還原鐵團塊的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及將以包含含氧化鐵物質(zhì)和碳質(zhì)還原劑的混合物作為原料的團塊裝入 移動床式加熱爐的爐床上進行加熱，將該團塊中的氧化鐵還原熔融，制造還原鐵團塊的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] -直以來，對從含有包含鐵礦石、氧化鐵等的氧化鐵源（以下有時稱作"含氧化鐵 物質(zhì)"）和包含碳的還原劑（以下有時稱作"碳質(zhì)還原劑"）的混合物出發(fā)，得到塊狀（也包 括粒狀）的金屬鐵（還原鐵）的直接還原制鐵法。該制鐵法中，將用上述混合物成形出的 團塊裝入移動床式加熱爐的爐床上，在爐內(nèi)以來自加熱燃燒器的氣體傳熱、輻射熱進行加 熱，將團塊中的氧化鐵用碳質(zhì)還原劑還原，接著使所得到的還原鐵滲碳并熔融，接下來使之 邊與副產(chǎn)的爐渣分離邊塊狀凝集后，使之冷卻凝固，得到塊狀的金屬鐵（還原鐵團塊）。
[0003] 這樣的制鐵法由于不需要高爐等大型設備，而且不需要焦炭等資源面的靈活性也 高，因此在最近進行了大量的實用化研究。然而，要以工業(yè)規(guī)模實施，還有包括操作穩(wěn)定性、 安全性、經(jīng)濟性、粒狀鐵（產(chǎn)品）的品質(zhì)、生產(chǎn)率等在內(nèi)的很多必須進一步改善的課題。
[0004] 尤其在制造還原鐵團塊時，期望提高粒徑大的還原鐵團塊的成品率并且縮短制造 時間。作為這樣的技術(shù)，例如專利文獻1中提出了 ：將包含含金屬氧化物物質(zhì)和碳質(zhì)還原劑 的原料進行加熱，將該原料中的金屬氧化物還原后，將所生成金屬進行進一步加熱使之熔 融，并且邊與副產(chǎn)的爐渣成分進行分離邊進行凝集而生成粒狀金屬的方法，通過該方法，制 造在上述原料中配合副產(chǎn)爐渣的凝集促進劑的粒狀金屬鐵。
[0005] 在該技術(shù)中，通過配合凝集促進劑（例如螢石等），由此可以期待粒徑大的粒狀金 屬可以一定程度高的成品率進行制造。然而，在這樣的技術(shù)中，改善效果處于飽和狀態(tài)，也 期望進一步提高效果。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :日本特開2003-73722號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明要解決的問題
[0010] 本發(fā)明是鑒于這樣的情況而完成的，其目的在于提供在利用移動床式加熱裝置對 以至少包含含氧化鐵物質(zhì)和碳質(zhì)還原劑的混合物作為原料的團塊進行加熱，將團塊中的氧 化鐵進行還原熔融而制造還原鐵團塊時，提高粒徑大的還原鐵團塊的成品率且實現(xiàn)縮短制 造時間而提尚生廣率的制造方法。
[0011] 用于解決問題的手段
[0012] 可解決上述課題的本發(fā)明的還原鐵團塊的制造方法具有如下方面的主旨：是將包 含含氧化鐵物質(zhì)、碳質(zhì)還原劑、熔點調(diào)節(jié)劑和熔點調(diào)節(jié)劑的助劑而成的團塊裝入移動床式 加熱爐的爐床上進行加熱，由此將該團塊中的氧化鐵還原，進而進行加熱熔融，使鐵成分凝 集而制造還原鐵團塊的方法，該方法中，使用包含平均粒徑為0. 3_以下且粒徑為0. 5_以 下的含量為55質(zhì)量％以上的上述熔點調(diào)節(jié)劑的團塊。
[0013] 在本發(fā)明方法中，作為上述熔點調(diào)節(jié)劑（直接作用于脈石成分），具體可以舉出 白云石和石灰石中的至少一種。另外，作為上述熔點調(diào)節(jié)劑的助劑（促進熔點調(diào)節(jié)劑的反 應），具體可以舉出螢石（含氟化鈣物質(zhì)）。
[0014] 在該方法中，優(yōu)選設成在上述團塊的中心部存在的上述熔點調(diào)節(jié)劑的平均粒徑為 0. 3mm以下，且粒徑為0. 5mm以下的含量為55質(zhì)量％以上。這種情況下，根據(jù)熔點調(diào)節(jié)劑的 種類，對在中心部存在的熔點調(diào)節(jié)劑的平均粒徑適當調(diào)整即可。
[0015] 可解決上述課題的本發(fā)明的另一方法的特征在于，其是將包含含氧化鐵物質(zhì)、碳 質(zhì)還原劑、熔點調(diào)節(jié)劑和熔點調(diào)節(jié)劑的助劑而成的團塊裝入移動床式加熱爐的爐床上進行 加熱，由此將該團塊中的氧化鐵還原，進而進行加熱熔融，使鐵成分凝集而制造還原鐵團塊 的方法，其中，使用包含平均粒徑為90 ym以下且粒徑為50 ym以下的含量為35質(zhì)量％以 上的上述熔點調(diào)節(jié)劑的助劑的團塊。
[0016] 在該方法中，上述熔點調(diào)節(jié)劑具體也可以舉出白云石和石灰石中的至少一種。另 外，上述熔點調(diào)節(jié)劑的助劑具體可以舉出螢石（含氟化鈣物質(zhì)）。
[0017] 發(fā)明效果
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，在將以至少包含含氧化鐵物質(zhì)、碳質(zhì)還原劑、熔點調(diào)節(jié)劑和熔點調(diào)節(jié) 劑的助劑的混合物作為原料的團塊裝入移動床式加熱爐的爐床上進行加熱，將該團塊中的 氧化鐵進行還原熔融而制造還原鐵團塊時，通過減小熔點調(diào)節(jié)劑的平均粒徑并且適當控制 特定粒徑的含量，或者通過減小熔點調(diào)節(jié)劑的助劑的平均粒徑并且適當控制特定粒徑的含 量，可以提尚粒徑大的還原鐵團塊的成品率，并且實現(xiàn)縮短制造時間而提尚生廣率。
【具體實施方式】
[0019] 在制造還原鐵團塊時，在形成由包含作為其原料成分（以下稱作"成分"）的含氧 化鐵物質(zhì)、碳質(zhì)還原劑、熔點調(diào)節(jié)劑和熔點調(diào)節(jié)劑的助劑的混合物構(gòu)成的團塊時，熔點調(diào)節(jié) 劑、熔點調(diào)節(jié)劑的助劑被施加適當?shù)姆鬯槎杏谶m當?shù)某叽?。然而，尚未考慮過這些成分 的尺寸（平均粒徑）對還原鐵團塊的成品率、生產(chǎn)率造成的影響。甚至認為將這些成分過 度微粉碎會導致成分的離散化，妨礙還原鐵凝集，反而使生產(chǎn)率下降。
[0020] 本發(fā)明人為了實現(xiàn)上述目的而從各種角度進行了研究。尤其對成分的平均粒徑、 粒度分布（特定粒徑的含量）對還原鐵團塊的成品率、生產(chǎn)率造成的影響進行了研究。其 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果減小熔點調(diào)節(jié)劑、熔點調(diào)節(jié)劑的助劑的平均粒徑并且適當調(diào)整特定粒徑的 含量，則成功地實現(xiàn)上述目的，從而完成了本發(fā)明。
[0021] 本發(fā)明中，需要將團塊中含有的熔點調(diào)節(jié)劑的平均粒徑設為0. 3mm以下，且粒徑 為0. 5mm以下的含量（相對于熔點調(diào)節(jié)劑整體的比例）設為55質(zhì)量％以上?；蛘?，將團塊 中含有的熔點調(diào)節(jié)劑的助劑的平均粒徑設為90 ym以下，且粒徑為50 ym以下的含量（相 對于熔點調(diào)節(jié)劑的助劑整體的比例）設為35質(zhì)量％以上。需要說明的是，此時的"平均粒 徑"是指，在從小粒子尺寸起對粒子數(shù)進行計數(shù)時對應于50質(zhì)量％ (累計值為50質(zhì)量％ ) 時的粒徑（以下有時記為"D50"）。通過使用如此微細化后的熔點調(diào)節(jié)劑、熔點調(diào)節(jié)劑的助 劑形成團塊，由此所得到的還原鐵團塊的成品率、生產(chǎn)率提高。其理由可以考慮如下。
[0022] 上述團塊在1200~1500°C的高溫被還原熔融，但在該還原反應的初始，含氧化鐵 物質(zhì)與碳質(zhì)還原劑由于直接接觸而開始進行反應。另外，將石灰石、白云石礦石等熔點調(diào)節(jié) 劑、螢石等熔點調(diào)節(jié)劑的助劑制成微細粒，在含氧化鐵物質(zhì)中含有的脈石成分與熔點調(diào)節(jié) 劑、熔點調(diào)節(jié)劑的助劑表面之間的距離變短（在熔點調(diào)節(jié)劑、熔點調(diào)節(jié)劑的助劑的表面附 近存在的概率提高），脈石成分容易與熔點調(diào)節(jié)劑、熔點調(diào)節(jié)劑的助劑接觸而生成熔融物， 因而不易妨礙凝集成還原鐵團塊（以下有時稱作"粒狀還原鐵"）。即，認為產(chǎn)生了與以往 所認識的見解完全相反的現(xiàn)象。
[0023] 為了使這樣的效果有效發(fā)揮，需要使用將平均粒徑設為0. 3mm以下且包含的粒徑 為0. 5mm以下的含量為55質(zhì)量％以上的熔點調(diào)節(jié)劑制成團塊?；蛘?，需要使用將平均粒 徑設為90 ym以下且包含的粒徑為50 ym以下的含量為35質(zhì)量％以上的熔點調(diào)節(jié)劑的助 劑制成團塊。需要說明的是，熔點調(diào)節(jié)劑中的粒徑為〇. 5mm以下的含量優(yōu)選為60質(zhì)量％以 上、更優(yōu)選為65質(zhì)量％以上（也可以為100質(zhì)量％)。另外，熔點調(diào)節(jié)劑的助劑中的粒徑為 50 y m以下的含量優(yōu)選為40質(zhì)量％以上、更優(yōu)選為45質(zhì)量％以上（也可以為100質(zhì)量％ )。
[0024] 作為在本發(fā)明中使用的含氧化鐵物質(zhì)，可以使用鐵礦石、鐵礦砂、有色金屬熔煉殘 渣等。另外，作為碳質(zhì)還原劑，可以使用含碳物質(zhì)，例如可以使用煤、焦炭等。
[0025] 在上述團塊中，作為其它成分，可以配合粘結(jié)劑、含MgO物質(zhì)、CaO源等。作為粘結(jié) 劑，例如可以使用多糖類（例如玉米淀粉、米粉、小麥粉等淀粉等）等。作為含MgO物質(zhì)，例 如可以使用MgO粉末、天然礦石、從海水等提取的含Mg物質(zhì)或碳酸鎂（MgC0 3)等。作為CaO 源，例如可以使用生石灰（CaO)等。
[0026] 團塊的形狀沒有特別限定，例如可以為球團狀、塊狀等。團塊的尺寸也沒有特別限 定，但優(yōu)選粒徑（最大徑）為50_以下。若過度增大團塊的粒徑，則造粒效率變差。另外， 向球團下部的傳熱變差，生產(chǎn)率下降。需要說明的是，粒徑的下限值為5_左右。
[0027] 不需要對于團塊中的全部熔點調(diào)節(jié)劑進行微細化，只要所使用的熔點調(diào)節(jié)劑的一 部分（例如10質(zhì)量％以上）滿足規(guī)定的要件（平均粒徑為〇. 3_以下、粒徑為0. 5_以下 的含量為55質(zhì)量％以上）即可。作為用于滿足這樣的條件的形態(tài)，例如可以舉出僅在團塊 的至少中心部存在微細化后的熔點調(diào)節(jié)劑。即，在從外部對團塊進行加熱的情況下，團塊的 中心部的溫度上升比周圍慢，反應也變慢。為了緩解這樣的現(xiàn)象，將在團塊的中心部存在的 熔點調(diào)節(jié)劑微細化是有效的。需要說明的是，"中心部"是指例如團塊為球狀（后述的干燥 球團）時，從球的中心起至滿足上述含量的位置為止（其更外側(cè)作為"外周部"）。
[0028] 在使團塊的至少中心部存在微細化的熔點調(diào)節(jié)劑時，基礎的形態(tài)為僅在中心部存 在本發(fā)明中規(guī)定的微細化的熔點調(diào)節(jié)劑，而對于外周部，使通常的平均粒徑（未微細化）的 熔點調(diào)節(jié)劑存在，但是設成所使用的全部熔點調(diào)節(jié)劑為滿足本發(fā)明中規(guī)定的要件的熔點調(diào) 節(jié)劑也包括在本發(fā)明的實施方式中。