TWI237061B - Process for producing particulate iron metal - Google Patents

Description

1237061 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域] 本發明係關於粒狀金屬鐵之製法，詳而言之，係關於 -種粒狀金屬鐵之改善製法，在使含有鐵礦石等氧化鐵含 有物質與炭材等碳質還原劑之原料混合物、或其成形物在 移動爐床式加熱還原爐中加熱進行固體還原，且使生成的 金屬鐵與伴生之㈣分離並凝m成粒狀，然後使其冷卻凝 固^如此般製造粒狀金屬鐵之時，特別是可儘量減低從煤 寻厌材此入之硫含罝’而在高生產性下高效率地製造出高 品質的粒狀金屬鐵。 【先前技術】 最近，作為比較小規模且羞日a夕σ 、 误見朝向多品種少量生產之製鐵 法’下述之粒狀金屬鐵製造方 万法被開發出來而受到矚目； 在该方法’係使含有鐵礦石笨氧 ^ 寺乳化鐵含有物質（鐵源）與煤 寺碳質還原劑的混合物、或哕、、β入 飞μ μ 5物經壓擠成之簡易成形 乃至於成形為粒狀或塊狀笼夕04 , » , 說Μ + 、 尾狀4之厌材内裝成形物，在移 1力爐床式加熱還原爐中利用 用加熱進行固體還原，再使生成 之金屬鐵與伴生之熔渣分離 、皮a , 彳史八破木後，冷部凝固以製 w粒狀金屬鐵。 鐵之Π二人等1 了儘量降低習知方法所製得粒狀金屬 =…而不斷的研究改良，其結果確認出，於同時含 ===?煤(作為碳質還原劑)的原料混合物中 3)，並在適當地控制力口熱溫度與環 1237061 境氣體组成蓉夕τ / 硫 仃加熱還原熔融，即可得到相當的脫 立更二：：，為謀求更高品質之粒狀金屬鐵，期盼能禮 旯進步之低硫化技術。 硫含ίΓ月=目的係為提供—種可在良好的生產性下製造 式等之移動金屬鐵的方法；係使用旋轉爐床 碳質還m现……、還原爐’將含有氧化鐵含有物質與 入Ί之原料混合物進行加熱，使該混合物中之氧化 二:”4:=碳質還原劑進行固體還原以製造粒狀金屬 ^特別疋能儘量抑制使用煤等作為炭材時必缺合產 生之硫含量的增加。 了…、0屋 【發明内容】 物所粒狀金屬鐵之製法，係為將含有氧化鐵含有 貝還原劑之原料混合物裝入移動爐床式加熱還原 :爐床上進行加熱’使原料混合物中的氧化鐵藉由碳質 =原劑還原，生叙金相與拌生之料Μ分離並= 拉狀後’冷郃凝固，以製造粒狀金屬鐵之方法。其特徵 ^旦對該原料混合物中所含⑽、Mg。*叫之含有物 貝的罝以下述範圍進行調整：由該原料混合物中所含⑽ 、㈣及S1〇2含量而求出之炼潰形成成分的驗度 (Ca〇+Mg〇)/Sl0j mg的範圍内，且該溶逢形成成分 中Mg〇所佔含量（_)為5]3%(係指質量％，以下旧的範 圍。 於實施上述本發明之時，以利用在原料混合物中配人 Mg〇含有物質調整前述炫渣形成成分之驗度與Mg0含量^ 1237061 佳’作為肖Mg〇含有物質之最普遍者為白雲石。又，依不 同場合，可使前述原料混合物中適量地含有冰含有物質 ，在調整拌生之炫渣的流動性上亦為有效，此場合使用之

CaF2含有物質之較佳配合量，換算為前述原料混合物中

CaFz所佔比例之範圍為〇· 2〜2%。 於貫施本發明之暗，於脸乂 T 於將則述原料混合物裝入移動燐 床式加熱還原爐之爐床上之前1在該爐床上鋪設碳質粉 末（較佳厚度A 2 mm)，藉由該碳質粉末的作用 :使爐内維持於高還原#，使金屬化率更提高並增進脫硫 效果而可仟到硫含置更低的粒狀金屬冑，故為較佳者。前 述移動爐床式加熱還原爐之操作溫度卩i25G〜155代的範 【實施方式】 / 1為舉例說明實施本發明時所使用之移動爐床式加 熱逛原爐之示意圖，係顯示旋轉爐床式者。 山=2轉爐床式加熱還原爐A，將含有氧化鐵含有物質 與碳質適原劑、或作為脈石成分與灰份等而包含於其等中 之CaO、、Mg〇、Sl〇2等、及依需要所配合之結合劑等原料混 口物(或經壓固成之簡易成形物、或粒狀、塊狀等成形物)1 與車乂仏為作為鋪設材而供給之粉粒狀的碳質物質2，通 過原料投入漏斗3連續地裝入旋轉爐床4上。 。之在裝入原料混合物1之前，從原料投入 漏斗3裝入粉粒狀之碳質物質2鋪滿於旋轉爐4上，再將 原料此“勿1裝入其上。於圖示中，雖為表示原料混合物 1237061 個原料投入漏斗3之例，當 亦可。又，如於後詳述般， 2,於提高還原率同時並増 方面極為有效，但亦可視情 1與碳質物質2之裝入共用i 然，使用2個以上的漏斗裝入 作為鋪設材而裝入之碳質物質 進所得之粒狀金屬鐵的低硫化 況省略。 …轉爐床式加熱還原爐A之旋轉爐床 針方向旋轉，雖依作業條件而異， 、又反日守 ，、逍$ 8分至16分左 ^周，其間，原料混合…所含之氧化鐵會進行固= 产杳因渗碳使溶點下降而凝集成粒狀，同時藉由且之 而成為粒狀金屬鐵。亦即，於該還…之旋； 现木4的上方側壁及/或頂部設置有數個燃燒器5， 燃燒器5之燃燒熱或其輻射熱將熱供給到爐床部。3 - 裝入以耐火材構成之旋轉爐床4上之原料混合物上 在該旋轉爐床4上沿還原爐A内之周方向移動中，係利用 來自燃燒器5之燃燒熱與輻射熱進行加熱，在通過該還原 2内之加熱帶時’該原料混合物1内之氧化鐵於進行固 體延原之後，一邊與拌生之熔融熔渣分離，並一邊受到殘 餘的礙質還原劑之渗碳而軟化，而凝集成粒狀成為粒狀: 屬鐵，並於旋轉爐床4之下游侧區中冷卻固化後，藉由螺 才干寺之排出裝4 6自爐床上排出。圖中，7表示排氣導管 然而，實用上一般所使用之大型旋轉爐床式加熱還原 爐’係用設置於旋轉爐床上部之數個燃燒器而以天然氣等 Μ料進行燃燒，此燃燒熱供給爐床上原料混合物之還原炫 1237061 融所需之熱’惟，因燃燒所產生 等氧化性裔舻^ 矾中3有之co與]ί2〇 性軋體，由於會影響到原料 體組成，& π _ / _ 匕口物的周邊之環境氣 取 故展彡兄氣體之還原# f Μ / 7(c〇+co2如Hfn矣-…产产 ^ ί m u (c〇iH2) 於高狀態。 〇 + c〇2)J不易雄持 馭著旋轉爐床上加熱還原之進 化鐵的還原大耖—+ 士 原科〜合物中之氧 的還屌鸫^ 成相田於純鐵之鐵純度高 日J通屬鐵，於加埶還 粗、、θ入此 …、還原步驟所生成之還原鐵粒子，會因原 m 《餘的原劑而急速地渗碳。而且 還原鐵中[c]量之增加致使炼點大幅地降低，於既定 白、％楗溫度（例如135〇〜15〇()。 —、 原鐵彼此互相凝隹，“ μ H細粒狀之還 、木11此’取後變成大粒之粒狀金屬鐵。 在b丈谷融-茂是集過程中， 八士# 甲原、枓此合物内所含之熔渣形成成 刀曰t融，於一邊相互凝集下—邊與粒狀金屬鐵分離。 7 ’作為碳質還原劑而配合於原料混合物内之煤或 焦石厌寺所含之硫，甚眉、日人 _ 原枓此a物内或其周遭氣體之還原勢 足夠高，則可藉由熔涪中所合 匕Y所3之CaO將其固定成CaS，與 熔渣一起被分離開來。 然而，依據本發明人笼夕m^， 寺之研九確涊出，於還原熔融時 之環境氣體之還原勢甚# ，r 0 a t 文低CaS會與共存於平衡體系内 之F e 0反應，再度以f ς At s的形恶而谷易被吸收於熔融狀態 之粒狀金屬鐵内。因此，本發明者等，為維持該等原料混 合物周邊環境氣體之還原勢於高狀態，進行許多研究。 〃果確 < 出’若在還原爐的爐床上預先形成碳質粉 1237061 末層’並在該碳質粉末層（以下稱為鋪設層）上裝入原料混 合物進行加熱還原，則旋轉爐床式加熱還原爐之爐床於旋 轉一周之1 0分至1 6分左右之短時間内，可高效率進行作 為目標之還原熔融反應，同時可維持原料混合物周邊環境 氣體之還原勢於南狀悲’脫硫能力也一併地相對的提高。 然而，如上述般，於實用規模之旋轉爐床式加熱還原 爐中，欲確實地得到粒狀金屬鐵中之[S]含量為〇· 〇5%水準 以下之粒狀金屬鐵，只依賴上述操作仍有不足，而必須確 立可使低硫化更確實進展之技術。因此，期望能更低硫化 _ 而反覆持續研究，結果發現··適當地控制由原料混合物内 所含Ca〇、MgO、Si〇2之含有率所算出之鹼度 (CaO+MgO)/Si〇2，同時並使熔渣中含有適量的Mg0，則於該 還原熔融步驟中可使脫硫效率更加提高，而可大幅改善所 得到粒狀金屬鐵之品質。上述本發明於焉得以達成。 具體而言’調整前述之Ca〇與MgO含有物質，即調整 由原料混合物中之氧化鐵含有物質（鐵礦石等）中所含有的 脈石成分與其量、及碳質還原劑（煤或焦碳粉等）中所含有鲁 的灰伤與其里、乃至於附加配合之Ca〇與Mg〇含有物質之 、、且成與配合塁、作為鋪設材而裝入之碳質粉末中所含有的 灰伤及其ϊ ’使所求出之熔渣形成成分之鹼度 (CaO+MgO)/Si〇2在1· 3〜2· 3的範圍内，且Mg〇含有量（Mg〇) 在5〜1 3°/◦的fe圍内’則可達成安定的高脫硫率，而可製得 儘可能降低硫含量之粒狀金屬鐵。 又’為了將上述熔渣形成成分之鹼度（Ca0+Mg0)/Si02 11 I237〇6i 調整為 配合〜、·3〜2_3的範圍中，在算出作為氧化鐵含有物質而 配八之鐵礦石等中所含之脈石成分、與作為碳質還原劑而 、"之煤與焦碳等中所含之灰份的組成與其含量、乃至於 後為：設材裝入之碳質粉末中所含之灰份的組成與其含量 /、要凋整另行添加之Ca0含有物質與Mg〇含有 配合量即可。 、 ^此4所使用之CaO含有物質與MgO含有物質的種類並 .....^限制，作為Ca〇含有物質之最普遍者為生石灰或 C 〇 3又作為較佳之MgO含有物質，於白雲石礦石等之 2，尚可舉出：天然礦石與自海水等所萃取之MgO含有物 :。又，添加法亦無特別限制，可適當地採用：在原料混 合物之調製階段進行添力口、與鋪設材一起或分別地預先裝 走轉爐床上’或與原料混合物之裝入同時或於其後自上 方另行裝入的方法等。 六曲羔而，熔融熔渣中之硫濃度（s)與熔融鐵（還原鐵）中之 硫濃度[s]之比（以下記為硫分配比（s)/[s])，受共存熔渣 :度的影響極大，此點於既有之製鐵法中亦被確認，如此 μ的行為本身’在本發明之利用移動爐床式加熱還原熔融 ♦狀至屬鐵的製程中，雖表面上看似類似，但在原理上實 則大不相同。 亦即’關於通常之製鐵製鋼時之硫的分配狀況，係依 存在方、融液面上之熔融熔渣的組成與熔鐵成分、乃至於環 境條件等而維持著平衡關係，藉此決定著硫分配比（s)/[s] 12 a^7〇61 然而，於本發明> #田# & i 八m 之使用移動爐床式加埶# /5摅+ i 金屬鐵之製法中，原料混合物中之氧化鐵;'原爐之粒狀 左右之環境溫度下藉…二 “ 1250〜15阶 使氣化… 貝還原劑於固體狀態下被還原， 或焦碳的大邱八焱w 原科此合物中所含煤 -的大一刀係於此固體還原期 中所令夕放. 扣具俊，该煤等 ^之V的一部份會蒸散到環境 破原料、、曰入‘ & > / 而具大部分會 ’U物内之脈石成分與灰份 中所含之楚沉4士 1 订配口之添加劑 内。 寻所捕捉，以㈣的形態殘留於原料混合物 :且，於固體還原大致終了之時點，原料混合物中之 粒子會因殘餘的碳質物質（即碳⑽而急速地渗碳 Fe-G线態圖亦可得知，㈣鐵之溶點會降低。之 ^以之還原鐵’例如於15〇()t以下甚至於脳 下之低溫也會開始熔融，微粒子狀之還原鐵經由相互 攻本而成長為大粒的粒狀金屬鐵，此業已得到確認。 又，於如此之還原鐵之滲碳熔融_凝集過程中^原料混 合物内所含有之炫渣形成成分(與氧親和力高而不被還原 之⑽、S1 〇2、A12 〇3、_等金屬氧化物）也部分地或完全 地炫融’因生成之炼融溶逢也相互凝集，而與經渗碳炫融 並4集之粒狀金屬鐵大致完全分離。 〜之’在上述還原鐵與拌m查的㈣_凝集過程中 ，於熔渣中主要以CaS的形態固定於Ca0的硫⑻，即使熔 造成分-致，也會因原料混合物周邊環境氣體之還原勢而 文到很大的影響’-旦氣體之還原勢[⑶/(⑶⑽2)]變成為 13 1237061 例如0.7的程度以下， 乂 CaS的形態而固定之硫的一部份 或相當量會往還原側移動， m 而以FeS的形態混入還原鐵中 ’此亦得到確認。 因而，欲降低本發明製法所製造之粒狀金屬鐵中之硫 =)(亦即提高表觀之脫硫率），如何使固定成㈤形態之 =份（^於溶渣中安定的保持固定狀態，以阻止往還原鐵方 向之移動極為重要，因此， 、准持J展境氣體之還原度於高狀 恶，並儘量提高最終炫渣之驗度&重要的。

'、、、而，於本發明對象之還原熔融製程中，與以往處理 炼鐵的製鐵製鋼爐不同’由移動爐床式加熱還原爐之設備 面及操作面考量，將環境溫度提高為15啊以上並非良好 ，而以維持於155代以下進行作業為佳（議。c以下為更 佳）。、然％ ’在這樣的温度條件下，若於前述還原熔融步 驟中拌生之熔渣驗度提高為2 3以上，則熔㈣炫點會上 昇，不只=阻礙溶渣相互凝集，也因會阻礙還原鐵之凝集

’使製造咼產率之大粒粒狀金屬鐵變得困冑，而背離 明法的目的。 然而，如前述般進行原料之成分調整，控制原料混合 物中所3 >4形成成分之驗度（CaG + MgG)/siG2 (以下巧稱 (⑽/S)於m3範圍内，並使該㈣形成成分中_ 含量(Mg0)在5〜腾圍内，則最終生成之溶逢_粒狀全屬 鐵間的硫分配比⑻/[S]會顯著地提高，並可大幅地降低留 存方;粒狀金屬鐵中之硫含量⑻。關於此等熔渣鹼度 (C + M)/S與熔渣中Mg0含量（Mg〇)較佳範圍之訂定依據，隨 14 1237061 後有明確之說明。 又，如前述般，於通常之製鐵製鋼時之熔渣—金屬間反 應中，硫分配比（s)/[s]與熔渣鹼度有著密切的關係是所周 知者又’本發明中所必須使用之MgO的脫硫能力，遠比 CaO為低，此亦知到確認。然而，於本發明中，藉由刻意 地併用CaO及與其相當量之Mg〇 ,則可發揮遠較單獨 使用枯更佳的脫硫效果，而有其特殊性。 有關使用MgO而可得到卓越脫硫效果之原因，目前於 理論上尚未能解明，惟，基於後述之實驗結果考量，可作 士下之推斷。亦gp，使拌生之溶渣中含有適量白勺M糾後， 再適田地控制配合有該Mg0含量之熔渣鹼度（C+M)/S，藉此 拌生之熔渣的熔點與流動性等物性可得以最佳化，而可 使伴生熔渣之硫分配比（s)/[s]提高至最大限度。 η然而，於本發明所適用之移動爐床型還原熔融製程中 ’最終生成心查之驗度（C+M)/S與溶點的關係’依作為原 =使用之氧化鐵含有物質（鐵礦石與碳質還原劑（煤與焦 碳）之種類與品種等有相當的差異。 、 例如 圃

係顯示下述系統生成之熔渣的鹼度（C+M)人 與炫點的關係加以調查之結果’其主原料係使用代表性纪 赤：礦石⑴（參照後述實施例之「表L )作為氧化鐵含凑 物貝、使用煤（同樣地參照後述實施例之「表 jjjy. J 為 貝這原劑’ iM冬Ca0含有物質之石灰石、_含有物^ 白雲石用於最終熔潰之鹼度調整，而採用如此配合成的月 料混合物，藉由旋轉爐床式加熱還原爐進行還原熔融。， 15 1237061 於此圖中炼渣之熔點’係以熔渣之主要構成成分Ca〇 、Si〇2、Al2〇3及MgO之4元系為基礎，由狀態圖讀取而算 出。又，圖中之曲線（1 )，係鹼度調整劑僅單獨配合Ca〇含 有物質之石灰石的情形。由此曲線可得知：熔渣鹼度 (C+M)/S若超過約1· 4，則熔渣之镕點會開始急速地上昇， 驗度（C +M) / S在1 · 7 5附近之、熔渣的溶點約達15 5 〇 °c (現狀 下實際作業的上限），若鹼度（C + M)/S再高於此則熔渣熔點 會超過1 5 5 0 °C。因而，若環境溫度不再提高，則拌生之溶 渣的熔融-凝集受阻礙，導致還原鐵之凝集難以進行而與 籲 本發明之目的不符。當然，若使環境溫度（操作溫度）提高 至超過1 550°C之更高溫，雖可能形成高鹼度熔渣之熔融， 但如前述般本發明所適用的移動爐床式加熱還原爐，由於 設備上的限制，若使作業溫度提高至丨55(rc以上，則爐體 之壽命會大幅地縮短，故不適於實際作業。 相對於此’圖2之曲線（2)為顯示併用石灰石與白雲石 作為驗度調整劑使用時鹼度（C+M)/S與熔點之關係圖，由 此曲線可得知：若使最終熔渣之MgO含量增大，則最終熔 籲 渣之炫點相較於曲線（1)其整體均降低。而且，藉由在原料 混合物内配合適量的MgO含有物質，使最終熔渣含有適量 的MgO來進行鹼度之調整，則即使將鹼度（C+M)/S提高至 約2 · 3程度的場合，亦可使該最終熔渣之熔點抑制於1 5 〇 °c之水準，即使環境溫度為相同之155(rc，亦可無障礙地 進行作業。 如此般於本發明中，於使用實用規模之移動爐床式加 16 1237061 熱還原爐進行作業時，只要使用Mg0含有物質作為鹼度調 整劑而將最終熔渣之鹼度（C+M)/s提高至最高之2·3程产 ，則在依據實際作業之l55(rc為止之溫度區域可使熔 分熔融，可在安定的作業狀況下進行粒狀金屬鐵之製=， 而且，可確保熔渣-金屬間之硫分配比（幻/[8]在託的程度 以上’或更佳t 35以上。其結果，雖依作為碳質還原劑 與鋪設材等而配合煤等之品種而會有若干的差異，惟，最 終付到之粒狀金屬鐵之硫含量可安定地抑制於〇· 以下 ，或更佳之〇· 04%以下。 ^其於本發明中，針對在實用上加熱方式中採用泛用 )·生取同之軋體燃燒器之燃燒加熱方式時，所無法避免之伴 隨著環境氣體還原勢之降低所產生的硫分配比⑻/⑻之降 低，可藉由調整炫渣驗度（C+M)/S與Mg〇含量得以防止， 此點意義甚為重大。 又，右使作為鹼度調整劑之石灰石與白雲石之配合比 例更加提高’且使最終炫㈣MgG含量更提高，則最終熔 潰之炫點可更為降低，故使㈣驗度（⑽/s《高至超過 2.3,口▲屬可此，但，若拌生之炫淺中之炫潰驗度（㈣W過 度增而，則溶渣之點膚f、、ώ 又C /爪動性）會增大而阻礙還原鐵之凝 集’不僅難以得到接近球形之較佳形狀之粒狀金屬鐵，粒 狀金屬鐵之產率也可看到降低之傾向，故將驗度（⑽/s 的上限定為2. 3。 1 · 3的理由在於，若 降低，即使環境之還 在此值以下，熔渣本身之脫硫敲 17 1237061 原勢可維持於足夠低亦無法達成本來目的。於本發明實施 上，較佳之鹼度（C+M)/S為1·4〜2.0。 〜又，圖3係顯示下述系統之生成熔渔鹼度與該熔渣的 熔點之關係®，係使用磁鐵礦石作為氧化鐵含有物質、使 用與前述圖2同樣之後述「表2」中所示之煤作為碳質還 原劑，以此原料混合物作為基礎，藉由改變配合於㈣料 混合物之Ca…g〇含有物質之添加量來調整生成炫造之 驗度（C+MVs時。 由此圖亦可得知：依使用之石廣石的品種，兩者的關係 雖顯不出相當不同的舉動，但僅使用石灰石作為驗度調整 劑時’由曲線⑴可知：驗度（C+M)/S大致接近15時炫清 的溶點為厦C。相對於此，若將石灰石的32%以白带石一 取代來進行溶渣之驗度調整時，由曲線⑺可知：溶 _含量增大的同時因驗度上昇而使溶點上昇傾向變得緩 ’即使炫錢度（M)/S上昇至大致接# 18時 熔點亦可抑制於1 550t以下。 /一 圖4係顯示對實施本發明方法時㈣中（ 分配比⑻/⑻的關係加以調查之結果，由此圖楚： 看出：炫渣中含量與硫分配比⑻賴密切之關係 。並可知硫分配比⑻/[s]並非隨著炫渣中(_含量之增 大而作比例變化，而從—士 h 曰 出最大值。 係在特-的炫邊中剛含量範圍顯示 ^即’此圖係顯示制_石a或鐵礦石 鐵含有物質之？猫；5 Η Λ β 4乳化 種原料混合物的實驗結果，依原料的特性 18 1237061 ^者的關係雖有I + & i s ^ ^ ^ _ 之，^ 名干的差異，惟，全體的傾向為類似。總 比曰熔渣中（Mg〇)含量在5〜13%範圍内，硫分配比（s)/[s] 白絲員示 9 R P； 1 /r ^ 上的南值，顯示在低硫化方面有成效。其理 系”配口原料中所含之熔渣形成成分複雜地相關 ^衫日=分配比⑻/[S]之故，至於詳細情形則尚未解明 ，之，右由代表性之此等2種鐵礦石(A)、⑻之

來判斷，則熔、、杳# & # yV ^ i J J烙產形成成分中之適當的（Mg〇)含量，係位於可 確保硫分配比（S)/[S]為25以上之5〜13%的範圍。、 新士山口此？ ’在本發明方法中，因應使用之氧化鐵含有物 、貝與石厌質還原劑等，適當地調整由全使用原料中含有之溶 渣形成成分所算出的溶潰鹼度（C+M)/S、與炼渣形成成分中 之（Mg〇)含量，以妥善控制生成熔逢之熔點

⑻仙，即可有效率地製造低硫含量之粒狀金屬鐵V 然而，即使熔渣驗度（C+M)/S在23以下，於18以 上^比較高的驗度領域中’基本上’隨著驗度（c+M):s之 上:’在原料混合物中藉由氧化鐵含有物質之還原所生成 之還原鐵粒子彼此之凝集能力有緩緩降低的傾向。 又，溶渣驗度（C+M)/SS超過2.3,㈣;查之凝集能力 S大巾田進而使生成之還原鐵粒子的凝集能力降低， 使得本發明所謀求之以高產率製得大粒的粒狀金屬鐵變得 困難。即使最終㈣之驗度（_/s $ 2·3以下，為確保 本發明方法之符合經濟的操作性，儘量能以高產率製造大 粒的粒狀金屬鐵是所期望的。 於是’為抑制炼渣驗度（C+M)/S上昇所致適當粒徑的 19 1237061 粒狀㈣鐵產率之降低，更進一步反覆進行研究，結果發 現·右使原料混合物中含有適量的CaF〗含有物質（例如螢 石）’可使生成熔渣之熔點降低並提高流動性，於提高熔 f本身凝集性之㈣亦促進還原鐵粒子凝集，可有效地提 口大粒的粒狀金屬鐵之產率。又，經確認得知：為使如此 配合CaF2含有物質所得之效果在實用規模中有效地發揮， 較佳為該叫含有物質換算成冰之配合量佔全體熔渣形

成成分中之比例為0 9 G/ IV L 勹U· U以上，而以佔0· 4%以上為更佳。 更具體&之，最終熔渣之鹼度（C+M)/S為以上， 特別是超過U時，使其含有佔熔潰比例0.2%以上的CaF2 1著熔渣驗度（C+M)/S上昇所致之流動性的降低可藉由 及CaF2含置之增大而逐漸彌補，可安定地以高產率製造粒 徑大的粒狀金屬鐵。 古惟’ CaF2的配合量若過多，則生成之熔潰的流動性會 迥回，而會產生易加速爐床耐火物之炼損等其他的問題， :文叫含有物質之含量，以全部熔谨形成成分中所佔之 叫換算量抑制在2.G%以下為佳，而以抑制在15%以下為 更佳。 … ^又，於本發明中，其最大特徵係具有如前述決定之生 fe渔驗度（C+MVS與MgO含量範圍，作為鋪設枯而芽入 =::質的使用雖非_定必須，惟，只要將碳質 々勢％二屈作為舖設材，可更有效率地提高爐内的還 原势，可使金屬化率之提高與硫含量之降低兩作

地發揮，故為較佳。又，欲使如 J 下曷錦设材之作用更確 20 1237061 實地發揮1在爐床上職2mm程度 碳質物質為佳。而且，σ要將…：上居度之細大的 成且m 〃要將作為舖設材之碳質物質鋪滿 血煻庆m 之層狀&舖没層可作為原料混合物 物緩衝材，或作為對拌…㈣爐床耐火 ° 方、延長爐床耐火物之壽命亦可發揮效用。 阻二舖設層若太厚，會產生原料混合物潛入舖設層而 阻相原之進行等問題，故以抑制於7.5簡程度以下為佳

1卞馮鋪設材使用碳皙物晳 ^ ^ ⑺反貝物貝之種類並無特別限定 :使用將通常的煤或焦碳等Μ粉碎者，並 产一 ⑤使用煤之场合，以流動性低且在海 床上無膨脹性與黏著性之無煙碳為佳。 ，以下，舉出實施例就本發明作具體地說明，惟，本發 :並非僅限定於下述實施例，在符合前述與後述之意旨白:

靶圍内加μ適當的變更而實施亦可，丨等皆包含於本發明 之技術範圍。 虱化鐵含有物質使用表1所示礦石（A)與礦石（B)2種 ’碳質還原劑使用4 2所示成分組成的煤，添加石灰石 (CaC〇3)或白雲石（CaC〇3 . MgC〇3)等之熔渣鹼度調整用副原 料、、及依需要之適量的螢石(CaF2) ’並配合少量之小麥粉 作為結合劑，藉此，製造成顆粒狀之原料成形體。 21 1237061

3 1其他ι | 0.68 1 g ◦· Pu | 0.033 1 | 0.024 1 00 0. 002 0.002 | 0.06 | 0.40 ο S ◦· | 0.38 | Al2〇3 CZ5 | 0.19 | • rH 00 1.08 3.83 1 FeA I g CD· 94.90 Fe203 1 97.13 I g CD s O 1—H CD 0.00 I Ti-Fe I 68.01 68. 67 礦石A |礦石B φ! 〇 3. 63 CU 0. 029 灰份 〇〇 00 〇〇 LO Q· ϊ(質量» I其他| οά 1 \ CO Q 〇· LO PL, 0. 76 1 H 1 Μ 2. 09 Ρϋ | 4.33 I 0. 48 〇 卜 卜 53 τ—Η CD ί 4 工業分析值（質量％) 合計 | 28.5 | 成分分析1 〇 1 2.72 1 嘗 0.029 Fe2〇3 4. 78 0. 53 【:<^3 • f—1 1.84 全灰份 CO 〇6 ί ΑΙΑ 34.68 揮發份 19.90 1 Fe203 1 49. 44

1237061 將此原料成形物連續地裝入小型的實驗用旋轉爐床式 加熱逛原爐内進行加熱還原。加熱還原區及滲碳熔融區之 % i兄溫度，係藉由燃燒器加熱調整於14〇〇〜147〇。〇的範圍 。裝入旋轉爐床式加熱還原爐爐床上的原料成形物中之氧 化鐵成份，於10〜16分鐘内繞行爐内加熱區域一周之間維 持著固體狀態下被還原’生成之氧化鐵在該還原爐之後半 ，-邊藉由殘餘的碳質物f而進行滲碳一邊降低炫點而 相互凝木又拌生之熔渣也部分地或大致完全地溶融而 相互凝集，使熔融狀態的粒狀金屬鐵與熔融熔渣分離。然 後，於旋轉爐床式加熱還原爐之最後部，冷卻此等並降溫 至熔點以下（具體而言，係冷卻至11〇〇它的程度）使其凝固 ，以固體狀態之粒狀金屬鐵及熔渣排出爐外。 於此實驗中所使用之鐵礦石（△)具代表性者為赤鐵礦石 ，鐵礦石（B)具代表性者為磁鐵礦石。於本實驗中，係使用 這些原料，使最終熔渣驗度（C+M)/S在最大為185的範圍 内作改變，❿以所製得之各種原料成形物來進行加熱還原 。結果示如圖5、6。 圖5為使用赤鐵礦石之鐵礦石（A)的情形，橫座標表示 生成之熔渣的鹼度（C+M)/S，縱座標表示由所得粒狀金屬鐵 與拌生之熔渣中硫的分析值所求出之硫分配比（s)/[s]。 由氧化鐵含有物質使用赤鐵礦石（幻之圖5的結果可知 :隨著熔渣鹼度（C + M)/S之增高，尤其若鹼度（C+M)/S超過 1 · 4 ’硫分配比（S) / [ S ]會急速地增大。又，圖5中之白色 圓圈係僅配合石灰石作為熔渣鹼度調整劑的例子，黑色圓 23 ^37061 圈係併用石灰石與作為Mg0含有物質之白雲石進行鹼度 (C + M)/S調整的例子。 由此實驗結果可知··欲將所得之粒狀金屬鐵之硫含量 抑制於0.05%以下，更佳為抑制於〇 〇4%以下時，雖依配合 之煤的品種而會有所差異，惟，一般以確保硫分配比 (s)/[s]於25以上為佳，尤以3〇以上為更佳。 當熔渣鹼度（C+M)/S為1·4以上時，隨著鹼度（C+M)/S 之增向，硫分配比（S)/[S]也會提高，惟，藉由刻意地添加 作為熔渣形成成分之Mg0含有物質，與未添加的場合相比 硫分配比（s)/[s]確實會增高，此點由圖中可清楚看出。又 =未配合MgO含有物質時，可看到最終熔渣鹼度（C+M)/S 若提高至1.7的程度，則熔渣熔點會變高，致熔融熔渣之 减集難以進行而有妨礙還原鐵凝集之傾向，會生成多量之 、、、田的粒狀金屬鐵而不易以高產率地製得大粒的粒狀金屬鐵 〇 然而，於未配合MgO含有物質而使熔渣之鹼度（C+M)/S 為1· 7以上時，若以換算為熔渣形成成分中CaJ?2之比例為 0.2%以上（而以〇·4%以上更佳）來配合CaF〗含有物質，則熔 渣之熔點會再度降低同時改善熔渣之流動性，而可在高產 率下製传粒狀金屬鐵。 另一方面，圖6係使用配合有磁鐵礦石作為氧化鐵含 有物質之原料成形物，進行同樣的實驗之例，基本的傾向 a Θ 5 y員似。然而，本例中，可看到當溶渣驗度（[Μ)” 在1·2以上，則硫分配比（s)/[s]有急速地昇高之傾向。雖 24 1237061 與前述圖5的差異雖未必非當 非吊明確，惟，可確認得知：配 合白雲石作為MgO含有物暫沾f A门 貝的黑色圓圈數據與未調配白雲 石之白色圓圈數據相比，清锌 —^ 月是地顯不出雨硫分配比（s)/[s] ，MgO含有物質之添加效果盘^ ^ ^ ^ ^ ^ 人不” 1更用赤鐵礦石（A)之效果幾乎 相同。 如此般，於還原溶融製程中，只要事先將Mg〇含有物 質配合於原料混合物中，並調整配合量而使最終生成之炼 渣的鹼度（C + M)/S在1 3以卜1 / 丄 一 你υ以上（以14以上為佳），結果可

達成高脫硫率，所得之舳^ M+ 卞”伃炙祖狀金屬鐵中之硫含量可降低至 0.05%以下，更佳A 0.04%以下。其理由可推測為：與圖Σ :之添加螢石的效果同樣地’即使未添加叫含有物質， 藉由配合適里的MgO含有物質亦可使熔渣之熔點降低，並 可促進熔渣與還原鐵之分離與各自之凝集之故。 實施例2

本具體例顯示··以前述表！與表2所示之赤鐵礦鐵礦 石（A)與煤為基礎，並配合石灰石與白雲石，成形為顆粒狀 而製造出2種原料成形物，於旋轉爐床式加熱還原爐中進 行還原：!：合融首先，使用表3所示之原料配方組成之顆粒 (a)與顆粒（b)。此等顆粒（a)與顆粒（b)皆為配合赤鐵礦鐵 廣石（A)者，釗者之顆粒（a)為未添加Mg〇含有物質之例， 後者之顆粒（b)為配合天然白雲石礦石作為Mg〇含有物質之 例方；本貝驗中，任一者皆固定爐内環境溫度於14 5 〇 °C下 進行作業。 此貝驗中所製造之粒狀金屬鐵與生成炫渣的分析值、 25 1237061

及熔渣鹼度[(C + M)/S]與硫分配比（s)/[S]示於表4。 表3 種類 原料配方（t詈幻 鐵礦石 煤 CaC03 白雲石 結合劑 粒(a) 73. 33 20.74 4. 73 0 1·2 Li粒⑹ 73.2 20.7 3. 09 1.81 L2 ~~ 由表4亦可得知：顆粒（a)的熔渣鹼度（C+M)/S雖在本 _ 發明之規定範圍内，惟，由於原料混合物之成形物顆粒中 僅配合CaC〇3而未配合有白雲石，故熔渣中（Mg〇)含量低至 2· 5%而超出本發明之規定範圍。此場合，硫分配比（s)/[s] 為22.75未達目標值之25. 〇，粒狀金屬鐵中之[s]亦高達 〇·〇59%。 相對於此，可滿足本發明之規定條件之顆粒（b)為預先 。有作為原料之白雲石h 81%，故溶渣驗度（c+M)/s為 =’熔渣中之⑽）含量高達8·81%，硫分配比⑻/[s] · 常高* 45 ()3 ’所得之粒狀金屬鐵的硫含量[s]亦 可得到0. 035%之非常低值。 如此般，於本發明之方丰ΦA盾 旦 套〒在原枓混合物中配合適 1的％〇含=物質，且調整由原料混合物_所含⑽、邮 2之3里而决疋之取終熔渣形成成分之鹼度（C+M〉/S 範圍内n查中（Mg〇)含量在η則範圍内 ’错此，經實際驗證所製得之粒狀金屬鐵的硫含量⑻可減 26 l237〇6l 低至0.05%以下，甚至更佳之〇 〇4%以下。 產上之可 本發明係如上述般的構成，使用如旋轉爐床式加熱還 原爐之移動爐床式加熱還原爐，當含有氧化鐵源與碳質還 原劑之原料混合物進行加熱還原以製造粒狀金屬鐵之時， 特別是使原料混合物之熔渣形成成分中含有適量Mg〇含有 为貝，凋整拌生之熔渣的鹼度（C + M)/S與該熔渣形成成分 I之MgO含量（MgO)於適當範圍内，藉此，可儘量抑制使用 :材之煤及焦碳等時必然會發生的製品粒狀金屬鐵之硫含 曰加U形，可於尚生產性下製得硫含量少的高品質粒狀 金屬鐵。 、 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 〜圖！為用以舉例說明適用於本發明之移動爐床式加執 還原爐之概略說明圖。 … —八、I I m / / 〇齊y谷渣炫點 關係圖，表示僅使用石灰石# $ … 人&朴馮原枓混合物中熔渣 分之驗度調整用的情形，盘併用 併用石灰石與白雲石的情 圖3為另一實驗所得之炫 ，仔之V渣鹼度（C+M)/S與熔 之關係圖，表示僅使用石灰 一〜2 成分之鹼度調整用的情形，盥 一 $成 〃併用石灰石與白雲石 鐵間之硫 、且併用 27 1237061 白雲石作鹼度調整用的情形。 圖5為顯示實驗所得之熔渣鹼度（C+M)/S與硫分配比 (S)/[S]之關係圖。 圖6為顯示另一實驗所得之熔渣鹼度（C + M)/S與硫分 配比（S)/[S]之關係圖。 (二）元件代表符號 A 旋轉爐床式加熱還原爐 1 原料混合物 2碳質物質 ® 3 原料投入漏斗 4 旋轉爐床 5 燃燒器 6 排出裝置 7 排氣導管 28

Claims (1)

1237061 拾、申請專利範圍： 1. 一種低硫含量粒狀金屬 含有物質與碳質還原劑之原料係將含有氧化鐵 還原爐之爐床上進行加熱 ^式加熱 碳質還原劑還原，使生成之仝s ^ 匕鐵精由 1史生成之金屬鐵與伴生之熔渣分 集成粒狀後，再冷卻凝固，以 …成 表化出粒狀金屬鐵；1牯

在於，係調整該原料混合物中所含之Ca〇、Mgo及⑽二 有物匕的量，使由該原料混合物中所j CaO、Mg〇及‘ 之含量所求出之炫潰形成成分驗度（c_的）/训在2 1.3~2.3的範圍中，且該炼造形成成分中之心〇含量_) 為5〜13%(指質量％，以下相同）的範圍。 2·如申請專利範圍第丨項之粒狀金屬鐵之製法，其係 藉由在原料混合物中配合Mg0含有物質，來調整該熔渣形 成成分之驗度與MgO含量。 3·如申請專利範圍第2項之粒狀金屬鐵之製法，其中 ’該MgO含有物質係使用白雲石礦石。

4·如申請專利範圍第1項之粒狀金屬鐵之製法，其中 ，該原料混合物中係含有CaF2含有物質。 5.如申請專利範圍第4項之粒狀金屬鐵之製法，其中 該CaF2含有物質係使用螢石。 6·如申請專利範圍第4項之粒狀金屬鐵之製法，其中 ’該CaF2含有物質之含量，換算為CaF2時佔該原料混合物 中之比例為0. 2〜2 %。 7·如申請專利範圍第1項之粒狀金屬鐵之製法，其中 29 1237061 二：原料此合物裝入移動爐床式加熱還原爐之爐床上 之前，係在該爐床上先鋪設碳質粉末。 8·如申請專利範㈣7項之粒狀金屬鐵之製法，其中 ，該碳質粉末在爐床上之鋪設厚度為2mm以上。 9·如申請專利範圍帛i項之粒狀金屬鐵之製法，其中 ，該移動爐床式加熱還原爐之操作溫度為125〇〜KM。。之 範圍。

拾壹、圖式： 如次頁

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