO и SiO2, обеспечивает более глубокое обессеривание по сравнению с обычным шлаком, содержащим CaO, MgO и SiO2.At the same time, the slag formed in this embodiment of the present invention also contains alkali metal oxide as a component. The slag containing alkali metal oxide in addition to CaO, MgO and SiO 2 provides a deeper desulfurization compared to conventional slag containing CaO, MgO and SiO 2 .

Причину, по которой шлак, содержащий оксид щелочного металла в дополнение к CaO, MgO и SiO2, обеспечивает превосходное обессеривание, еще предстоит объяснить теоретически. Однако на основе описанных ниже результатов экспериментов сделан вывод о следующем. А именно, предполагается, что подходящее управление основностью шлака, образующегося в качестве побочного продукта при производстве гранулированного металлического железа, и подходящее управление содержанием оксидов щелочных металлов в шлаке приводят к снижению температуры плавления шлака, являющегося побочным продуктом, оптимизации таких физических свойств, как текучесть шлака, и увеличению до максимума коэффициента распределения серы (S)/[S] для шлака, являющегося побочным продуктом.The reason that the slag containing alkali metal oxide in addition to CaO, MgO and SiO 2 provides excellent desulfurization remains to be theoretically explained. However, based on the experimental results described below, the following conclusion is made. Namely, it is assumed that a suitable control of the basicity of the slag produced as a by-product in the production of granular metallic iron and a suitable control of the content of alkali metal oxides in the slag lead to a decrease in the melting point of the slag, which is a by-product, of optimization of such physical properties as slag flow , and increase to a maximum the sulfur distribution coefficient (S) / [S] for slag, which is a by-product.

Тип оксида щелочного металла в шлаке конкретным образом не ограничивается. В случае, если оксидом щелочного металла является Na2O, K2O или Li2O, оксид щелочного металла существенно влияет на снижение температуры плавления шлака. Как следствие, оксид щелочного металла может представлять собой, по меньшей мере, один оксид, выбираемый из группы, состоящей из Na2O, K2O и Li2O.The type of alkali metal oxide in the slag is not particularly limited. If the alkali metal oxide is Na 2 O, K 2 O or Li 2 O, the alkali metal oxide significantly affects the decrease in the melting temperature of the slag. As a consequence, the alkali metal oxide may be at least one oxide selected from the group consisting of Na 2 O, K 2 O and Li 2 O.

[Содержание Li2O, Na2O и K2O в шлаке][The content of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O in the slag]

Эффект обессеривания обеспечивается при содержании оксида щелочного металла в шлаке, составляющем приблизительно 0,03 массового процента, если этим оксидом является Li2O, приблизительно 0,10 массового процента, если этим оксидом является Na2O, или приблизительно 0,10 массового процента, если этим оксидом является K2O. Содержание Li2O в образующемся шлаке предпочтительно составляет 0,1 массового процента или более, и более предпочтительно - 0,3 массового процента или более. Содержание Na2O в образующемся шлаке предпочтительно составляет 0,2 массового процента или более, и более предпочтительно - 0,5 массового процента. Содержание K2O в образующемся шлаке предпочтительно составляет 0,3 массового процента или более, и более предпочтительно - 0,7 массового процента.The desulfurization effect is achieved when the content of alkali metal oxide in the slag is approximately 0.03 mass percent, if this oxide is Li 2 O, about 0.10 mass percent, if this oxide is Na 2 O, or about 0.10 mass percent, if this oxide is K 2 O. The content of Li 2 O in the resulting slag is preferably 0.1 mass percent or more, and more preferably 0.3 mass percent or more. The content of Na 2 O in the resulting slag is preferably 0.2 mass percent or more, and more preferably 0.5 mass percent. The content of K 2 O in the resulting slag is preferably 0.3 mass percent or more, and more preferably 0.7 mass percent.

Верхний предел содержания Li2O в образующемся шлаке предпочтительно составляет 12 массовых процентов. Верхний предел содержания Na2O в образующемся шлаке предпочтительно составляет 5 массовых процентов. Верхний предел содержания K2O в образующемся шлаке предпочтительно составляет 5 массовых процентов. Активное включение Li2O, Na2O или K2O в образующийся шлак приводит к снижению температуры плавления этого шлака, являющегося побочным продуктом, и к увеличению коэффициента распределения серы для данного шлака. Однако чересчур высокое содержание Li2O, Na2O или K2O в шлаке вызывает сильное их испарение, в результате чего испарившийся Li2O, Na2O или K2O реагирует с огнеупорными материалами в печи, способствуя повреждению стенок этой печи. Содержание Li2O предпочтительно составляет 11 массовых процентов или менее и более предпочтительно - 10 массовых процентов или менее. Содержание Na2O предпочтительно составляет 4,5 массовых процента или менее и более предпочтительно - 4 массовых процента или менее. Содержание K2O предпочтительно составляет 3 массовых процента или менее и более предпочтительно - 2 массовых процента или менее. Шлак может содержать отдельно Li2O, Na2O или K2Oлибо в комбинации из двух или более из них.The upper limit of the content of Li 2 O in the resulting slag is preferably 12 mass percent. The upper limit of the content of Na 2 O in the resulting slag is preferably 5 weight percent. The upper limit of the content of K 2 O in the resulting slag is preferably 5 weight percent. Active inclusion of Li 2 O, Na 2 O or K 2 O in the resulting slag leads to a decrease in the melting point of this slag, which is a by-product, and to an increase in the sulfur distribution coefficient for this slag. However, the too high content of Li 2 O, Na 2 O or K 2 O in the slag causes their strong evaporation, as a result of which the evaporated Li 2 O, Na 2 O or K 2 O reacts with refractory materials in the furnace, causing damage to the walls of this furnace. The content of Li 2 O is preferably 11 mass percent or less, and more preferably 10 mass percent or less. The Na 2 O content is preferably 4.5 weight percent or less, and more preferably 4 weight percent or less. The K 2 O content is preferably 3 weight percent or less, and more preferably 2 weight percent or less. Slag may contain separately Li 2 O, Na 2 O or K 2 O, or in combination of two or more of them.

[Соединение щелочного металла][Alkali metal compound]

Соединение щелочного металла, соответствующее этому варианту реализации настоящего изобретения, может представлять собой, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из группы, состоящей из соединений лития, соединений натрия и соединений калия. То есть соединение щелочного металла, соответствующее этому варианту реализации настоящего изобретения, может представлять собой соединение лития, соединение натрия или соединение калия. В качестве альтернативы соединение щелочного металла, соответствующее этому варианту реализации настоящего изобретения, может представлять собой комбинацию из двух или более соединений, выбираемых из группы, состоящей из соединений лития, соединений натрия и соединений калия. Кроме того, соединение щелочного металла, соответствующее этому варианту реализации настоящего изобретения, может также представлять собой комбинацию любого из упомянутых соединений лития, соединений натрия и соединений калия с соединением щелочного металла, отличающимся от упомянутых соединений лития, соединений натрия и соединений калия.An alkali metal compound according to this embodiment of the present invention may be at least one compound selected from the group consisting of lithium compounds, sodium compounds and potassium compounds. That is, an alkali metal compound according to this embodiment of the present invention may be a lithium compound, a sodium compound or a potassium compound. Alternatively, the alkali metal compound of this embodiment of the present invention may be a combination of two or more compounds selected from the group consisting of lithium compounds, sodium compounds and potassium compounds. In addition, an alkali metal compound according to this embodiment of the present invention may also be a combination of any of said lithium compounds, sodium compounds and potassium compounds with an alkali metal compound different from said lithium compounds, sodium compounds and potassium compounds.

Смесь исходных материалов может содержать, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из группы, состоящей из соединений лития, соединений натрия и соединений калия, в качестве соединения щелочного металла таким образом, чтобы оксид щелочного металла в шлаке удовлетворял, по меньшей мере, одному из указанных выше выражений (1)-(3). Как следствие, смесь исходных материалов может содержать соединение щелочного металла таким образом, чтобы шлак содержал оксид щелочного металла, отличающийся от упомянутых Li2O, Na2O или K2O.The starting material mixture may contain at least one compound selected from the group consisting of lithium compounds, sodium compounds and potassium compounds, as an alkali metal compound such that the alkali metal oxide in the slag satisfies at least one of the above expressions (1) - (3). As a consequence, the starting material mixture may contain an alkali metal compound such that the slag contains alkali metal oxide different from the aforementioned Li 2 O, Na 2 O or K 2 O.

Тип соединения лития конкретным образом не ограничивается. Его примеры включают карбонат лития (Li2CO3) и оксид лития (Li2O).The type of lithium compound is not particularly limited. Examples thereof include lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and lithium oxide (Li 2 O).

Тип соединения натрия конкретным образом не ограничивается. Его примеры включают карбонат натрия (Na2CO3) и оксид натрия (Na2O).The type of sodium compound is not particularly limited. Examples thereof include sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) and sodium oxide (Na 2 O).

Тип соединения натрия конкретным образом не ограничивается. Его примеры включают карбонат калия (K2CO3) и оксид калия (K2O).The type of sodium compound is not particularly limited. Examples thereof include potassium carbonate (K 2 CO 3 ) and potassium oxide (K 2 O).

Соединение щелочного металла может представлять собой соединение, которое образует в шлаке любые два или более из оксидов Li2O, Na2O и K2O. Примером комплексного оксида на основе М1-М2, в котором оксид щелочного металла (М1) просто смешан с оксидом химического элемента (М2), отличающегося от щелочных металлов, является Na2O-Li2O-SiO2-CaO. Примером соединения щелочного металла, которое образует в шлаке Na2O и K2O, является нефелин [состав: (Na,K)(Al,Si)O4]. Отметим, что нефелин также соответствует описанному ниже комплексному оксиду, который имеет температуру плавления 1400°С или ниже и содержит щелочной металл.The alkali metal compound may be a compound that forms any two or more of the oxides Li 2 O, Na 2 O and K 2 O in the slag. An example of a complex oxide based on M1-M2, in which the alkali metal oxide (M1) is simply mixed with the oxide of a chemical element (M2) other than alkali metals is Na 2 O-Li 2 O-SiO 2 -CaO. An example of an alkali metal compound that forms Na 2 O and K 2 O in slag is nepheline [composition: (Na, K) (Al, Si) O 4 ]. Note that nepheline also corresponds to the complex oxide described below, which has a melting point of 1400 ° C. or lower and contains an alkali metal.

Соединение щелочного металла предпочтительно представляет собой комплексный оксид, который имеет температуру плавления 1400°С или ниже и содержит, по меньшей мере, один щелочной металл. Как описано выше, печь для термического восстановления с движущимся подом, как правило, работает в условиях поддержания в ней температуры (температуры атмосферы) на уровне от приблизительно 1450°С до приблизительно 1550°С. Таким образом, нагрев смеси исходных материалов, содержащей комплексный оксид, который имеет температуру плавления 1400°С или ниже в упомянутой печи приводит к быстрому плавлению этого оксида. Его коалесценция приводит к быстрому образованию шлака. Быстрое образование шлака способствует коалесценции остающегося металлического железа с получением гранул, что повышает выход гранулированного металлического железа. То есть включение (добавление извне) комплексного оксида, имеющего низкую температуру плавления, в смесь исходных материалов приводит к быстрому плавлению этого оксида под воздействием теплоты с возникновением состояния предварительного плавления, что повышает выход гранулированного металлического железа. Как описано ниже в Примере b, использование комплексного оксида в качестве соединения щелочного металла приводит к уменьшению не только содержания серы в металлическом железе, но также и к уменьшению времени, требующегося для плавления смеси исходных материалов, по сравнению с использованием простого оксида щелочного металла, что дополнительно увеличивает упомянутый выход.The alkali metal compound is preferably a complex oxide that has a melting point of 1400 ° C. or lower and contains at least one alkali metal. As described above, a moving hearth thermal reduction furnace typically operates while maintaining the temperature (atmosphere temperature) therein at a level of from about 1450 ° C. to about 1550 ° C. Thus, heating a starting material mixture containing a complex oxide that has a melting point of 1400 ° C. or lower in said furnace leads to a rapid melting of this oxide. Its coalescence leads to the rapid formation of slag. The rapid formation of slag facilitates the coalescence of the remaining metallic iron to produce granules, which increases the yield of granular metallic iron. That is, the inclusion (addition from the outside) of a complex oxide having a low melting point in the mixture of starting materials leads to the rapid melting of this oxide under the influence of heat with the appearance of a state of preliminary melting, which increases the yield of granular metallic iron. As described in Example b below, the use of complex oxide as an alkali metal compound not only reduces the sulfur content of metallic iron, but also reduces the time required to melt the starting material mixture, compared to using simple alkali metal oxide, which further increases said yield.

Примеры щелочных металлов в комплексном оксиде включают Li, Na и K, Li и Na используются в предпочтительном случае с точки зрения доступности. Описанный выше комплексный оксид может содержать, по меньшей мере, один щелочной металл. Например, комплексный оксид в предпочтительном случае содержит, по меньшей мере, один из следующих металлов: Li, Na и K.Examples of alkali metals in the complex oxide include Li, Na and K, Li and Na are preferably used in terms of availability. The complex oxide described above may contain at least one alkali metal. For example, a complex oxide preferably contains at least one of the following metals: Li, Na and K.

Термин "комплексный оксид, содержащий, по меньшей мере, один щелочной металл" используется, чтобы указать на оксид, содержащий, по меньшей мере, один химический элемент, выбираемый из группы, состоящей из химических элементов - щелочных металлов, и содержащий, по меньшей мере, один химический элемент, отличающийся от щелочных металлов, на основе анализа химического состава при помощи, например, спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP, Inductively-Coupled Plasma) или атомно-абсорбционной спектрометрии. Если говорить более конкретно, при анализе химического состава оксида, например, при помощи спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой или атомно-абсорбционной спектрометрии, обнаруживаются, по меньшей мере, один щелочной металл и один химический элемент, отличающийся от щелочных металлов. Комплексный оксид содержит оксид щелочного металла (например, Na2O, Li2O или K2O) и оксид другого химического элемента (например, оксид шлакообразующего компонента), отличающегося от щелочных металлов, если предполагается, что каждый из обнаруженных химических элементов находится в виде простого оксида. То есть комплексный оксид может содержать, по меньшей мере, один оксид, выбираемый из группы, состоящей из Na2O, Li2O и K2O, и, по меньшей мере, один оксид, выбираемый из группы, состоящей из MgO, CaO, BaO, MnO, FeO, B2O3, Al2O3 и SiO2.The term "complex oxide containing at least one alkali metal" is used to indicate an oxide containing at least one chemical element selected from the group consisting of alkali metal chemical elements and containing at least , one chemical element other than alkali metals, based on an analysis of the chemical composition using, for example, inductively coupled plasma spectrometry (ICP, Inductively-Coupled Plasma) or atomic absorption spectrometry. More specifically, when analyzing the chemical composition of an oxide, for example, using inductively coupled plasma spectrometry or atomic absorption spectrometry, at least one alkali metal and one chemical element other than alkali metals are detected. The complex oxide contains an alkali metal oxide (e.g., Na 2 O, Li 2 O or K 2 O) and an oxide of another chemical element (e.g., oxide of a slag-forming component) different from alkali metals, if it is assumed that each of the detected chemical elements is in as a simple oxide. That is, the complex oxide may contain at least one oxide selected from the group consisting of Na 2 O, Li 2 O and K 2 O, and at least one oxide selected from the group consisting of MgO, CaO , BaO, MnO, FeO, B 2 O 3 , Al 2 O 3 and SiO 2 .

Комплексный оксид может быть получен следующим образом: сначала материал, снабжающий щелочным металлом, смешивают с материалом, который снабжает химическим элементом, отличающимся от щелочных металлов. Затем полученную в результате смесь прокаливают. В качестве альтернативы смесь плавят и дают ей затвердеть. Полученный в результате комплексный оксид при необходимости может быть превращен в порошок, чтобы отрегулировать размер частиц.The complex oxide can be prepared as follows: first, the material supplying the alkali metal is mixed with the material that supplies the chemical element other than alkali metals. Then, the resulting mixture is calcined. Alternatively, the mixture is melted and allowed to solidify. The resulting complex oxide may, if necessary, be pulverized to adjust particle size.

Примеры упомянутого материала, снабжающего щелочным металлом, включают карбонат натрия (Na2CO3) в качестве материала, вносящего Na; карбонат калия (K2CO3) в качестве материала, вносящего K; и карбонат лития (Li2CO3) в качестве материала, вносящего Li.Examples of said alkali metal supplying material include sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) as the material contributing Na; potassium carbonate (K 2 CO 3 ) as a material contributing K; and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) as the material contributing Li.

Примеры упомянутого материала, снабжающего химическим элементом, отличающимся от щелочных металлов, описаны ниже.Examples of said material supplying a chemical element other than alkali metals are described below.

Его примеры включают SiO2 в качестве материала, вносящего Si; обожженная известь (CaO) и карбонат кальция (CaCO3) в качестве материала, вносящего Ca; MgO и MgCO3 в качестве материала, вносящего Mg; BaCO3 в качестве материала, вносящего Ba; MnCO3 в качестве материала, вносящего Mn; FeO в качестве материала, вносящего Fe; H3BO3 в качестве материала, вносящего B; и Al2O3 в качестве материала, вносящего Al. Эти материалы обычно содержат несущественные примеси.Examples thereof include SiO 2 as a Si depositing material; calcined lime (CaO) and calcium carbonate (CaCO 3 ) as a Ca depositing material; MgO and MgCO 3 as a material contributing Mg; BaCO 3 as Ba depositing material; MnCO 3 as a material contributing Mn; FeO as a material contributing Fe; H 3 BO 3 as material contributing B; and Al 2 O 3 as the material contributing Al. These materials usually contain minor impurities.

Примером материала, вносящего Na, K и Si, является нефелин [состав: (Na,K)(Al,Si)O4].An example of a material introducing Na, K and Si is nepheline [composition: (Na, K) (Al, Si) O 4 ].

Описанный выше комплексный оксид может дополнительно содержать другой химический элемент, пока этот элемент не увеличивает температуру плавления комплексного оксида сверх 1400°С. Однако в оксиде на основе М1-М2 эффект уменьшения времени плавления не возникает в связи с тем, что при простом смешивании оксида М1 с оксидом М2 температура плавления результирующей смеси не снижается до 1400°С или меньше.The complex oxide described above may further comprise another chemical element, until this element increases the melting temperature of the complex oxide over 1400 ° C. However, in the oxide based on M1-M2, the effect of reducing the melting time does not occur due to the fact that with simple mixing of M1 oxide with M2 oxide, the melting temperature of the resulting mixture does not decrease to 1400 ° C or less.

Смесь исходных материалов может содержать упомянутый комплексный оксид, который имеет температуру 1400°С или ниже и содержит, по меньшей мере, один щелочной металл, а также простое соединение щелочного металла в качестве соединения щелочного металла. Примеры упомянутого простого соединения щелочного металла включают оксиды щелочных металлов и карбонаты щелочных металлов.The starting material mixture may contain said complex oxide, which has a temperature of 1400 ° C. or lower and contains at least one alkali metal, as well as a simple alkali metal compound as an alkali metal compound. Examples of said simple alkali metal compound include alkali metal oxides and alkali metal carbonates.

В случае использования упомянутого комплексного оксида, который имеет температуру плавления 1400°С или ниже и содержит, по меньшей мере, один щелочной металл, в качестве соединения щелочного металла, комплексный оксид может быть добавлен к смеси исходных материалов таким образом, чтобы суммарная доля простых оксидов составляла 0,03 массового процента или более, предпочтительно - 0,05 массового процента или более, и более предпочтительно - 0,2 массового процента или более, если предполагается, что химические элементы - щелочные металлы находятся в шлаке в виде простых оксидов.In the case of using said complex oxide, which has a melting point of 1400 ° C or lower and contains at least one alkali metal, as an alkali metal compound, the complex oxide can be added to the mixture of starting materials so that the total fraction of simple oxides was 0.03 mass percent or more, preferably 0.05 mass percent or more, and more preferably 0.2 mass percent or more, if it is assumed that the chemical elements are alkali metals in slag in the form of simple oxides.

Помимо этого, в случае использования упомянутого комплексного оксида, который имеет температуру плавления 1400°С или ниже и содержит, по меньшей мере, один щелочной металл, в качестве соединения щелочного металла, комплексный оксид может быть добавлен в смесь исходных материалов таким образом, чтобы суммарная доля простых оксидов составляла 15 массовых процентов или менее, предпочтительно - 14,5 массовых процентов или менее, и более предпочтительно - 13 массовых процентов или менее, если предполагается, что химические элементы - щелочные металлы находятся в шлаке в виде простых оксидов. Обоснование этому является следующим: как описано выше, активное включение оксида щелочного металла в образующийся шлак приводит к снижению температуры плавления этого шлака, являющегося побочным продуктом, и к увеличению коэффициента распределения серы для данного шлака. Однако чересчур высокое содержание оксида щелочного металла вызывает чересчур сильное испарение щелочного металла в печи, в результате чего испарившийся щелочной металл реагирует с огнеупорными материалами в печи, способствуя повреждению этих материалов.In addition, in the case of using said complex oxide, which has a melting point of 1400 ° C. or lower and contains at least one alkali metal, as an alkali metal compound, the complex oxide can be added to the mixture of starting materials so that the total the proportion of simple oxides was 15 weight percent or less, preferably 14.5 weight percent or less, and more preferably 13 weight percent or less, if the chemical elements are assumed to be alkali metal s are in the slag in the form of simple oxides. The rationale for this is as follows: as described above, the active incorporation of alkali metal oxide into the resulting slag leads to a decrease in the melting point of this slag, which is a by-product, and to an increase in the sulfur distribution coefficient for this slag. However, too high an alkali metal oxide content causes too much evaporation of the alkali metal in the furnace, as a result of which the evaporated alkali metal reacts with refractory materials in the furnace, causing damage to these materials.

Тот факт, что химические элементы - щелочные металлы, как предполагается, находятся в виде простых оксидов, указывает на то, что при обозначении химического элемента - щелочного металла как М1, оксид этого химического элемента - щелочного металла, содержащийся в шлаке, представлен формулой M12O.The fact that the alkali metal chemical elements are supposed to be in the form of simple oxides indicates that when designating an alkali metal chemical element as M1, the oxide of this chemical alkali metal element contained in the slag is represented by the formula M1 2 O.

Доли простых оксидов химических элементов - щелочных металлов в шлаке можно регулировать, регулируя количество комплексного оксида, добавляемого в смесь исходных материалов, в соответствии с его химическим составом. То есть регулирование количества комплексного оксида, добавляемого в смесь исходных материалов, в соответствии с химическим составом этого комплексного оксида, который содержит, по меньшей мере, один химический элемент, выбираемый из группы, состоящей из химических элементов - щелочных металлов, регулирует содержание оксидов щелочных металлов в шлаке.The proportions of simple oxides of chemical elements - alkali metals in the slag can be controlled by adjusting the amount of complex oxide added to the mixture of starting materials in accordance with its chemical composition. That is, the regulation of the amount of complex oxide added to the mixture of starting materials, in accordance with the chemical composition of this complex oxide, which contains at least one chemical element selected from the group consisting of alkali metal chemical elements, regulates the content of alkali metal oxides in slag.

[Основность шлака: 1,3-2,3][Slag basicity: 1.3-2.3]

Основность шлака (((CaO)+(MgO))/(SiO2)) задают в диапазоне от 1,3 до 2,3. Наличие более высокой доли материала, вносящего CaO/MgO, который служит агентом, регулирующим основность (материала, который образует CaO и MgO в шлаке), такого как известняк или доломитовая руда, в смеси исходных материалов приводит к увеличению содержания CaO и MgO в получаемом в результате шлаке, таким образом, увеличивая основность шлака. Включение избыточного количества материала, вносящего CaO/MgO, приводит к образованию шлака, имеющего основность более 2,3. Однако чересчур высокая основность шлака вызывает увеличение текучести шлака, замедляя коалесценцию восстановленного железа и, таким образом, затрудняя получение гранулированного металлического железа с предпочтительной, в основном сферической формой. Помимо этого, появляется тенденция к уменьшению выхода гранулированного металлического железа. Как следствие, определено, что верхним пределом основности шлака является 2,3. Основность шлака предпочтительно составляет 2,2 или менее и более предпочтительно - 2,0 или менее. Отметим, что более высокая основность шлака приводит к уменьшению температуры плавления получаемого в результате шлака.The basicity of the slag (((CaO) + (MgO)) / (SiO 2 )) is set in the range from 1.3 to 2.3. The presence of a higher proportion of CaO / MgO introducing material, which serves as the basicity regulating agent (material that forms CaO and MgO in the slag), such as limestone or dolomite ore, in the mixture of the starting materials leads to an increase in the CaO and MgO content obtained in The result is slag, thus increasing the basicity of the slag. The inclusion of an excess amount of CaO / MgO introducing material leads to the formation of slag having a basicity of more than 2.3. However, an excessively high slag basicity causes an increase in slag flowability, slowing down the coalescence of the reduced iron and, thus, making it difficult to obtain granular metallic iron with a preferred, mainly spherical shape. In addition, there is a tendency to reduce the yield of granular metallic iron. As a result, it is determined that the upper limit of slag basicity is 2.3. The slag basicity is preferably 2.2 or less, and more preferably 2.0 or less. Note that a higher basicity of the slag leads to a decrease in the melting temperature of the resulting slag.

В то же время основность шлака меньше 1,4 вызывает снижение обессеривающей способности шлака, в результате чего предполагаемая цель не достигается, даже если восстановительный потенциал атмосферы поддерживается на достаточно высоком уровне. Как следствие, определено, что нижним пределом основности шлака является 1,4. Основность шлака предпочтительно составляет 1,5 или более.At the same time, a slag basicity of less than 1.4 causes a decrease in the slag desulfurization ability, as a result of which the intended goal is not achieved, even if the atmospheric reduction potential is maintained at a sufficiently high level. As a result, it is determined that the lower limit of slag basicity is 1.4. The slag basicity is preferably 1.5 or more.

В этом описании термин "основность шлака" используется, чтобы указать отношение (CaO)+(MgO) к (SiO2), то есть ((CaO)+(MgO))/(SiO2), определяемое на основе количеств CaO, MgO и SiO2 в шлаке, если не указано иное.In this description, the term "slag basicity" is used to indicate the ratio of (CaO) + (MgO) to (SiO 2 ), i.e. ((CaO) + (MgO)) / (SiO 2 ), determined based on the amounts of CaO, MgO and SiO 2 in slag, unless otherwise indicated.

[Содержание MgO в шлаке: от 5 до 22 массовых процентов][MgO content in slag: from 5 to 22 weight percent]

В варианте реализации настоящего изобретения шлак предпочтительно содержит MgO на уровне 5 массовых процентов или более. Это связано с тем, что даже при основности шлака, составляющей 2,3 или менее, по существу, способность к коалесценции мелких частиц восстановленного железа, образующихся при восстановлении материала, содержащего оксид железа, находящегося в смеси исходных материалов, постепенно снижается с увеличением основности в области относительно высоких ее уровней, начиная от 1,9 и выше. То есть в области относительно высоких уровней основности способность шлака к коалесценции существенно снижается, и также снижается способность к коалесценции образующихся частиц восстановленного железа, что затрудняет обеспечение высокого выхода при производстве металлического железа с большим размером кусков, являющееся целью в этом варианте реализации настоящего изобретения. Как следствие, в области относительно высоких уровней основности, даже при основности получаемого в результате шлака, составляющей 2,3 или менее, предпочтительно, чтобы шлак содержал 5 массовых процентов или более MgO с точки зрения обеспечения экономичной работы в этом варианте реализации настоящего изобретения. Это связано с тем, что содержание MgO в шлаке менее 5 массовых процентов приводит к формированию в шлаке комплексного оксида, представленного формулой 2CaO•SiO2 при обычной рабочей температуре, вызывая потерю текучести шлаком и потерю способности к коалесценции. С другой стороны, при относительно высокой основности, составляющей 1,9 или более, содержание MgO в шлаке, превышающее 22 массовых процента, вызывает выделение чистого MgO в шлаке, затрудняя коалесценцию. Как следствие, нельзя обеспечить высокий выход при производстве целевого металлического железа с большим размером кусков. Поэтому содержание MgO в шлаке предпочтительно составляет 22 массовых процента или менее. В более предпочтительном случае содержание MgO в шлаке составляет 20 массовых процентов или менее.In an embodiment of the present invention, the slag preferably contains MgO at a level of 5 weight percent or more. This is due to the fact that even with a slag basicity of 2.3 or less, in fact, the ability to coalesce small particles of reduced iron formed during the reduction of material containing iron oxide in the mixture of starting materials gradually decreases with an increase in basicity in areas of relatively high levels, starting from 1.9 and above. That is, in the region of relatively high levels of basicity, the coalescence ability of the slag is significantly reduced, and the ability to coalesce the resulting reduced iron particles is also reduced, which makes it difficult to ensure high yield in the production of metallic iron with a large piece size, which is the goal in this embodiment of the present invention. As a result, in the region of relatively high levels of basicity, even when the basicity of the resulting slag is 2.3 or less, it is preferable that the slag contain 5 weight percent or more MgO from the point of view of providing economical operation in this embodiment of the present invention. This is due to the fact that the MgO content in the slag of less than 5 weight percent leads to the formation in the slag of a complex oxide represented by the formula 2CaO • SiO 2 at normal operating temperature, causing a loss of slag flowability and a loss of coalescence ability. On the other hand, with a relatively high basicity of 1.9 or more, the MgO content in the slag in excess of 22 weight percent causes the release of pure MgO in the slag, making coalescence difficult. As a result, it is impossible to provide a high yield in the production of the target metallic iron with large piece sizes. Therefore, the MgO content in the slag is preferably 22 weight percent or less. In a more preferred case, the MgO content in the slag is 20 weight percent or less.

Основностью шлака и содержанием MgO в шлаке можно управлять путем регулирования добавляемых количеств материала, содержащего оксид железа, и углеродсодержащего восстановителя. Это связано с тем, что материал, содержащий оксид железа, и углеродсодержащий восстановитель содержат, по меньшей мере, CaO, MgO и SiO2. Железная руда, добавляемая как материал, содержащий оксид железа, а также уголь или кокс, добавляемые как углеродсодержащий восстановитель, являются природными продуктами. Следовательно, доли CaO, MgO и SiO2 различаются в зависимости от их типов. Поэтому трудно однозначно определить добавляемые количества этих материалов. Предпочтительно подходящим образом регулировать количества материала, содержащего оксид железа, и углеродсодержащего восстановителя с учетом химического состава пустой породы, содержащейся, например, в железной руде, добавляемой в качестве материала, содержащего оксид железа, и химического состава золы, содержащейся в угле или коксе, добавляемых в качестве углеродсодержащего восстановителя.The basicity of the slag and the MgO content in the slag can be controlled by controlling the added amounts of the material containing iron oxide and the carbon-containing reducing agent. This is due to the fact that the material containing iron oxide and the carbon-containing reducing agent contain at least CaO, MgO and SiO 2 . Iron ore, added as a material containing iron oxide, as well as coal or coke, added as a carbon-containing reducing agent, are natural products. Consequently, the fractions of CaO, MgO and SiO 2 differ depending on their types. Therefore, it is difficult to uniquely determine the added quantities of these materials. It is preferable to appropriately adjust the amounts of the material containing iron oxide and the carbon-containing reducing agent, taking into account the chemical composition of the gangue contained, for example, in iron ore, added as the material containing iron oxide, and the chemical composition of the ash contained in coal or coke, added as a carbon-containing reducing agent.

То же справедливо для добавляемого количества комплексного оксида. Трудно однозначно определить количество комплексного оксида в связи с тем, что химический состав различается в зависимости от типа оксида. Таким образом, добавляемое количество комплексного оксида можно регулировать подходящим образом с учетом химического состава этого оксида.The same is true for the added amount of complex oxide. It is difficult to unambiguously determine the amount of complex oxide due to the fact that the chemical composition varies depending on the type of oxide. Thus, the added amount of the complex oxide can be adjusted appropriately taking into account the chemical composition of this oxide.

Например, в случае загрузки углеродсодержащего порошка, используемого как компонент, образующий подстилающий слой, основностью шлака и содержанием MgO в шлаке можно управлять, регулируя добавляемые количества материала, содержащего оксид железа, и углеродсодержащего восстановителя с учетом состава и количества загружаемого углеродсодержащего порошка.For example, in the case of loading a carbon-containing powder used as a component forming the underlying layer, the basicity of the slag and the MgO content in the slag can be controlled by adjusting the added amounts of the material containing iron oxide and the carbon-containing reducing agent, taking into account the composition and amount of the loaded carbon-containing powder.

Как описано выше, основными особенностями этого варианта реализации настоящего изобретения являются следующие: образующийся шлак содержит оксид щелочного металла; и задают содержание Na2O, содержание K2O и содержание Li2O, а также основность шлака. Соответственно, не всегда необходимо использовать углеродсодержащий порошок, служащий компонентом, образующим подстилающий слой, который размещен на поде. Однако размещение на поде углеродсодержащего порошка, служащего компонентом, образующим подстилающий слой, приводит к более значительному увеличению восстановительного потенциала в печи, в результате чего можно более эффективным образом обеспечить как эффект повышения степени металлизации, так и эффект снижения содержания [S] серы в металлическом железе. Чтобы с большей уверенностью обеспечить такие эффекты от компонента, образующего подстилающий слой, желательно разместить гранулированный углеродсодержащий порошок с получением слоя, имеющего толщину приблизительно 2 мм или более. В случае, если углеродсодержащий порошок размещен в качестве компонента, образующего подстилающий слой, таким образом, что слой имеет определенную толщину, подстилающий слой будет служить буфером между смесью исходных материалов и огнеупорным материалом пода или служить для защиты огнеупорного материала пода от шлака, являющегося побочным продуктом, таким образом, увеличивая срок службы упомянутого огнеупорного материала пода.As described above, the main features of this embodiment of the present invention are as follows: the resulting slag contains alkali metal oxide; and set the content of Na 2 O, the content of K 2 O and the content of Li 2 O, as well as the basicity of the slag. Accordingly, it is not always necessary to use a carbon-containing powder, which serves as a component that forms the underlying layer, which is placed on the hearth. However, the placement of a carbon-containing powder on the hearth, which serves as a component that forms the underlying layer, leads to a more significant increase in the reduction potential in the furnace, as a result of which it is possible to more effectively provide both the effect of increasing the degree of metallization and the effect of reducing the [S] sulfur content in metallic iron . In order to more reliably provide such effects from the component forming the underlying layer, it is desirable to place granular carbon-containing powder to obtain a layer having a thickness of about 2 mm or more. If the carbon-containing powder is placed as a component forming the underlying layer, so that the layer has a certain thickness, the underlying layer will serve as a buffer between the mixture of starting materials and the refractory material of the hearth or serve to protect the refractory material of the hearth from slag, which is a by-product thus increasing the service life of said hearth refractory material.

Слишком большая толщина подстилающего слоя, однако, может вызвать неблагоприятное замедление восстановления, давая возможность смеси исходных материалов погружаться в этот подстилающий слой, расположенный на поде. Как следствие, толщину подстилающего слоя предпочтительно задают на уровне приблизительно 7,5 мм или менее.Too much thickness of the underlying layer, however, can cause an unfavorable retardation of recovery, allowing the mixture of starting materials to immerse in this underlying layer located on the hearth. As a consequence, the thickness of the underlying layer is preferably set at about 7.5 mm or less.

Тип углеродсодержащего порошка, используемого в качестве компонента, образующего подстилающий слой, конкретным образом не ограничивается. Можно использовать размолотый обычный уголь или кокс. В предпочтительном случае можно использовать размолотый обычный уголь или кокс, размер зерна которых контролируют должным образом. В случае использования угля подходит антрацит, который имеет низкую текучесть, а также не увеличивается в размере или не прилипает к поду.The type of carbon-containing powder used as a component forming the underlying layer is not particularly limited. Milled common coal or coke can be used. In the preferred case, you can use milled ordinary coal or coke, the grain size of which is controlled properly. In the case of coal, anthracite is suitable, which has a low fluidity, and also does not increase in size or stick to the hearth.

Как железная руда, служащая материалом, содержащим оксид железа, так и уголь, служащий углеродсодержащим восстановителем, которые добавляют в смесь исходных материалов, соответствуют материалу, вносящему MgO (материалу, который вводим MgO в шлак). В качестве другого материала, вводящего MgO, к смеси исходных материалов может быть добавлен материал, отличающийся от материала, содержащего оксид железа, углеродсодержащего восстановителя или соединения щелочного металла. Упомянутый другой материал, вносящего MgO, соответствует внешней добавке по сравнению с материалом, содержащим оксид железа, углеродсодержащим восстановителем и соединением щелочного металла. В этом случае добавляемые количества упомянутого другого материала, вносящего MgO, материала, содержащего оксид железа, углеродсодержащего восстановителя и соединения щелочного металла могут быть отрегулированы с учетом их химических составов таким образом, чтобы шлак имел основность, составляющую от 1,3 до 2,3, и, как это необходимо, содержание MgO от 5 до 22 массовых процентов.Both iron ore, which serves as a material containing iron oxide, and coal, which serves as a carbon-containing reducing agent, which are added to the starting material mixture, correspond to a material that introduces MgO (a material that introduces MgO into slag). As another MgO-introducing material, a material other than a material containing iron oxide, a carbon-containing reducing agent or an alkali metal compound may be added to the starting material mixture. Said other MgO-introducing material corresponds to an external additive compared to an iron oxide-containing material, a carbon-containing reducing agent and an alkali metal compound. In this case, the added amounts of said other MgO-introducing material, an iron oxide-containing material, a carbon-containing reducing agent and an alkali metal compound can be adjusted according to their chemical compositions so that the slag has a basicity of 1.3 to 2.3, and, as necessary, the MgO content is from 5 to 22 weight percent.

Тип упомянутого другого материала, вносящего MgO, конкретным образом не ограничивается. Его примеры включают порошок MgO, природную руду, Mg-содержащие материалы, извлекаемые из морской воды и подобное, а также карбонат магния (MgCO3).The type of other MgO contributing material mentioned is not particularly limited. Examples thereof include MgO powder, natural ore, Mg-containing materials extracted from sea water and the like, and magnesium carbonate (MgCO 3 ).

Как железная руда, служащая материалом, содержащим оксид железа, так и уголь, служащий углеродсодержащим восстановителем, которые добавляют в смесь исходных материалов, также соответствуют материалу, вносящему CaO (материалу, который вводит CaO в шлак). В качестве другого материала, вносящего CaO, к смеси исходных материалов может быть добавлен материал, отличающийся от материала, содержащего оксид железа, углеродсодержащего восстановителя или соединения щелочного металла. Упомянутый другой материал, вносящий CaO, соответствует внешней добавке по сравнению с материалом, содержащим оксид железа, углеродсодержащим восстановителем и соединением щелочного металла. В этом случае добавляемые количества упомянутого другого материала, вносящего CaO, материала, содержащего оксид железа, углеродсодержащего восстановителя и соединения щелочного металла могут быть отрегулированы с учетом их химических составов таким образом, чтобы шлак имел основность, составляющую от 1,3 до 2,3, и, как это необходимо, содержание CaO в подходящем диапазоне.Both iron ore, which serves as a material containing iron oxide, and coal, which serves as a carbon-containing reducing agent, which are added to the feed mixture, also correspond to a material that introduces CaO (a material that introduces CaO into slag). As another CaO-introducing material, a material other than a material containing iron oxide, a carbon-containing reducing agent or an alkali metal compound may be added to the starting material mixture. Said other CaO-introducing material corresponds to an external additive compared to an iron oxide-containing material, a carbon-containing reducing agent and an alkali metal compound. In this case, the added amounts of said other CaO-introducing material, an iron oxide-containing material, a carbon-containing reducing agent and an alkali metal compound can be adjusted according to their chemical compositions so that the slag has a basicity of 1.3 to 2.3, and, as necessary, a CaO content in a suitable range.

Тип упомянутого другого материала, вносящего CaO, конкретным образом не ограничивается. Его примеры включают известь CaO и карбонат кальция (CaCO3).The type of other CaO contributing material mentioned is not particularly limited. Examples thereof include lime CaO and calcium carbonate (CaCO 3 ).

Например, к смеси исходных материалов в качестве материала, вносящего CaO/MgO, может быть добавлена доломитовая руда.For example, dolomite ore may be added to the feed mixture as a CaO / MgO depositing material.

Способ добавления упомянутого другого материала, вносящего MgO, и другого материала, вносящего CaO, конкретным образом не ограничивается. Вместо добавления упомянутых другого материала, вносящего MgO, и другого материала, вносящего CaO, к смеси исходных материалов, упомянутые другой материал, вносящий MgO, и другой материал, вносящий CaO, могут быть заранее размещены на вращающемся поде вместе с компонентом, образующим подстилающий слой, или независимо от него. В качестве альтернативы, упомянутые другой материал, вносящий MgO, и другой материал, вносящий CaO, могут загружаться одновременно с загрузкой смеси исходных материалов, либо могут загружаться сверху отдельно, после загрузки смеси исходных материалов.The method of adding said other MgO contributing material and other CaO introducing material is not particularly limited. Instead of adding said other MgO-introducing material and another CaO-introducing material to the starting material mixture, said other MgO-introducing material and other CaO-introducing material can be pre-arranged on the rotating hearth together with the bedding component, or independently of it. Alternatively, said other MgO-introducing material and other CaO-introducing material may be loaded at the same time as the feed mixture is loaded, or may be loaded separately from above, after the feed mixture is loaded.

Смесь исходных материалов может содержать небольшое количество полисахарида (например, крахмала из муки) в качестве связующего.The starting material mixture may contain a small amount of a polysaccharide (e.g., starch from flour) as a binder.

В предпочтительном случае плавиковый шпат не добавляют к смеси исходных материалов по соображениям экологической безопасности. Согласно описанному выше варианту реализации настоящего изобретения, можно достаточным образом повысить способность к обессериванию и способность к коалесценции без добавления плавикового шпата. Однако добавление плавикового шпата к смеси исходных материалов может дополнительно повысить упомянутые способность к обессериванию и способность к коалесценции.Preferably, fluorspar is not added to the feed mixture for environmental safety reasons. According to the embodiment of the present invention described above, it is possible to sufficiently increase the desulfurization ability and the coalescence ability without adding fluorspar. However, the addition of fluorspar to the starting material mixture can further increase the aforementioned desulfurization and coalescence properties.

В этом варианте реализации настоящего изобретения, как описано выше, в случае выполнения работы с использованием печи для термического восстановления с вращающимся подом, обычно применяемой на практике, когда основность получаемого в результате шлака увеличивается приблизительно до 2,3 при условии, что материалом, который регулирует основность, служит материал, вносящий MgO, шлак может плавиться в достаточной степени при температуре из диапазона до 1450°С, что отличается от существующего уровня техники. Это позволяет производить гранулированное металлическое железо в стабильном режиме. Кроме того, можно обеспечить коэффициент распределения серы между шлаком и металлом, (S)/[S], равное приблизительно 10 или более, и, в частности, 20 или более. Как результат, хотя существуют некоторые различия, зависящие от сорта угля, служащего углеродсодержащим восстановителем, компонента, образующего подстилающий слой, и так далее, содержание серы в получаемом в результате гранулированном металлическом железе может устойчиво снизиться до 0,080% или менее и, в частности, до 0,05% или менее. В случае использования упомянутого комплексного оксида, который имеет температуру плавления 1400°С или ниже и содержит, по меньшей мере, один щелочной металл, в качестве соединения щелочного металла, содержание серы в получаемом в результате гранулированном металлическом железе может устойчиво снизиться до 0,05% или менее и, в частности, до 0,01% или менее.In this embodiment of the present invention, as described above, when performing work using a rotary hearth thermal reduction furnace, commonly used in practice, when the basicity of the resulting slag increases to approximately 2.3, provided that the material that controls basicity, serves as a material that introduces MgO, the slag can melt sufficiently at temperatures from a range of up to 1450 ° C, which differs from the current level of technology. This allows the production of granular metallic iron in a stable mode. In addition, it is possible to provide a distribution coefficient of sulfur between slag and metal, (S) / [S], equal to about 10 or more, and, in particular, 20 or more. As a result, although there are some differences depending on the type of coal that serves as a carbon-containing reducing agent, the component forming the underlying layer, and so on, the sulfur content in the resulting granular metallic iron can stably decrease to 0.080% or less and, in particular, to 0.05% or less. In the case of using said complex oxide, which has a melting point of 1400 ° C. or lower and contains at least one alkali metal, as an alkali metal compound, the sulfur content of the resulting granular metallic iron can be stably reduced to 0.05% or less, and in particular up to 0.01% or less.

Как описано выше, в случае использования наиболее универсальных газовых горелок для нагрева промышленной печи, нельзя избежать снижения коэффициента распределения серы (S)/[S] из-за уменьшения восстановительного потенциала газовой атмосферы. В этом варианте реализации настоящего изобретения, однако, можно предотвратить снижение коэффициента распределения серы (S)/[S], так как оксид щелочного металла (например, Li2O, Na2O и K2O) в шлаке удовлетворяет, по меньшей мере, одному из указанных выше выражений с (1) по (3), и так как основность шлака удовлетворяет указанному выше Уравнению (4).As described above, in the case of using the most versatile gas burners for heating an industrial furnace, a decrease in the sulfur distribution coefficient (S) / [S] cannot be avoided due to a decrease in the reduction potential of the gas atmosphere. In this embodiment of the present invention, however, it is possible to prevent a decrease in the distribution coefficient of sulfur (S) / [S], since alkali metal oxide (eg, Li 2 O, Na 2 O and K 2 O) in the slag satisfies at least , one of the above expressions (1) through (3), and since the basicity of the slag satisfies the above Equation (4).

Основные характеристики печи для термического восстановления с подвижным подом, используемой в этом варианте реализации настоящего изобретения, основные характеристики способа производства гранулированного металлического железа с использованием печи для термического восстановления и механизм получения гранулированного металлического железа будут подробно описаны ниже со ссылкой на Фиг.1. Чертежи не ограничиваются этим вариантом реализации настоящего изобретения. Они могут быть должным образом изменены в соответствии с целями, указанными выше и ниже в этом описании. Все такие изменения не выходят за пределы объема настоящего изобретения.The main characteristics of the rolling hearth thermal reduction furnace used in this embodiment of the present invention, the main characteristics of the granular metal iron production method using the thermal reduction furnace, and the granular metal iron production mechanism will be described in detail below with reference to FIG. The drawings are not limited to this embodiment of the present invention. They may be appropriately modified in accordance with the purposes indicated above and below in this description. All such changes are not outside the scope of the present invention.

На Фиг.1 схематично показан пример конструкции печи А для термического восстановления с вращающимся подом, по типу относящейся к печам для термического восстановления с подвижным подом. Чтобы показать внутреннее устройство печи, показан частичный разрез.Figure 1 schematically shows an example of the design of a rotary hearth thermal reduction furnace A, similar in type to rolling hearth thermal reduction furnaces. A partial section is shown to show the internal structure of the furnace.

Смесь 1 исходных материалов, которая включает материал, содержащий оксид железа, углеродсодержащий восстановитель и соединение щелочного металла, непрерывно подают на вращающийся под 4 печи А для термического восстановления с вращающимся подом через бункер 3 подачи материала. В качестве материала, содержащего оксид железа, обычно используются железная руда, магнитный железняк и подобное. В качестве углеродсодержащего восстановителя обычно используются уголь, кокс и подобное. В качестве соединения щелочного металла обычно используются карбонат натрия, нефелин и подобное.A mixture of 1 starting materials, which includes a material containing iron oxide, a carbon-containing reducing agent and an alkali metal compound, is continuously fed to a rotary hearth 4 under a furnace A for thermal reduction with a rotary hearth through a material supply hopper 3. As the material containing iron oxide, iron ore, magnetic iron ore and the like are usually used. As a carbon-containing reducing agent, coal, coke and the like are usually used. As the alkali metal compound, sodium carbonate, nepheline and the like are usually used.

Форма подаваемой смеси 1 исходных материалов конкретным образом не ограничивается. Как правило, используется простая прессованная заготовка из смеси исходных материалов, включающей материал, содержащий оксид железа, углеродсодержащий восстановитель и соединение щелочного металла. В качестве альтернативы используется прессованная заготовка из смеси исходных материалов, содержащая углеродный материал, которая имеет вид окатыша или брикета. Может подаваться смесь, в которой материал, содержащий оксид железа, углеродсодержащий восстановитель, соединение щелочного металла и подобное перемешаны подходящим образом. Помимо этого, вместе с простой прессованной заготовкой или прессованной заготовкой, содержащей углеродный материал, может подаваться гранулированный углеродсодержащий порошок 2.The shape of the feed mixture 1 of the starting materials is not specifically limited. Typically, a simple pressed preform is used from a mixture of starting materials, including a material containing iron oxide, a carbon-containing reducing agent, and an alkali metal compound. As an alternative, a pressed blank of a mixture of starting materials containing carbon material, which has the form of a pellet or briquette, is used. A mixture may be supplied in which material containing iron oxide, a carbon-containing reducing agent, an alkali metal compound, and the like are suitably mixed. In addition, granular carbon-containing powder 2 can be supplied together with a simple pressed preform or a pressed preform containing carbon material.

При необходимости в печь А для термического восстановления может быть загружен материал (например, материал, вносящий MgO, или материал, вносящий CaO), отличающийся от смеси исходных материалов. Однако в предпочтительном случае фторсодержащий обессеривающий агент не загружается по соображениям экологической безопасности.If necessary, a material (e.g., MgO-introducing material or CaO-introducing material) different from the starting material mixture may be loaded into the furnace A for thermal reduction. However, in a preferred case, the fluorine-containing desulfurizing agent is not loaded for environmental reasons.

Процедура подачи смеси 1 исходных материалов в печь А для термического восстановления будет более конкретно описана ниже. В предпочтительном случае через бункер 3 подачи материалов на вращающийся под 4 подают гранулированный углеродсодержащий порошок 2, чтобы получить постель перед подачей смеси 1 исходных материалов, а затем на ней размещают смесь 1 исходных материалов.The procedure for feeding the feed mixture 1 to the furnace A for thermal reduction will be more specifically described below. In a preferred case, a granular carbon-containing powder 2 is fed through a hopper 3 for supplying materials to a rotary under 4 to obtain a bed before feeding a mixture of 1 starting materials, and then a mixture of 1 starting materials is placed on it.

На Фиг.1 показан пример с одним бункером 3 подачи материала, который используется как для подачи углеродсодержащего порошка 2, так и для подачи смеси 1 исходных материалов. В качестве альтернативы углеродсодержащий порошок 2 и смесь 1 исходных материалов могут загружаться по отдельности с использованием двух или более бункеров. Углеродсодержащий порошок 2, используемый для создания подстилающего слоя (постели), очень полезен не только с точки зрения роста эффективности восстановления, но также и с точки зрения способствования снижению содержания серы в гранулированном металлическом железе, получаемом путем прямого восстановления. Однако подачу углеродсодержащего порошка 2 можно исключить. Тип углеродсодержащего порошка, подаваемого с целью создания постели, конкретным образом не ограничивается. Его примеры включают уголь и кокс. Углеродсодержащий порошок, подаваемый с целью создания постели, в предпочтительном случае имеет более низкое содержание серы по сравнению с углеродсодержащим восстановителем, добавляемым в смесь исходных материалов.Figure 1 shows an example with a single hopper 3 of the material supply, which is used both for the supply of carbon-containing powder 2, and for feeding the mixture 1 of the starting materials. Alternatively, the carbon-containing powder 2 and the mixture 1 of the starting materials can be loaded individually using two or more silos. The carbon-containing powder 2 used to create the underlying layer (bed) is very useful not only from the point of view of increasing recovery efficiency, but also from the point of view of helping to reduce the sulfur content in granular metallic iron obtained by direct reduction. However, the supply of carbonaceous powder 2 can be excluded. The type of carbon-containing powder supplied to create a bed is not particularly limited. Examples thereof include coal and coke. The carbon-containing powder supplied to create a bed preferably has a lower sulfur content than the carbon-containing reducing agent added to the feed mixture.

Вращающийся под 4 печи А для термического восстановления, показанной на Фиг.1, вращается в направлении против часовой стрелки. Скорость вращения меняется в зависимости от размера и рабочих параметров печи А. Цикл вращения вращающегося пода 4, как правило, составляет от приблизительно 8 до приблизительно 16 минут. На стенках корпуса 8 печи А для термического восстановления установлено множество нагревательных горелок 5. Под нагревается за счет теплоты сгорания или теплового излучения, поступающих от нагревательных горелок 5. Нагревательные горелки 5 могут быть установлены на своде печи.Rotating under 4 furnaces A for thermal reduction, shown in FIG. 1, rotates counterclockwise. The rotation speed varies depending on the size and operating parameters of the furnace A. The rotation cycle of the rotating hearth 4, as a rule, is from about 8 to about 16 minutes. A plurality of heating burners 5 are installed on the walls of the housing 8 of the furnace A for thermal restoration. It is heated by the heat of combustion or thermal radiation from the heating burners 5. The heating burners 5 can be installed on the roof of the furnace.

Смесь 1 исходных материалов, размещенная на вращающемся поде 4, созданном из огнеупорного материала, нагревается за счет теплоты сгорания или теплового излучения, поступающих от нагревательных горелок 5, при этом упомянутая смесь перемещается в направлении по окружности на вращающемся поде 4 в печи А для термического восстановления. Оксид железа, содержащийся в смеси 1 исходных материалов, восстанавливается, проходя через зону нагрева в печи А для термического восстановления. Затем восстановленное железо подвергается науглероживанию с использованием оставшегося углеродсодержащего восстановителя при одновременном отделении от расплавленного шлака, образующегося в качестве побочного продукта, и коалесцирует в гранулированное металлическое железо 10. Гранулированное металлическое железо 10 затвердевает при охлаждении в зоне вращающегося пода 4, находящейся дальше в направлении перемещения, после чего выгружается с пода при помощи устройства 6 выгрузки, такого как шнек. При этом также выгружается шлак, образовавшийся как побочный продукт. Гранулированное металлическое железо 10 и шлак проходят через бункер 9, и затем разделяются на металлическое железо и шлак с использованием любого разделяющего средства (например, сита или магнитного сепаратора). На Фиг.1 ссылочным номером 7 обозначен канал отходящих газов.The mixture 1 of the starting materials, placed on a rotating hearth 4 made of refractory material, is heated due to the heat of combustion or thermal radiation coming from the heating burners 5, while the said mixture moves in a circumferential direction on the rotating hearth 4 in the furnace A for thermal recovery . Iron oxide contained in mixture 1 of the starting materials is reduced by passing through the heating zone in furnace A for thermal reduction. Then, the reduced iron is carbonized using the remaining carbon-containing reducing agent while simultaneously separating from the molten slag formed as a by-product, and coalesces into granular metal iron 10. The granular metal iron 10 solidifies upon cooling in the zone of the rotating hearth 4, which is further in the direction of movement, after which it is discharged from the hearth using an unloading device 6, such as a screw. This also discharges the slag formed as a by-product. The granular metal iron 10 and slag pass through a hopper 9, and then are separated into metal iron and slag using any separating means (e.g., sieves or magnetic separators). 1, reference numeral 7 denotes an exhaust gas channel.

В этом варианте реализации настоящего изобретения, как описано выше, в шлаке, который образовался как побочный продукт при термическом восстановлении, оксид щелочного металла удовлетворяет, по меньшей мере, одному из указанных выше выражений (1)-(3), а основность шлака удовлетворяет указанному выше выражению (4). Таким образом, можно подходящим образом контролировать температуру плавления образующегося шлака и соотношение распределения серы (S)/[S], а также с высокой эффективностью получать гранулированное металлическое железо, имеющее низкое содержание серы.In this embodiment of the present invention, as described above, in the slag, which was formed as a by-product of thermal reduction, the alkali metal oxide satisfies at least one of the above expressions (1) to (3), and the basicity of the slag satisfies the above above the expression (4). Thus, it is possible to appropriately control the melting point of the resulting slag and the sulfur distribution ratio (S) / [S], as well as to obtain granular metallic iron having a low sulfur content with high efficiency.

ПримерыExamples

Способ производства гранулированного металлического железа, соответствующий этому варианту реализации настоящего изобретения, ниже будет описан более подробно при помощи примеров. Настоящее изобретение не ограничивается упомянутыми примерами, которые рассмотрены ниже. Эти примеры могут быть должным образом изменены в соответствии с целями, указанными выше и ниже в этом описании. Все такие изменения не выходят за пределы объема настоящего изобретения. В приведенных далее примерах рассмотрены результаты тестов, выполненных с использованием небольшой экспериментальной печи для термического восстановления.A method for producing granular metallic iron according to this embodiment of the present invention will be described below in more detail by way of examples. The present invention is not limited to the examples mentioned, which are discussed below. These examples may be duly modified in accordance with the purposes indicated above and below in this description. All such changes are not outside the scope of the present invention. The following examples describe the results of tests performed using a small experimental furnace for thermal reduction.

Пример аExample a

В качестве материала, содержащего оксид железа, использовалась железная руда. В качестве углеродсодержащего восстановителя использовался уголь. Они были смешаны с образованием смеси М. В Таблице 1 приведен химический состав железной руды. В Таблице 2 приведен химический состав угля ("Прочие" в Расчетных значениях указывает на углеродсодержащее твердое вещество).As the material containing iron oxide, iron ore was used. Coal was used as a carbon-containing reducing agent. They were mixed to form mixture M. Table 1 shows the chemical composition of iron ore. Table 2 shows the chemical composition of coal ("Other" in the Design Values indicates a carbon-containing solid).

Таблица 1Table 1 Химический состав железной руды, массовые процентыThe chemical composition of iron ore, mass percent Сумм.FeAmount Fe FeOFeO SiO2 SiO 2 CaOCao MgOMgO Al2O3 Al 2 O 3 SS PP 69,3969.39 30,1030.10 1,751.75 0,450.45 0,400.40 0,490.49 0,0280,028 0,0130.013

Таблица 2table 2 УгольCoal Расчетное значение, массовые процентыEstimated value, mass percent Химический состав золы, массовые процентыThe chemical composition of the ash, mass percent Летучие веществаVolatiles Суммарная золаTotal ash СераSulfur ПрочиеOther Fe2O3 Fe 2 O 3 SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 CaOCao MgOMgO 15,815.8 4,34.3 0,610.61 79,2979.29 13,8413.84 43,0943.09 27,5727.57 4,954.95 1,541,54

Таблица 3Table 3 Химический состав доломитовой руды, массовые процентыThe chemical composition of dolomite ore, mass percent CO2 CO 2 SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 CaOCao MgOMgO 47,6047.60 1,021,02 0,210.21 30,0830.08 21,0921.09

В смесь М, в дополнение к материалу, содержащему оксид железа и углеродсодержащему восстановителю, была добавлена связка (мука). Для получения окончательной смеси исходных материалов (далее также называемой комплексом) были добавлены, как это необходимо, вспомогательные материалы, регулирующие основность шлака, такие как карбонат кальция (CaCO3), служащий материалом, вносящим CaO, и доломитовая руда (состоящая, главным образом, из CaCO3•MgCO3, подробный химический состав которой приведен в Таблице 3), служащая материалом, вносящая CaO/MgO, карбонат натрия (Na2CO3) в качестве соединения щелочного металла, оксид натрия (Na2O), нефелин [состав: (Na,K)(Al,Si)O4], карбонат лития (Li2CO3) и подобное. В Таблице 4 приведен химический состав комплексов.In the mixture M, in addition to the material containing iron oxide and a carbon-containing reducing agent, a binder (flour) was added. To obtain the final mixture of the starting materials (hereinafter also referred to as the complex), auxiliary materials, regulating the basicity of the slag, such as calcium carbonate (CaCO 3 ), which serves as the material making CaO, and dolomite ore (consisting mainly of from CaCO 3 • MgCO 3 , the detailed chemical composition of which is given in Table 3), which serves as a material, contributing CaO / MgO, sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) as an alkali metal compound, sodium oxide (Na 2 O), nepheline [composition : (Na, K) (Al, Si) O 4 ], lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and under other. Table 4 shows the chemical composition of the complexes.

Таблица 4Table 4 Химический состав комплекса, массовые процентыThe chemical composition of the complex, mass percent Тестовый примерTest case Железная рудаIron ore УгольCoal СвязкаBunch CaCO3 CaCO 3 Доломитовая рудаDolomite ore Na2CO3 Na 2 CO 3 НефелинNepheline Li2CO3 Li 2 CO 3 а1a1 75,775.7 16,016,0 0,50.5 5,85.8 -- -- 2,02.0 -- а2a2 77,777.7 16,016,0 1,01,0 0,70.7 3,83.8 0,80.8 -- -- а3a3 77,177.1 15,515,5 1,01,0 0,80.8 4,04.0 1,61,6 -- -- а4a4 77,877.8 15,615.6 1,01,0 3,63.6 1,01,0 1,01,0 -- -- а5a5 78,078.0 15,115.1 1,01,0 2,72.7 2,32,3 0,90.9 -- -- а6a6 77,377.3 15,415.4 1,01,0 3,03.0 2,02.0 1,31.3 -- -- а7a7 77,777.7 15,215,2 1,01,0 2,02.0 3,03.0 1,11,1 -- -- а8a8 77,377.3 15,415.4 1,01,0 3,03.0 2,02.0 1,31.3 -- -- а9a9 78,178.1 15,615.6 1,01,0 4,04.0 -- 1,31.3 -- -- а10a10 79,179.1 15,815.8 1,01,0 3,03.0 1,01,0 0,10.1 -- -- а11a11 76,676.6 15,415.4 1,01,0 4,04.0 -- 3,03.0 -- -- а12a12 73,773.7 14,914.9 1,01,0 5,45,4 -- 5,05,0 -- -- а13a13 78,578.5 15,715.7 1,01,0 4,74.7 -- -- -- 0,100.10 а14a14 77,677.6 15,615.6 1,01,0 5,75.7 -- -- -- 0,100.10 а15a15 78,278,2 15,715.7 1,01,0 3,13,1 -- -- -- 2,002.00 а16a16 77,877.8 15,615.6 1,01,0 4,04.0 -- -- -- 1,601,60 а17a17 77,377.3 15,515,5 1,01,0 2,22.2 2,02.0 -- -- 2,002.00 а18a18 77,077.0 15,415.4 1,01,0 3,03.0 2,02.0 -- -- 1,601,60 а19a19 76,176.1 15,315.3 1,01,0 5,65,6 -- -- -- 2,002.00 а20a20 79,079.0 15,815.8 1,01,0 3,03.0 1,21,2 -- -- 0,010.01 а21a21 73,973.9 14,614.6 1,01,0 -- 6,56.5 -- -- 4,004.00 а22a22 78,478,4 15,415.4 1,01,0 2,72.7 1,51,5 0,50.5 -- 0,500.50 а23a23 77,977.9 15,415.4 1,01,0 2,72.7 1,51,5 0,50.5 -- 1,001.00 а24a24 75,575,5 15,215,2 1,01,0 5,25.2 1,01,0 2,12.1 -- -- а25a25 74,074.0 15,015.0 1,01,0 6,06.0 -- -- -- 4,004.00 а26a26 80,580.5 15,815.8 1,01,0 1,51,5 1,21,2 -- -- 0,010.01 а27a27 81,781.7 17,317.3 1,01,0 -- -- -- -- -- а28a28 79,079.0 15,015.0 1,01,0 3,03.0 2,02.0 -- -- -- а29a29 84,084.0 15,015.0 1,01,0 -- -- -- -- -- а30a30 81,081.0 15,015.0 1,01,0 1,51,5 1,51,5 -- -- -- а31a31 81,781.7 14,914.9 1,01,0 1,21,2 1,21,2 -- -- -- а32a32 81,081.0 14,814.8 1,01,0 1,71.7 1,51,5 -- -- -- а33a33 80,680.6 14,714.7 1,01,0 2,22.2 1,51,5 -- -- -- а34a34 79,779.7 15,115.1 1,01,0 2,72.7 1,51,5 -- -- --

Каждый из полученных в результате комплексов был превращен в прессованные заготовки из исходных материалов в форме окатышей. Полученные в результате прессованные заготовки из исходных материалов были загружены в небольшую экспериментальную печь для термического восстановления и подвергались термическому восстановлению. Перед загрузкой прессованных заготовок из исходных материалов на поде был размещен уголь (углеродсодержащий порошок), имеющий химический состав, приведенный в Таблице 2, чтобы получить подстилающий слой, имеющий толщину приблизительно 5 мм. Температура в печи была задана равной 1450°С.Each of the resulting complexes was converted into pressed blanks from raw materials in the form of pellets. The resulting pressed preforms from the starting materials were loaded into a small experimental furnace for thermal reduction and subjected to thermal reduction. Before loading the pressed preforms from the starting materials, coal (carbon-containing powder) having the chemical composition shown in Table 2 was placed on the hearth to obtain a base layer having a thickness of approximately 5 mm. The temperature in the furnace was set equal to 1450 ° C.

Оксид железа в прессованных заготовках из исходных материалов, расположенных на поде печи для термического восстановления, восстанавливался при нагреве в печи в течение от приблизительно 10 до приблизительно 16 минут с сохранением твердого состояния этого оксида. Полученное в результате восстановленное железо подвергалось науглероживанию с использованием оставшегося после восстановления углеродсодержащего порошка, что приводило к снижению температуры плавления и коалесценции восстановленного железа. В то же время шлак, образующийся как побочный продукт, частично или полностью плавился и коалесцировал. При этом расплавленное гранулированное металлическое железо отделялось от расплавленного шлака. Затем расплавленное гранулированное металлическое железо и расплавленный шлак охлаждались до их температур плавления (а именно приблизительно 1100°С) и затвердевали. Твердое гранулированное металлическое железо и твердый шлак выгружались из печи.Iron oxide in pressed preforms from raw materials located on the hearth of the furnace for thermal reduction was reduced by heating in the furnace for from about 10 to about 16 minutes, while maintaining the solid state of this oxide. The resulting reduced iron was carburized using the carbon-containing powder remaining after reduction, which led to a decrease in the melting point and coalescence of the reduced iron. At the same time, the slag formed as a by-product partially or completely melted and coalesced. In this case, the molten granular metallic iron was separated from the molten slag. Then, the molten granular metallic iron and molten slag were cooled to their melting points (namely, approximately 1100 ° C.) and solidified. Solid granular metallic iron and solid slag were discharged from the furnace.

В Таблицах 5 и 6 приведен химический состав гранулированного металлического железа и шлака в каждом тестовом примере. Помимо этого, на основе содержания CaO, содержания MgO и содержания SiO2 в шлаке была вычислена основность шлака (((CaO)+(MgO))/(SiO2)) в каждом тестовом примере. В Таблицах 5 и 6 также приведена основность шлака в каждом тестовом примере.Tables 5 and 6 show the chemical composition of granular metallic iron and slag in each test example. In addition, based on the CaO content, MgO content and SiO 2 content in the slag, the basicity of the slag (((CaO) + (MgO)) / (SiO 2 )) in each test example was calculated. Tables 5 and 6 also show the basicity of the slag in each test example.

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

В каждом тестовом примере из отношения массы Fe (далее также называемой Fe1) гранулированного металлического железа, образующегося путем коалесценции, к массе Fe (далее также называемой Fe0), определенной на основе расчета химического состава, была вычислена степень выхода (Fe1/Fe0). Способность к коалесценции в тестовом примере со степенью выхода, превышающей 98%, была оценена как хорошая (А). Способность к коалесценции в тестовом примере со степенью выхода, равной 98% или менее, была оценена как плохая (В). В Таблицах 5 и 6 также приведены результаты оценки в тестовых примерах. В Таблице 6 способность к коалесценции "С" указывает, что гранулированное металлическое железо не было извлечено, так как оно не отделилось от шлака.In each test example, from the ratio of the mass of Fe (hereinafter also referred to as Fe1) of granular metallic iron formed by coalescence to the mass of Fe (hereinafter also referred to as Fe0) determined based on the calculation of the chemical composition, the degree of yield (Fe1 / Fe0) was calculated. The ability to coalesce in a test example with a yield exceeding 98% was rated as good (A). The ability to coalesce in a test example with a yield of 98% or less was rated as poor (B). Tables 5 and 6 also show the results of the evaluation in test examples. In Table 6, the coalescence ability “C” indicates that the granular metallic iron was not recovered since it did not separate from the slag.

Помимо этого, в каждом тестовом примере было вычислено отношение содержания (S) серы в шлаке к содержанию [S] серы в гранулированном металлическом железе (коэффициент распределения серы (S)/[S]). В Таблицах 5 и 6 также приведен коэффициент распределения серы в каждом тестовом примере.In addition, in each test example, the ratio of sulfur content (S) in slag to sulfur content [S] in granular metallic iron was calculated (sulfur distribution coefficient (S) / [S]). Tables 5 and 6 also show the sulfur distribution coefficient in each test case.

В тестовом примере а1, приведенном в Таблице 5, в качестве соединения щелочного металла в смесь исходных материалов было добавлено соединение щелочного металла, являющееся соединением натрия и соединением калия. Содержание оксидов щелочных металлов в шлаке и основность шлака удовлетворяли указанным выше выражениям (2)-(4). Отметим, что соединение щелочного металла, использованное в тестовом примере а1, также соответствует упомянутому комплексному оксиду, который имеет температуру плавления 1400°С или ниже и содержит, по меньшей мере, один щелочной металл. В каждом из тестовых примеров с а2 по а12, приведенных в Таблице 5, в качестве соединения щелочного металла в смесь исходных материалов было добавлено только соединение натрия. Содержание оксидов щелочных металлов в шлаке и основность шлака удовлетворяли указанным выше выражениям (2) и (4). В каждом из тестовых примеров с а13 по а21, приведенных в Таблице 5, в качестве соединения щелочного металла в смесь исходных материалов было добавлено только соединение лития. Содержание оксидов щелочных металлов в шлаке и основность шлака удовлетворяли указанным выше выражениям (1) и (4). В каждом из тестовых примеров а22 и а23, приведенных в Таблице 5, в качестве соединения щелочного металла в смесь исходных материалов были добавлены только соединение натрия и соединение лития. Содержание оксидов щелочных металлов в шлаке и основность шлака удовлетворяли указанным выше выражениям (1), (2) и (4). Все тестовые примеры с а1 по а23, приведенные в Таблице 5, находились в пределах диапазона, соответствующего этому варианту реализации настоящего изобретения. Уровни содержания MgO в шлаке находились в диапазоне от 5 до 22 массовых процентов.In test example A1, shown in Table 5, as an alkali metal compound, an alkali metal compound, which is a sodium compound and a potassium compound, was added to the starting material mixture. The content of alkali metal oxides in the slag and the basicity of the slag satisfied the above expressions (2) - (4). Note that the alkali metal compound used in test example a1 also corresponds to said complex oxide, which has a melting point of 1400 ° C. or lower and contains at least one alkali metal. In each of test examples a2 through a12 shown in Table 5, only the sodium compound was added to the mixture of starting materials as an alkali metal compound. The content of alkali metal oxides in the slag and the basicity of the slag satisfied the above expressions (2) and (4). In each of the test examples a13 through a21 shown in Table 5, only a lithium compound was added to the mixture of starting materials as an alkali metal compound. The content of alkali metal oxides in the slag and the basicity of the slag satisfied the above expressions (1) and (4). In each of test examples a22 and a23 shown in Table 5, only the sodium compound and lithium compound were added to the mixture of starting materials as the alkali metal compound. The content of alkali metal oxides in the slag and the basicity of the slag satisfied the above expressions (1), (2) and (4). All test examples a1 through a23 shown in Table 5 were within the range corresponding to this embodiment of the present invention. MgO levels in the slag ranged from 5 to 22 weight percent.

В тестовом примере а26, приведенном в Таблице 6, хотя в качестве соединения щелочного металла в смесь исходных материалов было добавлено только соединение лития, содержание оксидов щелочных металлов не удовлетворяло любому из выражений (1)-(3). В каждом из тестовых примеров с а27 по а34, приведенных в Таблице 6, в смесь исходных материалов соединение щелочного металла не добавлялось. Содержание оксидов щелочных металлов в шлаке не удовлетворяло любому из выражений (1)-(3). Все тестовые примеры а26-а34, приведенные в Таблице 6, выходили за пределы диапазона, соответствующего этому варианту реализации настоящего изобретения.In test example a26 shown in Table 6, although only a lithium compound was added to the mixture of starting materials as the alkali metal compound, the content of alkali metal oxides did not satisfy any of expressions (1) - (3). In each of the test examples a27 through a34 shown in Table 6, no alkali metal compound was added to the starting material mixture. The content of alkali metal oxides in the slag did not satisfy any of the expressions (1) - (3). All test examples a26-a34 shown in Table 6 were outside the range corresponding to this embodiment of the present invention.

На Фиг.2 показана взаимосвязь между основностью каждого из шлаков, образовавшихся в тестовых примерах а1-а23 и а26-а34, и коэффициентом распределения серы. На Фиг.2 основность образовавшегося шлака отложена по горизонтальной оси. Коэффициент распределения серы отложен по вертикальной оси.Figure 2 shows the relationship between the basicity of each of the slags formed in test examples a1-a23 and a26-a34, and the sulfur distribution coefficient. In Fig.2, the basicity of the resulting slag is laid on the horizontal axis. The sulfur distribution coefficient is plotted on the vertical axis.

На Фиг.2 закрашенные квадраты соответствуют тестовым примерам а1-а12, приведенным в Таблице 5. Закрашенные треугольники соответствуют тестовым примерам а13-а21, приведенным в Таблице 5. Незакрашенные ромбы соответствуют тестовым примерам а22 и а23, приведенным в Таблице 5. Незакрашенные окружности соответствуют тестовым примерам а26-а34, приведенным в Таблице 6.In Fig. 2, filled squares correspond to test examples a1-a12 shown in Table 5. Shaded triangles correspond to test examples a13-a21 shown in Table 5. Unfilled rhombuses correspond to test examples a22 and a23, shown in Table 5. Unfilled circles correspond to test examples a26-a34 shown in Table 6.

Из Таблиц 5 и 6 ясно видно, что для обеспечения содержания серы в гранулированном металлическом железе, составляющего 0,080% или менее, необходимо, чтобы содержание оксидов щелочных металлов в шлаке и основность шлака находились в диапазоне, соответствующем этому варианту реализации настоящего изобретения. За счет этого можно гарантировать коэффициент распределения серы на уровне 10 или более.From Tables 5 and 6 it is clearly seen that in order to provide a sulfur content of granular metallic iron of 0.080% or less, it is necessary that the alkali metal oxide content in the slag and the slag basicity be in the range corresponding to this embodiment of the present invention. Due to this, a sulfur distribution coefficient of 10 or more can be guaranteed.

Из Фиг.2 ясно видно, что коэффициент распределения серы (S)/[S] резко увеличивается с увеличением основности шлака. В частности, основность шлака, превышающая 1,4, приводит к существенному увеличению коэффициента распределения серы.From Figure 2 it is clearly seen that the sulfur distribution coefficient (S) / [S] increases sharply with increasing slag basicity. In particular, slag basicity in excess of 1.4 leads to a substantial increase in sulfur distribution coefficient.

Из Фиг.2 ясно видно, что коэффициент распределения серы (S)/[S] увеличивается с увеличением основности вне зависимости от того, добавлено ли к смеси исходных материалов соединение щелочного металла. Однако в каждом тестовом примере, в котором к смеси исходных материалов добавлено соединение щелочного металла и в котором содержание оксидов щелочных металлов в шлаке удовлетворяет, по меньшей мере, одному из указанных выше выражений (1)-(3), коэффициент распределения серы (S)/[S] выше, чем в тех тестовых примерах, в которых содержание оксида щелочного металла в шлаке не удовлетворяет указанным выше выражениям (1)-(3).2 clearly shows that the distribution coefficient of sulfur (S) / [S] increases with increasing basicity, regardless of whether an alkali metal compound is added to the mixture of starting materials. However, in each test example in which an alkali metal compound is added to the starting material mixture and in which the content of alkali metal oxides in the slag satisfies at least one of the above expressions (1) to (3), the sulfur distribution coefficient (S) / [S] is higher than in those test examples in which the content of alkali metal oxide in the slag does not satisfy the above expressions (1) - (3).

Каждый тестовый пример, в котором соединение щелочного металла не добавлялось к смеси исходных материалов, продемонстрировал, что при увеличении основности получаемого в результате шлака до приблизительно 1,7 увеличивалась температура плавления шлака, что являлось причиной трудностей при коалесценции расплавленного шлака и препятствования образованию восстановленного железа. Возникло большое количество гранулированного металлического железа с небольшим размером зерна, что вызвало трудности с обеспечением высокой степени выхода гранулированного металлического железа с большим размером зерна.Each test example, in which an alkali metal compound was not added to the starting material mixture, demonstrated that when the basicity of the resulting slag increased to approximately 1.7, the melting temperature of the slag increased, which caused difficulties in the coalescence of molten slag and prevent the formation of reduced iron. A large amount of granular metallic iron with a small grain size arose, which caused difficulties in providing a high yield of granular metallic iron with a large grain size.

В Примере а основность шлака и содержание MgO в шлаке регулируют путем добавления доломитовой руды, служащей в качестве материала, вносящего CaO/MgO. В каждом из составов комплексов в Примере а основность шлака и содержание MgO в шлаке можно контролировать в пределах диапазонов основности и содержания MgO, которые заданы в этом варианте реализации настоящего изобретения, управляя содержанием доломитовой руды в комплексе таким образом, чтобы оно составляло приблизительно от 0 до 6,5 массовых процентов.In Example a, the slag basicity and MgO content in the slag are controlled by adding dolomite ore, which serves as the CaO / MgO depositing material. In each of the compositions of the complexes in Example a, the slag basicity and MgO content in the slag can be controlled within the ranges of basicity and MgO content specified in this embodiment of the present invention, controlling the dolomite ore content in the complex so that it is from about 0 to 6.5 weight percent.

Как описано выше, Пример а продемонстрировал, что в случае, когда в смесь исходных материалов подходящим образом добавлялись материал, содержащий оксид железа, углеродсодержащий восстановитель, соединение щелочного металла и подобное, оксид щелочного металла в шлаке удовлетворял, по меньшей мере, одному из указанных выше выражений (1)-(3), а основность получаемого в результате шлака, определенная на основе содержания CaO, содержания MgO и содержания SiO2, удовлетворяла выражению (4), коэффициент распределения серы составлял 10 или более, и содержание [S] серы в гранулированном металлическом железе снижалось до 0,080% или менее даже в области, где основность шлака составляла 1,7 или более.As described above, Example a demonstrated that when a material containing iron oxide, a carbon-containing reducing agent, an alkali metal compound and the like was suitably added to the starting material mixture, the alkali metal oxide in the slag satisfied at least one of the above expressions (1) - (3), and the resulting basicity of the slag defined on the basis of the content of CaO, MgO content and content of SiO 2, satisfies the expression (4), the sulfur distribution ratio was 10 or more and comprises of [S] sulfur in the granular metallic iron was decreased to 0.080% or less even in the region where the slag basicity was 1.7 or more.

Пример bExample b

Ниже будет описан пример способа производства гранулированного металлического железа с использованием в качестве соединения щелочного металла упомянутого комплексного оксида, который имеет температуру плавления 1400°С или ниже и содержит, по меньшей мере, один щелочной металл.An example of a method for producing granular metallic iron using the complex oxide as an alkali metal compound, which has a melting point of 1400 ° C. or lower and contains at least one alkali metal, will be described below.

В качестве материала, содержащего оксид железа, использовалась железная руда, приведенная в Таблице 1. В качестве углеродсодержащего восстановителя использовался уголь, приведенный в Таблице 2. Они были смешаны с образованием смеси N.As the material containing iron oxide, the iron ore shown in Table 1 was used. The carbon shown in Table 2 was used as the carbon-containing reducing agent. They were mixed to form a mixture of N.

В дополнение материалу, содержащему оксид железа, и углеродсодержащему восстановителю в смесь N была добавлено связующее. Чтобы получить окончательную смесь исходных материалов (комплекс) были добавлены, как необходимо, вспомогательные материалы, регулирующие основность шлака, и соединение щелочного металла (комплексный оксид, простой оксид, либо карбонат).In addition to the material containing iron oxide and the carbon-containing reducing agent, a binder was added to mixture N. To obtain the final mixture of the starting materials (complex), auxiliary materials, regulating the basicity of the slag, and an alkali metal compound (complex oxide, simple oxide, or carbonate) were added, as needed.

В качестве связующего добавлялась мука. В качестве вспомогательных материалов, регулирующих основность шлака, были добавлены карбонат кальция (CaCO3), служащий материалом, вносящим CaO, и доломитовая руда, вносящим материалом, вносящим CaO/MgO, приведенные в Таблице 3.Flour was added as a binder. As auxiliary materials regulating the basicity of the slag, calcium carbonate (CaCO 3 ) was added, which serves as the CaO depositor, and dolomite ore, the CaO / MgO depositor, shown in Table 3.

В Таблице 7 приведен химический состав комплексных оксидов и простого оксида. Приведенные в Таблице 7 типы А-F являются примерами, в которых в качестве соединений щелочного металла используются комплексные оксиды. Приведенный в Таблице 7 тип G является примером, в котором в качестве соединения щелочного металла используется простой оксид (оксид щелочного металла). В Таблице 7 приведены химические составы комплексных оксидов и простого оксида, для которых содержание оксидов было рассчитано при помощи спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой или атомно-абсорбционной спектрометрии.Table 7 shows the chemical composition of complex oxides and simple oxide. The types A-F shown in Table 7 are examples in which complex oxides are used as alkali metal compounds. The type G shown in Table 7 is an example in which a simple oxide (alkali metal oxide) is used as the alkali metal compound. Table 7 shows the chemical compositions of complex oxides and simple oxide, for which the oxide content was calculated using inductively coupled plasma spectrometry or atomic absorption spectrometry.

Таблица 7Table 7 Химический состав сложного оксида и простого оксида, массовые процентыThe chemical composition of complex oxide and simple oxide, mass percent Температура плавления, °СMelting point, ° С ТипType of SiO2 SiO 2 CaOCao Na2ONa 2 O Li2OLi 2 O AA 55,055.0 -- -- 45,045.0 10241024 BB 59,159.1 24,824.8 -- 16,116.1 10901090 CC 38,738.7 50,050,0 -- 11,311.3 10501050 DD 50,950.9 31,631.6 17,517.5 -- 12841284 EE 51,051.0 15,615.6 33,433,4 -- 12001200 FF 50,050,0 43,043.0 7,07.0 -- 14001400 GG -- -- -- 100one hundred 15701570

Комплексные оксиды типов А-F, приведенные в Таблице 7, были приготовлены путем поддержания в расплавленном состоянии SiO2, CaCO3, Na2CO3 и Li2CO3 при 1500°С в течение 1-2 часов и выполнения измельчения таким образом, чтобы средний размер зерна составлял 100 мкм или менее. В Таблице 7 также приведены температуры плавления оксидов.The complex oxides of types AF shown in Table 7 were prepared by maintaining the molten state of SiO 2 , CaCO 3 , Na 2 CO 3 and Li 2 CO 3 at 1500 ° C for 1-2 hours and performing grinding in this way so that the average grain size is 100 μm or less. Table 7 also lists the melting points of the oxides.

Карбонат был тем соединением щелочного металла, используемым вместе с комплексным оксидом, которое отличается от коплексного оксида. В качестве соединения лития был добавлен карбонат лития (Li2CO3).Carbonate was that alkali metal compound used in conjunction with a complex oxide that is different from coplex oxide. As a lithium compound, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) was added.

В Таблице 8 приведены химические составы комплексов.Table 8 shows the chemical compositions of the complexes.

Таблица 8Table 8 Химический состав комплекса, массовые процентыThe chemical composition of the complex, mass percent Тестовый примерTest case Железная рудаIron ore УгольCoal CaCO3 CaCO 3 Доломитовая рудаDolomite ore ОксидOxide Li2CO3 Li 2 CO 3 СвязкаBunch ТипType of СодержаниеContent b1b1 81,781.7 17,317.3 -- -- -- -- -- 1one b2b2 7979 15fifteen 3,03.0 22 -- -- -- 1one b3b3 8484 15fifteen -- -- -- -- -- 1one b4b4 8181 15fifteen 1,51,5 1,51,5 -- -- -- 1one b5b5 81,781.7 14,914.9 1,21,2 1,21,2 -- -- -- 1one b6b6 8181 14,814.8 1,71.7 1,51,5 -- -- -- 1one b7b7 79,779.7 15,115.1 2,72.7 1,51,5 -- -- -- 1one b8b8 80,680.6 14,714.7 2,22.2 1,51,5 -- -- -- 1one b9b9 6666 13,513.5 8,58.5 66 АBUT 55 -- 1one b10b10 68,568.5 14fourteen 6,56.5 55 АBUT 55 -- 1one b11b11 70,170.1 14,414,4 5,05,0 4,54,5 АBUT 55 -- 1one b12b12 72,172.1 15,815.8 3,53,5 3,93.9 BB 22 1,71.7 1one b13b13 73,573.5 16,216,2 2,12.1 3,53,5 CC 22 1,71.7 1one b14b14 7171 15,615.6 4,54,5 2,22.2 CC 4four 1,71.7 1one b15b15 69,869.8 14,414,4 6,36.3 5,55.5 BB 33 -- 1one b16b16 72,372.3 14,714.7 5,05,0 4four BB 33 -- 1one b17b17 7575 15,215,2 3,03.0 2,82,8 BB 33 -- 1one b18b18 75,675.6 15,415.4 2,52.5 2,52.5 BB 33 -- 1one b19b19 76,976.9 15,415.4 4,14.1 2,52.5 BB 0,10.1 -- 1one b20b20 78,278,2 15,715.7 3,03.0 22 BB 0,10.1 -- 1one b21b21 8080 15,915.9 1,51,5 1,51,5 BB 0,10.1 -- 1one b22b22 80,380.3 16,116.1 1,51,5 1one BB 0,10.1 -- 1one b23b23 79,0579.05 15,915.9 2,02.0 22 BB 0,050.05 -- 1one b24b24 79,0879.08 15,915.9 2,02.0 22 BB 0,020.02 -- 1one b25b25 79,0979.09 15,915.9 2,02.0 22 BB 0,010.01 -- 1one b26b26 73,573.5 16,116.1 3,53,5 3,93.9 DD 22 -- 1one b27b27 73,573.5 16,116.1 3,53,5 3,93.9 EE 22 -- 1one b28b28 7474 15,615.6 3,53,5 3,93.9 FF 22 -- 1one b29b29 77,577.5 16,116.1 2,42,4 22 GG 1one -- 1one

Каждый из полученных в результате комплексов был превращен в прессованные заготовки из исходных материалов в форме окатышей. Полученные в результате прессованные заготовки из исходных материалов были загружены в небольшую экспериментальную печь для термического восстановления и подверглись термическому восстановлению. Перед загрузкой прессованных заготовок из исходных материалов на поде был размещен уголь (углеродсодержащий порошок), имеющий химический состав, приведенный в Таблице 2, чтобы получить подстилающий слой, имеющий толщину приблизительно 5 мм. Температура в печи была задана равной 1450°С.Each of the resulting complexes was converted into pressed blanks from raw materials in the form of pellets. The resulting pressed preforms from the starting materials were loaded into a small experimental furnace for thermal reduction and subjected to thermal reduction. Before loading the pressed preforms from the starting materials, coal (carbon-containing powder) having the chemical composition shown in Table 2 was placed on the hearth to obtain a base layer having a thickness of approximately 5 mm. The temperature in the furnace was set equal to 1450 ° C.

Оксид железа в прессованных заготовках из исходных материалов, расположенных на поде печи для термического восстановления, восстанавливался при нагреве в печи в течение от приблизительно 10 до приблизительно 16 минут с сохранением твердого состояния этого оксида. Полученное в результате восстановленное железо подвергалось науглероживанию с использованием оставшегося после восстановления углеродсодержащего порошка, что приводило к снижению температуры плавления и в результате к коалесценции восстановленного железа. В то же время шлак, являющийся побочным продуктом, частично или полностью плавился и коалесцировал. При этом расплавленное гранулированное металлическое железо отделялось от расплавленного шлака. Затем расплавленное гранулированное металлическое железо и расплавленный шлак охлаждались до их температур плавления (а именно приблизительно 1100°С) и затвердевали. Твердое гранулированное металлическое железо и твердый шлак выгружались из печи.Iron oxide in pressed preforms from raw materials located on the hearth of the furnace for thermal reduction was reduced by heating in the furnace for from about 10 to about 16 minutes, while maintaining the solid state of this oxide. The resulting reduced iron was carburized using the carbon-containing powder remaining after the reduction, which resulted in a decrease in the melting point and, as a result, in the coalescence of the reduced iron. At the same time, the slag, which is a by-product, partially or completely melted and coalesced. In this case, the molten granular metallic iron was separated from the molten slag. Then, the molten granular metallic iron and molten slag were cooled to their melting points (namely, approximately 1100 ° C.) and solidified. Solid granular metallic iron and solid slag were discharged from the furnace.

После загрузки прессованных заготовок из исходных материалов в экспериментальную печь для термического восстановления визуально отслеживалось состояние внутри этой печи. Было измерено время, требующееся для плавления всех прессованных заготовок, находящихся в поле зрения. В Таблице 9 приведено время для полного расплавления, измеренное в каждом тестовом примере. Время полного расплавления, составляющее 14 минут или менее, оценивалось как приемлемое.After loading the pressed blanks from the starting materials into the experimental furnace for thermal reduction, the state inside this furnace was visually monitored. The time required to melt all the pressed billets in view was measured. Table 9 shows the time for complete melting, measured in each test example. A full melting time of 14 minutes or less was rated acceptable.

Таблица 9Table 9 Коэффициент распределения серыSulfur distribution coefficient Время полного расплавленияFull melting time Тестовый примерTest case ОсновностьBasicity ЗначениеValue ОценкаRating МинутыMinutes ОценкаRating b1b1 0,390.39 0,340.34 НеприемлемоUnacceptably 9,59.5 ПриемлемоAcceptable b2b2 1,951.95 9,599.59 НеприемлемоUnacceptably 14,7514.75 НеприемлемоUnacceptably b3b3 0,330.33 0,270.27 НеприемлемоUnacceptably 9,59.5 ПриемлемоAcceptable b4b4 1,211.21 2,902.90 НеприемлемоUnacceptably 10,7510.75 ПриемлемоAcceptable b5b5 1,211.21 1,561,56 НеприемлемоUnacceptably 10,7510.75 ПриемлемоAcceptable b6b6 1,451.45 2,952.95 НеприемлемоUnacceptably 12,0012.00 ПриемлемоAcceptable b7b7 1,701.70 5,055.05 НеприемлемоUnacceptably 13,2513.25 ПриемлемоAcceptable b8b8 1,521,52 3,753.75 НеприемлемоUnacceptably 12,5012.50 ПриемлемоAcceptable b9b9 1,951.95 1109,01109,0 ПриемлемоAcceptable 11,0011.00 ПриемлемоAcceptable b10b10 1,571,57 257,5257.5 ПриемлемоAcceptable 11,0011.00 ПриемлемоAcceptable b11b11 1,311.31 41,241.2 ПриемлемоAcceptable 10,0010.00 ПриемлемоAcceptable b12b12 1,641,64 187,6187.6 ПриемлемоAcceptable 11,5011.50 ПриемлемоAcceptable b13b13 1,791.79 211,6211.6 ПриемлемоAcceptable 11,2511.25 ПриемлемоAcceptable b14b14 1,821.82 418,5418.5 ПриемлемоAcceptable 11,0011.00 ПриемлемоAcceptable b15b15 2,272.27 152,1152.1 ПриемлемоAcceptable 11,7511.75 ПриемлемоAcceptable b16b16 1,831.83 58,158.1 ПриемлемоAcceptable 11,5011.50 ПриемлемоAcceptable b17b17 1,321.32 18,118.1 ПриемлемоAcceptable 10,5010.50 ПриемлемоAcceptable b18b18 1,191.19 9,09.0 НеприемлемоUnacceptably 10,2510.25 ПриемлемоAcceptable b19b19 Нет коалесценцииNo coalescence b20b20 1,931.93 31,531.5 ПриемлемоAcceptable 11,7511.75 ПриемлемоAcceptable b21b21 1,311.31 12,312.3 ПриемлемоAcceptable 10,5010.50 ПриемлемоAcceptable b22b22 1,171.17 7,57.5 НеприемлемоUnacceptably 10,2510.25 ПриемлемоAcceptable b23b23 1,641,64 19,719.7 ПриемлемоAcceptable 10,5010.50 ПриемлемоAcceptable b24b24 1,651.65 12,512.5 ПриемлемоAcceptable 10,5010.50 ПриемлемоAcceptable b25b25 1,651.65 6,76.7 НеприемлемоUnacceptably 11,0011.00 ПриемлемоAcceptable b26b26 1,961.96 277,8277.8 ПриемлемоAcceptable 11,5011.50 ПриемлемоAcceptable b27b27 1,831.83 162,0162.0 ПриемлемоAcceptable 11,0011.00 ПриемлемоAcceptable b28b28 1,991.99 57,857.8 ПриемлемоAcceptable 12,0012.00 ПриемлемоAcceptable b29b29 1,911.91 35,435,4 ПриемлемоAcceptable 13,7513.75 ПриемлемоAcceptable

В Таблице 10 приведен химический состав гранулированного металлического железа и шлака в каждом тестовом примере. Помимо этого, на основе содержания CaO, содержания MgO и содержания SiO2 в шлаке была вычислена основность шлака (((CaO)+(MgO))/(SiO2)) в каждом тестовом примере. Основность шлака для каждого тестового примера приведена в Таблице 9. В тестовом примере b19, приведенном в Таблице 10, основность шлака отрегулировали таким образом, чтобы она составляла приблизительно 2,4, в результате чего коалесценции не происходило.Table 10 shows the chemical composition of granular metallic iron and slag in each test example. In addition, based on the CaO content, MgO content and SiO 2 content in the slag, the basicity of the slag (((CaO) + (MgO)) / (SiO 2 )) in each test example was calculated. The slag basicity for each test example is shown in Table 9. In test example b19 shown in Table 10, the slag basicity was adjusted so that it was approximately 2.4, so that coalescence did not occur.

Figure 00000005
Figure 00000005

Помимо этого, в каждом тестовом примере было вычислено отношение содержания (S) серы в шлаке к содержанию [S] серы в гранулированном металлическом железе (коэффициент распределения серы (S)/[S]). В Таблице 9 также приведен коэффициент распределения серы в каждом тестовом примере.In addition, in each test example, the ratio of sulfur content (S) in slag to sulfur content [S] in granular metallic iron was calculated (sulfur distribution coefficient (S) / [S]). Table 9 also shows the sulfur distribution coefficient in each test case.

В каждом из тестовых примеров b9-b17, b20, b21, b23, b24 и b29, приведенных в Таблице 10, в качестве соединения щелочного металла к смеси исходных материалов были добавлены одно или два соединения лития. Содержание оксидов щелочных металлов в шлаке и основность шлака удовлетворяли указанным выше выражениям (1) и (4). В каждом из тестовых примеров b9-b17, b20, b21, b23 и b24, приведенных в Таблице 10, в качестве соединения щелочного металла был добавлен комплексный оксид. В тестовом примере b29 в качестве соединения щелочного металла был добавлен простой оксид. В каждом из тестовых примеров b26-b28, приведенных в Таблице 10, в качестве соединения щелочного металла к смеси исходных материалов было добавлено соединение натрия, соответствующее комплексному оксиду. Содержание оксидов щелочных металлов в шлаке и основность шлака удовлетворяли указанным выше выражениям (2) и (4). Все тестовые примеры b9-b17, b20, b21, b23, b24 и b26-b29, приведенные в Таблице 10, находились в диапазоне, соответствующем этому варианту реализации настоящего изобретения. Содержание MgO в шлаке находилось в диапазоне 5-22 массовых процента.In each of test examples b9-b17, b20, b21, b23, b24 and b29 shown in Table 10, one or two lithium compounds were added to the mixture of starting materials as an alkali metal compound. The content of alkali metal oxides in the slag and the basicity of the slag satisfied the above expressions (1) and (4). In each of test examples b9-b17, b20, b21, b23 and b24 shown in Table 10, a complex oxide was added as an alkali metal compound. In test example b29, a simple oxide was added as an alkali metal compound. In each of the test examples b26-b28 shown in Table 10, a sodium compound corresponding to the complex oxide was added to the mixture of starting materials as an alkali metal compound. The content of alkali metal oxides in the slag and the basicity of the slag satisfied the above expressions (2) and (4). All test examples b9-b17, b20, b21, b23, b24 and b26-b29 shown in Table 10 were in the range corresponding to this embodiment of the present invention. The MgO content in the slag was in the range of 5-22 weight percent.

В каждом из тестовых примеров b1-b8, приведенных в Таблице 10, к смеси исходных материалов соединение щелочного металла не добавлялось. Содержание оксидов щелочных металлов в шлаке не удовлетворяло ни одному из выражений (1)-(3). В каждом из тестовых примеров b18 и b22, приведенных в Таблице 10, в качестве соединения щелочного металла к смеси исходных материалов было добавлено соединение лития. Хотя содержание оксидов щелочных металлов в шлаке удовлетворяло указанному выше выражению (1), основность шлака не удовлетворяла указанному выше выражению (4). В тестовом примере b25, приведенном в Таблице 10, хотя в качестве соединения щелочного металла к смеси исходных материалов было добавлено соединение лития, содержание оксидов щелочных металлов в шлаке не удовлетворяло ни одному из указанных выше выражений (1)-(3). Все тестовые примеры b1-b8, b18, b22 и b25, приведенные в Таблице 10, выходили за пределы диапазона, соответствующего этому варианту реализации настоящего изобретения.In each of the test examples b1-b8 shown in Table 10, no alkali metal compound was added to the starting material mixture. The content of alkali metal oxides in the slag did not satisfy any of the expressions (1) - (3). In each of test examples b18 and b22 shown in Table 10, a lithium compound was added to the mixture of starting materials as an alkali metal compound. Although the content of alkali metal oxides in the slag satisfied the above expression (1), the basicity of the slag did not satisfy the above expression (4). In test example b25 shown in Table 10, although a lithium compound was added to the mixture of starting materials as an alkali metal compound, the content of alkali metal oxides in the slag did not satisfy any of the above expressions (1) - (3). All test examples b1-b8, b18, b22, and b25 shown in Table 10 were outside the range corresponding to this embodiment of the present invention.

На Фиг.3 показана взаимосвязь между основностью каждого из шлаков, образовавшихся в тестовых примерах b1-b18 и b20-b29, и коэффициентом распределения серы. На Фиг.3 основность образовавшегося шлака отложена по горизонтальной оси. Коэффициент распределения серы отложен по вертикальной оси.Figure 3 shows the relationship between the basicity of each of the slags formed in test examples b1-b18 and b20-b29, and the distribution coefficient of sulfur. In Fig. 3, the basicity of the formed slag is plotted along the horizontal axis. The sulfur distribution coefficient is plotted on the vertical axis.

На Фиг.3 закрашенные ромбы соответствуют тестовым примерам b1 - b8. Незакрашенные окружности соответствуют тестовым примерам b9 - b17, b20, b21, b23 и b24. Закрашенные окружности соответствуют тестовым примерам b18, b22 и b25. Незакрашенные ромбы соответствуют тестовым примерам b26 и b28.In Fig. 3, filled diamonds correspond to test examples b1 to b8. Unfilled circles correspond to test examples b9 - b17, b20, b21, b23 and b24. The filled circles correspond to test examples b18, b22 and b25. Unfilled diamonds correspond to test examples b26 and b28.

Как видно из Таблицы 9, время полного расплавления в каждом из тестовых примеров b9-b17, b20, b21, b23, b24 и b26-b29, которые находятся в пределах диапазона, соответствующего этому варианту реализации настоящего изобретения, оценивается как приемлемое. Время полного расплавления в каждом из тестовых примеров b9-b17, b20, b21, b23, b24 и b26-b28, в которых в качестве соединений щелочных металлов добавлены упомянутые комплексные оксиды, каждый из которых имеет температуру плавления 1400°С или ниже и содержит, по меньшей мере, один щелочной металл, снижается до 13,5 минут или менее. Таким образом, в случае добавления в качестве соединения щелочного металла упомянутого комплексного оксида, который имеет температуру плавления 1400°С или ниже и содержит, по меньшей мере, один щелочной металл, можно повысить выход продукции по сравнению со случаем добавления упомянутого соединения щелочного металла, такого как простой оксид или карбонат, отличающегося от комплексного оксида.As can be seen from Table 9, the complete melting time in each of test examples b9-b17, b20, b21, b23, b24 and b26-b29, which are within the range corresponding to this embodiment of the present invention, is estimated as acceptable. The full melting time in each of test examples b9-b17, b20, b21, b23, b24 and b26-b28, in which the mentioned complex oxides are added as alkali metal compounds, each of which has a melting point of 1400 ° C or lower and contains at least one alkali metal is reduced to 13.5 minutes or less. Thus, by adding the complex oxide as an alkali metal compound, which has a melting point of 1400 ° C. or lower and contains at least one alkali metal, it is possible to increase the yield compared to the case of adding the said alkali metal compound, such as a simple oxide or carbonate, different from complex oxide.

Из Таблиц 8 и 9 ясно видно, что для обеспечения содержания серы в гранулированном металлическом железе на уровне 0,05% или менее необходимо, чтобы содержание щелочных оксидов в шлаке и основность шлака находились в диапазоне, соответствующем этому варианту реализации настоящего изобретения. За счет этого можно гарантировать коэффициент распределения серы на уровне 10 или более.From Tables 8 and 9 it is clearly seen that in order to ensure the sulfur content in the granular metallic iron at a level of 0.05% or less, it is necessary that the alkali oxide content in the slag and the slag basicity be in the range corresponding to this embodiment of the present invention. Due to this, a sulfur distribution coefficient of 10 or more can be guaranteed.

Из Фиг.3 ясно видно, что коэффициент распределения серы (S)/[S] резко увеличивается с увеличением основности шлака.From Figure 3 it is clearly seen that the distribution coefficient of sulfur (S) / [S] increases sharply with increasing basicity of the slag.

Из Таблицы 8 и Фиг.3 ясно видно, что коэффициент распределения серы (S)/[S] увеличивается с увеличением основности шлака, вне зависимости от того, добавлено ли к смеси исходных материалов соединение щелочного металла или нет. Однако в каждом из тестовых примеров b9-b17, b20, b21, b23, b24 и b26-b28, в котором к смеси исходных материалов добавляются соединения щелочных металлов, и в котором содержание оксидов щелочных металлов в шлаке удовлетворяет, по меньшей мере, одному из указанных выше выражений (1)-(3), коэффициент распределения серы (S)/[S] составляет 10 или более. То есть коэффициент распределения серы (S)/[S] выше, чем в тестовых примерах b1-b8, в которых содержание оксида щелочного металла в шлаке не удовлетворяет выражениям (1)-(3).From Table 8 and Figure 3 it is clearly seen that the sulfur distribution coefficient (S) / [S] increases with increasing basicity of the slag, regardless of whether an alkali metal compound is added to the raw material mixture or not. However, in each of test examples b9-b17, b20, b21, b23, b24 and b26-b28, in which alkali metal compounds are added to the mixture of starting materials, and in which the content of alkali metal oxides in the slag satisfies at least one of the above expressions (1) to (3), the sulfur distribution coefficient (S) / [S] is 10 or more. That is, the sulfur distribution coefficient (S) / [S] is higher than in test examples b1-b8, in which the content of alkali metal oxide in the slag does not satisfy the expressions (1) - (3).

В Примере b основность шлака и содержание MgO в шлаке регулируют путем добавления доломитовой руды, служащей в качестве вспомогательного материала, регулирующего основность шлака.In Example b, the slag basicity and MgO content in the slag are controlled by adding dolomite ore, which serves as an auxiliary material for regulating the slag basicity.

Как описано выше, Пример b продемонстрировал, что в случае, когда в смесь исходных материалов подходящим образом добавлялись материал, содержащий оксид железа, углеродсодержащий восстановитель, соединение щелочного металла и подобное, оксид щелочного металла в шлаке удовлетворял, по меньшей мере, одному из указанных выше выражений (1)-(3), а основность получаемого в результате шлака, определенная на основе содержания CaO, содержания MgO и содержания SiO2, удовлетворяла выражению (4), соотношение распределения серы составляло 10 или более (до 1109,0), и содержание [S] серы в гранулированном металлическом железе снижалось до 0,05% массовых процентов или менее даже в области, где основность шлака составляла 1,7 или более.As described above, Example b demonstrated that when a material containing iron oxide, a carbon-containing reducing agent, an alkali metal compound and the like was suitably added to the starting material mixture, the alkali metal oxide in the slag satisfied at least one of the above expressions (1) - (3), and the resulting basicity of the slag defined on the basis of the content of CaO, MgO content and content of SiO 2, satisfies the expression (4), the sulfur distribution ratio is 10 or more (up to 1109.0), content [S] of sulfur in the granular metallic iron was reduced to 0.05% by weight percent or less even in the region where the slag basicity was 1.7 or more.

Второй вариантSecond option

Будет описан способ производства гранулированного металлического железа, соответствующий второму варианту реализации настоящего изобретения.A method for producing granular metallic iron according to a second embodiment of the present invention will be described.

Способ производства гранулированного металлического железа, соответствующий этому варианту реализации настоящего изобретения, включает этапы загрузки соединения щелочного металла и смеси исходных материалов, которая включает материал, содержащий оксид железа, и углеродсодержащий восстановитель, в печь для термического восстановления, нагрева смеси исходных материалов и восстановления оксида железа, находящегося в материале, содержащем оксид железа, при помощи углеродсодержащего восстановителя с получением металлического железа и шлака в качестве побочного продукта, обеспечения коалесценции металлического железа в гранулы при одновременном отделении металлического железа от шлака, и охлаждения и затвердевания металлического железа.A method for producing granular metallic iron according to this embodiment of the present invention includes the steps of loading an alkali metal compound and a mixture of starting materials, which includes a material containing iron oxide and a carbon-containing reducing agent, in a furnace for thermal reduction, heating the mixture of starting materials and reducing iron oxide contained in the material containing iron oxide, using a carbon-containing reducing agent to obtain metallic iron slag as a byproduct ensure coalescence of metallic iron to granules while separation of metallic iron from slag, and cooling and solidifying the metallic iron.

Смесь исходных материалов или соединение щелочного металла содержит, по меньшей мере, Fe, Ca, Mg, Si и щелочной металл как составляющие элементы таким образом, чтобы шлак содержал CaO, MgO, SiO2 и оксид щелочного металла, при этом оксид щелочного металла представляет собой, по меньшей мере, один оксид, выбранный из Li2O, Na2O и K2O, причем оксид щелочного металла удовлетворяет, по меньшей мере, одному из указанных выше выражений (1)-(3), и основность шлака удовлетворяла указанному выше выражению (4).A mixture of starting materials or an alkali metal compound contains at least Fe, Ca, Mg, Si and an alkali metal as constituent elements so that the slag contains CaO, MgO, SiO 2 and an alkali metal oxide, wherein the alkali metal oxide is at least one oxide selected from Li 2 O, Na 2 O and K 2 O, wherein the alkali metal oxide satisfies at least one of the above expressions (1) to (3), and the basicity of the slag satisfies the specified above the expression (4).

То есть данный способ аналогичен способу производства гранулированного металлического железа, соответствующему первому варианту реализации настоящего изобретения, за исключением того, что соединение щелочного металла не содержится в смеси исходных материалов, а напрямую загружается в печь для термического восстановления.That is, this method is similar to the method of producing granular metallic iron according to the first embodiment of the present invention, except that the alkali metal compound is not contained in the mixture of starting materials, but is directly loaded into the furnace for thermal reduction.

В этом варианте реализации настоящего изобретения при загрузке (добавлении) смеси исходных материалов и соединения щелочного металла в печь для термического восстановления внешняя поверхность смеси исходных материалов начинает контактировать с внешней поверхностью соединения щелочного металла. В области контакта под воздействием теплоты в печи для термического восстановления происходит та же реакция, что и в первом варианте реализации настоящего изобретения. То есть предполагается, что в случае, когда основностью шлака, образующегося как побочный продукт при производстве гранулированного металлического железа, управляют таким образом, чтобы она удовлетворяла указанному выше выражению (4), и когда содержанием оксида щелочного металла в шлаке управляют таким образом, чтобы оно удовлетворяло, по меньшей мере, одному из указанных выше выражений (1)-(3), температура плавления шлака, образующегося как побочный продукт, снижается, оптимизируются такие физические свойства, как текучесть шлака, и увеличивается до максимума коэффициент распределения серы (S)/[S] для шлака, являющегося побочным продуктом. В этом варианте реализации настоящего изобретения также можно в процессе производства обеспечить хороший выход гранулированного металлического железа, имеющего низкое содержание серы.In this embodiment, when loading (adding) a mixture of starting materials and an alkali metal compound into a furnace for thermal reduction, the outer surface of the mixture of starting materials begins to contact the outer surface of the alkali metal compound. In the contact area under the influence of heat in the furnace for thermal recovery, the same reaction occurs as in the first embodiment of the present invention. That is, it is assumed that in the case where the basicity of the slag formed as a by-product in the production of granular metallic iron is controlled in such a way that it satisfies the above expression (4), and when the alkali metal oxide content in the slag is controlled so that it satisfies at least one of the above expressions (1) to (3), the melting point of the slag formed as a by-product is reduced, physical properties such as slag fluidity are optimized and The sulfur distribution coefficient (S) / [S] for slag, which is a by-product, is maximized. In this embodiment of the present invention, it is also possible during production to provide a good yield of granular metallic iron having a low sulfur content.

Способ загрузки соединения щелочного металла конкретным образом не ограничивается. В качестве способа добавления соединения щелочного металла к смеси исходных материалов можно использовать, например, загрузку соединения щелочного металла вместе с компонентом, образующим подстилающий слой. Соединение щелочного металла можно заранее размещать на вращающемся поде, независимо от упомянутого компонента, образующего подстилающий слой. В качестве альтернативы, соединение щелочного металла можно загружать одновременно с загрузкой смеси исходных материалов или можно загружать сверху отдельно, после загрузки смеси исходных материалов. Помимо этого, можно использовать несколько способов загрузки в комбинации. Эффект от этого варианта реализации настоящего изобретения обеспечивается при любом способе загрузки.The method for loading an alkali metal compound is not particularly limited. As a method for adding an alkali metal compound to a mixture of starting materials, for example, loading an alkali metal compound together with a bedding component can be used. The alkali metal compound can be pre-positioned on a rotating hearth, irrespective of the component forming the underlying layer. Alternatively, the alkali metal compound may be charged at the same time as the mixture of starting materials is loaded, or may be loaded separately from above, after loading the mixture of starting materials. In addition, you can use several loading methods in combination. The effect of this embodiment of the present invention is provided with any loading method.

Третий вариантThird option

Ниже будет описан третий вариант реализации настоящего изобретения.A third embodiment of the present invention will be described below.

Чтобы решить задачу настоящего изобретения, авторы провели глубокие исследования, в частности, на основе технологии, описанной в указанном выше Патентном документе 5: регулирование основности шлака (((CaO)+(MgO))/(SiO2)); и снижение содержания серы в восстановленном железе путем регулирования содержания MgO в шлаке. В частности, в третьем варианте реализации настоящего изобретения приоритетом является экологическая безопасность. Особое внимание уделено упомянутому проведению процесса получения железа путем прямого восстановления с использованием смеси исходных материалов, не содержащей плавикового шпата.To solve the problem of the present invention, the authors conducted in-depth studies, in particular, based on the technology described in the above Patent Document 5: slag basicity regulation (((CaO) + (MgO)) / (SiO 2 )); and reducing the sulfur content in the reduced iron by controlling the MgO content in the slag. In particular, in a third embodiment of the present invention, environmental safety is a priority. Particular attention is paid to the aforementioned process for producing iron by direct reduction using a mixture of starting materials that does not contain fluorspar.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что с точки зрения упомянутой экологической безопасности, в случае, когда основность шлака регулируют таким образом, чтобы она находилась, по существу, в том же диапазоне, который указан в Патентном документе 5, и когда содержание MgO в шлаке регулируют таким образом, чтобы оно находилось в упомянутом диапазоне от более чем 13 массовых процентов до 25 массовых процентов или менее, выходящем за пределы, указанные в Патентном документе 5, можно обеспечить получение восстановленного железа, которое имеет низкое содержание серы и может использоваться в качестве источника железа для электропечей и конверторов. Обнаруженная информация привела к созданию способа производства гранулированного металлического железа, соответствующего третьему варианту реализации настоящего изобретения. То есть в случае, когда смесь исходных материалов содержит, по меньшей мере, Fe, Ca, Mg и Si в качестве составляющих элементов таким образом, чтобы шлак содержал CaO, MgO и SiO2, основность шлака удовлетворяла указанному выше выражению (5), а содержание MgO в шлаке удовлетворяло указанному выше выражению (6), можно в процессе производства обеспечить хороший выход гранулированного металлического железа, имеющего низкое содержание серы. Способ производства гранулированного металлического железа, соответствующий третьему варианту реализации настоящего изобретения, а также шлак, образующийся в качестве побочного продукта при выполнении этого способа, будут подробно описаны ниже.The inventors of the present invention have found that, from the point of view of the aforementioned environmental safety, in the case where the basicity of the slag is controlled so that it is essentially in the same range as specified in Patent Document 5, and when the MgO content in the slag is regulated so that it is in the aforementioned range from more than 13 weight percent to 25 weight percent or less, outside the range specified in Patent Document 5, it is possible to obtain reduced iron, which has low sulfur content and can be used as a source of iron for electric furnaces and converters. The discovered information led to the creation of a method for the production of granular metallic iron, corresponding to the third embodiment of the present invention. That is, in the case when the mixture of starting materials contains at least Fe, Ca, Mg and Si as constituent elements so that the slag contains CaO, MgO and SiO 2 , the basicity of the slag satisfies the above expression (5), and the MgO content in the slag satisfies the above expression (6), it is possible to ensure a good yield of granular metallic iron having a low sulfur content during production. A method for producing granular metallic iron according to a third embodiment of the present invention, as well as slag generated as a by-product of this method, will be described in detail below.

Общей особенностью Патентного документа 5 и этого варианта реализации настоящего изобретения является то, что содержание серы в восстановленном железе снижают путем регулирования основности шлака и содержания MgO в шлаке. Однако они различаются диапазоном содержания MgO, что обусловлено, главным образом, их задачами. А именно, в Патентном документе 5 говорится, что основным приоритетом является дополнительное снижение содержания серы. Верхний предел содержания MgO в шлаке задают на уровне 13 массовых процентов, чтобы обеспечить целевой уровень, соответствующий этому Патентному документу 5 (коэффициент распределения серы составляет 25 или более, и содержание серы в восстановленном железе составляет 0,050 массового процента или менее). В противоположность этому, основным приоритетом этого варианта реализации настоящего изобретения является экологическая безопасность. Верхний предел содержания MgO задают на уровне 25 массовых процентов с целью предоставить технологию, позволяющую обеспечить низкий уровень содержания серы (соотношение распределения серы составляет 10 или более, и содержание серы в металлическом железе составляет 0,080 массового процента или менее) для возможности использования получаемого железа как исходного материала для конвертеров, хотя это и хуже по сравнению с целевым уровнем Патентного документа 5.A common feature of Patent Document 5 and this embodiment of the present invention is that the sulfur content of the reduced iron is reduced by controlling the basicity of the slag and the MgO content of the slag. However, they differ in the range of MgO content, which is mainly due to their tasks. Namely, Patent Document 5 states that the main priority is to further reduce the sulfur content. The upper limit of the MgO content in the slag is set at 13 weight percent to provide a target level corresponding to this Patent Document 5 (sulfur distribution coefficient is 25 or more, and the sulfur content in the reduced iron is 0.050 mass percent or less). In contrast, the main priority of this embodiment of the present invention is environmental safety. The upper limit of the MgO content is set at 25 mass percent in order to provide a technology that allows for a low level of sulfur content (the distribution ratio of sulfur is 10 or more, and the sulfur content in metallic iron is 0.080 mass percent or less) to use the resulting iron as the source material for converters, although this is worse compared to the target level of Patent Document 5.

Например, если рассматривать наличие или отсутствие плавиковое шпата, в Патентном документе 5 рекомендуется добавлять плавиковый шпат в диапазоне, когда основность шлака ≥1,7. Указано, что это предотвращает значительное снижение способности мелких частиц восстановленного железа к коалесценции и увеличивает выход продукции. В противоположность этому, в данном варианте реализации настоящего изобретения можно производить восстановленное железо, имеющее низкое содержание серы, без использования плавикового шпата, пока основность шлака находится в пределах диапазона от 1,5 до 2,2 (см. рассмотренный ниже Пример с).For example, when considering the presence or absence of fluorspar, in Patent Document 5, it is recommended to add fluorspar in the range when the slag basicity is ≥1.7. It is indicated that this prevents a significant decrease in the ability of fine particles of reduced iron to coalesce and increases the yield. In contrast, in this embodiment of the present invention, it is possible to produce reduced iron having a low sulfur content without the use of fluorspar, as long as the slag basicity is within the range of 1.5 to 2.2 (see Example c discussed below).

[Основность шлака: 1,5-2,2][Slag basicity: 1.5-2.2]

Значимость основности шлака в этом варианте реализации настоящего изобретения, по существу, та же, что и в Патентном документе 5. То есть основность шлака является параметром, вносящим вклад в увеличение выхода гранулированного металлического железа и снижение доли [S] серы, которая загрязняет это железо. Таким образом, ее нижний предел задают равным 1,5. Основность шлака менее 1,5 вызывает снижение обессеривающей способности шлака. При реализации этого варианта на практике основность шлака предпочтительно составляет 1,6 или более. Однако более высокая основность шлака вызывает увеличение текучести шлака, замедляя коалесценцию восстановленного железа и, таким образом, затрудняя получение гранулированного металлического железа с предпочтительной в основном сферической формой. Помимо этого, появляется тенденция к уменьшению выхода гранулированного металлического железа. Как следствие, определено, что верхним пределом основности шлака является 2,2. Основность шлака предпочтительно составляет 2,1 или менее и более предпочтительно - 2,0 или менее. Основность шлака можно регулировать в пределах указанного выше диапазона.The significance of the slag basicity in this embodiment of the present invention is essentially the same as in Patent Document 5. That is, the slag basicity is a parameter that contributes to an increase in the yield of granular metallic iron and a decrease in the proportion of [S] sulfur that contaminates this iron . Thus, its lower limit is set equal to 1.5. A slag basicity of less than 1.5 causes a decrease in the desulfurization ability of the slag. When implementing this option in practice, the basicity of the slag is preferably 1.6 or more. However, a higher slag basicity causes an increase in slag flowability, slowing down the coalescence of the reduced iron and, thus, making it difficult to obtain granular metallic iron with a preferred substantially spherical shape. In addition, there is a tendency to reduce the yield of granular metallic iron. As a result, it is determined that the upper limit of slag basicity is 2.2. The slag basicity is preferably 2.1 or less, and more preferably 2.0 or less. The basicity of the slag can be adjusted within the above range.

[Содержание MgO в шлаке: более 13 массовых процентов и до 25 массовых процентов][MgO content in slag: more than 13 weight percent and up to 25 weight percent]

Значимость упомянутого содержания MgO в шлаке в этом варианте, по существу, та же, что и Патентном документе 5. То есть содержание задают таким образом, чтобы обеспечить удовлетворительное соотношение распределения серы (S)/[S]. Однако в Патентном документе 5 основным приоритетом является упомянутое значительное снижение содержания серы. Как определено, верхний предел содержания MgO должен составлять 13 массовых процентов с точки зрения обеспечения коэффициента распределения серы, равного 25 или более. В противоположность этому, в данном варианте реализации настоящего изобретения определено, что нижний предел содержания MgO должен составлять более 13 массовых процентов, а его верхний предел должен составлять 25 массовых процентов с точки зрения обеспечения низкого уровня содержания серы (коэффициент распределения серы составляет 10 или более, и содержание серы в металлическом железе составляет 0,080 массовых процентов или менее) для возможности использования получаемого железа как исходного материала для конвертеров, хотя это и хуже по сравнению с целевым уровнем Патентного документа 5. Согласно этому варианту реализации настоящего изобретения, можно гарантированно обеспечить целевой уровень этого варианта без использования плавикового шпата. Более низкое содержание MgO предпочтительно с точки зрения дополнительного снижения содержания серы. Верхний предел содержания MgO задают равным 20 массовым процентам.The significance of said MgO content in the slag in this embodiment is essentially the same as Patent Document 5. That is, the content is set in such a way as to provide a satisfactory sulfur distribution ratio (S) / [S]. However, in Patent Document 5, the main priority is said significant reduction in sulfur content. As defined, the upper limit of the MgO content should be 13 weight percent in terms of providing a sulfur distribution coefficient of 25 or more. In contrast, in this embodiment of the present invention, it is determined that the lower limit of the MgO content should be more than 13 weight percent, and its upper limit should be 25 weight percent in terms of ensuring a low sulfur content (sulfur distribution coefficient of 10 or more, and the sulfur content in metallic iron is 0.080 mass percent or less) for the possibility of using the resulting iron as a starting material for converters, although this is worse in terms of vneny with a target level in Patent Document 5. In this embodiment of the present invention can be guaranteed to provide a target level of this embodiment without the use of fluorspar. A lower MgO content is preferable from the point of view of further reducing the sulfur content. The upper limit of the MgO content is set equal to 20 weight percent.

Температура плавления шлака, образующегося как побочный продукт, может быть задана от приблизительно 1350°С до приблизительно 1550°С за счет регулирования компонентов исходных материалов таким образом, чтобы образующийся шлак удовлетворял указанным выше выражениям (5) и (6). Температура находится на уровне приблизительно ниже 1550°С, являющейся типичной температурой при работе печи для термического восстановления с движущимся подом. Как следствие, в случае, когда в печи для термического восстановления с движущимся подом нагревают смесь исходных материалов, включающую компоненты, количество которых отрегулировано таким образом, чтобы образовавшийся шлак удовлетворял упомянутому требованию, шлакообразующие компоненты плавятся и коалесцируют с быстрым образованием шлака. Быстрое образование шлака способствует коалесценции в гранулы остающегося металлического железа, что приводит к повышению выхода гранулированного металлического железа.The melting point of the slag formed as a by-product can be set from about 1350 ° C to about 1550 ° C by adjusting the components of the starting materials so that the resulting slag satisfies the above expressions (5) and (6). The temperature is below about 1550 ° C, which is a typical temperature when operating a moving hearth thermal reduction furnace. As a result, when a mixture of starting materials is heated in a furnace for thermal reduction with a moving hearth, including components whose quantity is adjusted so that the resulting slag meets the above requirement, the slag-forming components melt and coalesce with rapid formation of slag. The rapid formation of slag promotes coalescence in the granules of the remaining metallic iron, which leads to an increase in the yield of granular metallic iron.

Коэффициент распределения серы (S)/[S] между получаемым в результате шлаком и получаемым в результате гранулированным металлическим железом существенно улучшается за счет регулирования компонентов исходных материалов таким образом, чтобы образующийся шлак удовлетворял указанным выше выражениям (5) и (6). Это приводит к существенному снижению содержания серы в гранулированном металлическом железе.The sulfur distribution coefficient (S) / [S] between the resulting slag and the resulting granular metallic iron is significantly improved by adjusting the components of the starting materials so that the resulting slag satisfies the above expressions (5) and (6). This leads to a significant reduction in the sulfur content in the granular metallic iron.

Чтобы отрегулировать температуру плавления шлака, образующегося как побочный продукт, таким образом, чтобы она составляла от приблизительно 1350°С до приблизительно 1550°С, компоненты исходных материалов можно отрегулировать таким образом, чтобы шлак удовлетворял указанным выше выражениям (5) и (6). В предпочтительном случае также регулируют доли других оксидов, содержащихся в шлаке (например, содержание CaO, содержание Al2O3 и содержание SiO2), так как температура плавления шлака в некоторой степени зависит также и от доли этих оксидов. Содержание CaO может быть задано на уровне от приблизительно 20 до приблизительно 50 массовых процентов. Содержание Al2O3 может быть задано на уровне приблизительно менее 20 массовых процентов. Содержание SiO2 может быть задано на уровне приблизительно менее 40 массовых процентов.In order to adjust the melting point of the slag formed as a by-product so that it is from about 1350 ° C to about 1550 ° C, the components of the starting materials can be adjusted so that the slag satisfies the above expressions (5) and (6). In a preferred case, the proportions of other oxides contained in the slag are also regulated (for example, CaO content, Al 2 O 3 content and SiO 2 content), since the melting point of the slag also depends to some extent on the proportion of these oxides. The CaO content can be set at a level of from about 20 to about 50 weight percent. The content of Al 2 O 3 can be set at a level of approximately less than 20 weight percent. The content of SiO 2 can be set at a level of approximately less than 40 weight percent.

Указанные выше выражения (5) и (6) могут быть соблюдены за счет подходящего регулирования добавляемых количеств материала, содержащего оксид железа, и углеродсодержащего восстановителя, служащих исходными материалами. Это связано с тем, что материал, содержащий оксид железа, и углеродсодержащий восстановитель обычно содержат компоненты, являющиеся пустой породой, такие как CaO, MgO и SiO2, и, таким образом, служат в качестве материала, вносящего CaO, материала, вносящего MgO, и материала, вносящего SiO2 (материала, который в шлаке образует SiO2). Железная руда, обычно используемая как материал, содержащий оксид углерода, и уголь или кокс, обычно используемые как углеродсодержащий восстановитель, являются природными продуктами. Следовательно, доли CaO, MgO и SiO2 различаются в зависимости от их типов. Поэтому трудно однозначно определить добавляемые количества этих материалов. Предпочтительно подходящим образом регулировать добавляемые количества с учетом химического состава железной руды и подобного, а также химического состава угля и подобного. В случае загрузки углеродсодержащего порошка, используемого как компонент, образующий подстилающий слой, основностью шлака и содержанием MgO в шлаке можно управлять, регулируя добавляемые количества материала, содержащего оксид железа, и углеродсодержащего восстановителя с учетом состава и количества углеродсодержащего порошка.The above expressions (5) and (6) can be met by appropriately controlling the added amounts of the material containing iron oxide and the carbon-containing reducing agent serving as starting materials. This is because the iron oxide-containing material and the carbon-containing reducing agent usually contain waste rock components such as CaO, MgO and SiO 2 , and thus serve as the CaO-introducing material, the MgO-introducing material, and SiO 2 -containing material (material that forms SiO 2 in the slag). Iron ore, commonly used as a material containing carbon monoxide, and coal or coke, commonly used as a carbon-containing reducing agent, are natural products. Consequently, the fractions of CaO, MgO and SiO 2 differ depending on their types. Therefore, it is difficult to uniquely determine the added quantities of these materials. Advantageously, it is preferable to adjust the added amounts according to the chemical composition of iron ore and the like, as well as the chemical composition of coal and the like. In the case of loading a carbon-containing powder used as a component forming the underlying layer, the basicity of the slag and the MgO content in the slag can be controlled by adjusting the added amounts of material containing iron oxide and a carbon-containing reducing agent, taking into account the composition and amount of the carbon-containing powder.

Смесь исходных материалов, используемая в этом варианте реализации настоящего изобретения, может содержать упомянутый другой материал, вносящий MgO (внешнюю добавку по сравнению с материалом, содержащим оксид железа, и углеродсодержащим восстановителем), который отличается от материала, содержащего оксид железа, и углеродсодержащего восстановителя, в дополнение к последним двум упомянутым материалам. В этом случае количества материала, содержащего оксид железа, и углеродсодержащего восстановителя регулируют с учетом химического состава и добавляемого количества упомянутого другого материала, вносящего MgO, что позволяет управлять основностью шлака и содержанием MgO в шлаке.The raw material mixture used in this embodiment of the present invention may contain said other MgO-contributing material (external additive compared to the iron oxide-containing material and the carbon-containing reducing agent), which is different from the iron-oxide-containing material and the carbon-containing reducing agent, in addition to the last two materials mentioned. In this case, the amounts of the material containing iron oxide and the carbon-containing reducing agent are controlled taking into account the chemical composition and the added amount of the other MgO-introducing material, which makes it possible to control the basicity of the slag and the MgO content in the slag.

Тип упомянутого другого материала, вносящего MgO, конкретным образом не ограничивается. Его примеры включают порошок MgO, природную руду, Mg-содержащие материалы, извлекаемые из морской воды и подобное, а также карбонат магния (MgCO3).The type of other MgO contributing material mentioned is not particularly limited. Examples thereof include MgO powder, natural ore, Mg-containing materials extracted from sea water and the like, and magnesium carbonate (MgCO 3 ).

Помимо этого, смесь исходных материалов, используемая в этом варианте реализации настоящего изобретения, может содержать упомянутый другой материал, вносящий CaO (внешнюю добавку по сравнению с материалом, содержащим оксид железа, и углеродсодержащим восстановителем), который отличается от материала, содержащего оксид железа, и углеродсодержащего восстановителя, в дополнение к последним двум упомянутым материалам. В этом случае количества материала, содержащего оксид железа, и углеродсодержащего восстановителя регулируют с учетом химического состава и добавляемого количества упомянутого другого материала, вносящего CaO, что позволяет управлять основностью шлака и содержанием CaO в шлаке.In addition, the starting material mixture used in this embodiment of the present invention may contain said other CaO contributing material (external additive compared to the iron oxide containing material and the carbonaceous reducing agent), which is different from the iron containing material, and carbon-containing reducing agent, in addition to the last two materials mentioned. In this case, the amounts of the material containing iron oxide and the carbon-containing reducing agent are controlled taking into account the chemical composition and the added amount of the other CaO-introducing material, which makes it possible to control the basicity of the slag and the CaO content in the slag.

Тип упомянутого другого материала, вносящего CaO, конкретным образом не ограничивается. Его примеры включают известь (CaO) и карбонат кальция (CaCO3).The type of other CaO contributing material mentioned is not particularly limited. Examples thereof include lime (CaO) and calcium carbonate (CaCO 3 ).

Примером материала, служащего в качестве упомянутых другого материала, вносящего MgO, и другого материала, вносящего CaO, является доломитовая руда. Может добавляться доломитовая руда.An example of a material serving as the other MgO contributing material and other CaO contributing material is dolomite ore. Dolomite ore may be added.

В предпочтительном случае плавиковый шпат не добавляется к смеси исходных материалов по соображениям экологической безопасности. Согласно этому варианту реализации настоящего изобретения, можно существенно улучшить способность к обессериванию и способность к коалесценции без добавления плавикового шпата. Однако добавление плавикового шпата к смеси исходных материалов может дополнительно улучшить способность к обессериванию и способность к коалесценции.Preferably, fluorspar is not added to the feed mixture for environmental reasons. According to this embodiment of the present invention, it is possible to substantially improve the desulfurization ability and the coalescence ability without adding fluorspar. However, adding fluorspar to the starting material mixture can further improve the desulfurization ability and coalescence ability.

Способ производства гранулированного металлического железа с использованием печи для термического восстановления с движущимся подом, который соответствует этому варианту реализации настоящего изобретения, будет подробно описан ниже со ссылкой на Фиг.1. На Фиг.1 показан не накладывающий ограничений пример печи для термического восстановления с движущимся подом, которую подходящим образом можно использовать при выполнении способа производства, соответствующего этому варианту реализации настоящего изобретения.A method for producing granular metallic iron using a moving hearth thermal reduction furnace, which corresponds to this embodiment of the present invention, will be described in detail below with reference to FIG. Figure 1 shows a non-limiting example of a moving hearth furnace for thermal reduction, which can suitably be used in the production method of this embodiment of the present invention.

На Фиг.1 схематично показан пример конструкции печи А для термического восстановления с подвижным подом, по типу относящейся к печам для термического восстановления с подвижным подом. Чтобы показать внутреннее устройство печи, показан частичный разрез.Figure 1 schematically shows an example of the design of a furnace A for rolling stock thermal reduction, similar in type to rolling hearth reduction furnaces. A partial section is shown to show the internal structure of the furnace.

Смесь 1 исходных материалов, которая включает материал, содержащий оксид железа и углеродсодержащий восстановитель, непрерывно подают на вращающийся под 4 печи А для термического восстановления с вращающимся подом через бункер 3 подачи материала. В качестве материала, содержащего оксид железа, обычно используются железная руда, магнитный железняк и подобное. В качестве углеродсодержащего восстановителя обычно используются уголь, кокс и подобное.A mixture of 1 starting materials, which includes a material containing iron oxide and a carbon-containing reducing agent, is continuously fed to a rotary hearth 4 under a furnace A for thermal reduction with a rotary hearth through a material feed hopper 3. As the material containing iron oxide, iron ore, magnetic iron ore and the like are usually used. As a carbon-containing reducing agent, coal, coke and the like are usually used.

Форма подаваемой смеси 1 исходных материалов конкретным образом не ограничивается. Как правило, используется простая прессованная заготовка из смеси исходных материалов, которая включает материал, содержащий оксид железа, и углеродсодержащий восстановитель. В качестве альтернативы используется прессованная заготовка из смеси исходных материалов, содержащая углеродный материал, которая имеет вид окатыша или брикета. Может подаваться смесь, в которой материал, содержащий оксид железа, углеродсодержащий восстановитель и подобное перемешаны подходящим образом. Помимо этого, вместе с простой прессованной заготовкой или прессованной заготовкой, содержащей углеродный материал, может подаваться гранулированный углеродсодержащий порошок 2.The shape of the feed mixture 1 of the starting materials is not specifically limited. Typically, a simple pressed blank of a mixture of starting materials is used, which includes a material containing iron oxide and a carbon-containing reducing agent. As an alternative, a pressed blank of a mixture of starting materials containing carbon material, which has the form of a pellet or briquette, is used. A mixture may be supplied in which material containing iron oxide, a carbonaceous reducing agent and the like are suitably mixed. In addition, granular carbon-containing powder 2 can be supplied together with a simple pressed preform or a pressed preform containing carbon material.

В этом варианте реализации настоящего изобретения при необходимости может загружаться материал (например, материал, вносящий MgO, или материал, вносящий CaO), отличающийся от смеси исходных материалов.In this embodiment of the present invention, if necessary, material (for example, MgO-introducing material or CaO-introducing material) may be loaded, different from the starting material mixture.

Процедура подачи смеси 1 исходных материалов в печь А для термического восстановления будет более конкретно описана ниже. В предпочтительном случае через бункер 3 подачи материалов на вращающийся под 4 подают гранулированный углеродсодержащий порошок 2, чтобы получить постель перед подачей смеси 1 исходных материалов, а затем размещают на ней смесь 1 исходных материалов.The procedure for feeding the feed mixture 1 to the furnace A for thermal reduction will be more specifically described below. In a preferred case, a granular carbon-containing powder 2 is fed through a hopper 3 for supplying materials to a rotating one under 4 to obtain a bed before feeding the mixture 1 of the starting materials, and then the mixture 1 of the starting materials is placed on it.

Способ добавления материала, вносящего MgO, и материала, вносящего CaO, которые могут добавляться в дополнение к материалу, содержащему оксид углерода, и углеродсодержащему восстановителю, конкретным образом не ограничивается. Подходящим образом могут быть использованы следующие способы: например, материал, вносящий MgO, и материал, вносящий CaO, могут добавляться на этапе приготовления смеси исходных материалов. Материал, вносящий MgO, и материал, вносящий CaO, могут быть заранее размещены на вращающемся поде, вместе с компонентом, образующим подстилающий слой, или независимо от него. В качестве альтернативы, материал, вносящий MgO, и материал, вносящий CaO, могут загружаться одновременно с загрузкой смеси исходных материалов или могут быть отдельно загружены сверху, после загрузки смеси исходных материалов.The method of adding MgO-introducing material and CaO-introducing material that can be added in addition to the carbon monoxide-containing material and the carbon-containing reducing agent is not particularly limited. Suitably, the following methods can be used: for example, an MgO-introducing material and a CaO-introducing material can be added at the stage of preparing the starting material mixture. The MgO introducing material and the CaO introducing material may be pre-arranged on the rotating hearth, together with or independently of the component forming the underlying layer. Alternatively, the MgO-introducing material and the CaO-introducing material may be loaded at the same time as the mixture of starting materials are loaded, or may be separately loaded from above after loading the mixture of starting materials.

Смесь исходных материалов может содержать небольшое количество полисахарида (например, крахмал из муки) в качестве связующего.The feed mixture may contain a small amount of polysaccharide (e.g., flour starch) as a binder.

На Фиг.1 показан пример с одним бункером 3 подачи материала, который используется как для подачи углеродсодержащего порошка 2, так и для подачи смеси 1 исходных материалов. В качестве альтернативы углеродсодержащий порошок 2 и смесь 1 исходных материалов могут загружаться по отдельности с использованием двух или более бункеров.Figure 1 shows an example with a single hopper 3 of the material supply, which is used both for the supply of carbon-containing powder 2, and for feeding the mixture 1 of the starting materials. Alternatively, the carbon-containing powder 2 and the mixture 1 of the starting materials can be loaded individually using two or more silos.

Отметим, что не всегда обязательно использовать углеродсодержащий порошок, служащий компонентом, образующим подстилающий слой, который размещают на поде. Загрузку углеродсодержащего порошка можно исключить. Однако размещение на поде углеродсодержащего порошка, служащего компонентом, образующим подстилающий слой, приводит к более значительному увеличению восстановительного потенциала в печи, в результате чего можно более эффективным образом обеспечить как эффект повышения степени металлизации, так и эффект снижения содержания серы в металлическом железе, что является предпочтительным. Чтобы с большей уверенностью обеспечить такие эффекты от компонента, образующего подстилающий слой, желательно разместить гранулированный углеродсодержащий порошок с получением слоя, имеющего толщину приблизительно 2 мм или более. В случае, если углеродсодержащий порошок размещен в качестве компонента, образующего подстилающий слой, таким образом, что слой имеет определенную толщину, подстилающий слой будет служить буфером между смесью исходных материалов и огнеупорным материалом пода или служить для защиты огнеупорного материала пода от шлака, являющегося побочным продуктом, таким образом, увеличивая срок службы упомянутого огнеупорного материала пода.Note that it is not always necessary to use a carbon-containing powder, which serves as a component forming the underlying layer, which is placed on the hearth. The loading of carbonaceous powder can be eliminated. However, the placement on the hearth of a carbon-containing powder, which serves as a component forming the underlying layer, leads to a more significant increase in the reduction potential in the furnace, as a result of which it is possible to more effectively provide both the effect of increasing the degree of metallization and the effect of reducing the sulfur content in metallic iron, which is preferred. In order to more reliably provide such effects from the component forming the underlying layer, it is desirable to place granular carbon-containing powder to obtain a layer having a thickness of about 2 mm or more. If the carbon-containing powder is placed as a component forming the underlying layer, so that the layer has a certain thickness, the underlying layer will serve as a buffer between the mixture of starting materials and the refractory material of the hearth or serve to protect the refractory material of the hearth from slag, which is a by-product thus increasing the service life of said hearth refractory material.

Слишком большая толщина подстилающего слоя, однако, может вызвать неблагоприятное замедление восстановления, давая возможность смеси исходных материалов погружаться в этот подстилающий слой, расположенный на поде. Как следствие, толщину подстилающего слоя предпочтительно задают на уровне приблизительно 7,5 мм или менее.Too much thickness of the underlying layer, however, can cause an unfavorable retardation of recovery, allowing the mixture of starting materials to immerse in this underlying layer located on the hearth. As a consequence, the thickness of the underlying layer is preferably set at about 7.5 mm or less.

Тип углеродсодержащего порошка, используемого в качестве компонента, образующего подстилающий слой, конкретным образом не ограничивается. Можно использовать размолотый обычный уголь или кокс. В предпочтительном случае можно использовать размолотый обычный уголь или кокс, размер зерна которых контролируют должным образом. В случае использования угля подходит антрацит, который имеет низкую текучесть, а также не увеличивается в размере или не прилипает к поду. Углеродсодержащий порошок, подаваемый для получения постели, в предпочтительном случае имеет более низкое содержание серы по сравнению с углеродсодержащим восстановителем, добавляемым в смесь 1 исходных материалов.The type of carbon-containing powder used as a component forming the underlying layer is not particularly limited. Milled common coal or coke can be used. In the preferred case, you can use milled ordinary coal or coke, the grain size of which is controlled properly. In the case of coal, anthracite is suitable, which has a low fluidity, and also does not increase in size or stick to the hearth. The carbonaceous powder supplied to make the bed preferably has a lower sulfur content than the carbonaceous reducing agent added to the mixture 1 of the starting materials.

Вращающийся под 4 печи А для термического восстановления, показанной на Фиг.1, вращается в направлении против часовой стрелки. Скорость вращения вращающегося пода 4 меняется в зависимости от размера и рабочих параметров печи А. Цикл вращения вращающегося пода 4, как правило, составляет от приблизительно 8 до приблизительно 16 минут. На стенках корпуса 8 печи А для термического восстановления установлено множество нагревательных горелок 5. Под нагревается за счет теплоты сгорания или теплового излучения, поступающих от нагревательных горелок 5. Нагревательные горелки 5 могут быть установлены на своде печи.Rotating under 4 furnaces A for thermal reduction, shown in FIG. 1, rotates counterclockwise. The rotation speed of the rotating hearth 4 varies depending on the size and operating parameters of the furnace A. The rotation cycle of the rotating hearth 4, as a rule, is from about 8 to about 16 minutes. A plurality of heating burners 5 are installed on the walls of the housing 8 of the furnace A for thermal restoration. It is heated by the heat of combustion or thermal radiation from the heating burners 5. The heating burners 5 can be installed on the roof of the furnace.

Смесь 1 исходных материалов, размещенная на вращающемся поде 4, созданном из огнеупорного материала, нагревается за счет теплоты сгорания или теплового излучения, поступающих от нагревательных горелок 5, при этом упомянутая смесь перемещается в направлении по окружности на вращающемся поде 4 в печи А для термического восстановления. Оксид железа, содержащийся в смеси 1 исходных материалов, восстанавливается, проходя через зону нагрева в печи А для термического восстановления. Затем восстановленное железо подвергается науглероживанию с использованием оставшегося углеродсодержащего восстановителя при одновременном отделении от расплавленного шлака, образующегося в качестве побочного продукта, и коалесцирует в гранулированное металлическое железо 10. Гранулированное металлическое железо 10 затвердевает при охлаждении в зоне вращающегося пода 4, находящейся дальше в направлении перемещения, после чего выгружается с пода при помощи устройства 6 выгрузки, такого как шнек. При этом также выгружается шлак, образовавшийся как побочный продукт. Гранулированное металлическое железо 10 и шлак проходят через бункер 9, и затем разделяются на металлическое железо и шлак с использованием любого разделяющего средства (например, сита или магнитного сепаратора). На Фиг.1 ссылочным номером 7 обозначен канал отходящих газов.The mixture 1 of the starting materials, placed on a rotating hearth 4 made of refractory material, is heated due to the heat of combustion or thermal radiation coming from the heating burners 5, while the said mixture moves in a circumferential direction on the rotating hearth 4 in the furnace A for thermal recovery . Iron oxide contained in mixture 1 of the starting materials is reduced by passing through the heating zone in furnace A for thermal reduction. Then, the reduced iron is carbonized using the remaining carbon-containing reducing agent while simultaneously separating from the molten slag formed as a by-product, and coalesces into granular metal iron 10. The granular metal iron 10 solidifies upon cooling in the zone of the rotating hearth 4, which is further in the direction of movement, after which it is discharged from the hearth using an unloading device 6, such as a screw. This also discharges the slag formed as a by-product. The granular metal iron 10 and slag pass through a hopper 9, and then are separated into metal iron and slag using any separating means (e.g., sieves or magnetic separators). 1, reference numeral 7 denotes an exhaust gas channel.

В этом варианте реализации настоящего изобретения, как описано выше, для шлака, который образовался как побочный продукт при термическом восстановлении, основность шлака и содержание MgO в шлаке регулируют таким образом, чтобы они удовлетворяли указанным выше выражениям (5) и (6), в результате чего подходящим образом контролируют температуру плавления образующегося шлака и соотношение распределения серы (S)/[S], что позволяет эффективным образом гарантированно получать гранулированное металлическое железо, имеющее низкое содержание серы.In this embodiment of the present invention, as described above, for the slag, which was formed as a by-product of thermal reduction, the slag basicity and MgO content in the slag are controlled so that they satisfy the above expressions (5) and (6), as a result which suitably control the melting point of the resulting slag and the sulfur distribution ratio (S) / [S], which allows efficiently guaranteed to obtain granular metallic iron having a low sulfur content.

ПримерExample

Способ производства гранулированного металлического железа, соответствующий этому варианту реализации настоящего изобретения, ниже будет описан более подробно при помощи примеров. Настоящее изобретение не ограничивается упомянутыми примерами, которые рассмотрены ниже. Эти примеры могут быть должным образом изменены в соответствии с целями, указанными выше и ниже в этом описании. Все такие изменения не выходят за пределы объема этого варианта реализации настоящего изобретения. В приведенных далее примерах рассмотрены результаты тестов, выполненных с использованием небольшой экспериментальной печи для термического восстановления.A method for producing granular metallic iron according to this embodiment of the present invention will be described below in more detail by way of examples. The present invention is not limited to the examples mentioned, which are discussed below. These examples may be duly modified in accordance with the purposes indicated above and below in this description. All such changes are within the scope of this embodiment of the present invention. The following examples describe the results of tests performed using a small experimental furnace for thermal reduction.

Пример сExample with

В качестве материала, содержащего оксид железа, использовалась железная руда, характеристики которой приведены в Таблице 11. В качестве углеродсодержащего восстановителя использовался уголь, характеристики которого приведены в Таблице 2. Они были смешаны с образованием смеси. В Таблице 11 приведен химический состав железной руды. As the material containing iron oxide, iron ore was used, the characteristics of which are shown in Table 11. As a carbon-containing reducing agent, coal was used, the characteristics of which are shown in Table 2. They were mixed to form a mixture. Table 11 shows the chemical composition of iron ore.

Таблица 11Table 11 Химический состав железной руды, массовые процентыThe chemical composition of iron ore, mass percent Сумм.FeAmount Fe FeOFeO SiO2 SiO 2 CaOCao MgOMgO Al2O3 Al 2 O 3 SS PP 69,3369.33 29,9229.92 1,641,64 0,420.42 0,410.41 0,450.45 0,0130.013 0,0140.014

В смесь, в дополнение к материалу, содержащему оксид железа, и углеродсодержащему восстановителю, была добавлена связка. Для получения окончательной смеси исходных материалов (комплекса) были добавлены, как это необходимо, вспомогательные материалы, регулирующие основность шлака. В качестве упомянутой связки была добавлена мука.A binder was added to the mixture, in addition to the material containing iron oxide and the carbon-containing reducing agent. To obtain the final mixture of the starting materials (complex), auxiliary materials, which regulate the basicity of the slag, were added, as necessary. Flour was added as the binder mentioned.

В качестве вспомогательных материалов, регулирующих основность шлака, были добавлены карбонат кальция (CaCO3), служащий материалом, вносящим CaO, и доломитовая руда, служащая материалом, вносящим CaO/MgO, характеристики которых приведены в Таблице 3. В Таблице 12 приведен химический состав комплексов.As auxiliary materials that regulate the basicity of the slag, calcium carbonate (CaCO 3 ) was added, which serves as a CaO-contributing material, and dolomite ore, which serves as a CaO / MgO-contributing material, the characteristics of which are shown in Table 3. Table 12 shows the chemical composition of the complexes .

Таблица 12Table 12 Химический состав комплекса, массовые процентыThe chemical composition of the complex, mass percent Тестовый примерTest case Железная рудаIron ore УгольCoal СвязкаBunch MgOMgO CaCO3 CaCO 3 Доломитовая рудаDolomite ore с1s1 79,779.7 16,516.5 1,01,0 0,80.8 2,02.0 с2c2 79,179.1 16,316.3 1,01,0 1,31.3 2,32,3 с3c3 78,578.5 16,216,2 1,01,0 1,81.8 2,52.5 с4c4 80,080.0 15,015.0 1,01,0 1,51,5 2,52.5 с5c5 80,880.8 16,216,2 1,01,0 1,11,1 0,90.9 с6c6 80,680.6 16,116.1 1,01,0 0,60.6 1,71.7 с7c7 80,280.2 16,116.1 1,01,0 1,01,0 1,71.7 с8c8 81,781.7 17,317.3 1,01,0 с9s9 79,079.0 15,015.0 1,01,0 3,03.0 2,02.0 с10s10 84,084.0 15,015.0 1,01,0 с11s11 81,081.0 15,015.0 1,01,0 1,51,5 1,51,5 с12s12 81,781.7 14,914.9 1,01,0 1,21,2 1,21,2

Каждый из полученных в результате комплексов был превращен в прессованные заготовки из исходных материалов в форме окатышей. Полученные в результате прессованные заготовки из исходных материалов были загружены в небольшую экспериментальную печь для термического восстановления и подверглись термическому восстановлению. Перед загрузкой прессованных заготовок из исходных материалов на поде был размещен уголь (углеродсодержащий порошок), имеющий химический состав, приведенный в Таблице 2, чтобы получить подстилающий слой, имеющий толщину приблизительно 5 мм. Температура в печи была задана равной 1450°С.Each of the resulting complexes was converted into pressed blanks from raw materials in the form of pellets. The resulting pressed preforms from the starting materials were loaded into a small experimental furnace for thermal reduction and subjected to thermal reduction. Before loading the pressed preforms from the starting materials, coal (carbon-containing powder) having the chemical composition shown in Table 2 was placed on the hearth to obtain a base layer having a thickness of approximately 5 mm. The temperature in the furnace was set equal to 1450 ° C.

Оксид железа в прессованных заготовках из исходных материалов, расположенных на поде печи для термического восстановления, восстанавливался при нагреве в печи в течение от приблизительно 10 до приблизительно 16 минут с сохранением твердого состояния этого оксида. Полученное в результате восстановленное железо подвергалось науглероживанию с использованием оставшегося после восстановления углеродсодержащего порошка, что приводило к снижению температуры плавления и в результате к коалесценции восстановленного железа. В то же время шлак, образующийся как побочный продукт, частично или полностью плавился и коалесцировал. При этом расплавленное гранулированное металлическое железо отделялось от расплавленного шлака. Затем расплавленное гранулированное металлическое железо и расплавленный шлак охлаждались до их температур плавления (а именно приблизительно 1100°С) и затвердевали. Твердое гранулированное металлическое железо и твердый шлак выгружались из печи.Iron oxide in pressed preforms from raw materials located on the hearth of the furnace for thermal reduction was reduced by heating in the furnace for from about 10 to about 16 minutes, while maintaining the solid state of this oxide. The resulting reduced iron was carburized using the carbon-containing powder remaining after the reduction, which resulted in a decrease in the melting point and, as a result, in the coalescence of the reduced iron. At the same time, the slag formed as a by-product partially or completely melted and coalesced. In this case, the molten granular metallic iron was separated from the molten slag. Then, the molten granular metallic iron and molten slag were cooled to their melting points (namely, approximately 1100 ° C.) and solidified. Solid granular metallic iron and solid slag were discharged from the furnace.

В Таблице 13 приведен химический состав гранулированного металлического железа и шлака в каждом тестовом примере. Помимо этого, на основе содержания CaO, содержания MgO и содержания SiO2 в шлаке была вычислена основность шлака (((CaO)+(MgO))/(SiO2)) в каждом тестовом примере. В Таблицах 13 также приведена основность шлака в каждом тестовом примере.Table 13 shows the chemical composition of the granular metallic iron and slag in each test example. In addition, based on the CaO content, MgO content and SiO 2 content in the slag, the basicity of the slag (((CaO) + (MgO)) / (SiO 2 )) in each test example was calculated. Table 13 also shows the basicity of the slag in each test example.

Figure 00000006
Figure 00000006

Помимо этого, в каждом тестовом примере было вычислено отношение содержания серы (S) в шлаке к содержанию серы [S] в гранулированном металлическом железе (коэффициент распределения серы (S)/[S]). В Таблице 13 также приведен коэффициент распределения серы в каждом тестовом примере.In addition, in each test example, the ratio of sulfur content (S) in slag to sulfur content [S] in granular metallic iron was calculated (sulfur distribution coefficient (S) / [S]). Table 13 also shows the sulfur distribution coefficient in each test case.

В каждом из тестовых примеров с1-с4, приведенных в Таблице 13, основность шлака и содержание MgO в шлаке удовлетворяли указанным выше выражениям (5) и (6). Все тестовые примеры с1-с4 находились в диапазоне, соответствующем этому варианту реализации настоящего изобретения.In each of the test examples c1-c4 shown in Table 13, the slag basicity and MgO content in the slag satisfied the above expressions (5) and (6). All test examples c1-c4 were in the range corresponding to this embodiment of the present invention.

В каждом из тестовых примеров с5, с6, с8 и с10-с12, приведенных в Таблице 5, основность шлака не удовлетворяла выражению (5). В каждом из тестовых примеров с7 и с9, приведенных в Таблице 13, хотя основность шлака удовлетворяла выражению (5), содержание MgO в шлаке не удовлетворяло выражению (6). Все тестовые примеры с5-с12, приведенные в Таблице 13, выходили за пределы диапазона, соответствующего этому варианту реализации настоящего изобретения.In each of the test examples c5, c6, c8 and c10-c12 shown in Table 5, the basicity of the slag did not satisfy expression (5). In each of the test examples c7 and c9 shown in Table 13, although the basicity of the slag satisfied the expression (5), the MgO content in the slag did not satisfy the expression (6). All test examples c5-c12 shown in Table 13 were outside the range corresponding to this embodiment of the present invention.

На Фиг.4 показана взаимосвязь между основностью каждого из шлаков, образовавшихся в тестовых примерах с1-с12, и коэффициентом распределения серы. На Фиг.3 основность образовавшегося шлака отложена по горизонтальной оси. Коэффициент распределения серы отложен по вертикальной оси. На Фиг.4 незакрашенные ромбы соответствуют тестовым примерам с1-с4, приведенным в Таблице 13. Закрашенные треугольники соответствуют тестовым примерам с5-с12, приведенным в Таблице 13.Figure 4 shows the relationship between the basicity of each of the slags formed in test examples c1-c12, and the distribution coefficient of sulfur. In Fig. 3, the basicity of the formed slag is plotted along the horizontal axis. The sulfur distribution coefficient is plotted on the vertical axis. In Fig. 4, unfilled diamonds correspond to test examples c1-c4 shown in Table 13. Filled triangles correspond to test examples c5-c12 shown in Table 13.

На Фиг.5 показана взаимосвязь между содержанием MgO в каждом из шлаков, образовавшихся в тестовых примерах с1-с12, и коэффициентом распределения серы. На Фиг.5 содержание MgO (в массовых процентах) в образовавшемся шлаке отложено по горизонтальной оси. Коэффициент распределения серы отложен по вертикальной оси. На Фиг.5 незакрашенные ромбы соответствуют тестовым примерам с1-с4, приведенным в Таблице 13. Закрашенные треугольники соответствуют тестовым примерам с5-с12, приведенным в Таблице 13.Figure 5 shows the relationship between the MgO content in each of the slags formed in test examples c1-c12 and the sulfur distribution coefficient. In Fig. 5, the MgO content (in mass percent) in the resulting slag is plotted along the horizontal axis. The sulfur distribution coefficient is plotted on the vertical axis. In Fig. 5, unfilled diamonds correspond to test examples c1-c4 shown in Table 13. Filled triangles correspond to test examples c5-c12 shown in Table 13.

В каждом тестовом примере из соотношения упомянутой массы Fe (Fe1) гранулированного металлического железа, образующегося путем коалесценции, к упомянутой массе Fe (Fe0), определенной на основе расчета химического состава, была вычислена степень выхода (Fe1/Fe0). Способность к коалесценции в тестовом примере со степенью выхода, превышающей 95%, была оценена как приемлемая. Способность к коалесценции в тестовом примере со степенью выхода, составляющей менее 95%, была оценена как неприемлемая. В Таблице 13 также приведены эти результаты оценки.In each test example, the ratio of the yield (Fe1 / Fe0) was calculated from the ratio of the mass of Fe (Fe1) of granular metallic iron formed by coalescence to the mass of Fe (Fe0) determined by calculating the chemical composition. The ability to coalesce in a test example with a degree of yield exceeding 95% was rated as acceptable. The ability to coalesce in a test example with a yield of less than 95% was rated as unacceptable. Table 13 also summarizes these evaluation results.

Из Таблицы 13, а также Фиг.4 и 5 ясно видно, что в случае, когда основность шлака и содержание MgO находятся в пределах диапазонов, соответствующих этому варианту реализации настоящего изобретения (то есть основность шлака и содержание MgO удовлетворяют выражениям (5) и (6)), можно гарантировать коэффициент распределения серы (S)/[S], равное 10 или более, и обеспечить содержание серы в гранулированном металлическом железе, составляющее 0,080 массового процента или менее.From Table 13, as well as FIGS. 4 and 5, it is clearly seen that in the case where the slag basicity and MgO content are within the ranges corresponding to this embodiment of the present invention (i.e., the slag basicity and MgO content satisfy expressions (5) and ( 6)), it is possible to guarantee a sulfur distribution coefficient (S) / [S] of 10 or more, and provide a sulfur content in the granular metallic iron of 0.080 weight percent or less.

Из Таблицы 13 ясно видно, что в случае, когда содержание MgO находится в пределах диапазона, соответствующего этому варианту реализации настоящего изобретения, можно увеличить выход гранулированного металлического железа до 99,0% или более.From Table 13 it is clearly seen that when the MgO content is within the range corresponding to this embodiment of the present invention, it is possible to increase the yield of granular metallic iron to 99.0% or more.

Как рассмотрено выше, Пример с продемонстрировал, что в случае, когда в смесь исходных материалов подходящим образом добавлялись материал, содержащий оксид железа, углеродсодержащий восстановитель и подобное, и когда основность шлака и содержание MgO в шлаке удовлетворяли выражениям (5) и (6), коэффициент распределения серы составлял 10 или более, и содержание [S] серы в гранулированном металлическом железе снижалось до 0,080 массового процента или менее.As discussed above, Example c demonstrated that in the case when a material containing iron oxide, a carbon-containing reducing agent and the like was appropriately added to the mixture of starting materials, and when the basicity of the slag and the MgO content in the slag satisfy expressions (5) and (6), the sulfur distribution coefficient was 10 or more, and the [S] sulfur content of the granular metallic iron was reduced to 0.080 weight percent or less.

Как подробно описано выше, согласно одному из аспектов настоящего изобретения, способ производства гранулированного металлического железа включает следующие этапы, на которых:As described in detail above, according to one aspect of the present invention, a method for producing granular metallic iron comprises the following steps, in which:

загружают смесь исходных материалов, которая включает материал, содержащий оксид железа, углеродсодержащий восстановитель и соединение щелочного металла, в печь для термического восстановления, нагревают упомянутую смесь исходных материалов и восстанавливают оксид железа, находящийся в упомянутом материале, содержащем оксид железа, при помощи углеродсодержащего восстановителя с получением металлического железа и шлака в качестве побочного продукта, обеспечивают коалесценцию металлического железа в гранулы при одновременном отделении металлического железа от шлака, и охлаждают металлическое железо и позволяют ему затвердеть,load the starting material mixture, which includes material containing iron oxide, a carbon-containing reducing agent and an alkali metal compound, into a thermal reduction furnace, heating said mixture of starting materials and reducing the iron oxide contained in said iron oxide-containing material using a carbon-containing reducing agent with obtaining metallic iron and slag as a by-product, provide coalescence of metallic iron in granules while separating metal iron from slag, and cool the metal iron and allow it to harden,

причем упомянутая смесь исходных материалов содержит, по меньшей мере, Fe, Ca, Mg, Si и щелочной металл как составляющие элементы таким образом, чтобы шлак содержал CaO, MgO, SiO2 и оксид щелочного металла, при этом оксид щелочного металла представлял собой, по меньшей мере, один оксид, выбранный из Li2O, Na2O и K2O,moreover, the aforementioned mixture of starting materials contains at least Fe, Ca, Mg, Si and an alkali metal as constituent elements so that the slag contains CaO, MgO, SiO 2 and an alkali metal oxide, wherein the alkali metal oxide is at least one oxide selected from Li 2 O, Na 2 O and K 2 O,

оксид щелочного металла удовлетворял, по меньшей мере, одному из приведенных ниже выражений (1)-(3), и основность шлака удовлетворяла приведенному ниже выражению (4):alkali metal oxide satisfies at least one of the following expressions (1) to (3), and the basicity of the slag satisfies the following expression (4):

(Li2O)≥0,03

Figure 00000007
(1)(Li 2 O) ≥0.03
Figure 00000007
(one)

(Na2O)≥0,10

Figure 00000007
(2)(Na 2 O) ≥0.10
Figure 00000007
(2)

(K2O)≥0,10

Figure 00000007
(3)(K 2 O) ≥0.10
Figure 00000007
(3)

1,3≤(CaO)+(MgO))/(SiO2)≤2,3

Figure 00000008
(4),1.3≤ (CaO) + (MgO)) / (SiO 2 ) ≤2.3
Figure 00000008
(four),

где в выражениях (1)-(4) (Li2O), (Na2O), (K2O), (CaO), (MgO) и (SiO2) представляют собой доли (в массовых процентах) Li2O, Na2O, K2O, CaO, MgO и SiO2 в шлаке, соответственно.where in expressions (1) - (4) (Li 2 O), (Na 2 O), (K 2 O), (CaO), (MgO) and (SiO 2 ) are fractions (in mass percent) of Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, CaO, MgO, and SiO 2 in slag, respectively.

Согласно этому способу, смесь исходных материалов содержит, по меньшей мере, Fe, Ca, Mg, Si и щелочной металл в качестве составляющих элементов таким образом, чтобы шлак содержал CaO, MgO, SiO2 и оксид щелочного металла, оксид щелочного металла представлял собой, по меньшей мере, один оксид, выбранный из Li2O, Na2O и K2O, оксид щелочного металла удовлетворял, по меньшей мере, одному из указанных выше выражений (1)-(3), и основность шлака удовлетворяла указанному выше выражению (4). Как следствие, даже в случае использования углеродсодержащего восстановителя, такого как уголь или кокс, имеющего высокое содержание серы, можно снизить долю серы, которая загрязняет гранулированное металлическое железо, даже в области, где основность шлака составляла 1,7 или более. Можно производить гранулированное металлическое железо, имеющее содержание серы 0,080 массового процента или менее, со степенью выхода, превышающей 98%, то есть в процессе производства можно обеспечить высокий выход гранулированного металлического железа, имеющего сниженное содержание серы.According to this method, the mixture of starting materials contains at least Fe, Ca, Mg, Si and an alkali metal as constituent elements so that the slag contains CaO, MgO, SiO 2 and an alkali metal oxide, the alkali metal oxide is, at least one oxide selected from Li 2 O, Na 2 O and K 2 O, an alkali metal oxide satisfied at least one of the above expressions (1) to (3), and the basicity of the slag satisfied the above expression (four). As a result, even in the case of using a carbon-containing reducing agent such as coal or coke having a high sulfur content, it is possible to reduce the proportion of sulfur that contaminates the granular metallic iron, even in an area where the basicity of the slag was 1.7 or more. It is possible to produce granular metallic iron having a sulfur content of 0.080 mass percent or less, with a yield exceeding 98%, that is, during the manufacturing process, it is possible to provide a high yield of granular metallic iron having a reduced sulfur content.

При этом способе производства смесь исходных материалов в качестве соединения щелочного металла может содержать, например, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из Na2O и карбоната натрия, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из K2O и карбоната калия, и, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из Li2O и карбоната лития, либо нефелин.In this production method, the mixture of starting materials as an alkali metal compound may contain, for example, at least one compound selected from Na 2 O and sodium carbonate, at least one compound selected from K 2 O and potassium carbonate, and at least one compound selected from Li 2 O and lithium carbonate, or nepheline.

В этом случае предпочтительно, чтобы смесь исходных материалов дополнительно содержала в качестве соединения щелочного металла комплексный оксид, который имеет температуру плавления 1400°С или ниже и содержит, по меньшей мере, один щелочной металл. Включение комплексного оксида, служащего соединением щелочного металла, который имеет температуру плавления 1400°С или ниже и содержит, по меньшей мере, один щелочной металл, в дополнение к оксиду щелочного металла и карбонату щелочного металла приводит к дополнительному снижению содержания серы в гранулированном металлическом железе.In this case, it is preferable that the starting material mixture further comprises a complex oxide as an alkali metal compound, which has a melting point of 1400 ° C. or lower and contains at least one alkali metal. The inclusion of a complex oxide serving as an alkali metal compound that has a melting point of 1400 ° C. or lower and contains at least one alkali metal, in addition to the alkali metal oxide and alkali metal carbonate, further reduces the sulfur content of the granular metallic iron.

При этом способе производства соединение щелочного металла предпочтительно представляет собой комплексный оксид, который имеет температуру плавления 1400°С или ниже и содержит, по меньшей мере, один щелочной металл. Согласно этому способу, смесь исходных материалов содержит комплексный оксид, который имеет температуру плавления 1400°С или ниже и содержит, по меньшей мере, один щелочной металл. Как следствие, в случае нагрева смеси исходных материалов в печи для термического восстановления комплексный оксид легко плавится с быстрым образованием шлака. В результате можно расплавлять смесь исходных материалов за 13,5 минут или менее, что дополнительно улучшает производительность.In this production method, the alkali metal compound is preferably a complex oxide that has a melting point of 1400 ° C. or lower and contains at least one alkali metal. According to this method, the starting material mixture contains a complex oxide that has a melting point of 1400 ° C. or lower and contains at least one alkali metal. As a result, when a mixture of starting materials is heated in a furnace for thermal reduction, the complex oxide easily melts with rapid formation of slag. As a result, the starting material mixture can be melted in 13.5 minutes or less, which further improves productivity.

При этом способе производства шлак предпочтительно имеет содержание MgO от 5 до 22 массовых процентов. Так как шлак имеет содержание MgO от 5 до 22 массовых процентов, можно сохранить способность к коалесценции частиц восстановленного железа на высоком уровне, даже когда работу выполняют при высокой основности шлака. Как следствие, в процессе производства можно обеспечить высокий выход металлического железа с большим размером зерна.In this production method, the slag preferably has an MgO content of 5 to 22 weight percent. Since the slag has an MgO content of 5 to 22 weight percent, the coalescence ability of the reduced iron particles can be maintained at a high level, even when the work is carried out with a high slag basicity. As a result, in the production process, it is possible to provide a high yield of metallic iron with a large grain size.

При этом способе производства предпочтительно, чтобы смесь исходных материалов дополнительно содержала, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из доломитовой руды, MgO и карбоната магния, либо, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из CaO и карбоната кальция. Железная руда, добавляемая как материал, содержащий оксид железа, а также уголь или кокс, добавляемые как углеродсодержащий восстановитель, являются природными продуктами. Следовательно, содержание CaO и содержание MgO меняются в зависимости от их типов. Согласно этому способу, доломитовую руду, MgO, карбонат магния, CaO или карбонат кальция добавляют в смесь исходных материалов в соответствии с изменениями в содержании CaO и содержании MgO в материале, содержащем оксид железа, и углеродсодержащем восстановителе, таким образом, регулируя содержание CaO и содержание MgO в шлаке и основность шлака. Как следствие, можно обеспечить хорошую производительность при производстве гранулированного металлического железа, имеющего сниженное содержание серы.In this production method, it is preferable that the mixture of starting materials additionally contains at least one compound selected from dolomite ore, MgO and magnesium carbonate, or at least one compound selected from CaO and calcium carbonate. Iron ore, added as a material containing iron oxide, as well as coal or coke, added as a carbon-containing reducing agent, are natural products. Consequently, the CaO content and MgO content vary depending on their types. According to this method, dolomite ore, MgO, magnesium carbonate, CaO or calcium carbonate are added to the starting material mixture according to changes in the CaO content and MgO content in the material containing iron oxide and the carbon-containing reducing agent, thereby controlling the CaO content and content MgO in slag and slag basicity. As a result, it is possible to provide good performance in the production of granular metallic iron having a reduced sulfur content.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, способ производства гранулированного металлического железа включает следующие этапы, на которых:According to another aspect of the present invention, a method for producing granular metallic iron comprises the following steps, in which:

загружают соединение щелочного металла и смесь исходных материалов, которая включает материал, содержащий оксид железа и углеродсодержащий восстановитель, в печь для термического восстановления, нагревают упомянутую смесь исходных материалов и восстанавливают оксид железа, находящийся в упомянутом материале, содержащем оксид железа, при помощи углеродсодержащего восстановителя с получением металлического железа и шлака в качестве побочного продукта, обеспечивают коалесценцию металлического железа в гранулы при одновременном отделении металлического железа от шлака, и охлаждают металлическое железо и позволяют ему затвердеть,load the alkali metal compound and a mixture of starting materials, which includes a material containing iron oxide and a carbon-containing reducing agent, in a furnace for thermal reduction, heating said mixture of starting materials and reducing the iron oxide contained in the said material containing iron oxide using a carbon-containing reducing agent with by obtaining metallic iron and slag as a by-product, provide coalescence of metallic iron into granules while pouring metallic iron from the slag, and cool the metallic iron and allow it to harden,

причем упомянутая смесь исходных материалов или соединение щелочного металла содержит, по меньшей мере, Fe, Ca, Mg, Si и щелочной металл как составляющие элементы таким образом, чтобы шлак содержал CaO, MgO, SiO2 и оксид щелочного металла, оксид щелочного металла представлял собой, по меньшей мере, один оксид, выбранный из Li2O, Na2O и K2O,wherein said starting material mixture or alkali metal compound contains at least Fe, Ca, Mg, Si and an alkali metal as constituent elements such that the slag contains CaO, MgO, SiO 2 and an alkali metal oxide, the alkali metal oxide is at least one oxide selected from Li 2 O, Na 2 O and K 2 O,

оксид щелочного металла удовлетворял, по меньшей мере, одному из приведенных ниже выражений (1)-(3), и основность шлака удовлетворяла приведенному ниже выражению (4):alkali metal oxide satisfies at least one of the following expressions (1) to (3), and the basicity of the slag satisfies the following expression (4):

(Li2O)≥0,03

Figure 00000009
(1)(Li 2 O) ≥0.03
Figure 00000009
(one)

(Na2O)≥0,10

Figure 00000010
(2)(Na 2 O) ≥0.10
Figure 00000010
(2)

(K2O)≥0,10

Figure 00000010
(3)(K 2 O) ≥0.10
Figure 00000010
(3)

1,3≤((CaO)+(MgO))/(SiO2)≤2,3

Figure 00000010
(4),1.3≤ ((CaO) + (MgO)) / (SiO 2 ) ≤2.3
Figure 00000010
(four),

где в выражениях (1)-(4) (Li2O), (Na2O), (K2O), (CaO), (MgO) и (SiO2) представляют собой количества (в массовых процентах) Li2O, Na2O, K2O, CaO, MgO и SiO2 в шлаке, соответственно.where in the expressions (1) - (4) (Li 2 O), (Na 2 O), (K 2 O), (CaO), (MgO) and (SiO 2 ) are amounts (in mass percent) of Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, CaO, MgO, and SiO 2 in slag, respectively.

Согласно этому способу, смесь исходных материалов или соединение щелочного металла содержит, по меньшей мере, Fe, Ca, Mg, Si и щелочной металл в качестве составляющих элементов таким образом, чтобы шлак содержал CaO, MgO, SiO2 и оксид щелочного металла, оксид щелочного металла представляет собой, по меньшей мере, при этом один оксид, выбранный из Li2O, Na2O и K2O, и оксид щелочного металла удовлетворяет, по меньшей мере, одному из указанных выше выражений (1)-(3), причем основность шлака удовлетворяла указанному выше выражению (4). Как следствие, в процессе производства можно обеспечить хороший выход гранулированного металлического железа, имеющего сниженное содержание серы.According to this method, a mixture of starting materials or an alkali metal compound contains at least Fe, Ca, Mg, Si and an alkali metal as constituent elements so that the slag contains CaO, MgO, SiO 2 and an alkali metal oxide, an alkali oxide the metal is at least one oxide selected from Li 2 O, Na 2 O and K 2 O, and the alkali metal oxide satisfies at least one of the above expressions (1) to (3), moreover, the basicity of the slag satisfied the above expression (4). As a result, during the production process, it is possible to provide a good yield of granular metallic iron having a reduced sulfur content.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения, способ производства гранулированного металлического железа включает этапы загрузки смеси исходных материалов, которая включает материал, содержащий оксид железа, и углеродсодержащий восстановитель, в печь для термического восстановления, нагрева смеси исходных материалов и восстановления оксида железа, находящегося в материале, содержащем оксид железа, при помощи углеродсодержащего восстановителя с получением металлического железа и шлака в качестве побочного продукта, обеспечения коалесценции металлического железа в гранулы при одновременном отделении металлического железа от шлака, и охлаждения и затвердевания металлического железа, причем упомянутая смесь исходных материалов содержит, по меньшей мере, Fe, Ca, Mg и Si как составляющие элементы таким образом, чтобы шлак содержал CaO, MgO и SiO2, основность шлака удовлетворяла приведенному ниже выражению (5), и содержание MgO в шлаке удовлетворяло приведенному ниже выражению (6):According to a further aspect of the present invention, a method for producing granular metallic iron comprises the steps of loading a raw material mixture, which includes material containing iron oxide, and a carbon-containing reducing agent, into a furnace for thermal reduction, heating the raw material mixture, and reducing iron oxide contained in the material containing iron oxide, using a carbon-containing reducing agent to produce metallic iron and slag as a by-product, providing coalescence of metallic iron into granules while separating metallic iron from slag, and cooling and solidification of metallic iron, said mixture of starting materials containing at least Fe, Ca, Mg and Si as constituent elements so that the slag contains CaO, MgO and SiO 2 , the basicity of the slag satisfies the expression (5) below, and the MgO content in the slag satisfies the expression (6) below:

1,5≤((CaO)+(MgO))/(SiO2)≤2,2

Figure 00000011
(5)1.5≤ ((CaO) + (MgO)) / (SiO 2 ) ≤2.2
Figure 00000011
(5)

13<MgO≤25

Figure 00000012
(6),13 <MgO≤25
Figure 00000012
(6)

где в выражениях (5) и (6) (CaO), (MgO) и (SiO2) представляют собой количества (в массовых процентах) CaO, MgO и SiO2 в шлаке, соответственно.where in expressions (5) and (6) (CaO), (MgO) and (SiO 2 ) are the amounts (in mass percent) of CaO, MgO and SiO 2 in the slag, respectively.

Согласно этому способу, шлак содержит CaO, MgO и SiO2, основность шлака удовлетворяет указанному выше выражению (5), и содержание MgO в шлаке удовлетворяет указанному выше выражению (6). Как следствие, можно снизить долю серы, которая загрязняет гранулированное металлическое железо, даже в области, где основность шлака составляет 1,7 или более. Можно производить гранулированное металлическое железо, имеющее содержание серы 0,080 массового процента или менее, со степенью выхода, превышающей 95%, то есть можно обеспечить высокую производительность при производстве гранулированного металлического железа, имеющего сниженное содержание серы.According to this method, the slag contains CaO, MgO and SiO 2 , the basicity of the slag satisfies the above expression (5), and the MgO content in the slag satisfies the above expression (6). As a result, it is possible to reduce the proportion of sulfur that contaminates the granular metallic iron, even in an area where the basicity of the slag is 1.7 or more. It is possible to produce granular metallic iron having a sulfur content of 0.080 mass percent or less, with a yield exceeding 95%, that is, it is possible to provide high productivity in the production of granular metallic iron having a reduced sulfur content.

В этом способе производства предпочтительно, чтобы смесь исходных материалов дополнительно содержала, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из доломитовой руды, MgO и карбоната магния, либо, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из CaO и карбоната кальция. Железная руда, добавляемая как материал, содержащий оксид железа, а также уголь или кокс, добавляемые как углеродсодержащий восстановитель, являются природными продуктами. Следовательно, содержание CaO и содержание MgO меняются в зависимости от их типов. Согласно этому способу, доломитовую руду, MgO, карбонат магния, CaO или карбонат кальция добавляют в смесь исходных материалов в соответствии с изменениями в содержании CaO и содержании MgO в материале, содержащем оксид железа, и углеродсодержащем восстановителе, таким образом, регулируя содержание CaO и содержание MgO в шлаке и основность шлака. Как следствие, можно обеспечить хорошую производительность при производстве гранулированного металлического железа, имеющего сниженное содержание серы.In this production method, it is preferable that the mixture of starting materials additionally contains at least one compound selected from dolomite ore, MgO and magnesium carbonate, or at least one compound selected from CaO and calcium carbonate. Iron ore, added as a material containing iron oxide, as well as coal or coke, added as a carbon-containing reducing agent, are natural products. Consequently, the CaO content and MgO content vary depending on their types. According to this method, dolomite ore, MgO, magnesium carbonate, CaO or calcium carbonate are added to the starting material mixture according to changes in the CaO content and MgO content in the material containing iron oxide and the carbon-containing reducing agent, thereby controlling the CaO content and content MgO in slag and slag basicity. As a result, it is possible to provide good performance in the production of granular metallic iron having a reduced sulfur content.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предлагается шлак, образующийся в качестве побочного продукта при выполнении любого из описанных выше способов производства. Шлак, образующийся в качестве побочного продукта при выполнении упомянутого способа производства, имеет высокое содержание оксида щелочного металла или высокое содержание MgO по сравнению с обычным шлаком. Таким образом, анализ химического состава шлака выявляет, произведен ли этот шлак при выполнении способа производства гранулированного металлического железа, соответствующего настоящему изобретению, или нет.According to yet another aspect of the present invention, there is provided a slag formed as a by-product from any of the production methods described above. The slag formed as a by-product of the above-mentioned production method has a high alkali metal oxide content or a high MgO content compared to conventional slag. Thus, an analysis of the chemical composition of the slag reveals whether this slag was produced by the granular metallic iron production method of the present invention or not.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

При помощи способа производства гранулированного металлического железа, предлагаемого настоящим изобретением, можно обеспечить хорошую производительность при производстве гранулированного металлического железа, имеющего сниженное содержание серы.By using the granular metallic iron production method of the present invention, it is possible to provide good productivity in the production of granular metallic iron having a reduced sulfur content.

Claims (22)

1. Способ производства гранулированного металлического железа, содержащий этапы, на которых загружают смесь исходных материалов, которая включает материал, содержащий оксид железа, углеродсодержащий восстановитель и соединение щелочного металла, в печь для термического восстановления, нагревают и плавят упомянутую смесь исходных материалов и восстанавливают оксид железа, находящийся в упомянутом материале, содержащем оксид железа, при помощи углеродсодержащего восстановителя с получением металлического железа и шлака в качестве побочного продукта, обеспечивают коалесценцию металлического железа в гранулы при одновременном отделении металлического железа от шлака, охлаждают металлическое железо и обеспечивают его затвердевание, причем упомянутая смесь исходных материалов содержит в качестве составляющих элементов, по меньшей мере, Fe, Ca, Mg, Si и щелочной металл, таким образом, чтобы шлак содержал CaO, MgO, SiO2 и оксид щелочного металла, оксид щелочного металла представлял собой, по меньшей мере, один оксид, выбранный из Li2O, Na2O и K2О, оксид щелочного металла удовлетворял, по меньшей мере, одному из приведенных ниже выражений (1)-(3) и основность шлака удовлетворяла приведенному выражению (4):
Li2O≥0,03; (1)
Na2O≥0,10; (2)
K2O≥0,10; (3)
1,3≤(CaO+MgO)/SiO2≤2,3 (4),
где в выражениях (1)-(4) Li2O, Na2O, K2O, CaO, MgO и SiO2 представляют собой количества, мас.%, в шлаке соответственно.
1. A method for the production of granular metallic iron, comprising the steps of loading a mixture of starting materials, which includes a material containing iron oxide, a carbon-containing reducing agent and an alkali metal compound, into a thermal reduction furnace, heating said raw material mixture and reducing iron oxide contained in said material containing iron oxide by means of a carbon-containing reducing agent to obtain metallic iron and slag as full-time product, provide coalescence of metallic iron into granules while separating metallic iron from slag, cool metallic iron and provide solidification, said mixture of starting materials containing at least Fe, Ca, Mg, Si and an alkali metal as constituent elements so that the slag contains CaO, MgO, SiO 2 and an alkali metal oxide, the alkali metal oxide is at least one oxide selected from Li 2 O, Na 2 O and K 2 O, the alkali metal oxide satisfies at least one of the following expressions (1) - (3) and the basicity of the slag satisfies the above expression (4):
Li 2 O≥0.03; (one)
Na 2 O≥0.10; (2)
K 2 O≥0.10; (3)
1.3≤ (CaO + MgO) / SiO 2 ≤2.3 (4),
where in the expressions (1) - (4) Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, CaO, MgO and SiO 2 represent the amount, wt.%, in the slag, respectively.
2. Способ по п.1, в котором смесь исходных материалов в качестве соединения щелочного металла содержит, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из Na2O и карбоната натрия.2. The method according to claim 1, wherein the mixture of starting materials as an alkali metal compound contains at least one compound selected from Na 2 O and sodium carbonate. 3. Способ по п.1, в котором смесь исходных материалов в качестве соединения щелочного металла содержит, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из K2О и карбоната калия.3. The method according to claim 1, in which the mixture of starting materials as an alkali metal compound contains at least one compound selected from K 2 O and potassium carbonate. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором смесь исходных материалов в качестве соединения щелочного металла содержит, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из Li2O и карбоната лития.4. The method according to any one of claims 1 to 3, in which the mixture of starting materials as an alkali metal compound contains at least one compound selected from Li 2 O and lithium carbonate. 5. Способ по любому из пп.1-3, в котором смесь исходных материалов в качестве соединения щелочного металла содержит нефелин.5. The method according to any one of claims 1 to 3, in which the mixture of starting materials as an alkali metal compound contains nepheline. 6. Способ по п.1, в котором соединение щелочного металла представляет собой комплексный оксид, который имеет температуру плавления 1400°С или ниже и содержит, по меньшей мере, один щелочной металл.6. The method according to claim 1, in which the alkali metal compound is a complex oxide, which has a melting point of 1400 ° C or lower and contains at least one alkali metal. 7. Способ по любому из пп.1-3, в котором смесь исходных материалов в качестве соединения щелочного металла содержит комплексный оксид, который имеет температуру плавления 1400°С или ниже и содержит, по меньшей мере, один щелочной металл.7. The method according to any one of claims 1 to 3, in which the mixture of starting materials as an alkali metal compound contains a complex oxide that has a melting point of 1400 ° C or lower and contains at least one alkali metal. 8. Способ по любому из пп.1-3, в котором содержание MgO в шлаке составляет от 5 до 22 мас.%.8. The method according to any one of claims 1 to 3, in which the MgO content in the slag is from 5 to 22 wt.%. 9. Способ по любому из пп.1-3, в котором смесь исходных материалов дополнительно содержит доломитовую руду.9. The method according to any one of claims 1 to 3, in which the mixture of raw materials further comprises dolomite ore. 10. Способ по любому из пп.1-3, в котором смесь исходных материалов дополнительно содержит, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из MgO и карбоната магния.10. The method according to any one of claims 1 to 3, in which the mixture of starting materials further comprises at least one compound selected from MgO and magnesium carbonate. 11. Способ по любому из пп.1-3, в котором смесь исходных материалов дополнительно содержит, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из СаО и карбоната кальция.11. The method according to any one of claims 1 to 3, in which the mixture of starting materials further comprises at least one compound selected from CaO and calcium carbonate. 12. Способ производства гранулированного металлического железа, содержащий этапы, на которых загружают соединение щелочного металла и смесь исходных материалов, которая включает материал, содержащий оксид железа и углеродсодержащий восстановитель, в печь для термического восстановления, нагревают и плавят упомянутую смесь исходных материалов и восстанавливают оксид железа, находящийся в упомянутом материале, содержащем оксид железа, при помощи углеродсодержащего восстановителя с получением металлического железа и шлака в качестве побочного продукта, обеспечивают коалесценцию металлического железа в гранулы при одновременном отделении металлического железа от шлака, охлаждают металлическое железо и обеспечивают его затвердевание, причем упомянутая смесь исходных материалов и соединение щелочного металла содержат в качестве составляющих элементов, по меньшей мере, Fe, Ca, Mg, Si и щелочной металл, таким образом, чтобы шлак содержал СаО, MgO, SiO2 и оксид щелочного металла, оксид щелочного металла представлял собой, по меньшей мере, один оксид, выбранный из Li2O, Na2O и K2O, оксид щелочного металла удовлетворял, по меньшей мере, одному из выражений (1)-(3), и основность шлака удовлетворяла выражению (4):
Li2O≥0,03; (1)
Na2O≥0,10; (2)
K2O≥0,10; (3)
1,3≤(CaO+MgO)/SiO2≤2,3 (4),
где в выражениях (1)-(4) Li2O, Na2O, K2O, CaO, MgO и SiO2 представляют собой количества, мас.%, в шлаке соответственно.
12. A method for producing granular metallic iron, comprising the steps of loading an alkali metal compound and a mixture of starting materials, which includes a material containing iron oxide and a carbon-containing reducing agent, into a thermal reduction furnace, heating and melting said mixture of starting materials and reducing iron oxide contained in said material containing iron oxide, using a carbon-containing reducing agent to obtain metallic iron and slag as of the by-product, provide coalescence of metallic iron into granules while separating metallic iron from slag, cool metallic iron and provide its solidification, wherein said mixture of starting materials and an alkali metal compound contain at least Fe, Ca, Mg as constituent elements, Si and alkaline metal, so that the slag comprises CaO, MgO, SiO 2 and alkali metal oxide, alkali metal oxide is at least one oxide selected from Li 2 O, Na 2 O and K 2 O, ox d alkali metal satisfy at least one of the expressions (1) - (3), and the basicity of slag satisfies the expression (4):
Li 2 O≥0.03; (one)
Na 2 O≥0.10; (2)
K 2 O≥0.10; (3)
1.3≤ (CaO + MgO) / SiO 2 ≤2.3 (4),
where in the expressions (1) - (4) Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, CaO, MgO and SiO 2 represent the amount, wt.%, in the slag, respectively.
13. Способ по п.12, в котором содержание MgO в шлаке составляет от 5 до 22 мас.%.13. The method according to item 12, in which the content of MgO in the slag is from 5 to 22 wt.%. 14. Способ по п.12, в котором смесь исходных материалов дополнительно содержит доломитовую руду.14. The method according to item 12, in which the mixture of raw materials further comprises dolomite ore. 15. Способ по любому из пп.12-14, в котором смесь исходных материалов дополнительно содержит, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из MgO и карбоната магния.15. The method according to any one of paragraphs.12-14, in which the mixture of starting materials further comprises at least one compound selected from MgO and magnesium carbonate. 16. Способ по любому из пп.12-14, в котором смесь исходных материалов дополнительно содержит, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из СаО и карбоната кальция.16. The method according to any one of claims 12-14, wherein the mixture of starting materials further comprises at least one compound selected from CaO and calcium carbonate. 17. Способ производства гранулированного металлического железа, содержащий этапы, на которых загружают смесь исходных материалов, которая включает материал, содержащий оксид железа и углеродсодержащий восстановитель, в печь для термического восстановления, нагревают и плавят упомянутую смесь исходных материалов и восстанавливают оксид железа, находящийся в упомянутом материале, содержащем оксид железа, при помощи углеродсодержащего восстановителя с получением металлического железа и шлака в качестве побочного продукта, обеспечивают коалесценцию металлического железа в гранулы при одновременном отделении металлического железа от шлака, охлаждают металлическое железо и обеспечивают его затвердевание, причем упомянутая смесь исходных материалов содержит в качестве составляющих элементов, по меньшей мере, Fe, Ca, Mg и Si, таким образом, чтобы шлак содержал СаО, MgO и SiO2, основность шлака удовлетворяла приведенному выражению (5) и содержание MgO в шлаке удовлетворяло приведенному выражению (6):
1,5≤(CaO+MgO)/SiO2≤2,2 (5);
13<MgO≤25 (6),
где в выражениях (5) и (6) СаО, MgO и SiO2 представляют собой доли, мас.%, в шлаке соответственно.
17. A method for the production of granular metallic iron, comprising the steps of loading a mixture of starting materials, which includes a material containing iron oxide and a carbon-containing reducing agent, into a furnace for thermal reduction, heating and melting said mixture of starting materials and reducing iron oxide contained in said a material containing iron oxide, using a carbon-containing reducing agent to obtain metallic iron and slag as a by-product, provide coalescence of metallic iron into granules while separating metallic iron from slag, cool metallic iron and provide its solidification, said mixture of starting materials containing at least Fe, Ca, Mg and Si as constituent elements, so that the slag contains CaO, MgO and SiO 2 , the basicity of the slag satisfies the above expression (5) and the MgO content in the slag satisfies the above expression (6):
1.5 ((CaO + MgO) / SiO 2 2 2.2 (5);
13 <MgO≤25 (6),
where in the expressions (5) and (6), CaO, MgO and SiO 2 represent the proportion, wt.%, in the slag, respectively.
18. Способ по п.17, в котором смесь исходных материалов дополнительно содержит доломитовую руду.18. The method according to 17, in which the mixture of raw materials further comprises dolomite ore. 19. Способ по п.17, в котором смесь исходных материалов дополнительно содержит, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из MgO и карбоната магния.19. The method according to 17, in which the mixture of starting materials further comprises at least one compound selected from MgO and magnesium carbonate. 20. Способ по любому из пп.17-19, в котором смесь исходных материалов дополнительно содержит, по меньшей мере, одно соединение, выбираемое из СаО и карбоната кальция.20. The method according to any one of paragraphs.17-19, in which the mixture of starting materials further comprises at least one compound selected from CaO and calcium carbonate. 21. Шлак, полученный как побочный продукт при выполнении способа по любому из пп.1-16, притом шлак содержит СаО, MgO, SiO2 и оксид щелочного металла, оксид щелочного металла представляет собой, по меньшей мере, один оксид, выбранный из Li2O, Na2O и K2О, оксид щелочного металла удовлетворяет, по меньшей мере, одному из приведенных выражений (1)-(3) и основность шлака удовлетворяет приведенному выражению (4)
Li2O≥0,03; (1)
Na2O≥0,10; (2)
K2O≥0,10; (3)
1,3≤(CaO+MgO)/SiO2≤2,3, (4)
где в выражениях (1)-(4) Li2O, Na2O, K2O, CaO, MgO и SiO2 представляют собой количества, мас.%, в шлаке соответственно.
21. Slag obtained as a by-product of the process according to any one of claims 1-16, wherein the slag contains CaO, MgO, SiO 2 and an alkali metal oxide, the alkali metal oxide is at least one oxide selected from Li 2 O, Na 2 O and K 2 O, alkali metal oxide satisfies at least one of the above expressions (1) - (3) and the basicity of the slag satisfies the above expression (4)
Li 2 O≥0.03; (one)
Na 2 O≥0.10; (2)
K 2 O≥0.10; (3)
1.3≤ (CaO + MgO) / SiO 2 ≤2.3, (4)
where in the expressions (1) - (4) Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, CaO, MgO and SiO 2 represent the amount, wt.%, in the slag, respectively.
22. Шлак, полученный как побочный продукт при выполнении способа по любому из пп.17-20, при этом шлак содержит СаО, MgO и SiO2, основность шлака удовлетворяет приведенному выражению (5) и содержание MgO в шлаке удовлетворяет приведенному выражению (6);
1,5≤(CaO+MgO)/SiO2≤2,2 (5);
13<MgO≤25 (6),
где в выражениях (5) и (6) СаО, MgO и SiO2 представляют собой доли, мас.%, в шлаке соответственно.
22. Slag obtained as a by-product when performing the method according to any one of claims 17-20, wherein the slag contains CaO, MgO and SiO 2 , the basicity of the slag satisfies the above expression (5) and the MgO content in the slag satisfies the above expression (6) ;
1.5 ((CaO + MgO) / SiO 2 2 2.2 (5);
13 <MgO≤25 (6),
where in the expressions (5) and (6), CaO, MgO and SiO 2 represent the proportion, wt.%, in the slag, respectively.
RU2010102537/02A 2007-06-27 2008-06-09 Manufacturing method of granulated metallic iron RU2449023C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007-169628 2007-06-27
JP2007169628A JP5096811B2 (en) 2007-06-27 2007-06-27 Manufacturing method of granular metallic iron
JP2007-169627 2007-06-27
JP2007-169629 2007-06-27
JP2007169627A JP5096810B2 (en) 2007-06-27 2007-06-27 Manufacturing method of granular metallic iron

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010102537A RU2010102537A (en) 2011-08-10
RU2449023C2 true RU2449023C2 (en) 2012-04-27

Family

ID=44753979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010102537/02A RU2449023C2 (en) 2007-06-27 2008-06-09 Manufacturing method of granulated metallic iron

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2449023C2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2228365C2 (en) * 2000-03-30 2004-05-10 Мидрекс Интернэшнл Б.В. Цюрих Бранч Method of production of granulated metallic iron, method of production of liquid steel, method of production of metallic iron and device for loading auxiliary initial material and device for loading initial material
RU2254376C2 (en) * 2000-06-28 2005-06-20 Мидрекс Интернешнел Б.В. Цюрих Бранч Method of iron pellets production

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2228365C2 (en) * 2000-03-30 2004-05-10 Мидрекс Интернэшнл Б.В. Цюрих Бранч Method of production of granulated metallic iron, method of production of liquid steel, method of production of metallic iron and device for loading auxiliary initial material and device for loading initial material
RU2254376C2 (en) * 2000-06-28 2005-06-20 Мидрекс Интернешнел Б.В. Цюрих Бранч Method of iron pellets production

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010102537A (en) 2011-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2301834C2 (en) Method of production of granulated metallic iron
KR100470089B1 (en) Method for producing metallic iron
AU2009234752B2 (en) Titanium oxide-containing agglomerate for producing granular metallic iron
JP5297077B2 (en) Method for producing ferromolybdenum
JP2010111941A (en) Method for producing ferrovanadium
CN1462313A (en) Granular refined iron
JP2010229525A (en) Method for producing ferronickel and ferrovanadium
EP2210959B1 (en) Process for producing molten iron
JP2008274362A (en) Method for producing ferro-molybdenum
US20100171072A1 (en) Method for manufacturing granular metallic iron
JP2013209748A (en) Method of manufacturing reduced iron agglomerate
JP6294152B2 (en) Manufacturing method of granular metallic iron
JP5420935B2 (en) Manufacturing method of granular metallic iron
AU2006335814B2 (en) Method for manufacturing metallic iron
JP2011246760A (en) Method of manufacturing ferromolybdenum, and ferromolybdenum
JP2010090431A (en) Method for producing ferro-alloy containing nickel and vanadium
RU2449023C2 (en) Manufacturing method of granulated metallic iron
JP3900721B2 (en) Manufacturing method of high quality low SiO2 sintered ore
JP5210555B2 (en) Manufacturing method of granular metallic iron
JP6043271B2 (en) Method for producing reduced iron
JP5671426B2 (en) Manufacturing method of granular metallic iron
JP5096810B2 (en) Manufacturing method of granular metallic iron
JP2008088533A (en) Method for manufacturing sintered ore
AU2011211415B2 (en) Method for manufacturing granular metallic iron
JP4415690B2 (en) Method for producing sintered ore

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150610