还原熔炼铁矿石的方法技术

本发明专利技术是有关所谓直接炼铁方法的改进，通过使固态的铁矿石在预还原炉中进行预还原，然后使其在还原熔炼炉中进行还原熔炼，其特点是在铁矿石的表面在一个涂覆设备中涂覆碳并将其送入预还原，将在上述涂覆处理期间逸出的氢气和碳氢化合物气体送入上述还原炉以加快还原速率．本方法可减少供入还原熔炼炉的碳物料等的量并大大有助于降低直接炼铁方法所需的成本．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是有关对所谓直接炼铁方法的改进，更确切地，是涉及防止预还原炉中成团的方法以及达到预还原炉还原效率的改进。作为不使用鼓风炉而制造生铁的技术，所谓的直接炼铁方法正成为公众注意的中心，並已经开发有KR法，COIN法、Kawa-Tetsu法和Sumi-Kin法作为小规模生产铁的技术。这些方法都要求预还原炉和还原熔炼炉。竖炉和流化床焙烧炉已被认为是预还原炉的例子。直接炼铁方法的原理如图2所说明的，其中将还原熔炼炉2所逸出的並含CO为主要成分(也含有CO2、H2和H2O)的高温气体G1作为热源和还原剂加入预还原炉1，而预先将生铁置于还原熔炼炉2中並保持熔融状态，然后在其中引入碳物料和氧气(或空气)以达到供给热源和还原气体，将已经在预还原炉1中部分还原的铁矿石(在后面称作“预还原铁C”)装入还原熔炼炉，使在其中最终完成还原，然后取出所得的产品生铁F。在本专利技术的方法中，将碳物料和氧气加入温度超过1500℃的熔融铁中，这样如果将其直接加入预还原炉1中，则不管预还原炉是竖炉型的或流态化床型的将发生铁矿石块相互熔融(成团现象)，导致从预还原炉中卸料困难。在致力于补救这一缺点的过程中，本申请的专利技术人已经完成了一种技术。如图1的虚线所示並已申请专利(日本专利申请163950/84和191330/84)的该技术是将碳氢化合物类(来自任何原料，例如石油或煤)加入预还原炉1並用碳涂覆同一炉子中的铁矿石(图1中Or)。至于涂覆碳的方法，在上述在先申请的说明书中阐明了其细节，但典型的方法举例如下(1)将碳氢化合物，如在炼油过程中得到的重油、沥青或由煤得到的煤焦油或沥青喷射到铁矿石上並在400-600℃热分解，以便在铁矿石表面沉积焦炭的方法。(2)将上述碳氢化合物材料和铁矿石混合並加热，使铁矿石表面涂覆由热分解形成的焦炭的方法。然而，涂覆碳的方法不限于上述方法，可以采用各种方法。从另一方面来说，在还原熔炼炉中，作为符合降低使用煤数量要求的方法，有一种公知的方法(所谓二次燃烧)，其中使燃烧刚好在上述高温气体G1中的CO和H2逸出后发生，这就是，使燃烧在生铁熔池的表面进行，並进行热的回收。这一方法的意义在于，达到了其特有的目的。但是，由于上述燃烧的结果，提高了CO2和H2O的浓度，而CO和H2的浓度由于以下反应而降低因此，气体G1的还原性降低並必然地要求增加对预还原炉的加料。然而，由于上述燃烧是一种放热反应，气体G1的温度值处于进一步升高状态，所以上述成团现象更可能发生。因此，从避免成团的角度出发，在预还原炉中的操作温度受到限制，在竖炉中使用球团矿或块矿时，通常考虑操作温度的上限为830℃左右。在流化床焙烧炉中，温度780℃左右被认为是上限。因此，通过使用一个冷却装置降低进入预还原炉的气体G1的温度以及引起降低还原效率是不可避免的。在这些情况下，对预还原炉中的铁矿石涂覆碳变得愈加重要，而且现在被认为是直接炼铁工艺中的一种主要方法，而与所使用的涂覆工序是在对预还原炉加料之前或是在同一个炉子中无关。然而，在上述在先申请的专利技术中，既没有涉及涂覆碳以外的技术，也没有给出在涂覆工序中利用逸出气体的任何考虑。按照考虑到上述情况完成的本专利技术，提供了一种方法，该方法不仅能防止在预还原炉中的成团现象，而且能有效地利用涂覆碳逸出的气体並能达到冷却高温气体G1以及改善还原性。本专利技术的要点在于，在铁矿石表面涂覆碳的状态进行预还原，並将在涂覆处理中逸出的H2和碳氢化合物气体供入预还原炉以加快还原速率。按照我们的发现，对起始铁矿石涂覆碳不仅防止了铁矿石彼此熔合，而且也以下列方式部分地与掺入高温气体G1中的CO2和H2O起反应;从而增强了气体G1的还原性另一方面，在用碳涂覆铁矿石表面的工序中，采用了将石油或煤的碳氢化合物类加热並以此涂覆铁矿石表面的方法，这样推断出放出裂化气G2。因此，作为一个实例试验的结果，所得到的这些结果示于表1。气体温度约400℃。表1(%)<tables id=table1 num=001><table align=center>H27.6C3H86.3CH436.2C3H611.0C2H613.3C4H613.2C2H412.6--</table></tables>以下的情况已搞清，不仅逸出气体的总量，而且还有组分及百分数，随涂覆所用的碳氢化合物材料而有差别，特别是逸出气体的总量随涂覆温度而不同。通常，发现逸出气体的百分数约为所用碳氢化合物材料重量的10-40%。另一方面，马上将提到以CO为主的高温气体G1。作为加入还原熔炼炉的碳物料，通常是使用煤或焦炭，其加入量几乎是由进入还原熔炼炉的预还原铁C中所含的未还原铁矿石的量所决定;通常为350-750公斤/每吨熔融铁。碳物料在还原熔炼炉中气化，由此逸出以CO为主的高温气体G1。气体G1的组成、百分数和总量随碳物料和不同的其他条件而不同，但有代表性的组成列于表2。表2(%)<tables id=table2 num=002><table align=center>COCO2H2H2O67.67.517.57.4</table></tables>逸出气体G1在1500℃以上的高温排出，这样通过将裂化气G2(约400℃)掺入其中，达到冷却到适于预还原並不发生成团的气体温度。因此，热损失如同在现有技术中通过费事地使用一个冷却装置将热量释放到外部一样。在裂化气G2的组成中，H2以外的组分列于表1，它们将不显示任何还原剂的功能。但这里是采用了一种混合上述逸出气体G1和裂化气G2的方法，将发生按照下述化学反应所表示的分解，由此预期到形成具有强还原功能的CO和H2由铁矿石方面供给的氧也有助于这些分解反应。此外，通常已知，上述分解反应在有金属铁作为催化剂存在时才有效。在这方面，当部分发生还原时，金属铁开始存在于预还原炉中，所以在这一点上在预还原炉中也非常有效的实现上述反应。如果采用如图1说明的方法，其中铁矿石涂覆碳的设备3设置在预还原炉1的前面，来自涂覆设备3的裂化气G2和逸出气体G1混合，随后加入预还原炉1的下部，因此上述分解反应(5)和(6)将提前完成，因为上述还原的铁存在于预还原炉1的底部，並从而在对还原剂组分和温度调整后，气体混合物被供入炉1中。这是较为方便的。从而，通过将裂化气G2与逸出气体G1混合，供给预还原炉一种具有高还原组分浓度和不和不引起成团(但适于还原反应)温度值的还原气体。因此，可以对改进预还原的效率和防止成团作出重大贡献。另外，预还原效率的改进意味着有助于减轻还原熔炼炉的负荷，並从而可能减少供给还原熔炼炉的碳物料等的量。这从经济观点出发也是合适的。此外，如分解反应方程式(5)和(6)所示，逸出气体G1中的CO2和H2O转变成还原组分並从而得到有效利用。即使最终方程式(5)的反应没有充分进行，一部分CO2保持未反应並以这一状态进入预还原炉，作为在铁矿石上面涂层的碳如下所示转变成CO並有助于改进还原性实施例图1为示出本专利技术典型实施例的示意图，其中用相同的参照号码表明和图2一样的功能部分。将铁矿石Or和碳氢化合物加入涂覆碳设备3並将涂覆碳的铁矿石供入预还原炉1。另一方面，裂化气G2作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种还原熔炼铁矿石的方法，通过使固态的铁矿石在预还原炉中经受预还原，然后使其在还原熔炼炉中受到还原熔炼，其特征在于铁矿石的表面在一个涂覆设备中涂覆碳并将其供入预还原，将在上述的涂覆处理期间逸出的Ｈ↓［２］气和碳氢化合物气体供入上述的预还原炉以加快还原速率。

【技术特征摘要】
JP 1985-7-19 160974/851.一种还原熔炼铁矿石的方法，通过使固态的铁矿石在预还原炉中经受预还原，然后使其在还原熔炼炉中受到还原熔炼，其特征在于铁矿石的表面在一个涂覆设备中涂覆碳並将其供入预还原，将在上述的涂覆处理期间逸出的H2气和碳氢化合物气体供入上...

【专利技术属性】
技术研发人员：关义和，渡边良，今西信之，
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]