含氧化金属的成形体的干燥方法、氧化金属的还原方法和回转炉床式金属还原炉技术

本发明专利技术提供了使含有水分的成形体不发生爆裂和粉化的干燥方法，和用回转炉床式的还原炉效率良好地还原干燥后的成形体的方法，以及回转炉床式的金属还原炉，在干燥由含有氧化金属和碳的粉体构成的成形体时，根据成形体的大小和气孔率，求出不发生爆裂的水分蒸发速度的临界值，取比该临界值更小的水蒸气发生速度，可以防止由水蒸气产生造成的成形体内部压力的上升。用这种方法，可以防止成形体的爆裂和龟裂的发生。另外，在回转炉床式的还原炉内部干燥成形体时，用上述方法控制向成形体的热供给速度，防止爆裂，藉此，可以在同一炉内紧接着烧成还原该成形体。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，例如，将含有在金属精炼业和加工业中产生的粉尘、淤渣等中所含的氧化金属和碳的粉体成形的成形体的干燥方法，和在具有回转式炉床的还原炉中还原干燥的成形体的方法，或者用具有回转式炉床的还原炉干燥成形体、紧接着还原金属的方法，以及进一步涉及回转炉床式的金属还原炉。
技术介绍
作为制造还原铁和合金铁的工艺方法有各种各样的方法，但其中作为生产率高的工艺方法，是实施回转炉床法。回转炉床法是以在固定的耐火材料的炉顶和侧壁的下方、缺少中央部的圆盘状的耐火材料的炉床、以一定的速度在导轨上回转的型式的烧成炉(以下称为回转炉)作为主体的工艺方法，被用于氧化金属的还原。回转炉的炉床直径是10～50米，宽度是2～6米。作为原料的含氧化金属的粉体，与碳系的还原剂混合后被制成原料颗粒，供给回转炉。在该炉床上铺满原料颗粒，原料颗粒在炉床上被静置，因而具有原料颗粒在炉内难以崩坏的优点，没有在耐火材料上附着粉化的原料的问题，另外，具有块的制品合格率高的长处。另外，由于生产率高、可使用廉价的煤系的还原剂和粉原料的原因，近年被实施的例子增多。另外，回转炉床法对于由高炉、转炉、电炉产生的炼铁粉尘或轧制工序中的浓缩池淤渣的还原和杂质的去除处理也是很有效的，还被用作为粉尘处理的工艺方法，对于资源的再循环是有效的工艺方法。回转炉床法的操作的概略如下。首先，在原料矿石和粉尘、淤渣的金属氧化物中充分混合还原该氧化物的必要量的碳系还原剂后，用盘式造粒机等造粒机，按照水分成为10％那样，一边加水，一边制造几～十几mm的颗粒。原料矿石和还原剂的粒径大时，要用球磨机等粉碎机粉碎后混匀、造粒。将该颗粒供给回转炉床上，铺成层状。铺在炉床上的颗粒被急速地加热，在5～20分钟内，1300℃左右的高温下烧成。这时，通过混合在颗粒中的还原剂，氧化金属被还原，生成金属。还原后的金属化率根据被还原的金属而不同，但铁、镍、锰在95％或95％以上，即使是难以还原的铬，也在50％或50％以上。另外，处理由炼铁产生的粉尘时，伴随还原反应，可以挥发除去锌、铅、碱金属、氯等杂质，因而在高炉和电炉中进行循环变得容易。如上所述，在用回转炉床的金属的还原方法和炼铁粉尘的还原处理方法中，将原料和还原剂成形为颗粒是必须的条件，作为原料的事前处理，将原料氧化金属的粉体和还原剂的混合物制成造粒性良好的状态是重要的，这就要施行原料的事前粉碎或用球磨机的混匀等种种方法。如前所述，由历来的回转炉床法进行的氧化金属的还原在生产率和制造费用方面具有优势，是经济地制造金属的方法。但是，将原料和还原剂制成颗粒是重要的，这就必须选择造粒性能高的原料或设置高价的粉碎机，通过粉碎原料来提高造粒性，因而存在用于此项的费用多的问题。即，作为原料使用铁矿石等矿石的场合，由于一般原料矿石的粒径大，因而要将其粉碎到平均粒径是数十微米或数十微米以下后，再进行造粒，制造颗粒。其结果粉碎工序的设备是高价的，而且，存在要花费用于粉碎机运转的电力和伴随粉碎机的磨损要花费维修费用的缺点。另外，为了节约粉碎的费用，有时使用微粉原料，但是原料的选择受到限制，不能用通用的方法。因此，使用湿式选矿后的微粉矿石、或者使用高炉或转炉的浓缩池粉尘、轧制工序中的轧屑回收池的淤渣、或酸洗工序中的沉淀淤渣等是有效的。但是，即使在这种场合下，也有原料含有水分过多而难以造粒的问题。即，这些原料是粒径为1～数十微米的微粉，其结果在含有水分的状态下，它们容易成为污泥状，另外，即使用真空脱水机或压滤机进行脱水后，水分也在30～50％，这种状态水分过多，因而不能造粒。为了解决这样的问题，有用热风等热源完全干燥粉原料后进行造粒的方法。但是，在干燥过程中，粉原料假凝聚，用其原样不能直接进行造粒。为此，要将其进行粉碎，再次制成微粒的状态后，与其他原料一起、加水、进行造粒后，在回转炉床上被还原。其结果，在利用上述方法时，可以制造良好的成形体，如果有效地进行成形体的干燥，就能够进行稳定的氧化金属的还原。但是，在现有技术中，还未充分确立考虑成形体的物理状态而将其干燥的方法，只是认为只要简单地将成形体干燥即可。其结果，存在干燥时成形体发生龟裂或者大量产生来自表面的粉的问题。另外，干燥条件差的场合，有时成形体发生爆裂。因而，长时间以来，希望能够解决这样的问题。另外，虽然事前干燥成形体的方法是有效的方法，但是遗留的问题是，使用大量的热源进行干燥后，水分的蒸发需要专用的热源和装置，是经济性稍差的还原方法。特别是，由湿式集尘器或沉淀槽收集在炼铁等金属精炼或加工中产生的粉尘或淤渣的场合，其产生物含有最大90％的大量的水分，在打算用回转炉床法还原处理这些产生物时，干燥工序和干燥后的粉碎处理成为问题。为了解决这些问题，例如，作为不将原料造粒而在回转炉床法中使用的方法，在特开平11-12619号公报中公开了用压缩成型机将原料制成砖状、在回转炉床法中使用它们的专利技术。但是，即使是这种方法，在使用含有大量水分的状态的原料时也仍有问题。即，如特开平11-12624号公报所揭示的那样，存在以下问题必须将原料的水分调整到6～18％，为此，除了事前的脱水处理外，还必须干燥处理，必须有为此的复杂的水分控制。另外，为了装入该原料，如特开平11-12621号公报所揭示的那样，需要复杂的装入装置，因此发生该设备维修费用高等的问题。另外，将这种形状的含水分的原料直接装入高温的回转炉中时，由于水分含有率高，伴随水分的蒸发会发生爆裂现象，原料发生粉化，损失于排气气体中，发生制品的成品率变得非常差的问题。通常，回转炉床法的炉内温度在原料供给部附近最低，即使是这里，也有1150～1200℃。只要是这样高的温度，湿润状态的成形体伴随激烈的水分蒸发就会发生爆裂的问题。例如，即使是不发生爆裂的场合，也发生因水蒸气的喷出造成的角部或表面的剥离。因此，虽然可以进行还原操作，但也存在块状的还原物的比率小、有成形体的粉的发生率高的问题。其结果存在排气气体中的粉末的金属成分损失的比率比较高、成品率降低的问题。本专利技术的目的在于，提供一种用历来方法不能实现的、使含有水分的粉状态的原料成形体没有爆裂或龟裂发生的、而且效率良好的干燥方法，和即使将含有水分的粉状态的成形体直接供给回转炉进行还原、也可以没有成形体的爆裂等发生、可以高成品率进行还原的还原方法，以及回转炉床式的金属还原炉。专利技术的公开鉴于上述的问题点，本专利技术的要点如下。(1)一种成形体的干燥方法，其特征在于，在干燥含有氧化金属和碳的粉体、而且含有气孔率百分率值的0.2倍或0.2倍以上的质量百分率值的水分的成形体时，将该成形体含有的水的蒸发速度取为以下述表示的值V或V以下V＝300P2/D其中，V水的临界蒸发速度(每1千克成形体的干燥质量的水的蒸发速度(g/kg·s))、D成形体体积的1/3次方的值(mm)、P气孔率(-)。(2)一种成形体的干燥方法，其特征在于，在干燥含有氧化金属和碳的粉体、而且含有气孔率的百分率值的0.2倍或0.2倍以上的质量百分率值的水分的成形体时，将向该成形体的热供给速度取为以下述表示的值Hin或Hin以下Hin＝820P2/D 其中，Hin临界热供给速度(每1千克成形体的干燥质量的热供给速度(kw/kg))、D成形体体积的1/3次方的值(mm)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成形体的干燥方法，其特征在于，在干燥含有氧化金属和碳的粉体、而且含有气孔率百分率值的０．２倍或０．２倍以上的质量百分率值的水分的成形体时，将该成形体含有的水的蒸发速度取为以下述表示的值Ｖ或Ｖ以下：Ｖ＝３００Ｐ↑［２］／Ｄ 其中，Ｖ：水的临界蒸发速度（每１千克成形体的干燥质量的水的蒸发速度（ｇ／ｋｇ.ｓ））、Ｄ：成形体体积的１／３次方的值（ｍｍ）、Ｐ：气孔率（－）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：茨城哲治，山本充，安部洋一，高桥茂树，永井和范，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]