专利名称：生铁制造方法
技术领域：
本发明涉及由含有高浓度的锌的铁矿石制造生铁的方法。
背景技术：
粗钢生产方法大致分为由铁矿石生产生铁再制成钢的高炉-转炉法，和将废铁 熔解后进行精炼的电炉法。由于中国等新兴国家的兴起，全世界的粗钢生产量急剧增加。 特别是高炉-转炉法所使用的铁矿石的需求紧迫，价格高涨，而且难以获得优质的铁矿石。 在通常的高炉作业中，装入原料中含有并被带入高炉的锌在炉内被还原、蒸气化，一部分作 为废气中的炉尘排出至炉外。但是，一部分在炉内的温度低且氧化电位高的部分氧化凝集。 特别容易在高炉炉身内壁等上凝集，使周围的焦炭或矿石粘结，从而使填充物固定。这种固 定部分被称为“沉积物(了 y^f y y )”，使炉内填充物质的落下变得不稳定，引发“悬料”、 “崩料”等问题。而且，通常将含有大量铁成分的高炉废气中的含锌炉尘与其它的炼铁厂内产生的 炉尘一同送至烧结工序进行再利用。此时，由于带入高炉中的锌量增加，因此为了防止发生 如上所述的问题，按照锌的含量将含锌炉尘分为低锌炉尘和高锌炉尘，从而提出了将低锌 炉尘作为烧结原料、将高锌炉尘作为水泥制造用原料来使用的处理方法(例如参考日本特 公平3-62772号公报)。即使根据日本特公平3-62772号公报所记载的处理来进行，现实情 况是，由装入原料带入高炉的锌量在高炉操作所允许的上限附近，在这种情况下，使用锌含 量高的铁矿石作为高炉原料会使高炉的装入锌量增加，因而难以实现。另一方面，与铁矿石相同，全世界锌的需求激增，存在价格高涨的问题。关于锌，存 在硫化矿或氧化锌等锌原料不足的问题。锌是例如作为电池原料以及作为使钢板表面的耐 腐蚀性提高的材料等不可或缺的金属。通常采用将硫化矿氧化焙烧制作氧化锌，再以湿式 或干式的方式进行冶炼，从而得到锌金属的方法，但近年来，还提出了冶炼制铁炉尘等而得 到粗氧化锌，再制成锌冶炼原料的方法。例如，对于锌浓度大于10质量％的粗氧化锌而言，通过进行沃尔兹法等中间处 理，能够制成高浓度的粗氧化锌，从而能够作为锌冶炼原料使用。而且，对于锌浓度超过50 质量％的粗氧化锌而言，不能作为例如ISP法等锌精炼中使用的粗氧化锌直接使用。如上所述，在存在铁原料、锌原料等资源不足的问题的情况下，现实情况是，仍无 法在高炉中使用锌成分含量比通常高的铁矿石，其铁成分及锌成分没有得到有效的利用。
发明内容
本发明的目的在于，提供能够有效利用高锌含量铁矿石的、使用高锌含量铁矿石 的生铁制造方法。此外，本发明的目的在于，提供能够解决锌、铁两种原料供给不足的、使用高锌含 量铁矿石的生铁制造方法。为了实现上述目的，本发明提供一种生铁制造方法，具有高炉原料制造工序、生铁制造工序、炉尘回收工序以及锌回收工序。高炉原料制造工序，使用含有0. 01质量％以上的锌、50质量％以上的铁的高锌含 量铁矿石制造高炉原料。生铁制造工序，将所述高炉原料装入高炉而制造生铁，从炉顶排出含有含锌炉尘 的高炉废气。炉尘回收工序，将高炉废气中的含锌炉尘回收。锌回收工序，使用还原炉从所述含锌炉尘中将锌回收。所述高锌含量铁矿石优选含有0. 01 0. 5质量％的锌和50 70质量％的铁。所述高炉原料优选为选自由烧结矿、球团矿、块矿、含碳团矿和铁焦组成的组中的 至少一种。所述高炉原料优选为烧结矿。所述高炉原料制造工序优选使用含有0. 01质量％以上的锌、50质量％以上的铁 的高锌含量铁矿石和所述含锌炉尘制造高炉原料。所述生铁制造工序优选将具有每1吨生铁250g以下的高炉装入锌量的高炉原料 装入高炉而制造生铁。更优选所述高炉装入锌量为每1吨生铁60 250g。所述还原炉优选为选自由回转炉、竖炉和移动型炉床炉组成的组中的一种。所述锌回收工序优选将含锌炉尘装载到移动型炉床炉的炉床上，从炉床上部供给 热而将所述含锌炉尘还原，制造还原铁，并将锌回收。这种情况下，所述含锌炉尘优选具有 0. 45质量％以上的平均锌浓度。所述锌回收工序优选将含有含锌炉尘和含锌钢铁副产物粉末的混合原料装载到 移动型炉床炉的炉床上，从炉床上部供给热而将所述混合原料还原，制造还原铁，并将粗氧 化锌回收。所述含锌钢铁副产物粉末优选为选自由高炉产生的炉尘、转炉产生的炉尘、电炉 产生的炉尘和表面处理工序中产生的泥渣组成的组中的至少一种。所述锌回收工序优选将混合有含锌炉尘和成分调节材料的混合原料装载到移动 型炉床上，从该移动型炉床上部供给热而将所述混合原料还原，制造还原铁，并将锌回收。 这种情况下，所述混合原料优选具有0. 45质量％以上的平均锌浓度。所述锌回收工序优选将含有含锌炉尘、成分调节材料和含锌钢铁副产物粉末的混 合原料装载到移动型炉床炉的炉床上，从炉床上部供给热而将所述混合原料还原，制造还 原铁，并将粗氧化锌回收。所述含锌钢铁副产物粉末优选为选自由高炉产生的炉尘、转炉产 生的炉尘、电炉产生的炉尘和表面处理工序中产生的泥渣组成的组中的至少一种。
图1是表示实施方式的生铁制造方法的概略图。图2是表示实施方式的条件1的锌的去向的流程图。图3是表示实施方式的条件5的锌的去向的流程图。图4是表示实施方式的条件8的锌的去向的流程图。图5是表示实施方式的条件11的锌的去向的流程图。标号说明1 高炉2 高炉原料
3 生铁4含锌炉尘(高炉排出炉尘)5还原炉(转底炉)6粗氧化锌7还原铁(粒铁)8含锌钢铁副产物粉末实施方式本发明人考虑使用高锌含量铁矿石，并为了有效利用含有的铁成分以及锌成分而 使用高锌含量铁矿石作为烧结矿等高炉原料，从目前烧结工序中的再利用或水泥原料所使 用的高炉废气中的含锌炉尘中将锌回收，从而完成了本发明。本发明所使用的高锌含量铁矿石，是指锌的含量高于作为普通的高炉原料使用的 铁矿石，即通常含有0. 01质量％以上的锌、50质量％以上的铁的铁矿石。本发明所使用 的高锌含量铁矿石的锌含量和铁含量的上限没有限制，而由铁矿石自身决定，对于锌而言 例如约为0. 5质量％以下，对于铁而言例如约为70质量％以下。而且，高锌含量铁矿石的 Na2CKK2O等碱性成分的含量，以氧化物换算通常为0. 08质量％以上。碱性成分的含量优选 为1质量％以下，这对预防烧结矿的低温还原粉化是有效的。作为使用了高锌含量铁矿石的高炉原料，优选烧结矿、球团矿、块矿、含碳团矿和 铁焦等。关于从高炉废气中的含锌炉尘回收锌的方法，例如可以使用还原炉进行锌富集处 理而制造粗氧化锌，再通过湿式或干式冶炼制成锌金属。作为这里所使用的还原炉，可以列 举回转炉、竖炉和移动型炉床炉等。还原炉中产生的炉尘与从高炉排出的炉尘相比，由于锌 富集，因此将还原炉所产生的炉尘回收来作为粗氧化锌的原料使用是有效的。而且，优选同 时回收炉尘中的铁成分。作为还原炉，优选使用移动型炉床炉。在使用移动型炉床炉时，将含锌炉尘装载到 沿水平方向移动的炉床上，并通过从上方辐射导热进行加热，将炉尘还原，从而能够在炉床 上同时制造还原铁。或者，装载混合了含锌炉尘和成分调节材料的混合原料，通过从上方辐 射导热进行加热而将炉尘还原，从而在炉床上同时制造还原铁。而且，通过在炉床上使该还 原生成物熔融，能够将熔渣和金属分离而制造作为粒铁的还原铁。在使用移动型炉床炉的 情况下，在制造还原铁的同时，从由移动型炉床炉产生的废气所含有的炉尘中将锌回收。作 为成分调节材料，优选石灰石、硅砂、高炉炉尘以外的炉尘、泥渣以及焦炭粉等碳材料等。该移动型炉床炉是在加热炉的炉床水平移动的过程中实施加热的炉，水平移动的 炉床以具有旋转移动方式的炉床为代表，该方式的移动型炉床炉被特别称为转底炉。以下，在使用高锌含量铁矿石制造生铁，使用转底炉进行锌回收的情况下，对本发 明进行说明。使用图1对本发明的一个实施方式进行说明。使用炉顶装入装置从炉上部向高炉 1中装入高炉原料2和固体燃料。作为高炉原料2，可以主要使用烧结矿，也可以使用其它 的球团矿、块矿、含碳团矿和铁焦等。在本发明中，关于该高炉原料，使用含有0. 01质量％以上的锌、50质量％以上的 铁的高锌含量铁矿石作为原料。从锌回收的观点出发，高炉的装入锌量越多越好，但为了防止由炉内附着物引起的操作变差，优选调节高锌含量铁矿石的使用量而制成高炉原料，并 装入高炉，以使高炉的装入锌量为预定值以下。该预定值根据经验对每个高炉进行设定，例 如设为每1吨生铁250g以下。另外，在不超过该预定值的范围内，可以将高炉废气中的含 锌炉尘与高锌含量铁矿石一并作为高炉装入原料使用。装入的高炉原料2在高炉1内被还原、熔融，并被制成生铁3。而且，从高炉上部排出废气和炉尘4，该炉尘4含有铁和锌。在本发明中，该含锌炉 尘4在转底炉5中被还原，锌在气化后再次被氧化，成为转底炉中产生的废气中的炉尘，粗 氧化锌6被回收。转底炉中产生的废气所含有的炉尘，锌富集，直接或通过进行再精制工序 而成为锌冶炼的原料。而且，炉尘中的铁成分作为还原铁7被回收。这里，含锌炉尘4除铁、锌之外还含有其它熔渣成分。而且，作为碳类固体还原材 料的代表例的煤、煤焦以及焦炭中含有作为灰分的熔渣成分。因此，在仅进行还原操作的回 转炉或移动炉床炉法中，作为成品的还原铁中混入熔渣成分的情况是不可避免的。在转底 炉的炉床上使原料还原/熔融时，能够快速地分离由还原生成的金属和作为残渣的熔渣， 因而能够得到作为高密度的还原铁的成品粒铁。在转底炉中，优选使还原/熔融时的加热温度为1450°C以上。通过使转底炉内的 最高温度为1450°C以上，炉内以及在炉内还原/熔融的原料达到高温。特别是通过使熔融 后的原料为1450°C以上，能够确保充分的流动性，容易除去金属铁中的脉石成分，能够制造 良好形状的粒铁。将碳材料装载到炉床上，并在该碳材料上层压含有炉尘的混合原料，由此能够防 止熔融后的金属和熔渣侵蚀炉床的耐火物。由于耐火物侵蚀时铁成分进入耐火物，因此通 过防止炉床的耐火物的侵蚀，能够减少铁成分的损耗，有助于提高粒铁的生产率。本发明是使用高锌含量铁矿石制造生铁的技术，通过转底炉还原含锌炉尘时，还 可以混合含锌钢铁副产物粉末8而进行使用。通过混合锌浓度高于含锌炉尘的钢铁副产物 粉末，能够如上所述地在从转底炉产生的废气中回收的炉尘中，得到具有高浓度的粗氧化 锌的炉尘。如上所述，含有粗氧化锌的回收炉尘的使用用途根据锌浓度而不同，由于通过上 述方法生产的回收炉尘的锌浓度超过10质量％，因此能够通过沃尔兹法(Waelz method) 等中间处理制成高浓度的粗氧化锌，从而能够作为锌冶炼原料使用。与含锌炉尘混合使用的含锌钢铁副产物粉末没有特别的限制，可以使用例如高炉 产生的炉尘、转炉产生的炉尘、电炉产生的炉尘和表面处理工序中产生的泥渣等钢铁业中 的副产物。如果混合原料中的平均锌浓度为0. 45质量％以上，则能够使通过转底炉处理而 得到的回收炉尘的锌浓度为50质量％以上。如果所得的回收炉尘的锌浓度为50质量％ 以上，则由于不需要中间处理，因而能够作为锌冶炼中使用的粗氧化锌来直接使用，因此优 选。如上所述，在通过转底炉将含锌炉尘还原时，通过混合含锌钢铁副产物粉末，回收 炉尘中的锌浓度提高，经济性也提高。实施例1为了确认本发明的有效性，使用高锌含量铁矿石和普通的矿石制造烧结矿，使用图1所示的设备进行生铁的制造试验。对象高炉为5000m3级的大型高炉。将高炉送风条 件示于表1，将在高炉中装入的装入原料(铁矿石)的比例示于表2。表 权利要求
1.一种生铁制造方法，具有高炉原料制造工序，使用含有0. 01质量％以上的锌、50质量％以上的铁的高锌含量铁 矿石制造高炉原料；生铁制造工序，将所述高炉原料装入高炉而制造生铁，从炉顶排出含有含锌炉尘的高 炉废气；炉尘回收工序，将高炉废气中的含锌炉尘回收；以及锌回收工序，使用还原炉从所述含锌炉尘中将锌回收。
2.如权利要求1所述的生铁制造方法，其中，所述高锌含量铁矿石含有0.01 0. 5质 量％的锌和50 70质量％的铁。
3.如权利要求1所述的生铁制造方法，其中，所述高炉原料是选自由烧结矿、球团矿、 块矿、含碳团矿和铁焦组成的组中的至少一种。
4.如权利要求3所述的生铁制造方法，其中，所述高炉原料为烧结矿。
5.如权利要求1所述的生铁制造方法，其中，所述高炉原料制造工序使用含有0.01质 量％以上的锌、50质量％以上的铁的高锌含量铁矿石和所述炉尘回收工序中回收的含锌炉 尘制造高炉原料。
6.如权利要求1所述的生铁制造方法，其中，所述生铁制造工序将具有每1吨生铁 250g以下的高炉装入锌量的高炉原料装入高炉而制造生铁。
7.如权利要求6所述的生铁制造方法，其中，所述高炉装入锌量为每1吨生铁60 250go
8.如权利要求1所述的生铁制造方法，其中，所述还原炉是选自由回转炉、竖炉和移动 型炉床炉组成的组中的一种。
9.如权利要求1所述的生铁制造方法，其中，所述锌回收工序，将含锌炉尘装载到移动 型炉床炉的炉床上，从炉床上部供给热而将所述含锌炉尘还原，制造还原铁，并将锌回收。
10.如权利要求9所述的生铁制造方法，其中，所述含锌炉尘具有0.45质量％以上的平 均锌浓度。
11.如权利要求1所述的生铁制造方法，其中，所述锌回收工序，将含有含锌炉尘和含 锌钢铁副产物粉末的混合原料装载到移动型炉床炉的炉床上，从炉床上部供给热而将所述 混合原料还原，制造还原铁，并将粗氧化锌回收。
12.如权利要求11所述的生铁制造方法，其中，所述含锌钢铁副产物粉末是选自由高 炉产生的炉尘、转炉产生的炉尘、电炉产生的炉尘和表面处理工序中产生的泥渣组成的组 中的至少一种。
13.如权利要求1所述的生铁制造方法，其中，所述锌回收工序，将混合有含锌炉尘和 成分调节材料的混合原料装载到移动型炉床上，从该移动型炉床上部供给热而将所述混合 原料还原，制造还原铁，并将锌回收。
14.如权利要求13所述的生铁制造方法，其中，所述混合原料具有0.45质量％以上的 平均锌浓度。
15.如权利要求1所述的生铁制造方法，其中，所述锌回收工序，将含有含锌炉尘、成分 调节材料和含锌钢铁副产物粉末的混合原料装载到移动型炉床炉的炉床上，从炉床上部供 给热而将所述混合原料还原，制造还原铁，并将粗氧化锌回收。
16.如权利要求15所述的生铁制造方法，其中，所述含锌钢铁副产物粉末是选自由高 炉产生的炉尘、转炉产生的炉尘、电炉产生的炉尘和表面处理工序中产生的泥渣组成的组 中的至少一种。
全文摘要
一种使用了高锌含量铁矿石的生铁制造方法，其使用含有0.01质量％以上的锌、50质量％以上的铁的高锌含量铁矿石制造高炉原料(2)，将该高炉原料(2)装入高炉(1)而制造生铁，并将高炉废气中的含锌炉尘(4)回收，使用还原炉(5)从含锌炉尘(4)中将锌(6)回收。优选将混合了含锌炉尘(4)和成分调节材料的混合原料装载到移动型炉床上，从该移动型炉床上部进行热供给而将混合原料还原，制造还原铁(7)，并将锌(6)回收。
文档编号C21B5/00GK102046817SQ200980119990
公开日2011年5月4日 申请日期2009年5月27日 优先权日2008年5月30日
发明者主代晃一, 广羽弘行, 石渡夏生, 酒井敦 申请人:杰富意钢铁株式会社