本发明涉及原料加工设备和使用该原料加工设备的原料加工方法，更具体地涉及能够将烧结矿和还原铁一起制造的原料加工设备和使用该原料加工设备的原料加工方法。
背景技术：
在高炉炼铁过程中用作原料的烧结矿以下述方式生产：铁矿石和作为热源的煤(或焦炭)混合、然后将煤燃烧、再然后在燃烧热的作用下烧结铁芯。
用于生产烧结矿的这种典型的烧结矿生产设备包括：贮存炉底层矿石的炉底层矿石料斗；贮存铁芯原料和作为热源的焦炭混合并然后粒化的材料混合物的缓冲料斗；沿一个方向布置的多个台车，所述多个台车构造成接纳炉底层矿石和材料混合物，并沿加工进程方向被输送；输送机，该输送机构造成沿加工进程方向输送所述多个台车；点火炉，该点火炉安装在由输送机沿加工进程方向输送的台车上方，并且点火炉构造成将火焰引向填充在台车中的烧结材料；多个风箱，所述多个风箱安装在所述多个台车沿一个方向布置且沿加工进程方向被输送所沿的路径上，并且所述多个风箱构造成抽吸所述多个台车的内部；连接到所述多个风箱的端部的管；以及连接至管以产生吸力的鼓风机(未示出)。
下面将描述通过使用这种烧结矿生产设备来生产烧结矿的方法。贮存在炉底层矿石料斗中的炉底层矿石和贮存在缓冲料斗中的材料混合物被填充到台车中并被输送，并且然后使台车在点火炉下方移动通过。此时，从点火炉喷射出的火焰(即，火炬)点燃填充在台车中的烧结材料的顶部部分，即表面层。已经通过点火的台车由输送机沿加工进程方向输送，此时，台车在沿加工进程方向布置的多个风箱上方通过。在风箱上方通过的台车中产生向下的吸力，并且点燃的火焰由于从台车外部吸入的空气而向下移动。另外，当台车到达位于加工进程完成位置处的风箱时，火焰到达台车的底部。此时，烧结完成，并且对多个台车而言继续进行上述操作。
在这种情况下，空气含有21％的氧气，并且这种空气被吸入到台车中，并且在台车内可以进行煤的燃烧以及火焰的保持和移动。另外，如上所述的台车内部处于用于燃烧煤和通过在燃烧煤时产生的燃烧热来烧结铁矿石的氧化气氛。
同时，还原铁是用于高炉的原料并且通过将铁矿石和煤材料(比如煤)掺和并然后凝聚(以下称为凝聚矿石)而制造，铁矿石通过使用煤材料作为还原剂而被还原。用于生产这种铁矿石的设备包括：分别贮存铁原料和煤材料的多个料斗；接收并破碎铁原料和煤材料的破碎机；接收并混合铁原料和煤材料的混合器；使由混合器混合的混合物压缩并成形的成形器；对由成形器产生的凝聚矿石进行热处理和还原的还原炉；位于还原炉的一侧并对所产生的还原铁进行冷却的冷却炉；以及向还原炉提供热空气的燃烧器。
凝聚矿石被填充到可移动台车中，并依次在还原炉和冷却炉内移动。此时，通过从燃烧器提供的热空气来执行对凝聚矿石的还原。在此，在还原炉中，如上所述，对凝聚矿石进行热处理和还原，为此，要求还原炉的内部成为还原气氛，换句话说，成为非氧化气氛。
如此，上述还原铁生产设备和用于生产烧结矿的烧结机具有类似的设备配置，其中原料由可移动台车移动，并且热源(火焰或热空气)被供给至依次移动的可移动台车的床。
然而，如上所述，用于生产烧结矿的台车应当处于氧化气氛，并且用于生产还原铁的还原炉应当处于非氧化气氛。因此，烧结矿和还原铁不能一起生产。
技术实现要素：
技术问题
本发明涉及能够生产烧结矿和还原铁的原料加工设备和使用该原料加工设备的原料加工方法。
本发明还涉及能够提高用于生产烧结矿和还原铁的产率的用于烧结矿和还原铁的原料加工设备和使用该原料加工设备的原料加工方法。
技术方案
根据示例性实施方式，原料加工设备包括：多个台车，每个台车中填充有第一颗粒和第二颗粒，第一颗粒是用于生产还原铁的原料，第二颗粒是用于生产烧结矿的原料并被填充成位于第一颗粒上，台车能够移动到原料加工部分，原料加工部分包括用于烧结第二颗粒的烧结部分和用于还原第一颗粒的还原部分，还原部分位于烧结部分后方；点火炉，该点火炉安装在多个台车移动至原料加工部分所沿的路径上，并且构造成朝向第二颗粒的表面层喷射火焰；多个风箱，所述多个风箱在多个台车移动所沿的方向上布置在多个台车下方，并且构造成向多个台车中的每个台车提供吸力；以及气氛生成单元，气氛生成单元位于还原部分中并且包括循环管线，该循环管线用于从其中第一颗粒被还原的台车收集由还原反应引起的还原排气，并且循环管线将还原排气供给至位于还原部分中的台车。
循环管线可以具有：连接至与原料加工部分中的还原部分对应定位的多个风箱的一个端部；以及定位成与原料加工部分内的在台车中的第一颗粒的最上层的温度为800℃至1000℃的位置对应的另一端部，并且循环管线可以供给还原排气。
在台车移动所沿的路径上，当从点火炉到第一颗粒的还原完成的位置的部分被定义为整个原料加工部分时，第一颗粒的还原部分可以是从循环管线到还原排气被供给的位置和第一颗粒的还原完成的位置的部分，以及第二颗粒的烧结部分可以是从点火炉到还原排气被供给的位置的部分，其中，还原部分中的氧浓度可以通过供给还原排气被调节，并且烧结部分中的氧浓度可以被调节为15％或更多。
循环管线可以包括：收集管，该收集管包括连接至所述多个风箱中的与还原部分对应设置的多个风箱的一个端部，并且收集管构造成从位于还原部分上的多个台车收集在第一颗粒的还原反应期间产生的还原排气；以及第一供给管，该第一供给管包括连接至收集管的一个端部，并且第一供给管构造成向位于还原部分上的台车供给从收集管移出的还原排气，其中，第一供给管在原料加工部分内可以安装成与台车内的第一颗粒的最上层的温度为800℃至1000℃的位置对应。
气氛生成单元可以包括：鼓风机，该鼓风机安装在收集管的延伸路径上以便连接至收集管，并且鼓风机构造成对收集管提供吸力；以及温度调节部，该温度调节部安装成连接至收集管、位于风箱与鼓风机之间，并且温度调节部构造成向收集管供给外部空气，由此在气体通过鼓风机之前降低收集到收集管中的气体的温度。
气氛生成单元可以包括第二供给管，该第二供给管包括连接至收集管的一个端部以及位于台车上方且与烧结部分对应的另一端部，并且第二供给管构造成向烧结部分供给排气，由此向烧结部分提供热源；以及浓度调节部，该浓度调节部连接至第二供给管并且构造成将空气供给到第二供给管，从而将烧结部分中的氧浓度调节为15％或更高。
原料加工设备可以包括：矿石排出部，该矿石排出部位于原料加工部分的端部的一侧，其中，第二颗粒完全烧结的烧结矿以及第一颗粒完全还原的还原铁可以被排放到矿石排出部；以及位于点火炉与矿石排出部之间的罩，其中，循环管线的另一端部可以连接至罩、与第一颗粒的最上层的温度为800℃至1000℃的位置对应定位，并且第二供给管可以连接至罩、对应于烧结部分定位。
原料加工设备可以包括：第一料斗，该第一料斗构造成贮存作为用于生产还原铁的原料的第一颗粒并且将第一颗粒填充到在第一料斗下方移动的台车中；以及第二料斗，该第二料斗安装在第一料斗的后级上，并且构造成在第一颗粒已经被填充到台车中之后将作为用于生产烧结矿的原料的第二颗粒填充到移动至第二料斗的台车中。原料加工设备可以包括分离装置，该分离装置位于矿石排出部的一侧并且构造成将从台车排出的烧结矿和还原铁分离。
分离装置可以根据粒度和磁性中的任一者来分离烧结矿和还原铁。
根据另一示例性实施方式，原料加工方法包括：将用于生产还原铁的第一颗粒填充到多个台车中的每个台车中；将用于生产烧结矿的第二颗粒填充到正到来的台车中，正到来的台车中已经填充有第一颗粒，使得第二颗粒位于第一颗粒上；使已经填充有第一颗粒和第二颗粒的多个台车中的每个台车朝向点火炉移动并且在填充到多个台车中的每个台车中的第二颗粒的表面层上点燃火焰；依次移动其中火焰被点燃的多个台车中的每个台车，以便在布置于包括烧结部分和还原部分的原料加工部分中的多个风箱上方通过，在烧结部分中，第二颗粒被烧结，还原部分是在烧结部分之后并且其中第一颗粒被还原的部分，以及依次执行位于上侧的第二颗粒的烧结反应和位于下侧的第一颗粒的还原反应，其中，
第一颗粒的还原包括：从首先在还原部分中进行第一颗粒的还原反应的台车收集通过还原反应产生的还原排气；以及将收集的还原排气供给到位于还原部分中的台车并且对位于还原部分中的台车内的氧浓度进行调节，由此在台车内产生还原气氛。
在将收集的还原排气供给到位于还原部分中的台车时，还原排气可以被供给到原料加工部分内的与台车内的第一颗粒的最上层具有从800℃至1000℃的温度的位置对应定位的台车。
在台车移动所沿的路径上，当从点火炉到第一颗粒的还原完成的位置的部分被定义为整个原料加工部分时，第一颗粒的还原部分可以是从循环管线到还原排气被供给的位置和第一颗粒的还原完成的位置的部分，以及第二颗粒的烧结部分可以是从点火炉到还原排气被供给的位置的部分，其中，还原部分中的氧浓度可以通过供给还原排气被调节，并且烧结部分中的氧浓度可以被调节为15％或更多。
在对还原排气的收集中，可以通过与原料加工部分内的还原部分对应定位的多个风箱收集由第一颗粒的还原反应产生的排气。
对还原排气的收集可以包括：将收集的还原排气以及空气混合；以及在从多个风箱收集的排气通过安装在还原排气的收集路径上的鼓风机之前，将混合物的温度降低至500℃或更低的温度。
在第二颗粒的烧结中，还原排气可以被供给至与烧结部分对应定位的台车，从而提供热源。
在向烧结部分供给还原排气时，从外部吸入的空气可以被额外地供给至与烧结部分对应定位的台车，由此将氧浓度调节为15％或更多。
填充到台车中的第一颗粒的堆积高度可以为200mm至400mm，包括端值。
第二颗粒的堆积高度可以由等式1、2和3确定。
[等式1]
原料加工总时间(min)＝多个台车的长度(mm)/台车移动速度(m/min)
[等式2]
烧结时间(min)＝原料加工总时间(min)－第一颗粒的所需还原时间(min)
[等式3]
第二颗粒的高度(mm)＝烧结时间(min)*烧结进程速度(mm/min)
原料加工方法可以包括：从第一颗粒被完全还原并且第二颗粒被完全烧结的台车排出由第一颗粒的还原产生的还原铁和由第二颗粒的烧结产生的烧结矿；以及将排出的还原铁和烧结矿分离。
在将排出的还原物和烧结矿分离时，可以根据第一颗粒和第二颗粒的粒度或磁性来进行分离。
钢材可以用作高炉炼铁加工所用的材料。
有益效果
根据示例性实施方式，可以使用多个可移动台车依次移动以加工原料的原料加工设备来一起生产烧结矿和还原铁。换言之，在可移动台车移动的原料加工设备中，可以使用同一设备通过使预定部分处于烧结容易进行的气氛并使另一预定部分处于还原容易进行的气氛来一起生产烧结矿和还原铁。另外，由于用于生产还原铁的第一颗粒和用于烧结和生产的第二颗粒被分成层并填充到台车中，因此具有提高烧结矿和还原铁的生产力和生产效率的效果。
附图说明
图1是示出了根据第一示例性实施方式的原料加工设备的概念图；
图2是示出了将待被加工的原料填充到台车中的状态的视图；
图3是详细示出了根据第一示例性实施方式的原料加工设备中的还原排气供给位置的概念图；
图4是示出了根据第二示例性实施方式的原料加工设备的概念图；
图5是详细示出了根据第二示例性实施方式的原料加工设备中的还原排气供给位置的概念图；
图6是根据氧浓度和还原温度的金属化速率的测量结果图；
图7是示出了第一颗粒的根据第一颗粒加热过程中的温度的金属化速率的图表；以及
图8是根据氧浓度和煤材料(煤)含量的金属化速率的测量结果图。
具体实施方式
在下文中，将详细描述示例性实施方式。然而，本发明可以以不同的形式实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明将是透彻和完整的，并将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。
图1是示出了根据第一示例性实施方式的原料加工设备的概念图。图2是示出了将待被加工的原料填充到台车中的状态的视图。图3是详细示出了根据第一示例性实施方式的原料加工设备中的还原排气供给位置的概念图。图4是示出了根据第二示例性实施方式的原料加工设备的概念图。图5是详细示出了根据第二示例性实施方式的原料加工设备中的还原排气供给位置的概念图。
在根据示例性实施方式的原料加工设备中，烧结矿和还原铁被一起生产。也就是说，烧结矿生产原料和还原铁生产原料被填充到一个台车100中，对烧结矿生产原料的烧结进行到一定部分，并且在完成烧结之后，执行还原铁生产原料的还原。
填充到台车100中的烧结矿生产原料是将铁矿石、作为热源的焦炭以及诸如石灰石之类的辅助原料混合并然后被预先粒化的颗粒。此处，铁矿石可以是10mm或更小的粉末矿石，并且制备成使得铁矿石、焦炭和石灰石与水混合并被预先粒化，由此粒化成平均尺寸为约2mm至约3mm的颗粒。还原铁生产原料是将铁矿石和煤原料混合并然后将混合物粒化成团块或球团形状的颗粒。此处，对于铁矿石而言，可以使用不易于在现有的烧结矿生产中使用的0.1mm或更小的超细粉末矿石。
在示例性实施方式中，作为还原铁生产原料的颗粒被填充到台车100中，并且在该颗粒上填充作为烧结矿生产原料的颗粒，由此将颗粒竖向堆积。因此，在下文中，填充到台车中的还原铁生产原料被称为第一颗粒m1，而填充在第一颗粒m1上的烧结矿生产原料被称为第二颗粒m2。
根据示例性实施方式的原料加工设备，在一个台车100中，通过首先对位于上侧的第二颗粒m2执行烧结来生产烧结矿，并且在完成第二颗粒m2的烧结之后，通过执行第一颗粒m1的还原来生产还原铁。
参考图1，根据第一示例性实施方式的原料加工设备包括：第一料斗21，该第一料斗21构造成贮存要被填充到台车的底部的炉底层矿石；第二料斗22，该第二料斗22构造成贮存填充在炉底层矿石m0上并且作为还原铁生产原料的第一颗粒；第三料斗，该第三料斗构造成贮存填充在第一颗粒m1上并且作为烧结矿生产原料的第二颗粒m2；多个台车100，作为待被加工的原料的炉底层矿石m0、第一颗粒m1和第二颗粒m2分别被填充到所述多个台车100中，并且所述多个台车100沿加工进程方向被依次输送；输送机300，该输送机300在加工进程方向上延伸并且构造成沿加工进程方向输送多个台车100；点火炉200，该点火炉200在第三料斗23的一侧安装在输送机300上方并且构造成将火焰喷射到台车100；罩400，该罩400在输送多个台车100所沿的路径上位于输送机300上方并且从点火炉200的一侧延伸至加工完成位置；多个风箱500，所述多个风箱500在输送多个台车100所沿的路径上布置于输送机300下方并且被构造成抽吸多个台车100的内部；以及气氛生成单元600，该气氛生成单元600与多个风箱500中的安装在还原第一颗粒m1的部分中的多个风箱500连接，并且被构造成收集在第一颗粒m1的还原过程中产生的气体(在下文中被称为还原排气)并供给该气体，以便再用于还原再次位于还原部分中的第一颗粒m1。
另外，原料加工设备包括：造粒机11，该造粒机11将铁矿石和煤材料混合并将混合物粒化成球团或团块，从而生产第一颗粒；混合器12，该混合器12将铁矿石、焦炭、辅助原料(石灰石)和水混合并预先将混合物粒化；排气单元700，该排气单元700与多个风箱500中的同第二颗粒m2的烧结部分对应地安装的多个风箱500连接，并排出在第二颗粒m2的烧结过程中产生的气体；矿石排出部，该矿石排出部位于输送机300的一侧并且烧结矿和还原铁从台车100排出至矿石排出部；对排出的烧结矿和还原铁进行冷却的冷却器800；以及将冷却的烧结矿和还原铁分离的分离器。
点火炉200朝向在其下方通过的台车喷射火焰并提供用于燃烧焦炭的热源。另外，当一个台车在点火炉下方通过时，火焰被喷射到台车中的第二颗粒的表面层。根据示例性实施方式的点火炉200是气体燃烧器，但是不限于此，可以使用能够喷射火焰的各种装置。
罩400是将外部空气抽吸到台车中、再次对吸入到台车中的空气进行抽吸并且安装成在点火炉200与矿石排出部之间延伸的装置。
多个风箱500向罩400和台车100提供吸力，并且允许空气被吸入到罩400中且允许被吸入的空气从台车100向下移动。这样的多个风箱500可以彼此成直线地布置在点火炉200与矿石排出部之间。
点火炉200位于第三料斗23与罩400(或第一风箱)之间，并朝向其中炉底层矿石m0、第一颗粒m1和第二颗粒m2被顺序堆积的台车100喷射火焰。也就是说，火焰被喷射到在点火炉200下方通过的台车100内的原料层的上表面。当从点火炉如此喷射火焰时，火焰点燃第二颗粒m2的顶层，即，表面层，使得由火焰引起的热、吸入到台车100中的空气以及第二颗粒m2中的焦炭相遇。另外，将火焰周围的区域加热到1300℃至1400℃，并且当石灰石辅助原料和铁矿石形成低熔点化合物且部分熔融时，进行铁矿石的烧结反应。另外，在通过输送机300沿加工进程方向输送一个台车100时，台车100依次在彼此成直线地布置在加工进程路径上的多个风箱500上方通过。因此，火焰或第二颗粒m2的表面层上所产生的热以及从罩400供给的空气通过风箱500的吸力在载体中向下移动，并且引起存在于台车的下侧的第二颗粒m2的焦炭燃烧。因此，随着火焰和热从第二颗粒m2的表面层向下移动，烧结反应逐渐从第二颗粒m2的表面层向下进行。
在如此进行第二颗粒m2的烧结的同时，位于第二颗粒m2下方的第一颗粒m1接收从上侧传递的热并被加热。另外，如上所述，当第二颗粒m2使火焰从第二颗粒m2的表面层移动到底侧时，进行烧结。火焰和热越往下通过下侧，或者越往第二颗粒m2的下层完成烧结，第一颗粒m1的温度就越高。
此时，第一颗粒中所含的煤材料(煤)中的碳和铁矿石起反应，并且发生还原反应(反应式1和2)。另外，此时产生的co气体产生热量(反应式4)，使得氧化铁被还原(反应式3)或者散布到外部并与周围的氧气反应。
反应式1)fe2o3+3c＝2fe+3/2co2
反应式2)fe2o3+c＝2feo+co
反应式3)feo+co＝fe+co2
反应式4)co+1/2o2＝co2
同时，为了提高台车内的第一颗粒m1的还原反应的效率(还原速率或金属化速率)，对台车100内的氧浓度的管理是重要的。图6是根据氧浓度和还原温度的金属化速率的测量结果图，可以发现，氧浓度从21％变得越小，金属化速率越显著增加。另外，当氧浓度超过10％时，第一颗粒m1内的煤材料(即，煤)被燃烧，并且第一颗粒m1的温度急剧上升，此时观察到使用了全部应首先用于铁矿石还原的煤材料。另外，在1300℃的还原温度下，观察到第一颗粒m1发生熔化的问题，由此可以理解，需要将温度调节至1300℃或以下以便还原第一颗粒m1。图7示出了根据在第一颗粒m1的加热过程中的温度的金属化速率，并且可以理解，在低温下，铁矿石的还原反应速率非常缓慢并且金属化速率非常低，并且在800℃或更高时，金属化速率的增加速度很快。
因此，为了提高第一颗粒m1的还原速率，可以理解的是，应当根据800℃或更高的温度将台车内的氧浓度调节至10％或更小，在所述温度下金属化速率增加。也就是说，当第一颗粒m1的温度升高到800℃或更高时，台车内的氧浓度应被调节到10％或更小，以产生非氧化或还原气氛。
图8是根据氧浓度和煤材料(煤)含量的金属化速率的测量结果图，为了提高第一颗粒m1的还原速率，优选的是加入的煤含量为5wt％至20wt％，包括端值。当煤含量超过20wt％时，增加金属化速率的效果不足。
同时，如上所述，在第二颗粒m2上点燃的火焰和热向下移动，并且烧结进程越接近第二颗粒m2的底层，第一颗粒m1的温度就越进一步升高。此时，第一颗粒m1的与第二颗粒m2相邻的最上层的温度也升高。
如上所述，从烧结几乎完成到第二颗粒m1的最下层时，或即将完成时，应开始第一颗粒m1的还原。当烧结几乎完成到第二颗粒m2的最下层时，并且当测量第一颗粒m1的最下层的温度时，温度可以是从800℃到1000℃的任一温度。
因此，在该示例性实施方式中，从第一颗粒m1的顶层的温度为800℃至1000℃的任一温度的台车位置将氧气氛围调节至10％或更小。
同时，由于氧被用于还原第一颗粒m1，因此氧浓度相对较低(至少低于空气)并且温度也较高。因此，在该示例性实施方式中，在第一颗粒m1的还原过程中产生的还原排气被收集并被再次用于还原第一颗粒m1，从而提供热源并且产生非氧化气氛。
为此，在该示例性实施方式中，气氛生成单元600从第一颗粒m1的温度为800℃至1000℃的任一温度的台车位置向在台车100移动的同时进行加工的台车100供给还原排气，由此将氧浓度调节至10％或更小。此处，还原排气是从其中第一颗粒m1已经进行还原的台车产生的气体，并且气氛生成单元600收集并再利用还原排气，由此将台车100内的氧浓度调节为减小到10％或更小。
更具体地，在该示例性实施方式中，通过使用气氛生成单元600，烧结反应进行到第二颗粒m2的最下层，并且不发生烧结反应，但允许在第一颗粒m1中发生还原反应。换句话说，在第二颗粒m2的表面层上点燃的火焰不会移动到第一颗粒m1但在移动之前消失，并且第一颗粒m1在非燃烧或非氧化气氛下被还原。也就是说，当烧结完成到第二颗粒m2的最下层时，烧结反应停止，并引起还原反应。
为此，在移动的一个台车100中，这意味着在烧结完成到第二颗粒m2的最下层之后，火焰不能在台车100移动的部分中保持，并且应该产生非氧化或还原气氛。
在示例性实施方式中，如上所述，开始供给还原排气的位置根据第一颗粒m1的最上层的温度来确定。这是因为在第二颗粒m2的表面层上点燃的火焰逐渐向下移动，并且越接近烧结完成位置，第二颗粒m2的最上层的温度就越进一步升高。在示例性实施方式中，还原排气在第一颗粒m1的最上层的温度为800℃至1000℃的位置处被供给。例如，当点火炉200所处的位置为0％的位置并且末级风箱500的位置为100％的位置时，第一颗粒m1的最上层的温度为800℃至1000℃的位置可以是在加工进程部分中的40％的位置至50％的位置之间的任一位置。在这种情况下，当移动中的台车100位于加工进程部分中的40％的位置至50％的位置(还原排气供给位置)时，还原排气被供给，使得通过该位置的台车内部的氧浓度为10％或更小并且产生还原气氛，由此进行第一颗粒m1的还原。另外，由于多个台车100依次通过还原排气供给位置，因此多个台车100的内部依次变成非氧化或还原气氛，并进行还原。
在下文中将详细描述根据第一实施方式的另一气氛生成单元。
如上所述，在风箱500的吸力的作用下经由罩400将外部空气吸入到多个台车100中的每个台车中。另外，空气含有浓度为21％的氧。同时，从第二颗粒m2的烧结完成的位置到原料加工完成位置(100％的位置)是第一颗粒m1应该被还原的还原部分。在还原部分中台车应构造成处于还原气氛，但是氧浓度为21％的空气不能产生还原气氛。
因此，在该示例性实施方式中，还原排气被供给至还原部分，并且通过还原部分的台车100的内部被构造成处于还原气氛。即，根据示例性实施方式的气氛生成单元600连接至吸入外部空气的罩400，由此至少通过还原部分的台车被构造成处于非氧化气氛的还原气氛。更具体而言，气氛生成单元600供给还原排气并使台车100内的氧浓度为10％或更小。这可以通过调节供给到罩400的还原排气的流量来实现。
根据第一示例性实施方式的气氛生成单元600使用还原排气使得通过还原部分的台车100处于还原气氛，并且根据第二示例性实施方式的气氛生成单元600使用还原排气使得进行烧结的烧结部分处于烧结容易进行的气氛，并使还原部分的气氛成为还原容易进行的气氛。
参考图1和图3，根据第一示例性实施方式的气氛生成单元600包括：循环管线610，该循环管线610的一个端部连接至多个风箱500，而另一端部连接至罩400，并且该循环管线610构造成收集从通过还原部分的台车100排出的排气；鼓风机(在下文中称为第一鼓风机)，该鼓风机安装在循环管线610的路径上并被构造成提供吸力，该吸力使多个风箱内部的还原排气被吸入或移动到循环管线610；集尘器(第一集尘器620)，该集尘器被安装在循环管线610上，以便在循环管线610的路径上位于风箱500与第一鼓风机630之间，并且被构造成收集来自从风箱500排出的还原排气的灰尘；以及温度调节部640，该温度调节部640安装成连接至循环管线610、位于第一集尘器620与第一鼓风机630之间，并且构造成吸入并供给外部空气，从而起到降低还原排气的温度的作用。
循环管线610收集从还原部分已收集的还原排气，并将气体再次供给到通过还原部分的台车100，从而使台车100处于还原气氛。此时，当第一颗粒m1的最上层的温度为从800℃到1000℃的任一温度的位置为还原排气供给位置时，并且当移动的台车100位于还原排气供给位置时，台车100内的氧浓度通过从循环管线610供给的还原排气被调节为10％或更小。例如，当第一颗粒m1的最上层的温度为从800℃至1000℃的任一温度的位置为在整个加工进程部分中的从40％的位置至50％的位置中的任一位置并且移动的台车100位于任一还原排气供给位置时，并且当移动的台车100位于从40％的位置到50％的位置的任一位置时，台车100内的氧浓度通过从循环管线610供给的还原排气被调节到10％或更小。
此时，还原排气通过相应地位于排出还原排气的循环管线610下方的风箱500的吸力而被吸入到在循环管线610下方通过的台车100中，并且台车100的内部被形成为还原气氛。
循环管线610包括：收集管611，该收集管611的一个端部连接至多个风箱500，另一端部安装成延伸至风箱500的上侧，并且该收集管611构造成将从多个风箱500排出的还原排气移动到风箱500的上侧；以及供给管(在下文中称为第一供给管612)，该供给管的一个端部与收集管611连接，另一端部与罩400连接，并且供给管构造成供给从收集管611收集的还原排气。此处，第一供给管612与罩400连接，以与第一颗粒的最上层的温度为从800℃至1000℃的任一温度的位置对应。例如，当第一颗粒m1的最上层的温度为800℃至1000℃的位置可以是在加工进程部分中的在40％的位置至50％的位置之间的任一位置时，第一供给管612可以连接至罩400，以便对应于加工进程部分中的从40％的位置至50％的位置中的任一位置。
同时，外部空气和还原排气被供给至安装成在点火炉200与矿石排出部之间延伸的罩400。另外，罩400的一些区域是与第二颗粒m2的烧结部分对应的区域，而其他区域是与第一颗粒m1的还原部分对应的区域。
然而，当还原排气被供给至还原排气供给位置时，还原排气可能会扩散至烧结部分。而且，相反地，烧结部分构造成处于氧浓度为15％或更大的氧化气氛，该气氛气体可以扩散至还原部分。因此，在根据示例性实施方式的罩400内部，分隔壁410安装在烧结部分与还原部分之间。此时，分隔壁410安装成位于第一供给管612的后方，优选地定位成与第一供给管相邻。
第一集尘器620去除包含在所收集的还原排气中的灰尘并将灰尘移动到第一鼓风机630。为此，第一集尘器620连接至收集管611、位于风箱500与第一鼓风机630之间。
第一鼓风机630向收集管611提供吸力，并且被安装成连接至收集管611、连接在第一集尘器620的后级处。
同时，从风箱500排出的还原排气可以具有500℃或更低的温度，并且更具体地具有约700℃的温度。另外，通常，鼓风机通过使用在500℃或更高的温度下弱的材料来制造。因此，在收集到收集管611的还原排气通过第一鼓风机630之前，需要将还原排气的温度冷却到500℃或更低的温度。
因此，在本发明中，连接有温度调节部640，该温度调节部640将外部空气供给至连接至第一鼓风机630的前级的收集管611并供给还原排气。根据示例性实施方式的温度调节部640包括：第一吸入部641，第一吸入部641被构造成吸入外部空气；以及第一吸入管642，第一吸入管642的一个端部与第一吸入部641连接，而另一端部与位于第一集尘器620与第一鼓风机630之间的收集管611连接。在根据示例性实施方式的温度调节部640中，还原排气的温度可以通过调节供给至收集管611的空气的流量来调节。
根据第二实施方式的气氛生成单元600可以用于将还原排气不仅供给到还原部分，而且还供给到烧结部分，从而提供热源，并且形成烧结容易进行的气氛。
根据第二实施方式的气氛生成单元600包括：循环管线610，循环管线610的一个端部连接至多个风箱500中的每一个风箱，而另一端部连接至罩400，并且循环管线610被构造成收集从通过还原部分的台车100排出的排气；第一鼓风机630，第一鼓风机630安装在循环管线610的路径上并且被构造成提供吸力，该吸力使得多个风箱内部的还原排气被吸入或移动到循环管线610；第一集尘器620，第一集尘器620被安装在循环管线610上，以便在循环管线610的路径上位于风箱500与第一鼓风机630之间，并且第一集尘器620被构造成收集来自从风箱500排出的还原排气中的灰尘；温度调节部640，该温度调节部640安装成与位于第一集尘器620与第一鼓风机630之间的循环管线610连接，并且构造成吸入和供给外部空气，从而起到降低还原排气的温度的作用；以及浓度调节部650，该浓度调节部650被构造成控制供给到烧结部分的气体的氧浓度。
这样，根据第二示例性实施方式的循环管线610与第一示例性实施方式相比还包括第二供给管613。也就是说，循环管线610包括：收集管611，该收集管611的一个端部连接至多个风箱500，而另一端部安装成延伸至风箱500的上侧，并且收集管611构造成使从多个风箱500排出的还原排气移动到风箱500的上侧；以及第一供给管612，该第一供给管612的一个端部连接至收集管611并且另一端部连接至罩400的与还原部分对应的位置；以及第二供给管613，该第二供给管613的一个端部连接至收集管611而另一端部连接至罩400的与烧结部分对应的位置。此处，第一供给管612连接至罩400，以对应于第一颗粒m1的最上层的温度在800℃到1000℃的任一温度的位置。另外，优选地，第二供给管613连接至第二颗粒m2的烧结开始位置，即，连接成位于第一风箱500的上侧。
同时，为了烧结第二颗粒m2，通过烧结部分的台车应当将台车100内的氧浓度维持在15％或更大。然而，由于还原排气的氧浓度为7％至8％，所以在通过风箱500的吸力抽吸还原排气和外部空气时，用于燃烧的氧不充分，由此第二颗粒m2的烧结可能变得困难。因此，当供给还原排气以提供热源时，并且当15％或更大的氧浓度不容易仅通过由风箱500吸入的外部空气获得时，氧气通过浓度调节部600供给到第二供给管613，由此将氧浓度调节为15％或更大。浓度调节部650包括：第二吸入部651，第二吸入部651被构造成吸入外部空气；以及第二吸入管652，第二吸入管652的一个端部与第二吸入部651连接，而另一端部与第二供给管613连接。
排气单元700收集从烧结部分收集的排气并将其排放到外部。根据示例性实施方式的排气单元700包括：排气管线710，排气管线710的一个端部连接至与烧结部分相对应地安装的多个风箱；第二集尘器720，第二集尘器720安装在排气管线710的延伸路径上并且构造成从排气中去除灰尘；以及第二鼓风机730，第二鼓风机730连接至第二集尘器的后级并且构造成向排气管线710提供吸力。
冷却器800是对从台车100排出的烧结矿和还原铁进行冷却的装置，并且根据该示例的冷却器使用空气进行冷却。当然，冷却方法不限于空气，而是可以使用不影响烧结矿和还原铁的特性的各种介质。
分离装置900是用于分离冷却的烧结矿和还原铁的装置，并且例如可以是根据粒度进行分离的筛网和根据磁力进行分离的磁分离器中的任何一个。由于烧结矿比还原铁大几十倍至几百倍，因此可以通过使用具有多个开口的筛网根据粒度进行分级来分离烧结矿和还原铁。另外，根据第一颗粒m1的还原，还原铁被金属化成金属fe，并且金属fe具有磁性。然而，烧结矿具有氧化铁(feo)的形状，因此不具有磁性或非常轻微的磁性。因此，通过使用具有磁体等的磁分离器，可以根据磁性来分离烧结矿和还原铁。
在下文中将描述第一颗粒m1和第二颗粒m2的高度h1和h2。
在示例性实施方式中，如上所述，第一颗粒m1和第二颗粒m2被填充到台车100中以制造还原铁，并在分层的同时进行填充，使得第二颗粒m2位于第一颗粒m1上。另外，当台车移动时，从第二颗粒m2的最上层向底层进行烧结，然后从第一颗粒m1的最上层向底层进行还原。因此，第一颗粒m1的还原部分和第二颗粒m2的烧结部分根据第一颗粒m1和第二颗粒m2的高度h1和h2来确定。
为了根据第一颗粒的高度找出所需的加工时间，进行以下实验。
当将第一颗粒m1的堆积高度设定为300mm时，将第一颗粒m1的温度升高至还原温度所需的时间(加热时间)、还原所需的时间(还原时间)和还原完成后冷却所需的时间总共需要约15分钟。其中，确认进行还原的时间为约8分钟，并且在堆积高度变化时，还原时间实质上没有变化。此外，可以理解，当第一颗粒m1的高度设定为200mm时，还原所需的时间为约8分钟，并且整个过程需要10分钟。在另一示例中，当第一颗粒m1的高度被设定成低于200mm时，还原时间与8分钟相比基本上没有变化，因此，整个加工时间与10分钟相比基本上没有变化。然而，由于还原铁的生产率降低，因此不理想。
在又一示例中，当第一颗粒m1的高度被设定为400mm时，确认整个加工时间为20分钟，并且当高度超过400mm时，加工时间变得太长，并且因此，存在生产力下降的限制。另外，当第一颗粒m1的高度超过400mm时，存在第一颗粒m1的还原速率和强度发生较大偏差的限制。
因此，在示例性实施方式中，第一颗粒m1的堆积高度被设定为200mm至400mm，包括端值。
另外，执行还原，使得第一颗粒的高度设定为300mm，并且引入氧浓度为10％且温度为700℃的气体。在还原反应后，测量还原排气中的氧浓度。在测量结果中，与引入气体的氧浓度相比，氧浓度降低了3％至5％，并且还原排气的温度与引入气体的温度700℃相比基本上没有变化。这是因为通常尽管通过使用引入的气体加热填充物质来降低排气的温度，但当从第一颗粒m1产生的co气体燃烧时，使用氧气，使得氧浓度降低并且气体温度因此时产生的热量而升高。
根据第一颗粒的高度、烧结进展速率等确定第二颗粒的高度。
在原料加工过程的总时间期间，根据第一颗粒的高度可以通过以下等式(1)计算第二颗粒的高度。在原料加工设备中，原料加工总时间(min)根据加工长度(m)和移动速度(m/min)而变化。此处，加工长度(m)是指在加工进程方向上排列的多个台车的长度(m)。因此，原料加工总时间(min)由多个台车的长度(m)和台车的移动速度(m/min)表示为下面的等式(1)。
[等式1]原料加工总时间(min)＝多个台车的长度(mm)/台车移动速度(m/min)
在等式1中，能够用于烧结第二颗粒的时间可以通过由以上等式1确定的原料加工总时间和根据第一颗粒的高度所需的还原时间(min)由等式2确定。
[等式2]烧结时间(min)＝原料加工总时间(min)－第一颗粒的所需还原时间(min)
另外，当根据等式2确定烧结时间(min)时，考虑到生产所需的生产率和质量来确定烧结进程速度，并且可以通过烧结时间和烧结进程速度来获得第二颗粒的高度(mm)(等式3)。
[等式3]第二颗粒的高度(mm)＝烧结时间(min)*烧结进程速度(mm/min)
这样，当确定第一颗粒和第二颗粒的堆积高度时，在原料加工期间第一颗粒和第二颗粒被填充到台车中直至达到已经确定的高度，并且执行该过程。
在下文中，参照图1至图4，将描述根据示例性实施方式的原料加工设备的操作以及使用该原料加工设备生产烧结矿和还原铁的方法。
如上所述，在该示例性实施方式中，当第一颗粒m1的最上层的温度是从800℃至1000℃的任一温度时，或者当台车的位置例如处于在整个加工部分中的40％的位置至50％的位置时，供给还原排气。
在下文中，作为示例将描述下述情况：第一颗粒m1的最上层的温度为900℃，供给还原排气，并且最上层的温度为900℃的位置例如为45％的位置。
首先，制备用于制造还原铁的第一颗粒m1、用于制造烧结矿的第二颗粒m2以及炉底层矿石mo。
此处，第一颗粒m1是用于制造还原铁的原料，并且是制备成使得0.1mm或更小的超细铁矿石和作为煤材料的0.1mm或更小的煤炭被制备并以80:20的重量比混合的颗粒，然后通过使用双辊型团块造粒机将混合物粒化成尺寸为长45mm、宽23mm、厚17mm的团块。当然，第一颗粒m1可以通过使用制粒机制成为球团。
第二颗粒m2是用于制造烧结矿的原料，并且是使得铁矿石、作为粘结剂的粉末焦炭、辅助石灰石(caco3)和水在混合器中混合而制备的颗粒，并且混合物被预先粒化成平均粒度为2mm至3mm的颗粒。
炉底层矿石m0是所制造的烧结矿中的粒度为2mm至3mm的烧结矿并且不用于高炉操作中，且在原料加工期间作为炉底层矿石使用以用于下一次填充。炉底层起到在原料加工过程中使台车内的气流顺畅的作用，并且在铁矿石熔融时保护由铁材形成的台车。
当制备上述的炉底层矿石m0、第一颗粒m1和第二颗粒m2时，它们被分别填充到第一料斗21、第二料斗22和第三料斗23中。此外，多个台车依次移动到第一料斗21、第二料斗22和第三料斗23的下方，并且炉底层矿石m0、第一颗粒m1和第二颗粒m2以此顺序被分别填充到台车中并堆积在台车中。此时，第一颗粒m1的堆积高度被设定为200mm至400mm，包括端值。另外，当通过考虑第一颗粒m1的堆积高度以及生产所需的烧结矿的生产率和质量来确定烧结进程速度时，第二颗粒m2的堆积高度根据已经确定的第一颗粒m1的堆积高度来计算。第二颗粒m2被填充在第一颗粒m1上并以计算出的高度叠置在第一颗粒m1上。
随后，多个台车100中的每一个台车均通过输送机300依次在点火炉200下方通过，并且火焰喷射到的台车位于第一风箱处，火焰在第二颗粒m2的表面层上点燃。其中火焰被点燃的台车100根据输送机300的运动沿着输送机的延伸方向在罩400与风箱500之间移动。此时，外部空气通过多个风箱500的吸力被吸入到罩400中并且被供给到台车100中。由于空气中的氧浓度为21％或更小，因此可以将台车100的内部保持在焦炭容易燃烧并且烧结容易进行的氧浓度。
当火焰在台车100中点燃并且台车移动以在罩400与风箱500之间穿过时，火焰逐渐向下移动。此时，在向下移动的火焰周围的位置上，第二颗粒m2中的焦炭被燃烧，并且铁矿石原料由于燃烧的热量而被烧结。另外，随着一个台车100沿加工进程方向移动，从第二颗粒m2的表面层向下进行烧结。另外，如上所述，在多个台车中的每一个台车移动的同时，烧结持续进行。
同时，当移动的台车100位于整个加工部分中的45％的位置处时，烧结完成到第二颗粒的最下层，并且火焰消失。但火焰存活是因为氧浓度保持在15％或更高直到45％的位置并且焦炭能够燃烧，火焰消失是因为氧浓度从45％的位置调节到10％或更少并且氧变得不足。因此，移动到45％的位置的台车内的第二颗粒完全烧结并成为烧结矿。
另外，当台车移动通过从45％的位置到100％的位置的还原部分时，第一颗粒被还原。此时，还原部分通过在先前已经还原的第一颗粒的还原过程中产生的还原排气而构造成处于还原气氛。也就是说，当气氛生成单元600的第一鼓风机630在还原过程期间运行时，还原排气从对应于还原部分设置的风箱排出。从风箱500排出的还原排气通过第一集尘器620，由此其中的灰尘被去除。另外，还原排气与从温度调节部640供给的空气混合，从而被调节为500℃或更低的温度。随后，温度调节到500℃或更低的还原排气沿着收集管611移动，然后通过第一供给管612供给到罩400。此处，第一供给管612相应地安装成位于第一颗粒m1的最上层的温度在整个加工部分中为900℃的45％的位置处，并供给还原排气。
因此，当移动的台车100位于45％的位置时，从第一供给管612排出的还原排气被吸入到台车中，并且外部空气通过风箱500的吸力经由罩被吸入台车100中。此时，通过第一供给管612供给的还原排气的流量被调节，由此能够将台车内的氧浓度调节为10％或更小。
基本上，外部空气通过多个风箱500经由罩400被抽吸到台车100中，当台车通过45％的位置时，氧浓度为8％的还原排气通过第一供给管612被供给。因此，还原部分中的台车100具有由从外部吸入的空气以及还原排气形成的气氛，此时，由于调节了还原排气的供给量，因此，氧浓度可以调节到10％或更小，并且因此，台车10内部的气氛可以制成为处于还原气氛或非氧化气氛。
另外，还原排气具有500℃或更低的高温并供给还原排气，由此可以另外获得用于还原第一颗粒并补充不足热量的热量。
这样，当多个台车中的每一个台车通过由气氛生成单元控制为处于还原气氛的还原部分并到达100％的位置时，第一颗粒的还原完成并且产生还原铁。
这样生产的还原铁和烧结矿被用作高炉炼铁加工的原料。
在以上描述中，已经描述了通过根据第一实施方式的原料加工设备利用还原排气在还原部分中产生气氛。然而，实施方式不限于此，而是如在第二示例性实施方式中那样，烧结部分中的气氛可以通过使用还原排气来产生。换言之，从还原部分收集的还原排气沿着收集管611移动，还原排气的一部分通过第一供给管612供给至还原部分，还原排气的一部分经由第二供给管613供给到烧结部分。还原排气从第二供给管613供给到烧结部分，使得能够另外获得热源，从而能够解决热不足问题。然而，由于使用还原排气和由风箱500的吸力吸入的空气，因此因低的氧浓度而可能难以执行烧结。因此，浓度调节部连接至第二供给管613，并且空气与还原排气一起额外地供给，由此烧结部分中的氧浓度保持在15％或更大。
当通过如上所述的加工完全生产烧结矿和还原铁时，将烧结矿和还原铁填充到冷却器中并冷却。另外，将冷却后的烧结矿和还原铁填充到分离装置中，然后分离成烧结矿和还原铁，然后移动以执行加工。
同样地，在该示例性实施方式中，可以使用多个可移动台车依次移动以加工原料的原料加工设备来一起生产烧结矿和还原铁。也就是说，在可移动台车移动的原料加工设备中，可以使用相同的设备通过使预定部分处于烧结容易进行的气氛并使另一预定部分处于还原容易进行的气氛来一起生产烧结矿和还原铁。另外，由于用于生产还原铁的第一颗粒和用于烧结和生产的第二颗粒被分成层并填充到台车中，因此具有提高烧结矿和还原铁的生产力和生产效率的效果。
工业适用性
根据原料加工设备和使用该原料加工设备的原料加工方法，在多个可移动台车依次移动的同时，可以通过使用原料加工设备来一起生产烧结矿和还原铁。换言之，在可移动台车移动的原料加工设备中，可以使用同一设备通过使预定部分处于烧结容易进行的气氛并使另一预定部分处于还原容易进行的气氛来一起生产烧结矿和还原铁。另外，由于用于生产还原铁的第一颗粒和用于烧结和生产的第二颗粒被分成层并填充到台车中，因此具有提高烧结矿和还原铁的生产力和生产效率的效果。