TW200424320A - Process for producing reduced metal and agglomerate with carbonaceous material incorporated therein - Google Patents

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200424320 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於，使用粉體狀混合物（鐵礦石等之氧化金 屬與煤之混合物）進行成塊化所成之炭材内裝壓塊物，以 製造還原金屬之製造方法；更詳細言之係關於，使用含有 而揮發伤（volatile mat ter)之高VM炭，以製造出還原後 之壓碎強度優異的還原金屬之製造方法，及其所使用之炭 材内裝壓塊物。 【先前技術】 作為還原鐵之製造方法，習知方法，係使用對流鼓風 爐，藉由天然氣所轉化成之還原性氣體，將粉礦或塊礦於 固相的狀態下使其還原而製得還原鐵。然而，此方法中， 必須大量地供給作為還原劑之昂貴的天然氣，通常，工廠 之設立地點須受限於天然氣的產地等。 因此，近年來，將還原劑由天然氣改為比較廉價且工 廠設置地點之地理限制也較小的煤來代替，以製造還原鐵 之製程受到矚目。就以煤作為還原劑使用之還原鐵的製造 方法而言，習知者有例如下述之各種方法。亦即，將含有 氧化鐵等之金屬氧化物的原料與碳質材料（即炭材）混合並 加以軋燥後，將此乾燥混合物在足以使揮發物產生的條件 下作成塊狀，為使該揮發物發揮結合劑的作用，對乾燥混 合物進打加熱、加壓以形成壓粉體，再將此壓粉體裝入旋 轉爐床爐内，在2150〜235{TF(1177°C〜1288t：)的溫度域中 加熱5〜12分鐘，使壓粉體還原，藉此製造還原鐵。 200424320 依據如此的方法，煤中所含有的揮發物具有結合劑之 作用，於該揮發物的含有量較2〇質a %少的場合，必須添 加有機結合劑；於該揮發物的含有量為2〇〜3〇質量％的範圍 之場合，則必須有超過1〇〇〇〇Lb/in2(7〇3kg/cm2)的加壓與 800°F(427°C)的加熱，於揮發物含有量超過3〇質量％的場 合，則只須超過l〇〇〇〇Lb/in2(7〇3kg/Cm2)的加壓即可。又 ，作為前述碳質材料，係以固定碳量多、且含有約20質量 °/〇以上的揮發物之煙煤等之煤為佳。 又，於自前述旋轉爐床爐所排出之還原鐵的過剩碳量 為2 10貝里％的場合，此過剩碳會提高還原反應速度而促 進更完全的還原，且，亦可有效地利用於作為電爐製鋼中 所使用的碳，是其優點。 ，夕方面刖述壓粉體（以下，亦稱為炭材内裝壓塊物 )係多孔質，*於炭材與鐵礦石等之氧化金屬之接觸不充 分二成塊物内之熱傳導性差故還原速度低。因此以下的方 法曾被嘗試，，亦即’當炭材内裝麼塊物所使用之炭材的軟 :熔融時人之最高流動度小時，藉由增加氧化金屬（即鐵礦 秘）中所3有之1 〇 " m以下的微細的氧化鐵粒子之比例，以 氧化鐵粒子間的接點數。依據此方法，即使炭材的軟 辦Γ融時!最高流動度小’氧化鐵粒子彼此的接觸面積可 曰，可提高炭材内裝壓塊物内之熱傳導性。其結果，藉 由加熱還原而金属化之粒子彼此間之結合接點數亦會增^ ’而促進燒結化’可製得強度優異的還原鐵。 然而，在lOOOOLb/inRTO^g/cm2)程度之麼力下，製 200424320 造出含有2〜1 〇質量％程度之殘留碳的還原鐵之場合，為確 保充分的還原鐵強度，通常須使用固定碳量高的炭材並提 咼金屬鐵的比例，故一般認為如此的還原鐵之製造方法中 ’必須使用揮發物的含有量為35質量％以内之固定碳量高 的高度煙煤。 如此之高度煙煤，雖是固定碳量高之高品質者，卻為 蘊藏量少的煤，其產地亦有限定，故價格貴是其問題。另 一方面，固定碳量少的煤，亦即次煙煤以下之碳化度低的 煤，由於蘊藏量豐富，無產地的限制且價廉，故作為製鐵 原料是有潛力的。然而，於氧化鐵等的金屬氧化物之還原 ，主要係依賴著固定碳，故於使用固定碳量少的次煙煤或 石反化度更低的褐煤等之場合，氧化鐵（即鐵礦石粉）中炭材 的配合比例必須提高。 如此般，若提高碳化度低的煤的配合比例，則壓粉體 中的金屬鐵所佔的比例會相對地減少，藉由還原之燒結化 等之結合力變弱，致還原鐵的強度降低。又，還原鐵的強 度若降低，則自旋轉爐床爐排出時受到排出機等之衝擊下 ’還原鐵會粉化使比表面積增大，經由與存在於旋轉爐床 爐内之二氧化碳與水蒸汽等之氧化性氣體接觸，還原鐵容 易再氧化’不但會降低作為半成品的價值，且由於變成粉 體使得處理性變差。又’於將粉化之㈣鐵在熔解爐^ 行熔解之場合，由於粉體之容積密度低而會浮在熔逢 (slag)層上，致產生無法炫解之問題。 另一方面，固定碳少的炭材的配合比例若降低，雖還 200424320 原鐵的強度會上昇，有助於還原反應之固定碳量會不足， 致氧化鐵等之金屬氧化物變得無法充分地還原。又，例如 ’於還原鐵中的殘留碳量少的場合，於將還原鐵熔解以製 造熔鐵之時，為使熔鐵中含入所要量的碳而須添加炭材， 惟，由於對炫鐵加碳之產率差，不只炭材的消耗量增加， 亦會有難以加碳達到目標碳濃度的情形。 另一方面’於提高粒徑1 〇 // m以下之微細的氧化鐵粒 子的比例之方法中’須依炭材的最高流動度來增加10 // m 以下之微細的氧化鐵粒子的配合量，為了微細化而須增加 製紅數。又，僅使用超過丨〇 # m之粗粒的氧化鐵粒子者， 並無法製造強度優異的還原鐵。 本發明乃著眼於上述之習知技術而作成者，其目的， 在於提供利用蘊藏量豐富且大量開採之廉價的高VM炭，即 使不使用氡化金屬的微粒化物，亦可製得強度優異之還原 金屬的厌材内裝壓塊物；及使用其之還原金屬之製造方法 〇 【發明内容】 為解決上述課題，本發明中係採用下述的構成·· 亦即，將揮發成分35質量％以上之高炭所構成之炭 材、與含有金屬氧化物之被還原原料，以2噸允…以上的 壓力成形作成炭材内裝壓塊物，再將此炭材内裝壓塊物於 旋轉爐床爐中加熱進行高溫還原，藉此製造還原金屬。 含有揮發成分35質量％之碳化度較低的煤，於世界上 廣泛地分布著，蘊藏量多，故廉價，可降低炭材内裝壓塊 200424320 物之製造成本，並且設廠地點條件不受限制。又’高Μ炭 中所含有之揮發成分，在設備面積小且被處理物之裝入^ 取出容易之旋轉爐床爐中’彳當作炭材内裝壓塊物之加熱 燃料，使用，故可節省供給到燃燒器之燃料。若將如此的 使^石厌化度幸父低的煤之炭材内裝壓塊物，以至少2噸“Μ 的壓力進行成塊化，貝,j可有效地降低上述成塊物的氣孔率 ’故可促進在該成塊物内的熱傳導。其結果，於成塊物内 的王域中，還原金屬彼此間之燒結可有效率地進行，而可 製^高強度的還原金屬。藉此，則不會有自旋轉爐床爐排 出時之受到排出機等之衝擊所致之還原鐵的粉化的情形， 並可解決前述般的還原鐵之再氧化、還原鐵於熔解爐内浮 起於炼渣層上而無法炼解等的問題。 將揮發成分35質量％以上之高VM炭所構成之炭材、與 含有金屬氧化物之被還原原料混合，以加壓輥每單位寬 (cm)為2噸/cm以上的壓力成形為塊狀之炭材内裝壓塊物 ，再將此炭材内裝壓塊物於旋轉爐床爐中加熱進行高溫還 原’藉此可製造還原金屬。 例如，於使用高壓輥壓機的場舍，施加輥每單俾寬 (cm)為2噸/cm以上的壓力進行加壓成塊化為塊狀，可更 有效率地減低氣孔率，形成高密度且粒子形狀均一，高溫 還原後可得到具有所要的強度之炭材内裝壓塊物。且亦可 成塊化為杏仁狀或枕狀等之適於熔解製程的壓塊狀。又， 更嚴袼而言，若改變加壓輥之旋轉速度，則施加於各成塊 物之壓力亦會改變，惟，於造塊機（bricket machine)之運 200424320 轉時通常的旋轉速度（2〜30rpm)下，施加於壓塊物的壓力可 用輥每單位寬的加壓力代表。 前述被還原原料，例如包含氧化鐵、氧化鎳、氧化鉻 、氧化锰、乳化欽等之金屬氧化物。 如此，貝由於可將如高爐壓粉體或旋轉爐壓粉體般之 含有鐵或鎳等之製鐵壓粉體類成塊化為炭材内裝壓塊物， 故了回收再利用。又，於含有氧化鈦的原料中，作為雜質 此入之鐵等的氧化物，會經由還原而成為金屬鐵等之還原 金屬。若將此還原金屬供給到熔解爐等，則未被還原的氧鲁 化欽會成為k〉查而與還原金屬分離，因此，可將高濃度的 氧化鈦與還原金屬分離回收。又，氧化鈦與還原金屬之分 離，除了可在熔解爐内進行之外，亦可如後述般，施以加 熱熔融處理或凝集粒狀化處理而使還原金屬成為粒狀，藉 由將此還原金屬粉碎，即可將還原金屬與氧化鈦分離。 &述還原金屬’以將殘留碳量定為1質量％以上為佳。 其理由在於：在自前述旋轉爐床爐排出之高溫還原後的還 原金屬中’存在有未還原的金屬氧化物，該未還原的金屬籲 虱化物，在下游製程之熔解爐中，可經由存在於還原金屬 中的該殘留碳而還原之故。又，通常還原金屬中之該殘留 T直若較1質量％少，則未還原的金屬氧化物之還原會不充 殘召奴里’可根據炭材之揮發份的程度與固定碳 里，藉由改變金屬氧化物與炭材之混合比例而作調節。 义引述厌材，以一部份或全部在未經加熱處理的狀態下 與前述被還原原料混合為佳。 11 200424320 上述所謂之熱處理，係指使炭材於4〇〇〜1〇〇(rc的程度 之乾餾狀態之高溫加熱處理，由於在未施行如此的加熱處 理之場合，炭材會在未硬化的狀態下成塊化，故可有效地 減低氣孔率提高密度，製得具有所要的強度的炭材内裝壓 塊物。又，該加熱處理的溫度條件依炭材的種類而異，惟 ，不包含炭材之粉碎製程與乾燥製程中之加熱至2〇〇。(：的 程度以下的處理，這種不過是乾燥稆度的加熱，由於實質 上不受乾餾或硬化的影響，故可容許。 藉由上述任一方法所製造之還原金屬，以更進一步施 以加熱熔融處理為佳。 藉由使前述還原金屬加熱熔融，可將原料之炭材或被 還原原料中所含有之熔渣成分與金屬成分分離，而可得到 k里不含無用的熔渣成分之還原金屬。此加熱熔融處理， 可藉由在前述旋轉爐床爐内之高溫還原後繼續加熱而進行 〇 亦可使藉由上述加熱熔融處理作成為熔融狀態的還原 金屬凝集而粒狀化。 上述還原金屬，由於係使用經粉碎之炭材與金屬氧化 物之化合物作為原料，故成為於成塊物中分散著微細的還 原金屬粒子之狀態。熔融狀態之還原金屬，在冷卻過程中 利用表面張力使還原金屬粒子彼此凝集而形成粒狀的還原 金屬。藉由作成這樣的粒狀還原金屬，可提高移送與裝入 熔解爐等之操作性。又，熔融還原金屬之冷卻可藉由以下 方式來進行：於旋轉爐床爐内未施行燃燒器等之加熱的場 12 200424320 合’即往排出裝置側區域移動中的爐内冷卻；或於爐頂部 等設置水冷卻套管等之冷卻機構，即冷卻域中之爐内冷卻 0 由炭材與含有金屬氧化物之被還原原料所構成之本發 月之厌材内裝壓塊物，作為炭材係使用含有3 5質量％以上 之揮發成分的高VM炭，藉由在加壓下進行成塊化，以使氣 孔率成為35%以下。 曰如此，於加壓下進行成塊化，令使用揮發成分的含有 里為35質量％以上的高VM炭的炭材内裝壓塊物之氣孔率減聲 少為約35%以下，可促進高溫還原過程中之成塊物内的熱 傳導，於成塊物内的全域中進行還原金屬彼此之燒結化， 可製造成壓碎強度高的還原金屬。 【實施方式】 於本發明中，作為炭材係使用含有揮發份35質量％以 上之高VM炭，將此高Vm炭與金屬氧化物之鐵礦石以粉碎 機粉碎，將此等以使還原後的殘留碳量成為i質量％以上（ 而以2貝1 %以上為佳）的方式先行配合，藉由混合機混合 _ 後’將此混合物供給到例如高壓輥壓機之一對輥之間。在 該一對輥的表面，分別刻設有成塊物的模穴（模槽）。然後 ，對前述鐵礦石與高VM炭的混合物以高壓輥壓機施加輥每 單位寬度（cm)為2嘲/cm以上（尤以3嘲/cm以上為佳）之所 要的壓力’成形為氣孔率減低為約35%的程度以下的塊狀 〇 炭材内裝壓塊物，通常係裝入於以燃燒器加熱的旋轉 13 200424320 爐床爐中，經由在130(rc程度的高溫域加熱而進行還原反 應’成為還原鐵，自旋轉爐床爐排出。然後，此還原鐵在 电爐或利用石化燃料的熔解爐中進行加熱熔解，可製得熔 鐵。 又，炭材内裝壓塊物，由於係使用粉碎之炭材與鐵礦 石所混合之原料，於藉由高溫還原而成為還原鐵的狀態下 ’係成為在成塊物中分散著細小的還原鐵粒子的狀態。於 此高溫還原終了後，若在旋轉爐床爐内繼續加熱，則可使 生成的還原鐵熔融。經由此熔融，可將原料之炭材或被還 原原料之鐵礦石中所含有之熔渣成分與金屬成分分離，而 製得儘量不含無用的熔渣成分之還原鐵。 然後再將此熔融之還原鐵，在旋轉爐床爐内未施行燃 燒爐等之加熱下之排出裝置側區域、或於爐頂部等設置水 、各p套&專冷卻機構之冷卻區域，藉由進行爐内冷卻，可 使溶融之還原鐵利用其本身的表面張力而互相凝集，而得 到粒狀的還原鐵。 前述炭材内裝壓塊物，如前述般，經由加壓成形使高 溫還原前之氣孔率降低，或經由上述之加熱熔融處理或凝 集粒狀化處理使還原鐵之氣孔率降低。此金屬化之還原鐵 會於其後的電爐等中熔解，由於氣孔率小，還原鐵粒子與 巧邊的還原鐵粒子之間會容易結合而易凝集，致容易形成 大的鐵粒。該鐵粒若較大，則分散於熔渣中而難以回收的 還原鐵微粒子、自旋轉爐床爐排出後之因為太微細而難以 回收之還原鐵粒子等的量會減少，故金屬鐵與熔渣之分離 200424320 會變得容易，且鐵份的損失亦可減少而提高產率。 前述炭材具有流動性的場合，若經由前述加壓成形使 厌材内裝壓塊物的氣孔率下降，則於高溫還原過程中會使 厌材與鐵礦石間的結合更加緊密，故該成塊物内部的熱傳 導速度會上昇而提高還原速度，且即使於固相狀態，經由 燒結之還原鐵粒子仍容易發生凝集，故可促進上述加熱熔 融後之凝集粒狀化。 # 又，作為還原鐵製品，並不限於通常的海綿狀還原 ，亦:為粉狀、粒狀、板狀的形態。又，亦可為熔融金屬· 的形態或熔融後固化之固體金屬的形態。又，前述氧化金 屬亚非限定於鐵礦石，因而，前述還原金屬亦非僅限定於 還原鐵。 ' 一又於含有氧化鈦之被還原原料中，作為雜質混入之 氧化鐵等的氧化物會被還原成為金屬鐵等的金屬，將此還 原t屬供給到熔解爐等中，則由於未被還原之氧化鈦會成 為溶逢而與還原金屬分離，故可達成高濃度之氧化欽與還 原金屬的分離回收。又，氧化鈦與金屬鐵之分離並非僅可_ 在溶解爐中進行，若進行上述加熱熔融處理或凝集粒狀化 處王里，則由於還原金屬中的金屬鐵成為粒狀，經由將此還 原金屬粉碎可將金屬鐵與氧化鈦分離。 再者，由於前述炭材之揮發份的含有量高，故可將過 剩的揮發份回收於該旋轉爐床爐之必要的爐床部位作為燃 料再利用’而可節約原來所需的燃料。 15 200424320 以下，舉出實施例就本發明具體地加以說明，惟，本 發明並不受限於下述實施例是不言而略去， 』％可，於符合於前後 述之意旨的範圍中加以適當的變更而實施亦屬可能，'此等 皆屬於本發明之技術範疇。又，於下述中 τ〈 ％」者，只 要未另加說明係指「質量％」。 又，下述實施例中所示之各成分的特性之挪定 下述： ” +丄系分析「煤及焦」 灰份（％) ··依據 JIS Μ8812

類的工業分析法）進行測定。 揮發份（％ ) ·•同上述。 固定碳（％)·•由「100% 一灰份揮發份％」算出。 最高流動度[log(DDPM)]:依據jis M88〇1「煤類一試 法」之流動性試驗方法。 y 、 壓碎強度（kg/壓塊物）：依據IS0 4700進行測定。f 28使成塊物以最安^的方向設置而進行加壓（即，則 。mx寬20mmx最大厚度llmm的場合係自厚度方向加壓

(實施例1 ) B、表、1中所示之組成的炭材（高Μ炭A、高…炭 進行炉，’/乂分別成為200網目以下者佔80%以上的方式 产之4 τ並將鐵礦石以成為Blaine Index 1500Cm2/g矛。 度之粒度的方★ 111 / g % ，殘留碳量)作=碎，為使還原鐵中之殘留碳量(即 例淮一、 乍文化，而改變各炭材與鐵礦石的配合比 %仃混合。蔣卜μ、θ 、匕^合物，用刻設有枕狀模槽的輥徑 16 200424320 228mm、輥寬（輥體長度）7〇mm之試驗用造塊機，以加壓力 2.5嘴/cm(輥之單位寬），形成長35_ X寬25mm χ最 大厚度13mm、截面橢圓形之體積6cm3之枕狀炭材内裝壓塊 物（bricket) 〇 表1 組成⑻ 炭材的插類 高VM炭A 高VM炭B 煙煤C 乾餾碳D 煙煤E 灰份 11.6 8.5 8.6 15.7 9.6 揮發份 41.5 41.1 18.8 0.8 16.1—'~ 固定碳 46.9 50.4 72.6 82.7 74.3 最高流動度 log(DDPM) 0 0 1.6 0 0 圖1係顯示：使用上述所得之成塊物，在氮氣環境氣 氛下，於爐内溫度設定於約13〇〇。(：之旋轉爐床爐進行高溫 還原’就得到之DRI殘留碳量（％)與還原鐵（長28mm><寬 20mmX最大厚度11mm)的壓碎強度（即，DRI壓碎強度：kg/ 壓塊物）之關係的曲線圖。 由圖1可知，於使用任一之炭材的場合中，若降低炭. 材配合比例使DRI殘留碳量減少，則DRI壓碎強度會上昇 ，而於相同的DRI殘留碳量的場合，高VM炭（即，高VM炭 _ A、高VM炭B)之任一者係較煙煤c之DRI壓碎強度低。又 ’於高VM炭中固定碳量少的高"炭人，欲作成相同的DRI 殘留碳量，所要的配合比例必須相對地較為提高，故DR I 壓碎強度變低。如此般，使用高VM戾之DRI (還原鐵）之壓 碎強度低，例如，欲得到40kg/壓塊物之所要的DRI壓碎 強度，於高VM炭，其DRI殘留碳量須較煙煤減少。然而， 如前述般，DR I殘留碳量若少，則於下游製程中之熔解爐 中之未還原的金屬氧化物（即氧化鐵）的還原會不充分，故 17 200424320 於高VM炭的場合，所要的殘留碳量亦為必要。 然後，將下述表1中所示之組成的炭材（高VM炭B、 乾餾碳D)以分別成為2〇〇網目以下者佔8〇%以上的方式進 行粉碎’並使各炭材内裝壓塊物與鐵礦石的配合比例作變 化進竹混合，將此混合物5g裝入内徑2〇mm的圓筒内，藉 由活塞加壓，成形為直徑2〇mm、高6 7〜8.8mm的圓柱形壓 塊。又’壓塊的高度係依成形壓而改變。 圖2為顯示對前述圓柱形壓塊之成形壓力（即壓塊成形 壓）、與壓碎強度（亦即DRI壓碎強度（kg/壓塊））的關係之 曲線圖；該壓碎強度，係將該壓塊在氮氣環境氣氛下於爐 内溫度約1300°C的旋轉爐床爐中放置9分鐘，經由高溫還 原所付之還原鐵（直径16〜17mm、高之壓碎強度 。又，圖3為顯示使用前述表i所示之高炭B與乾餾碳 D之圓柱形壓塊之成形壓與其氣孔率間的關係的曲線圖。 圖4為顯示壓塊成形壓與壓塊表觀密度（kg/cm3)之關係的 曲線圖。又，DRI殘留碳量為約2%。 由圖2、圖3及圖4可知：於高VM炭B，若提高壓塊 成形壓則氣孔率減少、表觀密度增加，故DRI壓碎強度會 上昇。又，氣孔率及表觀密度於壓塊成形壓為5〜6噸 /cm2 (490MPa〜588Mpa)下成為大致一定。又，由圖3可知： 若使壓塊成形壓提高至約i噸/⑽2的程度，則氣孔率會減 少至35%程度。如此，於壓塊成形時若賦予】噸 /cm2(98MPa)的程度之壓力，可減低至35%的氣孔率，亦即 ，從壓力50kg/cm2 (4.9MPa)與幾乎未賦予壓力的場合之氣 200424320 孔率（、、4 45/〇，較佳於可提高壓力而減少之最低氣孔率（約 25%)，係減低至可減少程度之約1/2。 由曰2可知.壓塊成形壓若為1 π頓/cm2 (98MPa)以 上，則DRI壓碎強度會超過可使用之1〇kg/壓塊，於壓塊 成形壓為2噸/cm2 (196MPa)以上時，氣孔率成為一半以下 ，壓碎強度可超過理想之i 5kg/壓塊的強度。如此，前述 氣孔率之減少有效地發揮作用，可促進壓塊（炭材内裝壓 塊物）内之熱傳導，使在成塊物内之全域還原金屬間的燒 結化進行，故可製造強度高的還原金屬。 另-方面’於煙煤C，由於揮發份少故氣孔率低，即 使壓塊成形壓為1噸/cm2 (98MPa)以下，DRI壓碎強度亦超 過1 5kg/壓塊。相對於此，於使用將高VM炭B在約45〇c>c 下乾顧之煤、即乾餾碳D之場合，由於乾餾使煤的硬度上 昇，即使提高壓塊成形壓，氣孔率亦不會相應地減少，表 觀密度也不會有效地增加，故無法提高DRI壓碎強度。 又，於測定圓柱形壓塊之壓碎強度的場合，由於依據 ISO (國際標準化機構）4700係於側面施加荷重，故壓碎強 度會依圓枉的長度而異。由於將壓塊原料的重量（即前述 炭材與鐵礦石的混合物之重量）固定為5g，雖依炭材的種 類之壓塊的體積（即該圓柱的長度）會有若干差異，惟用5g 的原料所製造之壓塊的成形壓每1噸/cm2的DRI壓碎強度 之增加，與前述體積6cm3的成塊物的成形壓每1嘲/cm2的 DR I壓碎強度之增加，經實驗確認為大致一致。因而，圖2 的縱軸之壓塊成形壓可看作壓塊物成形壓（kg/cm)。 200424320 因而，圖2可看作是壓塊物成形壓（kg/cm)與DRI壓碎 強度（kg/壓塊）的關係，於以造塊機來進行壓塊成形的場合 可看成’若將壓塊物成形壓設為2噸/cm以上，則可超過 理想DRI壓碎強度之15kg/壓塊。又，可看成，於成形壓 為3嘴/cm以上時dri壓碎強度可超過20kg/壓塊，若達到 此強度區域，則可大幅改善還原鐵於移送時受到衝擊所致 之粉化’故為更佳之成形壓力區域。 (貫施例2 ) 用前述實施例1中所示之高VM炭B及乾餾碳D，就高 VM厌B以成形壓2· 5噸/cm及6. 5噸/cm分別形成體積為 6cm3的炭材内裝壓塊物。圖5顯示，將此炭材内裝壓塊物 分別在氮氣環境氣氛下於爐内溫度約1 300°C的旋轉爐床爐 中放置約9分鐘進行高溫還原、所得之DRI殘留碳（質量％) 與DRI壓碎強度（kg/壓塊物）的關係之曲線圖。由圖5可知 •即使有助於下游製程之熔解爐中之未還原的氧化金屬（ 即氧化& )之還原的殘留碳量為相同，壓塊物成形壓為6. 5 噸/cm之較高一方的DRI壓碎強度也較高。此事實顯示： 為了確保所要的DRI殘留碳量而使用高VM炭的場合，即使 提同其配合率，藉由塊狀化時之成形壓的上昇，亦可得到 壓碎強度南的還原鐵。例如，於使用表1所示之揮發份約 41%、固定碳約50質量。的高VM炭B製作炭材内裝壓塊物 的％合，右賦予6· 5噸/cm的塊狀化成形壓，則於dri殘 留碳量為5%之還原鐵，可得到所要之DRI壓碎強度為 40kg/壓塊物的程度之DRI壓碎強度。 200424320 又，若提高成形壓，由於前述輥積壓機的輥磨損量會 增多’維護費用會增加，故最適的成形壓，宜考慮須要求 之D RI壓碎強度的水準與製造成本雙方而作設定，以設定 於2· 5〜10噸/cm的範圍内為佳。 (比較例） 將如述表1所示之組成的炭材（高炭β、煙煤）及鐵 礦石分別以全體的80%程度為約200網目以下的方式進行 粉碎’將各炭材與鐵礦石混合，將此混合物用造粒機 (peletizer)造粒成直控17mm的粒狀物後，在氮氣環境氣 氣下於爐内溫度約1 3 0 0 C的旋轉爐床爐中進行還原得到還 原鐵。圖6顯示此還原鐵的DRI殘留碳量（％)與dr I壓碎強 度（kg/粒狀物）之關係的曲線圖。於揮發份少的煙煤。，隨 著DRI殘留碳量減少DRI壓碎強度顯著地上昇，而可上昇 到所要的壓碎強度15kg/粒狀物，惟，於揮發份多的高— 炭B ’可看到若DR I壓碎強度減少時DR I壓碎強度僅稍微 上昇的傾向，並由於造粒時加壓力小致氣孔率之減少甚少 ’故無法達成所要的DRI壓碎強度之15kg/粒狀物。 (實施例3) 下述表2顯示，用流動度為〇之炭材製作炭材内裝壓 塊物的場合，氧化鐵中之1〇 以下的氧化鐵粒子所佔的 比例、與還原鐵的壓碎強度及還原鐵中之6mm以下的粉率 的關係，於該表中，記載著所用之炭材的種類（參照前述 表1 )、炭材及鐵礦石之配合率、還原鐵中之金屬化率及殘 留碳量。又，此炭材内裝壓塊物在旋轉爐床爐内的還原條 21 200424320 件，係與前述實施例1及2的場合同樣地，定為在氮氣環 境氣氛下於爐内溫度約1300°C的旋轉爐床爐中放置約9分 鐘。使用之炭材的流動度皆為0。 A1 實施例1 實施例2 比較例 氧4匕鐵中之lOem以下的微粒子所佔的比例（ 質量％) 6.8 13.3 13.3 還原鐵之壓碎強廑α^/d物） 52· 4 75· 5 33.9 還原鐵之6mm以下之粉率（質量％) 5.1 3 68.2 壓塊物成形壓(t/cm) 2.5 2.5 0.2 壓塊物之氣孔率(％) 30 26 41 炭材種類 高VM炭B 高VM炭B 煙煤E 鐵礦石之配合率（皙詈幻 72.5 72.5 78 ~ 厌材的配合率（皙吾％、 27.5 27.5 22 還原鐵中之金屬化率C質量％) 98· 1 99.1 98.3 還原鐵中之殘留碳量（皙量％) 1.95 1.84 Γ 1.91 於則述般的習知的技術中，於使用流動度〇的煤之場 合，欲將還原鐵之6mm以下之粉率抑制於實用上可容許的 1 〇貝里％以下，1 〇 " m以下的氧化鐵微粒子必須為^ $質量％ 以上。然而，於壓塊物成形壓為2·5噸/⑽的實施例，任

1 0 # m以下的氧化鐵微粒子皆未滿15% 二場合中 粉率皆為1〇%以下，且氣孔率為35%以下，DRI遷碎強度

充刀達到所要的40kg/壓塊物。相對於此，麼塊物成形 較小之0· 2噸/cm的比較例， 例由於1M m以下的氧化鐵 未滿15%，故前述粉率高達約68%，且氣孔率超過4

’壓碎強度亦為約34kg/壓始必^ 土 A g龙物而未達到所要的40kg/壓 物。又，作為被還原原 化鉻、氧缝等。又，㈣=使心34般的氧化錄、 今八七 於被還原原料為氧化鋅或氧化奶 之含有重金屬的場合，雖 飞乳化銘 原就曰揮發，必、須作成可用袋式 _ 氧化鋅編切行㈣4來时高漢心 22 200424320 (產業上之可利用性） 如上述般，於本發明中，由於使用含有35%以上的揮 發成分之高VM炭作為炭材内裝壓塊物之成形用，且以至少 2順^以上的壓力進行成塊化，以有效地減低該成塊物 内之氣孔率，故於旋轉爐床爐中的高溫還原過程中，可促 進該成塊物内之熱傳導，於成塊物内的全域中可有效地進 行還原金屬間的燒結，而可製造壓碎強度高的還原金屬。 又，即使於使用無流動性的炭材之場合，或為了確保所要 的殘留碳量而提昇高VM炭的配合率之場合，亦可製得壓碎 強度高的還原鐵。藉此，於還原鐵自旋轉爐床爐排出的過 程中，還原鐵不會粉化，而可解決發生再氧化、在熔解爐 内浮起於熔渣層上致無法熔解的問題。 如此，可由廣泛分布於地球上、蘊藏量亦豐富且廉價 的揮發份多的高VM炭作成的炭材内裝壓塊物，來製造高強 度的還原鐵，此還原鐵，可當作製鋼用及合金鐵製造時之 熔鐵、或合金鐵製造時與鐵屑一起裝入的預備還原材，而 有效地加以使用。 【圖式簡單說明】 圖1為顯示本發明的實施例之炭材種類對於還原鐵中 的殘留碳量與壓碎強度的關係之影響的曲線圖。 圖2為顯示炭材種類對於炭材内裝壓塊物的成形壓與 還原鐵之壓碎強度的關係之影響的曲線圖。 圖3為顯示炭材種類對於該成塊物之成形壓與氣孔率 的關係之影響的曲線圖。 23 200424320 圖4為顯示炭材種類對於該成塊物之成形壓與表觀密 度的關係之影響的曲線圖。 圖 5 — 产的關係之:形塵對於還原鐵中之殘留碳量與1碎強 度的關係之影響的曲線圖。 圖6為顯示炭材種類對於習知 留碳量與壓碎強度之影響的曲線圖。’1 丁中之還原鐵中的殘

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Claims (1)

1. ZUU424320 拾、申請專利範圍： ’ 1 ·種還原金屬之製造方法，其特徵在於，係將由含 1揮發成分35質量％以上之高”炭所構成之炭材、與含有 ’屬氧化物之被還原原料混合，以2噸/cm2以上的壓力成 形為从材内骏壓塊物，再將此炭材内裝壓塊物於旋轉爐床 爐中加熱進行高溫還原。 2·如申請專利範圍第！項之還原金屬之製造方法，其 中吞亥被還原原料，係含有擇自氧化鐵、氧化錄、氧化絡、 氧化猛、氧化鈦之金屬氧化物。 _ 3·如申請專利範圍第1項之還原金屬之製造方法，其 中該還原金屬，係含有1質量％以上之殘留碳。 4·如申請專利範圍第1項之還原金屬之製造方法，其 中，该炭材之一部份或全部，係在未經加熱處理的狀態下 與該被還原原料混合。 5 ·如申請專利範圍第1項之還原金屬之製造方法，係 進一步施行加熱炫融處理。 6 ·如申請專利範圍第5項之還原金屬之製造方法，係 _ 使該加熱熔融處理所得之炫融狀態之還原金屬凝集並粒狀 化0 7 · —種還原金屬之製造方法，其特徵在於，係將由含 有揮發成分35質量％以上之高VM炭所構成之炭材、與含有 金屬氧化物之被還原原料混合，以加壓輥每單位寬（cm)為 2領/cm以上的壓力成形為塊狀之炭材内裝壓塊物，再將此 炭材内裝壓塊物於旋轉爐床爐中加熱進行高溫還原。 25 200424320 8.”請專利範圍帛7項之還原金屬之製造方法，其 中吞亥被還原原料，得冬古抵^ &条 +係1有擇自乳化鐵、氧化錦、氧化鉻、 虱化錳、虱化鈦之金屬氧化物。 」.如申請專利範圍帛7項之還原金屬之製造方法，其 中該還原金屬，係含有1質量%以上之殘留碳。 、 ，中請專利範圍第7項之還原金屬之製造方法，其 中°亥厌材之—部份或全部，係在未經加熱處理的狀能下 與該被還原原料混合。 0狀心下

   U.如申請專利範圍帛7項之還原金屬之製造方法，係 進一步施行加熱炫融處理。 &方法係 ^ 如申清專利範圍第11項之遠原金屬之製造方法， 係4楚吞亥加執、I；交5士老TTO ", …、融處理所得之熔融狀態之還原金屬凝集並粒 狀化。 < 求i观 種反材内裝壓塊物，係由炭材、與含有金屬氧化 物之被還原；^ 原科所構成者；其特徵在於，該炭材為含有 質量％以上之揎祧士八一 s^

   軍毛成刀之咼VM炭，藉由在加壓下成塊化使 氣孔率減少為35%以下。 4·種還原金屬，其特徵在於，係將申請專利範圍第 13項之炭松允壯旷、 ^ 4壓塊物在旋轉爐床爐中加熱進行高溫還原 而成。 拾壹、圖式： 如次頁 26