%
[0056]f.铁精粉(iron fines)_l%?5%
[0057]作为波特兰水泥的替代物，石灰可用作适当的助熔材料。此外，可以用利用其他铁矿石的进一步测试来优化以上混合物。
[0058]利用Sunbeam Blender型号PB9800来结合和处理该混合物，其中所述混合物被处理约两个10分钟的间隔。
[0059]约80克的共混的混合物与4克的硅酸钠溶液和20克的热水结合。该混合物被手工捏制并置入团块模具中。
[0060]所述团块模具包括内筒和外筒，并且所述内筒具有球形腔以生产球形团块。所述团块模具经受压实，其中该团块模具在Labtech ESSA XRF粉末压机中被压紧(加压高达约40吨)，但为了最优结果，该团块模具仅被加压至17.5吨。
[0061]将压实的生坯团块从团块模具中取出并使其老化至少7天。该老化的生坯团块在压力机中经受压力时于26psig下碎裂。
[0062]铁矿石团块的还原和熔融
[0063]所述老化的生坯团块通过感应炉经受还原和熔融。团块的还原和熔融是在由Furnace Engineering Pty.Ltd提供的10kW_250Hz中频感应炉中进行的。
[0064]团块被保持在有盖的碳坩祸之内，所述碳坩祸适应于水冷感应线圈内的套(nest)。位于碳坩祸的外底部的热电偶给出温度指示。氮气被供至碳坩祸的外底部以最小化碳坩祸的氧化并避免火焰。
[0065]坩祸的预热需要约75?80秒的250Hz的全功率。一旦冷却，预热的团块于56psig下碎裂。
[0066]团块熔融为生铁需要用冷坩祸约4分钟。
[0067]预热的赤铁矿团块在熔融时，部分熔融的团块仍保留未反应且有活性(competent)的核心。类似地，部分熔融的磁铁矿也保留未反应且有活性的核心，但不幸的是，该部分熔融的磁铁矿团块被从坩祸中取出时，团块碎裂。不过，赤铁矿和磁铁矿两者均继续进行生铁的还原和形成。
[0068]使用铁矿石团块形成生铁的方法
[0069]a.向高炉进料
[0070]老化的生坯团块需要拥有足够的强度，如果它们要被用作高炉的给料。因此，老化的生坯团块在感应炉中预热以获得强度从而承受高炉中的压力变化。作为进入高炉的给料，团块可以是部分地或完全地固化的完整团块。辅助的煤或燃气(gas)可以用在高炉操作中。当使用由本发明的方法形成的团块时，炼焦炉的操作是不必要的，从而去除了来自该操作的污染。在高炉中，精细铁矿石材料和精细含碳材料之间的有效接触更加高效并且降低了高炉中的碳消耗。此外，生产自褐煤处理的轻质原油的高炉操作成本被有效地降低。
[0071]b.在感应炉中造钢
[0072]可选地，完整团块可以用在感应炉中。由于电力比煤或燃气火焰加热更昂贵，团块在进料至感应炉之前被预热。老化的生坯团块在燃气或煤火焰回转窑中被预热至高达800C。一旦预热，团块被进料至较小直径的感应炉用于还原和熔融。熔融的生铁和炉渣进入也被感应加热的较大的储液器中，其中炉渣分离至顶部而熔融的生铁收集在下部。炉渣和熔融的生铁被定期抽取，并且熔融的生铁输送至转化器，其中氧气被吹入该转化器以生产钢。然后，熔融的钢被模制为铸锭或进料至连铸机。
[0073]附图的简要说明
[0074]为了更好地理解本发明及相关使用方法，现在将就优选的实施方案来描述它，将参照附图在本文中描述该优选的实施方案，其中:
[0075]图1是根据本发明的方法形成的赤铁矿团块的照片；
[0076]图2是根据本发明的方法形成的磁铁矿团块的照片；
[0077]图3A至3C是描绘了根据本发明的方法形成的赤铁矿团块以及实验过程中的部分和完全还原的照片；
[0078]图4A至4C是描绘了根据本发明的方法形成的磁铁矿团块以及实验过程中的部分和完全还原的照片；
[0079]图5A示出了包含铁矿石材料和含碳材料的混合物的常规的铁矿石团块；
[0080]图5B示出了常规的铁矿石团块的横截面视图并且具体示出了铁矿石团块在经受电磁能量时的不充足的反应性和还原；
[0081]图6A示出了根据本发明的方法形成的铁矿石团块的优选实施方案；
[0082]图6B示出了根据本发明的方法形成的铁矿石团块在经受电磁能量时增加的反应性和还原。
[0083]图7示出了利用根据本发明的方法形成的铁矿石团块的生铁制造方法的优选实施方案。
[0084]实施方案的描述
[0085]图1是描绘了根据本发明的方法形成的铁矿石团块I的照片。具体地，图中的铁矿石团块I形成自赤铁矿。
[0086]图2是描绘了根据本发明的方法形成的铁矿石团块的照片。具体地，图中的铁矿石团块I形成自磁铁矿。
[0087]虽然描绘的铁矿石团块I呈球形，但容易理解的是，根据本发明的方法形成的铁矿石团块I可以是本领域中已知的任何尺寸、形状和结构并适于使用。
[0088]图3A至3C是描绘了根据本发明的方法形成的赤铁矿团块3以及实验过程中赤铁矿团块3的部分和完全还原的照片。
[0089]图3A描绘了形成自本发明的方法的完整的赤铁矿团块3。该赤铁矿团块3通过感应炉经受部分还原和熔融。赤铁矿团块3的部分还原和熔融的结果示于图3B。值得注意的是，部分熔融的赤铁矿团块3仍保留未反应且有活性的核心。当在感应炉中完全还原和熔融时，赤铁矿团块3形成生铁5。图3C示出了来自感应炉的坩祸7中的赤铁矿团块3的完全熔融和还原的生铁5的形成。
[0090]类似地，图4A至4C描绘了根据本发明的方法形成的磁铁矿团块9以及实验过程中的部分和完全还原。图4A示出了完整的磁铁矿团块9。图4B示出了磁铁矿团块9通过感应炉经受部分还原和熔融时的所得产品。部分熔融的磁铁矿团块9也保留未反应且有活性的核心。然而，如图4B所示，部分熔融的磁铁矿团块9从坩祸取出后破碎了。即便如此，在完全熔融和还原后，破碎的磁铁矿团块9形成了生铁，如图4C所示。值得注意的是，图4C示出了在坩祸11的底部上的第一熔融的磁铁矿团块9，和覆盖在所述第一熔融的磁铁矿团块9上的第二磁铁矿团块13，该第二磁铁矿团块13被金属化但未熔融。
[0091]参照图5A，其示出了常规的铁矿石团块15。常规的铁矿石团块包含诸如Fe2O3等的铁矿石材料和碳的混合物。例如所示出的常规的团块15然后经受电磁能量以还原团块15中的氧化铁成为铁。
[0092]通常而言，在铁矿石团块向铁的还原中，在赤铁矿还原的情况下，发生了以下反应:
[0093]Fe203+C^2Fe0+C0
[0094]2Fe0+2C^2Fe+2C0
[0095]Fe203+C0^2Fe0+C02
[0096]Fe0+C0^Fe+C02
[0097]磁铁矿的还原中发生了类似反应。
[0098]然而，尽管常规的铁矿石团块15中的碳会在温度下还原氧化铁，但表面接触必须是大量的，以用于有效还原并使该处理在商业上可行。
[0099]然而，例如所示出的常规的铁矿石团块15的结果是，氧化铁的还原是不足的，这导致大量的未反应的碳和未反应的铁核心。这示于图5B中，其中常规的铁矿石团块15的横截面视图显示，铁矿石团块15的反应性和还原主要发生在暴露于电磁辐射17的铁矿石团块15的外表面上。方铁矿层19在铁矿石团块15周围的形成阻止了电磁能量对铁矿石团块15的其余部分起作用，因此留下大部分未反应的团块核心21。因此，可以看出，常规的铁矿石团块15的反应性受限并且不能为钢生产提供商业上可行的给料。
[0100]参照图6A，其中示出了根据本发明的方法形成的铁矿石团块25的优选实施方案。本发明的方法先将粉碎的含铁材料、粉碎的含碳材料、助熔材料和主粘结材料结合在一起以形成团块混合物。
[0101]术语含铁材料是指含有氧化铁的任何材料或化合物，包括但不限于赤铁矿、磁铁矿、铁燧岩、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿、铬铁矿及其混合物。容易理解的是，可以利用本领域中已知的任何合适的含铁材料。该含铁材料可以用本领域中已知的任何方式而粉碎。例如，实验工作中的含铁材料是用2002317626号澳大利亚专利所披露的强涡流粉碎机而粉碎的。粉碎的含铁材料的尺寸约为20?50微米。
[0102]术语含碳材料是指含有碳或由碳组成的材料或化合物，包括但不限于焦炭、褐煤、次烟煤、烟煤、无烟煤、石墨及其混合物。容易理解的是，可以利用本领域中已知的任何合适的含碳材料。此外，该含碳材料还可以包括来自诸如W02011/047446中披露的任何煤处理的残碳副产品。类似地，该含碳材料可以用本领域中已知的任何方式而粉碎。
[0103]可选地，含碳材料可以为具有诸如适合的类型和数量的灰分和低挥发性材料等足够性质的煤。一些碳可以源自诸如来自废弃汽车轮胎的处理的工业副产品，或者来自木头的炭或其他炭产品。有利的是，该方法可以利用低品位的含碳材料以仍生产改善的且低成本的铁矿石团块，从而也改善了其后的钢制造的成本效益。
[0104]助熔材料选自但不限于水泥、石灰、二氧化硅、氧化铝及其混合物。容易理解的是，可以利用本领域中已知的任何合适的助熔材料。该助熔材料的氧化钙需