专利名称：铁合金材料的烧结方法
技术领域：
本发明涉及在连续带烧结工艺中烧结含氧化铁的铁合金材料的方法，本发明还涉及将作为还原剂的含碳材料加入到要烧结的材料中的方法。
含碳固体材料如焦炭在烧结铁合金材料中作为能源。在烧结铁合金材料中需要的含碳材料的量随所述材料而变化，当用要烧结的铁合金材料的总量计算时，其量为1-3％。烧结工艺中使用的含碳材料是细粉，与造球工艺有关含碳材料通常加入要烧结的材料中，要烧结的材料在烧结前进行造球。在造球工艺中，细粉材料、加入的粘结剂和含碳材料通常在一个特定的造球滚筒中挤压成直径为5-18mm的球团，然后用热气将该球团烧结成能够加入熔炼炉的形式，以生产铁合金。
在造球工艺时加入的含碳材料主要处于球团内部。在烧结工艺时，用于烧结的气体中含有的氧气将含碳材料氧化，当含碳材料处于球团内部时，在球团内部也产生还原条件，球团内部的气氛通常是氧化性质的。现在铁合金材料中含有的氧化铁被还原，甚至还原成金属形式。因为氧化铁的还原反应是吸热的，因此要消耗热量，不是将烧结层的温度加热到1300-1600℃的烧结温度而在其它反应中要消耗一部分含碳材料。在要加工的铁合金材料中还含有氢氧化物和/或碳酸盐的情况下，在有害还原的耗热反应中损失的炭将增加。
另外，铁合金材料如某些铬铁矿中可能含有大量三价氧化铁，如果用于烧结的炭处于球团内部时，三价氧化铁将大量还原。当加工含有大量的如氧化铁、氧化镍、氧化铜、氧化钴及其它易还原化合物的矿石或矿尘时能发现同样的现象。在这些情况下，通常不可能使用球团内部的含碳材料，或者说只能非常少量的使用含碳材料。
本发明的目的是克服现有技术的缺点，得到一种改进的方法，在使用含碳材料方面，本发明具有更多的优点，以便烧结铁合金从而避免要烧结材料的过度还原，同时可以减少含碳材料的用量。从所附的权利要求书可以清楚地看到本发明的这些新颖的重要特征。
根据本发明，铁合金材料和加入其中的粘结剂在烧结前加工，优选在造球滚筒中加工成球团，然后优选在如带烧结设备中用含碳材料烧结该球团。现在将要烧结的球团在连续操作的带烧结装置的带上排列成球团层，其厚度基本上是均匀的，其宽度基本上等于带烧结装置的宽度，然后沿带烧结装置的带输送球团层，使其通过各个烧结步骤。在将球团层输送到第一个烧结步骤即预热步骤前，至少将烧结工艺所需含碳材料的一部分加入到在带上形成的作为基本均匀层的球团层上，优选沿球团层的整个宽度。根据本发明，加入烧结工艺所需含碳材料的一部分时，可以使含碳材料与形成球团层的球团基本上同时加入到烧结垫层(underlay)上，在这种情况下，含碳材料通入球团层的内部，但仍然在已制成的球团表面上。
在本发明的方法中，使用的含碳材料可以是焦炭、木炭、石墨(mineralcarbon)、含碳工艺废物或含碳粉尘。使用的含碳材料还可以是各种含碳材料的结合物，该结合物含有至少两种选自焦炭、木炭、石墨、含碳工艺废物或含碳粉尘的组分。
当根据本发明将含碳材料加到带烧结装置的带上时，加入到在其上形成的球团层表面上时，所述含碳材料中含有的所有热能都可以集中在球团层的表面区域中，这种热能通过球团层和氧化气体一起转移到球团层的内部，再转移到球团层的底部。当含碳材料处于球团层的表面上时，在氧化气体到达球团层前，所述材料与氧化气体接触。因此，含碳材料与氧化气体反应，使含碳材料转化成气体形式，同时释放其中含有的热能，加热球团层。气体形式的含碳材料与气体一起通过球团层输送，因此沿球团层的整个厚度和宽度加热球团层。
通过至少将烧结工艺所需含碳材料的一部分加入到要烧结的球团层表面上，加入到球团层表面上的含碳材料部分优选只以气体形式撞击球团层。因此，气体形式的含碳材料基本上完全是二氧化碳形式，只有少量的一氧化碳，因此，这种气体含碳材料基本上不会作为例如使大量的氧化铁还原的还原剂。因此，含碳材料在进入球团层内部前转化成气体形式是有利的，可只加热球团层，这将大大减少对含碳材料的需求。
可有利地用加入工艺中的含碳材料粒度影响球团层中的含碳材料的燃烧速度。在使用相当大粒度如4-10mm的含碳材料的情况下，含碳材料的燃烧速度降低，部分加入到球团层表面上的含碳材料在没有燃烧的情况下更深入地渗透到球团层内部。这样得到的温度分布比用较小粒度的含碳材料的情况下得到的温度分布更均匀。使用小粒度的含碳材料时，含碳材料在球团层表面上几乎能够立即迅速燃烧。
基本上与将球团加入到烧结垫层上同时将部分含碳材料加入到烧结垫层上，以生成要烧结的球团层时，含碳材料的燃烧速度也受影响。因此，部分含碳材料在球团层内部的球团表面上。即使这样，也可以将含碳材料加到已制成的球团表面上。在这种情况下，固体形式的含碳材料不能与位于球团内部的可还原氧化物显著反应。
本发明的方法可应用于如烧结工艺中需要的的所有含碳材料均加到已制成的球团层表面上的情况。但是，本发明的方法也可应用于烧结工艺中需要的所有含碳材料均与形成球团层的球团基本上同时加入到烧结垫层上的情况。本发明的方法同样可应用于在生成球团层时部分含碳材料加到烧结垫层上，而部分含碳材料加到已制成的球团层表面上的情况。另外，当需要时，本发明的方法可应用于部分含碳材料，优选不超过30wt％的含碳材料已经与造粒工艺结合加入，在这种情况下，所述的含碳材料部分主要转移到球团内部。这样，大部分含碳材料，至少70wt％的含碳材料在使球团进行烧结步骤前加到已制成的球团表面上。
本发明的方法优选应用于含氧化铁的铁合金材料。另外，本发明可以应用于如含有如氧化镍、氧化铜、氧化钴及其它易还原化合物如氢氧化物或碳酸盐的铁合金材料。
权利要求
1.一种在连续操作的带烧结工艺中烧结铁合金材料的方法，在该方法中，将要烧结的球团在烧结垫层上排列成基本均匀的球团层，在烧结工艺的各个步骤，该球团层在烧结垫层上输送，与该烧结工艺相关，通过球团层传导气体，其特征在于至少大部分将球团层加热到烧结温度所需要的含碳材料在使球团进行烧结步骤前加到已制成的球团表面上。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于至少部分含碳材料加到球团层表面上。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于至少部分含碳材料与形成球团层的球团基本上同时加入到烧结垫层上。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于至少部分含碳材料加到球团层表面上，而部分含碳材料在加入形成球团层的球团时，处于这些球团的更深处。
5.根据任一上述权利要求的方法，其特征在于烧结工艺中需要的含碳材料的至少70wt％在使球团进行烧结步骤前加到已制成的球团表面上。
6.根据任一上述权利要求的方法，其特征在于用含碳材料的粒度调节含碳材料的燃烧速度。
7.根据任一上述权利要求的方法，其特征在于通过将部分含碳材料加入球团中调节含碳材料的燃烧速度。
8.根据任一上述权利要求的方法，其特征在于使用的含碳材料是焦炭。
9.根据任一上述权利要求1-8的方法，其特征在于使用的含碳材料是木炭。
10.根据任一上述权利要求1-8的方法，其特征在于使用的含碳材料是石墨。
11.根据任一上述权利要求1-8的方法，其特征在于使用的含碳材料是含碳工艺废物。
12.根据任一上述权利要求1-8的方法，其特征在于使用的含碳材料是含碳粉尘。
13.根据任一上述权利要求1-8的方法，其特征在于使用的含碳材料是各种含碳材料的复合物，该复合物含有至少两种选自焦炭、木炭、石墨、含碳工艺废物或含碳粉尘的组分。
全文摘要
本发明涉及一种在连续操作的带烧结工艺中烧结铁合金材料的方法，在该方法中，将要烧结的球团在烧结垫层上排列成基本均匀的球团层，在烧结工艺的各个步骤中，球团层在烧结垫层上输送，与该烧结工艺相结合，通过球团层导入气体。根据本发明，至少大部分将球团层加热到烧结温度所需要的含碳材料在使球团进行烧结步骤前加到已制成的球团表面上。
文档编号C22B1/16GK1402799SQ00816473
公开日2003年3月12日 申请日期2000年12月1日 优先权日1999年12月2日
发明者H·克罗格鲁斯, P·欧卡林恩, T·林图玛, E·拉穆拉 申请人:奥托库姆普联合股份公司