海绵铁制造用原料的装入装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及海绵铁制造用原料的装入装置。本发明专利技术提出一种使氧化铁粉末和还原剂粉末以交替而且成螺旋形堆积的方式装入反应容器内，利用进行还原处理、气体反应效率高、而且不仅质量高、生产率高，还不受还原时间制约可以调整装入量、在调整生产上有利的海绵铁制造方法和装入装置的方法。希望还原剂中的碳量对反应容器内氧化铁中的氧量的摩尔比在1.1以上。

【技术实现步骤摘要】
海绵铁制造用原料的装入装置 本申请是申请号为200480000156.4(国际申请号为PCT/JP2004/000866)、中国国 家阶段进入日为2004年10月8日（国际申请日为2004年1月29日）、专利技术名称为海棉 铁和还原铁粉的制造方法、海棉铁和装入装置的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及把铁粉作为制造原料用的海绵铁的制造方法、和使用以上述方法制造 的海绵铁的还原铁粉的制造方法。 上述还原铁粉除了直接使用粉末以外，也可以作为机械部件和磁性材料等的烧结 产品的原料使用。 本专利技术还涉及用上述海绵铁的制造方法的制造海绵铁用原料的装入装置，以及用 此制造方法可以制造的高纯度海绵铁。 向反应容器装入原料（charge)由于习惯上称为原料的填充（但是译成英文时译 为charge)，所以在本说明书中也效仿此例，后面主要使用填充、填充装置等词汇。
技术介绍
图IA和图IB表示一般的海绵铁的制造方法。其中图IA为表示容器内原料填充 状态的断面图，图IB为其水平断面图。 在制造海绵铁时，在下面可以装盖的圆筒形耐火材料制的反应容器1(耐火箱） 中，把氧化铁粉末2和还原剂粉末3分层填充成同心圆筒形，使用隧道炉等把各容器加热 (间接加热）到1050?1200°C。通过前期加热，上述反应容器1内的氧化铁2被还原（粗 还原），同时被烧结，成为海绵状的金属铁，也就是海绵铁。 其中氧化铁粉末2可以使用破碎后的轧制氧化铁皮粉末和铁矿石粉末等。此外还 原剂粉末3可以使用焦炭粉和煤粉等。根据需要可以在还原剂粉末3中添加石灰粉末等。 上述的技术发表在钢铁便览第3版第5卷第457页?459页（主要是第457页 右栏第10?13行）和特开2002-241822号等文献中。 如图1A、B所示，在现有的海绵铁制造技术中，氧化铁粉末2在反应容器1内被填 充为圆筒形（下面称为圆筒形氧化铁层），还原剂粉末3被填充包围此圆筒形氧化铁层的周 围。在此圆筒形氧化铁层的上下和中心都填充还原剂粉末3。 其结果，填充原料后，把反应容器1加热，首先，在最初的阶段，存在于还原剂填充 层空隙中的氧与还原剂中的碳反应生成的CO2气体，添加在还原剂中的石灰石等分解后生 成的CO2气体与还原剂中的碳发生（1)式的反应，在还原剂粉末3的填充层（还原剂层）生 成还原性气体的CO。 C+C02 -2C0......... (1)式 而这样生成的CO气体从还原剂层到达氧化铁粉末2的填充层（氧化铁层），通过 下述（2)式反应，将氧化铁还原，产生CO2 (二氧化碳）气体。 FeOn+nCO-Fe+nC02......... (2)式 此外，此CO2气体一部分扩散到被还原的氧化铁层中，再到达还原剂层，在此层内， 通过（1)式反应将碳变成C0。而此生成的CO气体再扩散到氧化铁层，与未还原的氧化铁 发生（2)式的反应生成铁，同时生成CO2气体。 其结果，填充到上述反应容器1内的氧化铁粉末2通过在一定时间内反复进行（1) 式和（2)式的反应，全部还原成铁粉。此外在与此还原反应的同时，被还原的铁彼此间也进 行烧结，成为圆筒形的海绵铁（烧结体）。图2表示用现有技术得到的海绵铁的外观形状 (下部省略）。 其中要使氧化铁全部还原需要的CO气体的量从（2)式看理论上摩尔比（=CO气 体中的碳原子的摩尔数/氧化铁中的氧原子的摩尔数）为1。因此要使氧化铁全部还原需 要的还原剂的量摩尔比（=还原剂中的碳原子的摩尔数/氧化铁中的氧原子的摩尔数）为 1. 0。下面把还原剂中的碳原子的摩尔数/氧化铁中的氧原子的摩尔数称为碳量/氧量 (摩尔比）。 在上述的还原方法中，认为在反应容器1内生成的CO气体和CO2气体向氧化铁粉 末2和还原剂粉末3的层内的扩散是决定还原反应进行速率的主要因素。然而，在图1所 示的获得填充结构的方法中，存在着CO和CO2气体的扩散距离大，还原所需时间长的问题。 还原需要长时间的话，例如在使用隧道炉进行加热的工业生产规模的生产工序 中，会导致反应效率（气体利用效率）降低，从原料填充到取出制品需要数天，关系到生产 率的降低。不仅如此，还原所需要的加热的能量消耗也显著增加。 也就是在如图1A、B所示的填充方式中，要增加制造的海绵铁的量，必须把氧化铁 粉末2的层厚（半径方向）增厚，于是，还原时间变长。或许可以说，要缩短还原时间，把氧 化铁粉末2的层厚变薄的话，由于每个反应容器1可以制造的海绵铁量减少，未必能提高单 位时间的产量。 因此存在的问题是，首先要（唯一地）确定生产量最大的氧化铁粉末2的层厚和 还原时间的组合，不仅生产量受到限制，调整产量的自由度也小。 此外，在图1A、B那样的填充方式中，在上述反应中生成的CO气体具有流经密度更 低层的还原剂粉末3层的一方，有跑到反应容器1外的倾向。因此CO气体不会有助于有效 进行还原反应。 在反应容器1和氧化铁粉末2之间和圆筒形氧化铁层的内侧必须填充过剩的还原 剂粉末3,使在烧结阶段氧化铁粉末2的层不崩溃。 因上述的情况，在现有的方法中存在有还原剂粉末3必须多于摩尔比2. 0,还原剂 的单产消耗恶化的问题。 此外圆筒形氧化铁层的下部因自重而胀大。因此，还有在预定的还原时间内胀大 部分的氧化铁还原不能充分进行，残存有没有反应的部分的问题。 本专利技术的目的是有利于解决现有技术存在的上述各种问题。也就是本专利技术之目的 在于，提出容易提高生产率、调整产量的海绵铁的制造方法。 本专利技术另外的目的在于提出在实施上述制造方法时便于使用的向反应容器内填 充原料的装置。
技术实现思路
本专利技术人持续专心研究的结果，发现通过在把氧化铁粉末和还原剂粉末填充到反 应容器内的方式想些办法，可以有效解决上述的课题，完成了本专利技术。 也就是本专利技术的第1个方案是一种海棉铁的制造方法，具有把氧化铁粉末和还原 剂粉末填充到反应容器内的填充工序、从上述反应容器外加热，使上述反应容器内的上述 氧化铁粉末还原（粗还原），制成块状海绵铁的还原工序，在上述填充工序中，填充上述氧 化铁粉末和上述还原剂粉末，堆积成相互交错而且成螺旋形的层。 在上述第1个方案中，也可把下述（1)?（8)中1个或2个以上的适合的条件任 意组合加以采用。 (1)在上述填充工序中，在上述反应容器内的容器侧面（称为外周部分）和垂直中 心轴部分形成由还原剂粉末构成的层，同时在除此层以外的其余部分（称为中间部分）填 充成上述相互交错而且成螺旋形的层。在容器的平面断面图上外周部分、中心轴部分分别 对应周边部分、中心部分。中间部分希望使圆筒形或圆柱形。此外反应容器是圆筒形的情 况下，所谓垂直中心轴部分是此圆筒的轴心部分。 (2)上述氧化铁粉末使用从铁矿石、乳制的氧化皮和从酸洗废液中回收的氧化铁 粉中选择至少一种的粉末。 (3)上述还原剂粉末使用从焦炭、木炭和煤中至少选择一种的粉末。 (4)在上述还原剂粉末中添加二氧化碳生成源。二氧化碳生成源特别适合使用石 灰石（包括熟石灰）。此外这种情况下填充的还原剂粉末称为在还原剂粉末中添加二氧化 碳生成源粉末后混合的物质。 (5)使在上述还原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海绵铁制造用原料的装入装置，即在容器内装入氧化铁粉末和还原剂粉末以使其堆积成相互交错而且成螺旋形的层的装入装置，具有插入到所述容器内，在容器内可以旋转并上下移动的插入部分、和设置在所述插入部分的下端部分，可以与所述插入部分一起旋转的氧化铁粉末排出口和还原剂粉末排出口。

【技术特征摘要】
2003.01.31 JP 2003-024638;2003.06.26 JP 2003-182531. 一种海绵铁制造用原料的装入装置，即在容器内装入氧化铁粉末和还原剂粉末以使 其堆积成相互交错而且成螺旋形的层的装入装置，具有 插入到所述容器内，在容器内可以旋转并上下移动的插入部分、和 设置在所述插入部分的下端部分，可以与所述插入部分一起旋转的氧化铁粉末排出口 和还原剂粉末排出口。2. -种海绵铁制造用原料的装入装置，即在容器内装入氧化铁粉末和还原剂粉末，以 使在被称为外周部分的所述反应容器内的容器侧面和垂直中心轴部分形成由还原剂粉末 构成的层，同时所述氧化铁粉末和所述还原剂粉末在作为除此层以外的其余部分的中间部 分堆积成相互交错而且成螺旋形的层的装入装置，具有 插入到所述容器内，在容器内可以旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木良知，园部秋夫，黑木隆，阪口泰彦，板谷宏，三角四雄，船津功，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP