TWI374938B - Method for producing agglomerated material - Google Patents

Description

1374938 101年8月8日修正替換頁

九、發明說明： --L 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種製造聚集材料之方法，該聚集材料 用以藉由在移動爐床型還原爐中製造金屬鐵，特別地，本 發明係關㈣以製造機械強度提高之聚集μ之方法。 【先前技術】

-種方法已被發展用於製鐵，其中，藉固態還原反應， 藉由在移動爐床型還原爐中加熱含有含氧化鐵的物質（鐵來 源，如，鐵们和石炭質還原齊!（如，煤）之材料混合物而製造 金屬鐵。方法中所用的材料混合物係藉由壓縮而形成簡單 的壓縮物或聚集成㈣物（如，粒或磚），之後將所得的壓縮 物引至移動爐床型還原爐中。材料混合物聚集時，水分加 至材料混合物以有助於迅速的聚集作用 '然而，壓縮物的 強度隨著水分含量的提高而降低…，在熱還原反應操 作中之安定性受損。此夕卜壓縮物的水分含量大時，壓縮

物溫度在移動爐床型還原爐之提高速率降低；此降低了氧 化鐵的還原反應速率。因此，Α4 ^ u此在將壓細物引至移動爐床型 還原爐之中之前，與水分混合的壓縮物先乾燥成聚集材料。 此外，為了要改良可操作性，各種點合劑（如’消石灰、 火山黏土和碳水化合物）與前述混合物摻合，以提高聚集的 壓縮物之強度（請參考，曰本未審理的專利申請案第 1 1-193423號的申請專利範圍）。由於聚集材料的強度之提 高與黏合劑的量有一些比例關係，所以使用大量黏合劑以 6 1374938 101年8月8曰修正替換頁 提高聚集材料之強度。然而，使用大量黏高原料~' 成本。因此，須儘可能地降低黏合劑的含量。 此外，如果在形成材料混合物時，水分含量恆定則 ^2的相對含量會隨著黏合劑含量的提高而降低。此會損 久3塑τ王。因此，水分含量須隨黏合劑含量而提高。然而， 此增長了乾燥時間。因&，產製效能降低。 已於此情況下完成本發明，且本發明之目的是提供一 集材料之方法，該聚集材料用以藉由在移動爐床 =，爐中之熱還原反應而製造金屬鐵’其中聚集材料可 :量：機械強度且未提高材料混合物的黏合劑含量和水分 L赞明内容】 根據本發明之、土 + ^ m m ,,.. ，聚集材料用以製造金屬鐵，該 、屬鐵係稭由在移動爐床型 料，以使得聚集材料 原爐令引入和加熱該聚集材 原而製得，苴中戈隹^ 的乳化鐵被碳質還原劑所還 敦化鐵之物質、碳質還原利自下而“ ·聚集含有含 及乾燥此材料混合物，发 刀之材枓化合物； 材料混合物於聚集作 ❹破水化合物作為Ιέ合劑且 、用之前靜置。 根據本發明，聚集 材料混合物之黏合劑=料的，度可藉由明確指轉合至 單程序（即，在材料混八4類及藉由對該材料混合物施以簡 物靜置而熟化）而提高。勿之聚集作用之前，使得材料混合 7 1374938 10】年8月8日修正替換頁 【實施方式】 本發明者已研究許多種類的黏合劑和其摻合量、水分 含量··等’以得到具有高強度的聚集材料。結果本發明者： 發現：藉由使用碳水化合杨作為摻合至材料混合物之黏合 劑，使材料遂合物於其聚集作用之前先靜置以熟化 (aging) ’及於之後乾燥此材料混合物，可明顯提高聚集材 料的強度。因此而完成本發明。現將描述本發明。 根據本發明之方法中，使用碳水化合物作為黏合劑。 因為即使碳水化合物受熱亦難形成溶渔，所以，藉由使用 碳水化合4勿，可提高聚集材料之強度也不會提高炫潰之生 成。 此碳水化合物是具有以化學式Cm(H2〇)n表示之元素比 之化合物。碳水化合物的例子包括：單糖，如，葡萄糖、 果糖、甘露糖、半乳糖、塔格糖、木糖、阿拉伯糖、核酮 糖、木，糖、來蘇糖、核糖和去氧核糖；二糖，如，庚糠、 麥芽糖、纖維二糖、龍膽二糖、蜜二糖、乳糖、松二糖、 槐二糠、㈣糖、異菌藻檐和異嚴糖；及多糖，如，纖維 素、澱粉(直鏈澱粉和支鏈殿粉)、肝糖、以一、昆布糖、 類糊精、菊糖、聚左糖、甘露聚糖、聚木糖和阿拉伯膠。 這些碳水化合物中’特別地’多糖以少量使用便呈有強結 合力並具有南增進效果；因此以多糖為佳。多糖之中，最 佳者是殿粉。可以使用任何殿粉。殺粉的例子包括小麥粉、 洋芋粉、鉗芋粉、玉米粉和樹薯粉。

S 1374938 1〇1年8月8曰修正替換頁 對於材料;^合物’黏合劑的穆合比例以〇 5質量％或 =^為佳》摻合比例低於0 5質量％時，聚集材料之強度的 提阿程度不足。更佳的摻合比例是〇 7質量％或以上。以較 ^摻合比例為佳，但掺合比例過高會提高產製成本。此外， 此举^高水分含量’ A會因》導致乾燥時間的增長而降 低產里。因此，黏合劑的摻合比例以約i 5質量％或以下為 佳，1.2質量％或以下更佳。

#除了黏合劑以外，此材料混合物含有含氧化鐵的物 貝、碳質還原劑和水分。 可以使用任何含有氧化鐵的物質，只要物質中含有氧 化鐵即可。因此’不僅是鐵礦（其為最常用者），也可以使用 自煉鐵座排放的塵粒副產物和磨削碎屑。 可二I :用任何碳質還原劑，只要其具有還原活性即 〇厌質還原劑的例子包括：在採礦之後僅經粉碎處理和 過蒒的煤粉；緩執田“— , ，…、處理（如，無水蒸餾）之經粉碎的焦炭；石 油煤焦，和廢期Μ …… ，可使用任何碳質還原劑，無論 其類型為何。你丨“ ,_ U 也可以使用以含有碳質還原劑之廢品 形式回收的鼓風爐灰塵。 碳質還原劑+ & 旦 Μ中的奴含罝以7〇質量。/。或以上為佳’ 80質 置/〇或以上更佳，但不在此限。 較佳地，端暂、导π t 於使氧化鐵還原心 合物的摻合比等於或高 ·、 >員的理論當量，但不在此限。 可決疋捲>6^ c t σ至材料混合物的水分含量， 合物得以聚隼。如 以使付材枓此 〇 如，水分含量是約2至1 5質量％。 9 101年8月8日修正替換頁 此材料混合物可以另含有如白雲石粉^螢石粉末T 叙粉末二夕石粉末或石灰石粉末，作為次原料。 如則述者’藉由將作為黏合劑的碳水化合物摻入材料 混合物中，可提高所得聚集材料的強度，但此效果不足。 ㈣，在根據本發明之方法中，含有碳水化合换作為點合 劑之材料混合物於聚集作用之前先靜置以便熟化。亦即， ΐ慣用的方法中，在混合各材料及使其乾燥之後，立刻聚 :此材料混合物而製得聚集材料。而在根據本發明之方法 聚集作用之刚，靜置此材料混合物以使其熟化，此 ^發明的特點。藉由使材料混合物靜置及於之後聚集和 =此材料混合物，改良了聚集材料之強度。其原因未明。 士下文的實例所不者’藉由在聚集作用之前使材料 k合物靜置，確實提高了聚集材料之強度。 材料混合物靜置的時間可為但不限定於至少05小 古時間不及0.5小時時’難以藉由使材料混合物靜置而提 呵強度。因此，因為靜置所鉍 耗費時間所造成的效能降低大 厂由使材料混合物靜置而提高強度所造成的效能增進。 =確指定靜置的時間上限，但產製效能隨著時間的增長 :低。此外，必須提供供材料混合物靜置的空間。因此， 確實操作的觀點，靜置時間以至多約4小時為佳。 材料混合物靜置時的溫度以約室溫為佳，但不在此 溫度導致錢自材料混合物蒸發而抑制了 5物於靜置之後之聚集。 材料混合物靜置的環境可為空氣，但不在此限。 1374938 I 101年8月8曰修正替換頁 在使材料混合物靜置之後，其經聚集和乾燥。 所謂的，，聚集”係指將材料混合物製成任意形狀，如，塊 肤、粒狀、約略球狀、磚狀、丸狀、長條狀、橢圓形和卵 圓^ 也本程序藉滾動造粒或加塵成形法實施，但不在此 ' 限。 聚集材料的尺寸以平均粒子尺寸約3至25毫米為佳， 但不在此限，此使得熱還原反應可均勻地進行。

^藉聚集作用製得的壓縮物經乾燥而得到聚集材料。此 么集材料於乾燥之後被引至移動爐床型還原爐的爐床上， :根據慣用的方法加熱。藉由加熱此材料混合物，材料混 :物中的氧化鐵以碳質還原劑還原’經還原反應製得的金 霉鐵與生成的溶渣副產物分離，而得到金屬鐵。 現將以參考實例的 但應瞭解不欲以實例限 所描述之目的的範圍内 圍内。 方式，詳細地進一步描述本發明， 制本發明。相反地，在前文或下文 之任何修飾皆屬於本發明的技術範 實例 材料混合物（其由62_〇質量 的材料、14 6質詈。山丄、 /、物不作為含有氧化鐵 广14_6質里/。木反粉末作為碳質 麥粉作為黏合劑、14.3質量甘此 1質1%小 貝里/〇水分、其餘為— 所構成）於室温靜置達下列I 一種:人原料 咬f'夕J表1中所示的時間。 物經聚集和乾燥成聚集材料。匕材料混合 子尺寸由16毫米至19毫f 〆.·、約略球狀。粒 毫未，平均粒子尺寸 欲評估所得的聚集材料 17·5毫米。 之機械強度，測定落下強度和 1374938 101年8月8曰修正替換頁 壓碎強度 到集材料自45公分高度處自㈣在鋼板上直 裂的-人數而定出落下強度。測定十個 落下強度，以+偭诚。 ♦木材科樣品的 下強… 的結果計算而得的平均次數作為落 r过反。π i列击結果 …一 料為洛 度之間的闕係务此處，所靜置時間和落下強 寸為聚集材科之表面積之;：破裂”是指聚集材科的碎肩尺 態。 .、四分之一或以上已分離的狀 使用壓碎強度分析儀， 载量(磅)而定出壓碎強产…則足聚集材料破碎時之負 以十個聚集材料樣品的結果計算而二集：枓進行測定， 碎強度…列出結果。 _二的千均載量作為壓 度之間的關係圖β π A靜置時間和壓碎強 落下強度 壓碎強度 欠數） _ (磅） _____15.4 ________ 3.25 16.1 3.37 -U8-2 —hJJ> . —_ __4-6 表

明 圖式簡單說 12 1374938 - 101年8月8日修正替換頁 ' 圖1所示者為靜置時間和落下強度之間的關係圖。 ' 圖2所示者為靜置時間和壓碎強度之間的關係圖。 - 【主要元件符號說明】 / \ - I热；

13

Claims (1)

1374938 公告本 101年8月8日修正替換頁 ' 十、申請專利範圍： ， 1. 一種製造用於製造金屬鐵之聚集材料之方法，此金 屬鐵係藉由在移動爐床型還原爐中引入和加熱該聚集材料 , 以使得聚集材料卡所含有的氧化鐵被碳質還原劑所還原而 遛撂，I中费隹；斜伤蕻A以下而贺撂：聚售·仝右令1化 φ ,.ϊ· I ^ * 丨 ♦•言··*! M —* V 謇— /_· f ， »** t v ·— 鐵之物質、碳質還原劑、黏合劑和水分之材料混合物；及 乾燥此材料混合物，其中 . 使用碳水化合物作為黏合劑，且材料混合物於聚集作 φ 用之前靜置0.5到4小時。 Η—、圖式： 如次頁 14 1374938 - 101年8月8日修正替換頁 七、指定代表圖： - (一）本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二）本代表圖之元件符號簡單說明： (無） 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無）