粒状铁的制造方法_2

文档序号:9793527阅读:来源:国知局
于包覆层2的 成分组成及厚度容后详述。
[0032] 上述移动式加热炉内通常利用加热燃烧器加热并保持在1350°C~1550°C左右。当 在该加热炉内的炉床上装入块状物3时,该块状物3由于加热燃烧器所产生的气体传热及福 射热而被加热。此时,包覆层2暂时可流动,如图1的(2)所示那样整体膨胀并迅速形成固体 状的壳状焦炭。该壳状焦炭的顶部产生龟裂,但整体还保持连结,形成壳状的球状体。
[0033] 图3的(1)示出:包覆层2因加热而膨胀,块状物的顶部处的包覆层2产生龟裂时的 情况。如图3的(1)所示,包覆层2生成较多龟裂,但整体还保持连结,形成壳状的球状体。该 壳状的球状体由于由固体状的焦炭形成,因此传热性优异。因此,当壳状的球状体因加热炉 内的福射热而被加热时,通过传热,核部1也被加热。
[0034] 进一步继续加热时,如图1的(3)所示,在核部1,在碳质还原剂的作用下进行氧化 铁的还原,形成固体状的还原铁。此时,形成核部1的氧化铁的还原从核部1的顶部侧开始进 行,生成还原铁4。
[0035] 然后进一步继续加热时,如图1的(4)所示,形成核部1的氧化铁被充分还原,由还 原铁形成的粒状铁6与生成该粒状铁即寸副产的炉渣7分离。此时的情况如图3的(3)所示。
[0036] 另一方面,如图1的(3)或图1的(4)所示,覆盖上述核部1的包覆层2在核部1的周围 形成壳状的球状体,该包覆层2被气氛气体所包含的氧化性气体缓慢地氧化消耗而变薄。此 时,包覆层2的顶部比底部更快地氧化消耗而缓慢地消失,因此在包覆层厚度薄时,如图1的 (3)或图1的(4)所示,在顶部形成开口。对此时的情况进行拍摄而得的附图代用照片如图3 的(2)所示。根据图3的(2)可知,由在顶部形成有开口的包覆层2形成的壳状焦炭呈现花瓣 状。需要说明的是,包覆层变厚时,形成的壳状焦炭也变厚,因此不是W壳状焦炭的上部开 放的状态,而是W包裹核部的状态完成反应。因此明显可知可更有效地防止气氛气体所致 的再次氧化。壳状焦炭的上部开放的情况及非开放的情况均在本发明的范围内。
[0037] 如图1的(4)所示,形成的来源于顶部形成有开口的包覆层2的壳状焦炭,在粒状铁 6的周围W包裹该粒状铁6的方式而形成,因此该壳状焦炭具有防止将核部加热还原而获得 的还原铁和将该还原铁烙融并凝集而获得的粒状铁在加热炉内的气氛气体作用下再次氧 化的作用。使用图2对该情况进行更详细的说明。
[0038] 图2中所示的箭头表示气氛气体的流动。根据本发明的制造方法,在核部1所包含 的氧化铁的固体还原结束而进行烙融并凝集期间,如图2所示,W包裹将核部加热还原而获 得的还原铁、或者将该还原铁烙融并凝集而获得的粒状铁6及炉渣7的方式,形成来源于包 覆层2的壳状焦炭。因此,加热炉内的气氛气体不易直接接触将在核部的表面具有包覆层的 块状物加热还原而获得的还原铁、或者将该还原铁烙融并凝集而获得的粒状铁6。此外,虽 然气氛气体含有二氧化碳气体(0)2气体)和水分化2〇),但当二氧化碳气体与所形成的来源 于包覆层2的壳状焦炭接触时,该二氧化碳气体被壳状焦炭还原,如下述式(1)所示那样生 成一氧化碳气体(C0气体)。此外,当气氛气体所包含的水分与所形成的来源于包覆层2的壳 状焦炭接触时,该水分被壳状焦炭还原,如下述式(2)所示那样生成氨气化2)和一氧化碳气 体(C0气体)。其结果,所形成的来源于包覆层2的壳状焦炭的周边的气氛气体的还原度RD变 高,防止将在核部的表面具有包覆层的块状物加热还原而获得的还原铁、或者将该还原铁 烙融并凝集而获得的粒状铁的再次氧化。需要说明的是,气氛气体的还原度RD用下述式(3) 求出。
[0039] C02+C = 2C0 (1)
[0040] 出 0+C =出+C0 (2)
[0041] 畑=[(C0+出)/(C0+出+C02+H20)]X100 (3)
[0042] 根据本发明的制造方法,将在核部的表面具有包覆层2的块状物加热期间,将该块 状物加热还原而获得的还原铁、或者将该还原铁烙融并凝集而获得的粒状铁被所形成的来 源于包覆层2的壳状焦炭充分保护,不被氧化性气体氧化,能够防止上述还原铁或上述粒状 铁的再次氧化。该所形成的来源于包覆层2的壳状焦炭在将上述块状物加热期间形成为花 瓣状,所形成的来源于包覆层2的壳状焦炭的高度并不是恒定的,即使部分缺失也能够获得 本发明的效果。
[0043] 与此相对地,如现有技术那样用加热炉仅加热未形成包含有流动性的炭材的包覆 层的核部1时,在固体还原期,虽然进行核部1整体的还原,但由于核部1本身直接暴露在气 氛气体中,因此在该气氛气体所包含的氧化性气体作用下,将该核部1加热还原而获得的还 原铁或将该还原铁烙融并凝集而获得的粒状铁的一部分会再次氧化。
[0044] 拍摄仅加热未形成包含有流动性的炭材的包覆层的核部1获得的还原铁而得的附 图代用照片如图4和图5所示。图4为用光学显微镜拍摄在固体还原的后期回收的还原铁的 剖面而得的附图代用照片。图5为用光学显微镜拍摄在即将烙融并凝集前回收的还原铁的 剖面而得的附图代用照片。此外,图4和图5中,(1)为拍摄剖面而获得的显微镜照片,(2)为 在(1)所示的剖面中将被还原的部分和再次氧化了的部分用不同颜色表示的示意图。
[0045] 根据图4的(2)和图5的(2)所示可知,还原铁的上部暂时生成的金属铁的一部分再 次氧化而形成化0。
[0046] 因再次氧化而生成的FeO,在烙融并凝集期迅速地烙融在分离地生成的炉渣中,使 炉渣中的化0浓度提高。此外,FeO烙融在炉渣中时,与生成的半烙融铁及烙融铁所包含的碳
[C]反应,使其脱碳,因此炉渣会内包大量的微细的C0气体气泡并极度膨胀,结果产生剧烈 的炉渣起泡,彻底覆盖处于凝集过程中的半烙融状态及烙融状态的粒状铁。因此还产生了 如下问题:隔绝了从加热炉的上方供给的热量,反应时间大幅延长,生产率降低。此外,若产 生炉渣起泡,则还引起如下问题:粒状铁的形状变为异常形状,或者粒状铁和一部分炉渣变 为分离不充分的状态而使粒状铁的质量降低。该氧化性气体产生的原因在于:用于在加热 炉内的加热而燃烧器所进行的燃烧、伴随着还原反应而产生的可燃气体的燃烧、空气从加 热炉的外部向加热炉的内部的漏入等。
[0047] 需要说明的是,如本发明的制造方法那样使用具有含有有流动性的炭材的包覆层 的块状物时,可防止将块状物加热还原而获得的还原铁或将该还原铁烙融并凝集而获得的 粒状铁的再次氧化,因此在烙融及凝集期间,粒状铁和炉渣分别地烙融合并而发生分离。其 结果,不会产生炉渣起泡。
[0048] 如W上说明那样,本发明的制造方法最大的特征在于使用如下的块状物,所述块 状物在含有氧化铁及碳质还原剂的核部的表面具有含有有流动性的炭材的包覆层。
[0049] 上述有流动性的炭材是指在350°C~400°C下显示热软化性的炭材。"显示热软化 性的炭材"是指如下炭材:利用ISO 10329(2009年)规定的方法测定炭材的软化烙烙点时, 软化烙烙点为350°C~400°C。
[0050] 作为上述有流动性的炭材,优选使用例如选自由有流动性的渐青炭、有流动性的 次烟煤、及有流动性的褐煤构成的组中的至少1种,出可W使用巧中W上。运些炭材中,更优 选使用渐青炭。需要说明的是,炭材也包括无烟煤,但无烟煤没有流动性。因此,即使使包覆 层2含有无烟煤,也不会在粒状铁的周围形成壳状的球状体。因此,核部会暴露在加热炉内 的气氛气体中,将块状物加热还原而获得的还原铁或将该还原铁烙融并凝集而获得的粒状 铁会再次氧化。
[0051 ]对上述包覆层2的平均厚度没有特别限定,优选为例如超过0.30mm。通过将包覆层 2的平均厚度设为超过0.30mm,能够进一步强化粒状铁的再次氧化抑制效果,能够形成花瓣 状的外壳。此外,还有效地发挥提高包覆层2的强度且提高块状物整体的强度的作用。包覆 层2的平均厚度为0.30mmW下时,包覆层2的强度变低,此外,通过加热包覆层2而形成的壳 状的球状体(即花瓣状的焦炭)的厚度变薄,随着加热时间的流逝而被氧化消耗,难W使其 形状维持至粒状铁的烙融并凝集。因此,包覆层2
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