專利名稱：粒狀金屬鐵的制造裝置和粒狀金屬鐵的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將含有鐵礦石和氧化鐵等的氧化鐵源和含碳的還原劑的混合物為原料的壓塊，裝入到移動爐床式加熱爐的爐床上進行加熱，還原該壓塊中的氧化鐵而制造粒狀的金屬鐵裝置和制造粒狀金屬鐵的方法。
背景技術(shù)：
由含有鐵礦石和氧化鐵等的氧化鐵源(以下，稱為含氧化鐵物質(zhì)。)和·含碳的還原劑(以下，稱為碳質(zhì)還原劑。)的原料混合物，制造金屬鐵直接還原煉鐵法得到開發(fā)。在該煉鐵法中，將成形上述原料混合物而成的壓塊裝入到移動爐床式加熱爐的爐床上，在爐內(nèi)以加熱燃燒器產(chǎn)生的氣體傳熱和輻射熱進行加熱，由此，壓塊中的氧化鐵被碳質(zhì)還原劑還原，能夠得到粒狀的金屬鐵。在移動爐床式加熱爐得到的粒狀金屬鐵，由供給設(shè)備(送料器)送至冷卻器并被冷卻(專利文獻I)。裝入到冷卻器的時刻的粒狀金屬鐵，通常為900 1000°C左右，在冷卻器內(nèi)被冷卻至150°C左右后,從冷卻器排出。從冷卻器排出時的粒狀金屬鐵的溫度比150°C高時，則與大氣中的水分反應(yīng)，容易在表面發(fā)生紅銹?？墒牵诹罱饘勹F生成時，副生出熔渣。另外，在上述移動爐床式加熱爐的爐床上，為了保護爐床免受熔融渣傷害，通常，鋪設(shè)碳材作為墊層料。因此，上述粒狀金屬鐵以熔渣與墊層料混合的狀態(tài)從移動爐床式加熱爐排出。因此，為了從來自移動爐床式加熱爐的排出物，只分離回收粒狀金屬鐵，需要進行磁力分選(磁選)和篩分。高收率回收大小適合工業(yè)上利用的還原鐵，且設(shè)備的小型化和設(shè)備的修補頻率低的移動型爐床爐的操作方法由專利文獻2提出。在此文獻中記述，由排出裝置將移動型爐床爐中生成的還原生成物和爐床碳材的一部分或全部排出后，對其進行分級，針對篩下的碳材，對于其一部分或全部進行磁力分選，將該磁力分選后的篩下碳材作為上述爐床碳材再利用。先行技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I特表2009-530501號公報專利文獻2特開2008-189972號公報如上述專利文獻I所述，若將來自移動爐床式加熱爐的排出物冷卻至150°C左右，則混合在排出物中的墊層料也冷卻至150°C左右。另一方面，上述移動爐床式加熱爐的爐內(nèi)被加熱到1200 1500°C左右。因此，若將冷卻的墊層料返還到移動爐床式加熱爐而進行再利用，則使?fàn)t內(nèi)的溫度降低。因此，為了不使?fàn)t內(nèi)的溫度降低而對于墊層料進行再利用，就必須對墊層料進行再加熱。另外，若冷卻上述排出物，則不能有效利用粒狀金屬鐵具有的顯熱。另外，在上述專利文獻2中記述的是關(guān)于，對于用過濾網(wǎng)分級還原生成物和爐排出碳材時的篩下的碳材進行磁選。但是，留在篩上的還原鐵作為制品直接回收。不過，本發(fā)明者們研究時判明，在篩上除了還原鐵以外還含有熔渣等，因此在專利文獻2所述的方法中，還原鐵的收率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明著眼于這樣的情況而形成，其目的在于，提供一種能夠以高收率制造粒狀金屬鐵的裝置。另外，本發(fā)明的另一目的在于，提供一種不用再加熱來自移動爐床式加熱爐的排出物所含的墊層料就能夠?qū)ζ溥M行再利用，而且能夠制造高溫的粒狀金屬鐵的方法。能夠解決上述課題的所謂本發(fā)明的粒狀金屬鐵的制造裝置，是將含有含氧化鐵物質(zhì)和碳質(zhì)還原劑的混合物作為原料的壓塊，裝入到移動爐床式加熱爐的爐床上進行加熱，還原該壓塊中的氧化鐵而制造粒狀金屬鐵的裝置，該裝置具有以下幾點要旨，除了所述移動爐床式加熱爐以外，其還具備分級機、第一磁選機和第二磁選機，且還具備如下路徑將來自所述移動爐床式加熱爐的排出物向所述分級機供給的路徑；將由所述分級機分出的粗 粒向所述第一磁選機供給的路徑；和將由所述分級機分出的細粒向所述第二磁選機供給的路徑。上述制造裝置，優(yōu)選還具備將由所述第二磁選機分選出的非磁性物向所述移動爐床式加熱爐返還的路徑。能夠解決上述課題的所謂本發(fā)明的粒狀金屬鐵的制造方法，是將含有含氧化鐵物質(zhì)和碳質(zhì)還原劑的混合物作為原料的壓塊，裝入到移動爐床式加熱爐的爐床上進行加熱，還原該壓塊中的氧化鐵而制造粒狀金屬鐵的方法，其具有以下幾點要旨用分級機以200 650°C將來自所述移動爐床式加熱爐的排出物分級成粗粒和細粒，以第一磁選機將經(jīng)過分級而得到的粗粒區(qū)別為磁性物與非磁性物，且以第二磁選機將經(jīng)過分級而得到的細粒區(qū)別為磁性物與非磁性物，將由所述第二磁選機分選出的非磁性物向所述移動爐床式加熱爐返還。由所述第一磁選機分選出的磁性物和/或由所述第二磁選機分選出的磁性物，能夠送給到煉鋼爐而作為鐵源加以利用。用分級機將來自所述移動爐床式加熱爐的排出物分級成粗粒和細粒時，閾值以粒子直徑計，優(yōu)選為2 8mm。根據(jù)本發(fā)明的粒狀金屬鐵的制造裝置，通過以各自適合的磁選機分選由分級機分出的粗粒和細粒，能夠提高磁選效率，因此能夠提高粒狀金屬鐵的回收率。另外，根據(jù)本發(fā)明的粒狀金屬鐵的制造方法，由分級機以200 650°C對于來自移動爐床式加熱爐的排出物進行分級，將經(jīng)過分級而得到的粗粒和細粒分別以各自適當(dāng)?shù)拇胚x機進行分選，能夠?qū)⑸鲜雠懦鑫锼膲|層料以高溫狀態(tài)返還到移動爐床式加熱爐。因此，能夠一邊抑制再利用墊層料時的能量損失一邊制造粒狀金屬鐵。另外，通過以上述溫度進行分級，能夠以高溫狀態(tài)回收粒狀金屬鐵，因此能夠有效地利用粒狀金屬鐵具有的顯熱。


圖1是用于說明由壓塊制造粒狀金屬鐵時的工序的圖。
具體實施例方式本發(fā)明者們，為了將含有含氧化鐵物質(zhì)和碳質(zhì)還原劑的混合物作為原料的壓塊裝入到移動爐床式加熱爐的爐床上進行加熱，還原該壓塊中的氧化鐵而制造粒狀金屬鐵時，提高粒狀金屬鐵的回收率，以及抑制由移動爐床式加熱爐再利用來自移動爐床式加熱爐的排出物所含的墊層料時的能量損失的基礎(chǔ)上制造粒狀金屬鐵，而反復(fù)進行銳意研究。其結(jié)果表明，若將來自移動爐床式加熱爐的排出物直接交給磁選機，分選粒狀金屬鐵，則磁選機的滾筒上附著細粒，粗粒的回收率降低。因此，如果用分級機將來自移動爐床式加熱爐的排出物分成粗粒和細粒，分別用各自適合的磁選機分選所得到的粗粒和細粒，則相比不把來自移動爐床式加熱爐的排出物分級成粗粒和細粒而進行磁選時的情況，能夠提高磁選效率，因此能夠提高粒狀金屬鐵的回收率，另外發(fā)現(xiàn)，如果以200 650°C進行上述排出物的分級，則能夠在抑制再利用墊層料的能量損失的基礎(chǔ)上制造粒狀金屬鐵，以及所得到的粒狀金屬鐵為高溫的狀態(tài)，因此能夠有效利用顯熱，從而完成了本發(fā)明。以下，對于本發(fā)明進行說明。本發(fā)明的粒狀金屬鐵的制造裝置，具有的特征在于，除了移動爐床式加熱爐以外，還具備分級機、第一磁選機和第二磁選機?；趫D1說明使用該制造裝置，由壓塊制造粒狀金屬鐵時的流程(生產(chǎn)過程)。 圖1中，I表示移動爐床式加熱爐，2表示分級機，3表示第一磁選機，4表示第二磁選機。移動爐床式加熱爐I和分級機2由路徑101連接，分級機2和第一磁選機3由路徑102連接，分級機2和第二磁選機4由路徑103連接，第二磁選機4和移動爐床式加熱爐I由路徑104連接。在圖1中，100表示向移動爐床式加熱爐供給壓塊的路徑，105表示將第一磁選機3所分選的非磁性物排出的路徑，106表示將第一磁選機3所分選的磁性物排出的路徑，107表示將第二磁選機4所分選的磁性物排出的路徑。由上述壓塊制造粒狀金屬鐵時的流程，如下述(I) (5)。(I)首先，將含有含氧化鐵物質(zhì)和碳質(zhì)還原劑的混合物作為原料的壓塊，從路徑100裝入到移動爐床式加熱爐I的爐床上。(2)其次，將裝入到移動爐床式加熱爐I的爐床上的上述壓塊在爐內(nèi)加熱，由此還原壓塊中的氧化鐵，制造粒狀金屬鐵。在上述粒狀金屬鐵生成時，副生出上述混合物所含的氧化物帶來的熔渣。另外，在上述爐床上，為了保護爐床免受熔融渣傷害，并且促進上述壓塊所含的氧化鐵的還原，通常，作為墊層料而鋪設(shè)碳材。(3)由上述移動爐床式加熱爐I得到的粒狀金屬鐵，與副生的熔渣和墊層料一起通過路徑101而向爐外排出，供給到分級機2。在上述分級機2中，將來自移動爐床式加熱爐I的排出物分離成粗粒和細粒。(4)由上述分級機2分出的粗粒，通過路徑102而供給到第一磁選機3進行磁選。另一方面，由上述分級機2分出的細粒，通過路徑103而供給到第二磁選機4進行磁選。通過使用第一磁選機3和第二磁選機4，以磁選對象物相應(yīng)的適當(dāng)條件進行分選，能夠提高磁選效率(磁選精度)，能夠提高粒狀金屬鐵的回收率。S卩，通過以第一磁選機3和第二磁選機4，分別對于由上述分級機2分離成粗粒和細粒的經(jīng)過粒度調(diào)整的排出物進行磁選，相比對于沒有進行粒度調(diào)整的排出物進行磁選相t匕，能夠提高磁選效率。沒有進行粒度調(diào)整時，因為磁選對象物的大小產(chǎn)生偏差，所以磁選對象物的質(zhì)量也產(chǎn)生偏差。因此，即使磁選對象物含有同量的鐵，根據(jù)磁選對象物的質(zhì)量，也有吸附和不吸附的情況，磁選效率降低。相對于此，如果在進行磁選前進行磁選對象物的粒度調(diào)整,則能夠使磁選對象物的大小一致,因此磁選對象物的質(zhì)量也大體均等。因此,如果在粗粒側(cè)和細粒方面適當(dāng)調(diào)整磁選條件，則能夠提高粒狀金屬鐵的回收率。(5)由第二磁選機4分選出的非磁性物，通過路徑104返還到上述移動爐床式加熱爐即可。另外，由第二磁選機4分選也的磁性物通過路徑107供給到煉鋼爐即可，由第一磁選機3分選出的磁性物通過路徑106供給到煉鋼爐即可。由第一磁選機3分選出的非磁性物通過路徑105排出即可。 以下，對于上述(I) (5)的流程進行詳細說明。(I)作為上述含氧化鐵物質(zhì)，例如，能夠使用鐵礦石、鐵礦砂、煉鐵粉塵、有色金屬冶煉殘渣、煉鐵廢物等。作為上述碳質(zhì)還原劑，使用含碳物質(zhì)即可，例如，能夠使用煤和焦炭等。在含有上述含氧化鐵物質(zhì)和上述碳質(zhì)還原劑的混合物中，作為其他的成分，也可以調(diào)合粘合劑、含MgO物質(zhì)和含CaO物質(zhì)等。作為粘合劑，例如，能夠使用多糖類(例如，小麥粉和玉米淀粉等的淀粉等)等。作為含MgO物質(zhì)，例如，能夠使用從MgO粉末、天然礦石和海水等提取的含MgO物質(zhì)，或白云石和碳酸鎂(MgCO3)等。作為含CaO物質(zhì)，例如，能夠使用生石灰(CaO)和石灰石(主成分為CaCO3)等。上述壓塊的形狀未特別限定，例如，球團狀和團塊狀等即可。上述壓塊通過路徑100被裝入到移動爐床式加熱爐I的爐床上。上述所謂移動爐床式加熱爐I是爐床像帶式運送機一樣在爐內(nèi)移動的加熱爐，具體來說，能夠例示回轉(zhuǎn)爐床爐。回轉(zhuǎn)爐床爐，以使?fàn)t床的起點與終點處于相同位置的方式，將爐床的外觀形狀設(shè)計為圓形(環(huán)狀)，供給到爐床上的壓塊，在爐內(nèi)繞一周的期間被加熱還原而生成粒狀金屬鐵。因此，在回轉(zhuǎn)方向的最上游側(cè)配置將壓塊供給到爐內(nèi)的裝入機構(gòu)，并且在回轉(zhuǎn)方向的最下游側(cè)(因為是回轉(zhuǎn)構(gòu)造，所以實際上處于裝入機構(gòu)的直上游側(cè))設(shè)置排出機構(gòu)。(2)在爐內(nèi)加熱還原上述壓塊中的氧化鐵時的條件沒有特別限定，采用公知的條件即可。例如，使上述壓塊達到1200 1500°C而加熱還原即可。在爐內(nèi)的加熱，如果使用燃燒器，控制該燃燒器的燃燒條件，則能夠調(diào)整壓塊的溫度。在將上述壓塊供給到爐床上之前，優(yōu)選在爐床上，預(yù)先鋪設(shè)碳材作為墊層料。墊層料作為爐床保護材料發(fā)揮作用，為壓塊所含的碳不足時的碳供給源。上述墊層料的厚度沒有特別限定，但優(yōu)選例如3 30mm。作為上述墊層料使用的碳材，能夠使用上述作為碳質(zhì)還原劑所例示的。作為上述碳材，推薦使用粒子直徑為O. 5 3. Omm左右的。還有，因為上述碳材含有微粒碳，所以在高溫狀態(tài)的含氧氣氛下有起火的可能性。因此需要處理含有碳材的物質(zhì)的設(shè)備和控制裝置內(nèi)的氣氛的氧濃度。(3)作為上述分級機2，能夠使用公知的，例如，能夠使用篩子(過濾網(wǎng))和氣流分級機等。在上述分級機2中分離成粗粒和細粒時的閾值，例如，以粒子直徑計,從2 8mm的范圍采用任意的粒子直徑即可。所謂閾值，就是分級成粗粒和細粒時作為基準(zhǔn)的值，例如，將閾值設(shè)定為3_時，意味著直徑為3_的粒子以質(zhì)量比計1:1的方式被分離到粗粒側(cè)與細粒側(cè)的值。
來自上述移動爐床式加熱爐I的排出物的分級，需要在200 650°C進行。若分級溫度過低，則下面工序的由第二磁選機4分選出的非磁性物的溫度變低，因此，若將該非磁性物返還到移動爐床式加熱爐1，則爐內(nèi)的溫度降低。因此，能量效率變差。因此分級溫度為200°C以上，優(yōu)選為250°C以上，更優(yōu)選為300°C以上。但是以超過650°C的高溫進行分級而得到的粗粒和細粒，以高溫狀態(tài)供給到磁選機，也不能進行磁選，為了進行磁選必須進行冷卻，造成能量的浪費。即，因為鐵的居里點為760°C，所以若超過此溫度，則急劇喪失磁性而不能進行磁選。因此，即使以高溫進行分級，在磁選前也必須進行冷卻。因此分級溫度為6500C以下，優(yōu)選為630°C以下，更優(yōu)選為610°C以下?？墒牵瑏碜陨鲜鲆苿訝t床式加熱爐I的排出物，如果其溫度為200 650°C，雖然也可以直接供給到分級機2，但該排出物的溫度通常會達到900 1000°C左右，因此在連接移動爐床式加熱爐I和分級機2的路徑101上設(shè)置冷卻器(未圖示)，將上述排出物冷卻至200 650°C的溫度。作為上述冷卻器，例如，能夠使用轉(zhuǎn)動式的冷卻器、振動式的冷卻器、平盤輸送式的冷卻器等。(4)在上述第一磁選機3中，作為磁性物而能夠分選出粒狀金屬鐵，作為非磁性物而分選出熔洛。另一方面，在上述第二磁選機4中，作為磁性物而能夠分選出粒狀金屬鐵和富鐵的熔渣，作為非磁性物而能夠分選出墊層料、熔渣或熔渣多的粒狀金屬鐵。在上述第一磁選機3和上述第二磁選機4中，推薦在650°C以下進行磁選。若磁選溫度超過650°C，則如上述，鐵的磁性降低，因此磁選效率降低。因此，優(yōu)選磁選溫度為6500C以下，更優(yōu)選為600°C以下，進一步優(yōu)選為550°C以下。還有，磁選溫度的下限，從減少由磁選區(qū)分的磁性物和非磁性物再利用時的能量損失的觀點出發(fā)，推薦為200°C左右。磁選溫度優(yōu)選為300°C以上。上述第一磁選機3和第二磁選機4所使用的磁石，能夠使用公知的，例如，可列舉Al-N1-Co系磁石、Sm-Co系磁石、Nd-Fe-B系磁石等。特別是Al-N1-Co系磁石和Sm-Co系磁石，因為在高溫下磁性的降低少，所以適宜使用。還有，上述第一磁選機3和第二磁選機4所使用的磁石，推薦根據(jù)需要進行絕熱或冷卻，以不使磁性降低的方式加以保護。(5)由第二磁選機4分選出的非磁性物，能夠通過路徑104返還至上述移動爐床式加熱爐I而進行再利用。這時，在本發(fā)明中，以200 650°C的高溫進行上述分級機2的分級，因此能夠提高由第二磁選機4分選出的非磁性物的溫度。因此能夠以高溫狀態(tài)將非磁性物供給到上述移動爐床式加熱爐1，所以能夠減少能量損失。另一方面，由第二磁選機4分選出的磁性物，通過路徑107供給到煉鋼爐，能夠作為鐵源加以利用。另外，由第一磁選機3分選出的磁性物，通過路徑106供給到煉鋼爐，能夠作為鐵源加以利用。這時在本發(fā)明中，以200 650°C的高溫進行上述分級機2的分級，因此，關(guān)于上述第二磁選機4和上述第一磁選機3所分選出的磁性物,與上述第二磁選機4所分選出的非磁性物一樣,也能夠以維持高溫的狀態(tài)進行再利用。因此不需要在供給到煉鋼爐之前對于上述磁性物進行再加熱， 因此可以減少能量損失。例如，650°C的粒狀金屬鐵和25°C的粒狀金屬鐵的差，若設(shè)粒狀金屬鐵的比熱為O. 17kcal/kg，則如下式所示為O. llGcal。O. 17 X 1000X (650—25) = O.1lGcal
若將O.1lGcal換算成顯熱，則每一噸粒狀金屬鐵I為130kWkh。因此，相比將磁性物冷卻到25°C之后再供給到煉鋼爐，能夠以650°C的狀態(tài)向煉鋼爐供給，能夠有效利用顯熱。作為供給上述磁性物的煉鋼爐，例如，可列舉電爐。由第一磁選機3分選出的非磁性物，因其大部分是熔渣，所以廢棄，或者例如作為路基材再利用即可。如上，根據(jù)本發(fā)明的制造裝置，能夠用各自適合的磁選機，以適當(dāng)?shù)臈l件區(qū)分由分級機分出的粗粒和細粒。因此，能夠提高磁選效率，能夠提高粒狀金屬鐵的回收率。另外，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，以分級機將來自移動爐床式加熱爐的排出物在200 650°C下分級成粗粒和細粒，將經(jīng)過分級而得到的粗粒和細粒，分別以各自適合的磁選機，在恰當(dāng)?shù)臈l件下進行區(qū)分，因此可以在高溫狀態(tài)下，將上述排出物所含的墊層料返還至移動爐床式加 熱爐。因此，能夠一邊抑制再利用墊層料時的能量損失一邊制造粒狀金屬鐵。另外，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，因為可以以高溫狀態(tài)將上述排出物所含的粒狀金屬鐵移送到煉鋼爐，所以能夠有效地利用粒狀金屬鐵具有的顯熱。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，將含有含氧化鐵物質(zhì)和碳質(zhì)還原劑的混合物作為原料的壓塊，裝入到移動爐床式加熱爐的爐床上進加熱，還原該壓塊中的氧化鐵而制造粒狀金屬鐵時，能夠提高粒狀金屬鐵的回收率。
權(quán)利要求
1.一種粒狀金屬鐵的制造裝置，其特征在于，是將含有含氧化鐵物質(zhì)和碳質(zhì)還原劑的混合物作為原料的壓塊裝入到移動爐床式加熱爐的爐床上進行加熱，還原該壓塊中的氧化鐵而制造粒狀金屬鐵的裝置，其中， 該裝置除了所述移動爐床式加熱爐以外，還具備分級機、第一磁選機和第二磁選機，并且，具備 將來自所述移動爐床式加熱爐的排出物向所述分級機供給的路徑； 將由所述分級機分出的粗粒向所述第一磁選機供給的路徑；和 將由所述分級機分出的細粒向所述第二磁選機供給的路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造裝置，其中，還具備將由所述第二磁選機分選出的非磁性物返還到所述移動爐床式加熱爐的路徑。
3.一種粒狀金屬鐵的制造方法，其特征在于，是將含有含氧化鐵物質(zhì)和碳質(zhì)還原劑的混合物作為原料的壓塊裝入到移動爐床式加熱爐的爐床上進行加熱，還原該壓塊中的氧化鐵而制造粒狀金屬鐵方法，其中， 在200 650°C用分級機將來自所述移動爐床式加熱爐的排出物分級成粗粒和細粒， 用第一磁選機將經(jīng)過分級而得到的粗粒區(qū)別為磁性物和非磁性物，并且 用第二磁選機將經(jīng)過分級而得到的細粒區(qū)別為磁性物和非磁性物， 將由所述第二磁選機分選出的非磁性物返還至所述移動爐床式加熱爐。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其中，將由所述第一磁選機分選出的磁性物送給到煉鋼爐。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其中，將由所述第二磁選機分選出的磁性物送給到煉鋼爐。
6.根據(jù)權(quán)利要求3 5中任一項所述的制造方法，其中，用分級機將來自所述移動爐床式加熱爐的排出物分級成粗粒和細粒時，將閾值設(shè)為以粒子直徑計為2 8mm。
全文摘要
一種將含有含氧化鐵物質(zhì)和碳質(zhì)還原劑的混合物作為原料的壓塊，裝入到移動爐床式加熱爐的爐床上進行加熱，還原該壓塊中的氧化鐵而制造粒狀金屬鐵的裝置，該裝置除了所述移動爐床式加熱爐以外，還具備分級機、第一磁選機和第二磁選機，且具備如下路徑將所述來自移動爐床式加熱爐的排出物向所述分級機供給的路徑；將所述分級機分出的粗粒向所述第一磁選機供給的路徑；和將所述分級機分出的細粒向所述第二磁選機供給的路徑。
文檔編號C21B11/08GK103025895SQ201180036130
公開日2013年4月3日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者津下修, 菊池晶一 申請人:株式會社神戶制鋼所