在旋转炉床式还原炉中的还原铁成型体的制造方法技术

本发明专利技术提供在旋转炉床式还原炉等固体还原型烧成还原炉中，制造压溃强度高、并且粉化少、还原率高的还原铁成型体的方法、由此方法得到的还原铁成型体、以及用高炉熔融还原该还原铁成型体的方法，该制造还原铁成型体的方法，使混合了含氧化铁粉体和含碳粉体的原料粉体中的碳和与铁、锰、镍、锌及铅化学结合的氧的原子摩尔比率、或者原料粉体中的三氧化二铁的含量为特定的范围，并且气孔率为特定的范围，在此前提下制造成型体，将该成型体静置于具有旋转移动的炉床的还原炉炉床上，用来自炉上部的燃烧气体的热加热，在所定的温度以上进行烧成还原。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用旋转炉床式还原炉加热还原由含有氧化铁的粉构成的成型体，制造强度高的还原铁的成型体的方法、以及采用此方法得到的还原铁成型体。另外，涉及用炼铁用高炉使用该还原铁的成型体制造生铁的方法。在本专利技术中，所谓成型体包括将含氧化铁的粉体成形为丸、块等块状、球状或者粒状的物质，所谓还原铁成型体包括在还原炉中烧成还原上述含氧化铁的成型体而成的物质。
技术介绍
作为制造还原铁和合金铁的工艺，有各种的工艺，但以碳为还原剂在固体状态下还原的工艺，由于作业费用和设备廉价，并且作业容易，因此在各国被实施。作为该工艺的例子，有一边用旋转窑炉等在耐火材料上旋转氧化金属与碳的粉体的成型体，一边加热并还原的形态的工艺、以及在移动的炉床上静置，由上部的高温气体加热并还原的工艺例如旋转炉床法工艺。其中，作为产率高的工艺，实施旋转炉床法。旋转炉床法是，以在固定的耐火材料的顶棚和侧壁下，缺少中央部的圆盘状的耐火材料炉床以恒定速度在导轨上旋转的型式的烧成炉(以下称为旋转炉床炉)为主体的工艺，被用于氧化金属的还原(以下也将它称为旋转炉床式还原炉)。旋转炉床炉具有旋转的缺少中央部的圆盘状的炉床。圆盘状炉床的直径为10米到50米，并且宽幅为2米到6米。旋转炉床法的操作概略如下。首先，在作为原料的矿石或粉、矿渣的金属氧化物中很好地混合还原该氧化物所必需的量的碳系还原剂后，用造粒机制造成型体。作为原料，使用粉状矿石和氧化金属粉等氧化金属和作为还原剂的碳。在还原铁的制造中，使用球团原料等微粒的铁矿石等。还原剂使用碳，但希望是在直到还原反应发生的温度1100℃左右之前不挥发的碳分(固定碳)比率高的碳。对于这样的碳源，粉焦炭和无烟煤好。将作为原料的含氧化金属的粉体与含碳的粉体混合。再有，将该混合物制成成型体，将它按敷成层状的方式供给到旋转炉床炉的炉床上。在旋转炉床炉中，炉床旋转，敷到炉床上的成型体在高温炉内的各部分中移动，快速地加热，在1300℃前后的高温烧成5分钟到20分钟。此时，在成型体内，通过混合于成型体的还原剂(碳)，氧化金属被还原，生成金属。金属化率根据所还原的金属不同而不一样，但铁、镍、锰为70％以上，即使难还原的铬也为30％以上。另外，处理炼铁业产生的粉尘的场合，伴随还原反应，锌、铅、碱金属、氯等杂质被挥发去除，因此在高炉和电炉中再循环变得容易。旋转炉床炉，由于成型体在炉床上相对地静置，因此有成型体在炉内难崩溃的优点。其结果，没有在耐火材料上附着粉化的原料的问题，另外，有块制品的合格率高的长处。此外，由于产率高、可使用廉价的煤系还原剂或粉原料这一理由，因此近年被实施的例子增加。再有，旋转炉床法对高炉、转炉、电炉产生的炼铁粉尘或在轧制工序中的增稠矿渣的还原和杂质去除的处理也有效，也使用作为粉尘处理工艺，是对金属资源的再循环有效的工艺。作为设备，由原料的预粉碎设备、原料混合设备、造粒设备、旋转炉床式还原炉、排气处理设备、还原成型体冷却装置组成。如上述，象旋转炉床法等还原氧化金属的方法那样，在移动的炉床上静置成型体，由上述的高温气体加热、还原的工艺，由于成型体在炉床上不运动，因此成型体破坏和粉化少，所以在制造牢固的还原铁成型体(粒)方面，以及在产率和制造费用方面优良，是经济地制造金属的方法。可是，希望进一步提高产率和质量。即，在高效率地进行还原而提高产率的同时，所得到的还原铁成型体需要满足在下面工序容易利用的物理的条件。被还原的成型体(以下称为还原铁成型体或还原铁丸)在原样的状态下不构成制品，因此必需在下面工序的最终还原·熔解。特别是用旋转炉床法制造的还原铁丸，由于来自碳源的硫分被吸收到金属铁中，因此还原铁中的硫分为0.1-0.3％，不能直接以原样不变的状态用作为钢铁制品。因此，最终还原·熔解工序需要脱硫的功能。炼铁用高炉在还原·熔解的同时，具有脱硫功能，因此在炼铁用高炉中混合还原铁丸和其他原料使用来制造生铁是经济的制铁方法。但是，由于在高炉中使用，因此制造高强度的还原铁丸是重要的。理由如下所示。在高炉的炉内，层积着2000-8000吨的大量的矿石类和焦炭。其结果由于对高炉炉内的还原铁丸附加大的力，因此所要求的压溃强度高达5×106-6×106N/m2。在现有的技术中，例如采用旋转炉床法的高强度的还原铁丸的制造方法，有由本专利技术人提出申请的特开2000-34526号公报和特开2000-54034号公报所公开的方法。这些公开技术的作业方法，是对高强度的还原铁丸的制造有效的，因此是对在高炉中可用的还原铁丸的制造不可缺少的技术。这种还原铁丸由于压溃强度非常高，因此可将它直接在高炉中使用。可是，基于这些公开技术的作业，存在原料条件和反应条件的细的管理未进行的问题。即，即使这种技术，反应时间的管理不充分的场合，往往也生成没有足够强度的还原铁丸。另外，发生反应时间的管理不是定量的，反应时间过长，加热·还原的能量消耗过多的问题。关于原料成分的条件和供给到旋转炉床法的还原炉的炉内的成型体的大小等条件，也有未作充分的管理的问题。因此，需要得到解决这些问题的新的技术。进而，本专利技术人发现不充分地选择原料氧化铁的场合，即使在旋转炉床法中的作业条件适当，作为制品的还原铁成型体的粉化也强烈。于是，本专利技术人一边种种地改变原料配合条件，一边重复实验。结果发现，在原料氧化铁之中三氧化二铁(Fe2O3)的混合比率高的场合，制品(还原铁成型体)的粉比率高。在此，所谓制品意味着烧成还原成型体后的还原物(还原铁成型体)，包括块状的还原物即块状的还原铁成型体或者还原铁丸、以及粉状的还原物即粉状的还原铁成型体(以下称为粉)。粉比率，是用2mm筛子筛还原物时，通过2mm的还原物的重量相对于筛前的还原物的总重量的比率。例如，本专利技术人进行的实验可知，用盘式造粒装置制造平均粒径45m的原料粉体的丸，当原料粉体中的三氧化二铁的比率超过60％时，在制品中粉的发生变得强烈。再有，当三氧化二铁的比率在70％以上时，即使使旋转炉床式还原炉的作业条件良好，制品(还原铁成型体)的粉比率也多达15-25％。另外，本专利技术人的调查也确认，在炉内发生的粉在还原率和脱锌率方面差。这是因为，粉的比表面积大，并且在炉床上容易接触炉内的燃烧气体，受燃烧气体中的二氧化碳气体和水蒸气的氧化性气氛影响，还原反应被阻碍的缘故。也就是说，当成型体的粉化发生时，价值高的块状制品(块状的还原成型体)的比率降低，同时发生制品的平均还原率降低的问题。此结果，为了还原含三氧化二铁的原料粉体的成型体，得到金属比率为75％以上的高还原率的制品，尽管抑制该粉化发生是重要的，但现有技术在效果上没有针对措施。现有技术没有解决此问题的有效手段，未能进行防止粉化的高效的还原处理。因此，在用旋转炉床式还原炉还原含三氧化二铁的氧化铁的成型体时，需求降低成型体粉化的新技术。因此，本专利技术的课题是在旋转炉床式还原炉等固体还原型的烧成还原炉中，1)高效率地得到压溃强度高的还原铁成型体、2)高效率地还原含有三氧化二铁的氧化铁原料，得到粉少而还原率高的还原铁成型体，进一步地，本专利技术的课题还在于，用高炉还原熔融还原铁成型体。
技术实现思路
本专利技术是为解决上述课题而完成的，其要旨如下(1)一种在旋转炉床式还原炉中的还原铁成型体的制造方法，其特征在于，使混合了含氧化铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在旋转炉床式还原炉中的还原铁成型体的制造方法，其特征在于，使混合了含氧化铁粉体和含碳粉体的原料粉体中的碳和与所含有的在１３００℃的一氧化碳气氛中进行还原反应的金属元素化学结合的氧的原子摩尔比率、或者三氧化二铁的含量为特定的范围，并且气孔率为特定的范围，在此前提下制造成型体，将该成型体静置于具有旋转移动的炉床的还原炉的炉床上，用来自炉上部的燃烧气体的热加热到所定的温度以上，进行烧成还原。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：茨城哲治，井村章次，织田博史，高桥政治，安部洋一，高桥茂树，铃木聪，
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]