用于制备粒状金属的方法技术

本发明专利技术公开了一种技术，其进一步提高粒状金属生产率，其中加热含有金属氧化物和碳质还原剂的团块并还原和熔融包含于该团块中的金属氧化物且制备粒状金属。具体公开了这样的制备粒状金属的方法，其中将含有金属氧化物和碳质还原剂的团块供给至移动还原熔融炉的炉床上，且加热所述团块以还原和熔融所述金属氧化物；和冷却获得的粒状金属，且随后排出至炉外部和回收。当在所述炉床上铺展密度为0.5以上的团块被加热时，将平均直径为17.5mm以上的团块供给至所述炉床上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于通过以下步骤制备粒状金属的方法：将由含有金属氧化物和碳质还原剂的原料混合物构成的团块进料至炉床上，并在其上加热该团块以还原并熔融在该原料混合物中的金属氧化物。本文主要描述了制备粒状金属铁的方法，其中本专利技术得到最有效的利用。然而，本专利技术不限于上述情况，而是也可以有效地用于加热和还原例如含铬的矿石或含镍的矿石以制备铬铁、镍铁等的情况。此外，在本专利技术中的术语“粒状”不是必须指完美的球形，而是包括椭圆形和卵形，以及任何通过将这些形状稍微扁平化而获得的形状等。
技术介绍
为了从由包含含有氧化铁的物质如铁矿石或氧化铁和碳质还原剂的原料混合物构成的团块获得粒状金属铁，已经发展了直接还原制铁法。在此种制铁法中，将团块装至加热炉的炉床上，并且随后在炉中通过使用了加热燃烧器的气体传热或通过辐射热加热团块，以通过碳质还原剂还原团块中所含的铁。随后，通过所述加热步骤所得的还原铁被渗碳、熔融、并随后在与副生的炉渣分离的同时以粒子形式凝聚，且冷却并凝固该粒料以获得粒状金属铁。上述制铁法不需要大规模设备如高炉，并且例如因为不需要使用焦炭而对资源具有高度灵活性，所以近年来，为了实际应用，这一方法得到广泛的研究。然而，为了在工业规模上得以应用，这一制铁法仍然有许多待解决的问题，包括操作的稳定性、安全性、经济效率、粒状金属铁(即最终产品)的质量以及生产率。考虑到这些问题，本专利技术的申请者以前提议了在专利文献1中公开的方法。在此方法中，在加热和还原含有碳质还原剂和氧化铁的成形体以制备金属铁时，尽可能地抑制碳质还原剂的消耗量和加热及还原过程所需的热能，从而以低成本在商业规模上有效地还原氧化铁。该文献公开了一个实例，其中，将铁矿石、碳质材料和粘合剂掺混在一起以制备平均直径为17mm的粒状粒料，并加热和还原所述粒料以制备金属铁。现有技术文献专利文献专利文献1：日本未审查专利公布号H11-241111专利技术概述专利技术要解决的问题根据以上专利文献1，出于对氧化铁的还原所需的化学计量以及生成的金属铁中的固溶C的含量的考虑，以一定的量掺混碳质还原剂，并且出于对当C固溶时金属铁的熔点的考虑，适当地控制加热温度。这样，可以通过使用在尽可能低的加热温度所需最少量的碳质还原剂，使加热和还原氧化铁以及通过熔融氧化铁与炉渣分离有效地进行。作为结果，建立了在工业规模上更加经济且高度实用地制备金属铁的方法。然而，需要进一步提高单位时间内在有效炉床单位面积上制备的粒状金属铁的量，以提高粒状金属铁的生产率。考虑到上述情况，完成了本专利技术，并且其目的在于提供一种这样的技术，该技术进一步改进了通过加热含有金属氧化物和碳质还原剂的团块并还原和熔融团块所含的金属氧化物来制备粒状金属的方法。问题的解决方式根据本专利技术的制备粒状金属的方法的特征在于包括以下步骤：将含有金属氧化物和碳质还原剂的团块进料至移动床式还原熔融炉的炉床上；加热所述团块以将所述金属氧化物还原和熔融；冷却通过所述加热步骤获得的粒状金属；以及从所述炉中排出冷却的粒状金属以回收所述冷却的粒状金属，其中，当在所述炉床上铺展密度不低于0.5的团块被加热时，将平均直径不小于17.5mm的团块进料至所述炉床上。优选的是，将碳质物质铺展在炉床上，并随后将所述团块进料至所述碳质物质上以形成单层。例如，使用氧化铁或炼钢炉尘作为所述金属氧化物。例如，使用旋转炉床炉作为所述移动床式还原熔融炉。优选的是，所述移动床式还原熔融炉包括具有控制在1300℃至1450℃的温度的上游区和具有控制在1400℃至1550℃的温度的下游区。并且，优选的是，在所述移动床式还原熔融炉中，所述下游区被设置具有比所述上游区的温度更高的温度。专利技术效果在本专利技术中，进料至炉床上的团块的平均直径和在炉床上加热的团块的铺展密度被适当地控制，这改善了粒状金属的生产率。附图简述图1是示意性地示出了铺展在炉床上的团块的平面图。图2包括代替了绘图的照片，其示出了铺展了平均直径为18.2mm的团块的情形。图3是表明了相邻的团块的距离“r”和投影面积比率或铺展密度之间的关系的图。图4是表明了铺展密度和进料至炉中的团块的量之间的关系的图。图5是表明了试验物质(即团块)的平均直径(Dp)和反应时间之间的关系的图。图6是表明了在从以恒定密度铺展的团块制备粒状金属铁的情况下，团块的平均直径和生产率指数之间的关系的图。图7是表明了在从在炉床中彼此以恒定距离“r”分开的团块(即试验物质)制备粒状金属铁时，团块的平均直径与生产率指数之间的关系的图。本专利技术的实施方式为了改善通过将含有金属氧化物和碳质还原剂的团块进料至移动床式还原熔融炉的炉床上并在其上加热以还原和熔融团块所含的金属氧化物而制备粒状金属的方法，本专利技术的专利技术人进行了勤奋的研究。专利技术人最终发现，可以通过以下手段改善粒状金属的生产率：(1)制备团块，使得其平均直径不小于17.5mm；以及(2)加热以不低于0.5的铺展密度铺展在炉床上的团块，以完成本专利技术。本专利技术成果的详情描述如下。在上述专利文献中，当通过加热和还原含有碳质还原剂和氧化铁的成形体来制备金属铁时，使用平均直径为17mm的粒料(即团块)作为成形体。之所以使用平均直径为17mm的团块的原因是认为大尺寸的团块将需要更长的时间传热至炉中的炉床上的团块，导致更长的反应时间并因此使粒状金属铁的生产率劣化。然而，本申请的专利技术人更详细地研究了团块尺寸和生产率之间的关系，发现了以下事实：使用平均直径不小于17.5mm的团块，能够更好地改善粒状金属的生产率。参照图7，描述了这一新发现。图7是将于下文描述的一个实施例所涉及的图，表明了团块的平均直径和生产率指数之间的关系。在图7中，生产率指数是相对于在使用平均直径为17.5mm(即1.75cm)的团块生产粒状金属铁的情况下被设定为1.00的生产率的相对值。该生产率表示单位时间内在有效炉床单位面积上制备的粒状金属铁的量(将在下文详述)。从图7中明显看出，通过使用平均直径不小于17.5mm(更具体地，平均直径17.5至32.0mm)的团块，与使用平均直径为16.0mm(即1.60cm)的团块的情况相比，生产率指数更大且改善了粒状金属铁的生产率。图7表明了基于各种试验结果对在炉床上的相邻团块之间的距离“r”保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.07 JP 2010-1301241.一种用于制备粒状金属的方法，所述方法包括以下步骤：
将含有金属氧化物和碳质还原剂的团块进料至移动床式还原熔融炉
的炉床上；
加热团块以将所述金属氧化物还原和熔融；
冷却通过所述加热步骤获得的粒状金属；以及
从所述炉中排出已冷却的粒状金属以回收所述已冷却的粒状金属，
其中，当在所述炉床上铺展密度不低于0.5的团块被加热时，将平均
直径不小于17.5mm的团块进料至所述炉床上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将碳质物质铺展在所述炉床上
并随后将所述团块进料到...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊东修三，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：
国别省市：