铁液的制造方法技术

在实施以含有氧化铁和碳质还原剂的成形体为原料，组合旋转炉床炉和熔化炉的铁液制造工艺时，将该成形体装入加热还原炉，在将金属化率提高到６０％以上后，送入熔化炉内，通过将该熔化炉内的ＣＯ气体的２次燃烧率控制在４０％以下，能够尽可能地控制旋转炉床炉或熔化炉的耐火物的熔损，同时高生产性地制造铁份纯度高的铁液。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，更具体地涉及一种改进方法，能够与炭材等碳质还原剂一同加热还原铁矿石等氧化铁源，能够高效率地制造铁份纯度高的铁液。
技术介绍
作为还原铁矿石等氧化铁源，制造铁液的方法，目前已实用化的，主要是高炉-转炉法，但此方法，作为还原剂，必须使用焦炭，而且太追求大规模生产优越性，缺乏对经济动向的生产灵活性，特别是在与多品种·小批量生产对应上存在问题。另外，作为小规模并且趋向多品种·小批量生产的制铁方法，有以MIDREX法为代表的直接制铁法。但是，由于该方法作为还原剂需要采用天然气，该设备的选址条件受到制约。对此，作为通过采用以炭为主体的的碳质还原剂，制造还原铁，用电炉加热熔融该还原铁，制造铁液的方法，有SL/RN法，最近，还提出了多种旋转炉床炉和电炉结合，一起进行氧化铁的还原和生成的还原铁的加热熔化的直接制铁法。但是，在这些方法中，由于需要大量的电力，所以该设备的选址条件被限定在电力供应情况良好的地方。在此状况下，广泛进行了采用铁矿石等铁源和煤炭等碳质还原剂，制造铁液的熔融·还原制铁法的改进研究，作为其代表例，提出了组合预备还原炉和熔融还原炉的DIOS法或HIsmelt法。这些方法在实用化上，重要的是用熔融还原炉确保高水平的2次燃烧效率和着热效率，但如果提高上述效率，在因铁矿石等铁源中的脉石成分，加热还原时副生的炉渣内混入高浓度的氧化铁(FeO)，出现严重熔损处理炉的内衬耐火物的问题。作为如此问题的对策，还提出了水冷炉体，抑制熔损耐火物的方法，但由于来自炉体的热能损失大，因此严重影响铁液的生产性或热能效率。此外，作为直接制铁法的一种，已知有用旋转炉床炉，加热还原混合铁矿石等铁源和炭材等碳质还原剂而成形的内装炭材成形体(颗粒或团块等)，用熔融还原炉进行最终熔融还原，制造铁液的方法(专利文献1、2、3等)。在这些方法中，目的是通过将在熔融还原炉生成的高温的排气热导入旋转炉床炉，进行有效利用，提高作为整体设备的热效率，可期待恰如其分的效果。可是，在从熔融还原炉排出的高温的排气中，含有大量的粉尘，其不仅附着·堆积在配管内，而且还附着·堆积在旋转炉床炉的炉壁等上，成为稳定操作的障碍。而且，如果在熔融还原炉中引起热变动，也变动供给旋转炉床炉的高温气体的热量或还原势，使作为设备整体的操作状况不稳定。此外，如果操作状况不稳定，则用旋转炉床炉进行的氧化铁的还原效率或金属化率变动，不仅使制品铁的纯度不稳定，而且还增大向副生炉渣内的氧化铁(FeO)的混入量，导致炉床耐火物的熔损。另外，在熔融还原法中，由于在熔融还原炉内添加大量的氧和热，因此进行炉体耐火物的修补或吹入风口的保养是不可缺的，为此，需要使炉体倾斜或移动的设备，这些附属设施的设置或耐火物修补的经济负担，严重影响铁液的制造成本。
技术实现思路
本专利技术是针对上述情况而完成的，目的是提供一种铁液制造方法，在以含有氧化铁和碳质还原剂的混合物为原料，组合旋转炉床炉和熔化炉的铁液制造工艺中，通过适当控制这些操作条件，能够尽可能地控制旋转炉床炉或熔化炉的耐火物的熔损，同时能够高生产性地制造铁份纯度高的铁液。所谓能够解决上述问题的本专利技术的铁液制造方法，是将含有氧化铁源和碳质还原剂的原料混合物装入加热还原炉，利用碳质还原剂还原该原料混合物中的氧化铁，形成固形还原铁后，将固形还原铁送入熔化炉内，通过燃烧作为燃料供给的炭材，在该熔化炉内熔化上述固形还原铁，得到铁熔液的铁液制造方法，其特征在于 在将上述固形还原铁的金属化率提高到60％以上后，送入熔化炉内，通过控制供给该熔化炉的氧和炭材的量，将该熔化炉内的CO气体的2次燃烧率控制在40％以下。另外，在本专利技术中，所谓的熔化炉内的2次燃烧率，是根据下式，从连续取样熔化炉的排出气体得到的气体成分的分析值，计算出的值。2次燃烧率＝100×(CO2+H2O)/(CO+CO2+H2+H2O)此外，着热效率，是采用熔化炉的排出气体温度及铁熔液温度的测定值和根据上式求出的2次燃烧率算出的。在调制本专利技术使用的上述原料混合物的时候，如果以去除该碳质还原剂及上述炭材中的挥发成分的碳量(A)达到以上的方式，控制上述碳质还原剂及上述炭材的量，能够更高效率地顺利依次进行，从原料混合物中的氧化铁份的固体还原到还原熔融进而熔融金属铁的取得的一系列的工序，因此是理想的。能够通过从向装入加热还原炉的上述混合物中配合的碳质还原剂、向在加热还原炉制造的还原铁中配合的碳质还原剂及供给上述熔化炉的炭材等中选择的一种以上，进行上述碳量(A)的调整。此外，作为供给上述熔化炉的含氧气体，如果使用氧浓度在90％以上的高纯度氧，由于不仅能够提高熔化炉内的2次燃烧率，而且还能够进一步容易控制2次燃烧时的燃烧温度或熔融铁熔液的着热效率，另外还能够抑制气体生成量，降低粉尘发生量，因此优选。该高浓度氧气体向熔化炉的供给，可通过从底部吹入、上部吹入或横向吹入中的任何一种或它们的任意组合进行，在这些方法中，如果向炉渣层上吹或横吹高浓度氧气体，由于能够在炉渣层内高效率燃烧添加的炭材，能够提高着热效率，因此优选。另外，熔化炉设定为固定式或转动式，如果采用将要加入到该熔化炉的上述固形还原铁或炭材及炉渣成分调整用的熔剂，从上述熔化炉的上方，通过重力下落投入到炉内，或吹入到熔液内的方式，由于能够通过简单操作高效率进行还原熔融，因此优选。此时，如果在熔化炉的铁熔液内吹入惰性气体，进行搅拌，能够进一步加速固形还原铁的熔化，缩短处理时间，因此优选。在采用固定式的熔化炉的时候，如果设置设在该熔化炉的侧壁上的取出铁液和熔融炉渣用的出炉口，并将其开口高度位置设定在上述惰性气体不穿出的位置，由于能够将因吹入气体而堵塞吹入风口部的事故防患于未然，因此优选。另外，作为本专利技术使用的上述氧化铁源，铁矿石是最一般的，除此之外，当然可以使用二次铁鳞黑皮(mill scale)等，另外，也可以使用，高炉粉尘或转炉粉尘中的如含氧化铁的粉尘以及与含有氧化铁的同时还含有非铁金属或其氧化物的，例如含有镍、铬、锰、钛等非铁金属或其氧化物的矿石或从金属精炼设备排出的粉尘或炉渣等。另外，在采用上述非铁金属或其氧化物的时候，通过使它们向在制造铁的过程中产生的炉渣中移转，能够作为纯度高的非铁金属或其氧化物的制造原料或制品回收。在用上述熔化炉熔化固形还原铁的时候，从炭材等向熔融金属铁中混入相当量的硫，但在该熔化工序，如果通过添加适量的含有CaO的物质，进行调整，使该熔化炉内生成的炉渣的碱度(CaO/SiO2)达到1.2以上，由于能够向熔融炉渣移转熔融金属铁中的硫成分，降低金属铁中的硫含量，因此优选。此时，如果以熔融金属铁中的硫含量达到2％以上的方式，调整向熔化炉添加的炭材的量，由于硫成分向炉渣中的分配比增大，能够进一步高效率降低熔融铁中的硫含量，因此优选。另外，2次燃烧热对铁熔液的着热效率，优选提高到60％以上。用加热还原炉得到的固形还原铁，由于通过以原状维持高温的状态，直接投入熔化炉，能够有效地将固形还原铁所持的热用于其加热熔化，因此优选，但因受设备上的制约，当然也可以在停留场等一度保存该固形还原铁，根据需要送入熔化炉，进行加热熔化。在实施上述方法的时候，由于上述熔化炉产生的燃烧气体持有相当的热量，因此能够作为热源送入加热还原炉，进行有效利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁液的制造方法，将含有氧化铁源和碳质还原剂的原料混合物装入加热还原炉，利用碳质还原剂还原该原料混合物中的氧化铁，形成固形还原铁后，将该固形还原铁送入熔化炉内，通过燃烧作为燃料供给的炭材，在该熔化炉内使上述固形还原铁熔化，获得铁熔液，其特征在于：　　　　在将上述固形还原铁的金属化率提高到６０％以上后，送入熔化炉内，通过控制供给该熔化炉的氧和炭材的量，将该熔化炉内的ＣＯ气体的２次燃烧率控制在４０％以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小林勋，宫原逸雄，田中英年，德田耕司，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]