专利名称：铁焦的制造方法
技术领域：
本发明涉及使用立式干馏炉连续地制造铁焦的铁焦的制造方法。
背景技术：
已知有下述技术将普通碳作为主要原料，向其中加入粘合剂(粘结剂)，进行加压和成型而制成成型碳，然后将其装入立式干馏炉中，连续地制造作为冶金用焦炭的成型焦炭。作为这种成型焦炭的制造方法，已知有下述方法，其特征在于，将干馏炉的炉顶气体作为冷却用气体，导入到与干馏炉的干馏室直接连接的冷却室的下部，将通过所述冷却室的气体的大部分从冷却室上部排出，并作为加热用媒介气体供给至干馏炉中部的导入口 (例如，参考专利文献1)。上述方法中使用的干馏炉具有3个气体导入口(干馏室中部、干馏室下部、冷却室下部)和1个气体排出口(冷却室上部)。为了在上述干馏炉中加热吹入干馏室的气体，已知有将一次加热后的循环气体与燃烧C气体而得到的燃烧气体混合，并二次加热至预定温度而吹入的气体加热方法及气体加热装置(例如，参考专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特公昭56-47234号公报专利文献2 日本特开平7-26267号公报
发明内容
发明所要解决的问题然而，在将含碳物质与含铁物质的成型物在立式干馏炉内进行干馏来制造使焦炭中生成金属铁的铁焦的情况下，使用在如上对循环气体进行一次加热后与使C气体燃烧而得到的燃烧气体混合、并且二次加热至预定温度而吹入的方法时，燃烧气体混合后的气体组成发生变化，铁焦内的铁矿石不被还原、或还原后的金属铁再次被氧化、或进一步进行焦炭成分的氧化反应等，因此，存在铁焦的强度降低的情况。铁焦的强度降低时，存在在高炉内发生粉化而通气性变差的问题。因此，本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供在使用立式干馏炉制造铁焦时能够防止铁焦内的成分的氧化反应进行、进而能够防止铁焦的强度降低的铁焦的制造方法。用于解决问题的方法为了达到上述目的，本发明提供以下的铁焦的制造方法。一种铁焦的制造方法，将含碳物质与含铁物质的成型物装入立式干馏炉中，并向所述立式干馏炉中吹入干馏气体，其中，将从所述干馏炉的炉顶部排出的气体作为循环气体而循环用于干馏气体，使燃料气体燃烧而生成燃烧气体，
将生成的燃烧气体与所述循环气体混合而生成混合气体，将所述混合气体作为高温干馏气体吹入所述立式干馏炉内，对所述循环气体与所述燃烧气体的混合量进行调节，使所述混合气体的组成成为还原气氛。对于上述铁焦的制造方法而言，优选如下进行。(a)对空气进行预热而形成预热空气、并使燃料气体在预热空气中燃烧来生成燃烧气体。(b)使燃料气体在富氧化后的空气中燃烧来生成燃烧气体。对于上述铁焦的制造方法而言，上述混合气体优选具有C0/C02为0. 5以上且H2/ H2O为2. 5以上的组成。更优选具有C0/0)2为0. 5 1. 2且Η2/Η20为2. 5 5的组成。另夕卜，上述混合气体优选具有800 1000°C的温度。对于上述铁焦的制造方法而言，进一步优选对上述循环气体进行预热，并将预热后的循环气体作为低温干馏气体吹入上述立式干馏炉内。上述预热后的循环气体优选具有 600 750°C的温度。需要说明的是，本发明中制造的铁焦是指使用含有70质量％以上的煤和铁矿石的原料制造的铁焦。对于铁焦而言，在铁矿石的一部分被还原的同时，能够通过铁矿石的催化效果来提高焦炭的反应性，并且能够提高高炉中的气体利用率。因此，优选使铁矿石的配合比率至少为5质量％以上，更优选为10质量％以上。另一方面，铁矿石的配合比率超过 40质量％时，铁焦的强度急剧降低。因此，优选使铁矿石为铁矿石和煤的总量的5 40质量％，更优选使其为10 40质量％。将如上配合的原料利用成型机进行成型而形成块状成型物。上述块状成型物在竖炉型热处理炉等立式干馏炉中通过使用热风的直接加热法进行干馏，从而制造铁焦。发明效果根据本发明，通过调节干馏炉吹入气体的成分，能够使制造铁焦时的气氛成为铁焦成分的还原气氛，因此，铁焦成分的铁矿石不会被还原，且被还原后的金属铁不会再次被氧化，进而能够防止由焦炭成分的氧化引起的强度降低，从而使优质的铁焦的制造成为可能，还能够促进高炉中的铁焦的利用。
图1是表示本发明的一个实施方式的概略图。图2是表示本发明的一个实施方式的高温干馏气体吹入部分的构成的概略图。图3是表示本发明的一个实施方式的高温干馏气体吹入部分的构成的概略图。图4是表示高温干馏气体成分与铁焦强度的关系的图。
具体实施例方式作为制造铁焦时使用的立式干馏炉，可使用例如图1所示的干馏炉5。立式干馏炉 5由具有低温干馏室2和高温干馏室3的干馏室30和冷却室4构成。在使用上述立式干馏炉来制造铁焦的情况下，将铁焦原料即煤等含碳物质与铁矿石等含铁物质的成型物1从立式干馏炉5的炉顶装入炉内。在成型物1在炉内下降的过程中，利用从风口 6、7导入的加热用热媒介气体进行干馏，进而利用冷却用气体进行冷却，并以铁焦10的形式从干馏炉下部排出。上述冷却气体从冷却气体导入口 8导入，并从冷却气体排出口 9排出。另一方面， 从炉顶排出的气体在直接冷却器11中冷却，并利用循环鼓风机12升压，一部分作为回收气体导出到体系外，剩余部分作为循环气体在体系内循环。在本实施方式中，作为吹入立式干馏炉的高温干馏室3的高温干馏气体，使用将循环气体与使燃料气体燃烧而得到的燃烧气体在高温干馏气体加热装置14中混合并加热至预定温度的混合气体。而且，在生成上述混合气体时，利用混合量调节装置(未示出)对循环气体与燃烧气体的混合量进行调节，使混合后的混合气体组成成为还原气氛。为了使混合气体组成成为还原气氛，优选对使燃料气体燃烧的空气进行预热或富氧化。通过对使燃料气体燃烧的空气进行预热，与不进行预热的情况相比，具有如下的优点。(a)能够使通过燃料气体与空气的燃烧而生成的燃烧气体的温度达到高温。(b)能够抑制送入干馏炉内的燃烧气体的气体体积，结果，能够抑制送入干馏炉内的CO2浓度。此外，通过对使燃料气体燃烧的空气进行富氧化，也能够使通过燃料气体与富氧化空气的燃烧而生成的燃烧气体的温度达到高温，结果能够控制送入干馏炉内的CO2浓度。通过利用这种方法使循环气体与燃烧气体混合后的混合气体组成成为还原气氛， 能够在不产生由成分的氧化引起的强度降低的条件下来进行铁焦的制造。此外，循环气体与燃烧气体混合后的混合气体优选具有0. 5以上的C0/0)2和2. 5 以上的h2/H2O。通过设定为如上所述的混合气体组成，能够确实地防止由铁焦成分的氧化引起的强度降低。更优选具有0. 8以上的COAD2和3. 0以上的Η2/Η20。在此，上述混合气体组成中COAD2及Η2/Η20的值只要是铁焦成分的还原气氛即可，不需要特别地设定上限。 但是，在实际操作中，上述混合气体组成中COAD2的值设为1. 2以下且Η2/Η20的值设为5. 0 以下是现实的范围。需要说明的是，上述比率是以体积％表示的值。混合气体的组成可通过如下所示的方法来进行控制。(a)调节循环气体与燃烧气体的混合量。使循环气体的比例上升时，COAD2的值及吐/!120的值上升。(b)通过对使燃料气体燃烧的空气进行预热，能够抑制燃烧气体的气体体积，从而能够抑制混合气体的(X)2浓度。(c)通过对使燃料气体燃烧的空气进行富氧化，能够使燃烧气体的温度达到高温， 从而能够抑制混合气体的ω2浓度。(d)调节混合气体温度。通过使混合气体温度达到约800°C的低温，能够减少使燃料气体燃烧的空气量，从而能够成为更强的还原气氛。(e)改变燃料气体。例如，通过使用比LNG更高卡路里的气体作为燃料气体，能够成为更强的还原气氛。接下来，使用图1对本实施方式进行详细说明。图1中，立式干馏炉5由具有低温干馏室2和高温干馏室3的干馏室30和冷却室4构成。将铁焦原料即含碳物质与含铁物质的成型物1从立式干馏炉5的炉顶装入炉内，并在其在炉内下降的过程中，利用从低温气体吹入风口 6、高温气体吹入风口 7导入的加热用热媒介气体进行干馏，进而利用从冷却气体
5导入口 8导入并从冷却气体排出口 9排出的冷却气体进行冷却，然后以铁焦10的形式从干馏炉5下部排出。另一方面，从炉顶排出的炉顶排出气体在气体冷却器11中冷却，并利用循环鼓风机12升压，一部分作为回收气体导出到体系外，剩余部分作为循环气体在体系内循环。优选炉顶排出气体中的约80% 约99%作为循环气体使用。更优选为85 97%。 循环气体的一部分利用鼓风机13进行升压后，利用热交换装置15进行一次加热(预热)。 而且，上述一次加热(预热)后的循环气体与使燃料气体(在后述燃烧室16中)燃烧而得到的燃烧气体在高温干馏气体加热装置14中混合、并二次加热至预定温度而得到的混合气体，作为高温干馏气体从高温气体吹入风口 7向干馏炉5内循环。高温干馏气体加热装置14部分的细节如后所述。冷却用气体从冷却气体导入口 8导入至冷却室4中，冷却排出气体从冷却气体排出口 9被抽吸并排出。冷却用气体优选为与通过循环鼓风机12和升压鼓风机13的循环气体相同的气体。冷却用气体的温度优选为循环鼓风机12中的循环气体的温度至循环气体的温度+30°C的范围。此外，利用热交换装置15预热后的循环气体的一部分作为低温干馏气体从低温气体吹入风口 6向干馏炉5内导入。利用热交换装置15预热后的循环气体的温度优选为 600°C至750°C，更优选为620°C至730°C。循环气体温度为600°C以上时，干馏炉的炉顶部的温度达到300°C以上，不会导致由焦油凝聚引起的操作故障。此外，循环气体温度为750°C 以下时，干馏炉的炉顶部的温度不会达到高温，不会导致由气密性引起的操作故障。图2示出了向图1的立式干馏炉5的高温气体吹入风口 7吹入高温干馏气体的高温干馏气体加热装置14部分的构成的一个实施方式。通过将利用热交换装置15进行了一次加热(预热)后的循环气体22与高温的燃烧气体23在混合室25中混合进行二次加热， 并作为混合气体M从高温气体吹入风口 7向干馏炉5导入。优选使混合气体M的温度为800°C至1000°C，更优选为820°C至980°C。混合气体 24的温度在800°C至1000°C时，铁矿石的还原率充分。此外，混合气体M的温度在1000°C 以下时，通过还原变成金属铁的铁周围的碳不会由于气化而变差，强度不会降低。燃烧气体23是1000°C以上的高温燃烧气体，因此，火焰温度进一步达到高温，因此，使包含烃类气体的循环气体与火焰直接接触而进行混合时，由于烃类气体的分解而产生碳。产生的碳以煤的形式析出，并堆积在送气管内，从而成为引起堵塞等故障的原因。因此，上述循环气体22与燃烧气体23的混合在没有燃烧气体火焰的混合室25中、并且在即将导入干馏炉5中之前进行。这种情况下，送气管内的碳析出几乎不会发生。在此，燃烧气体23通过在燃烧室16内利用燃烧器(burner) 17使燃料气体18燃烧而得到。进行上述燃烧的燃烧用空气利用燃烧空气用鼓风机19来供给，并利用燃烧用空气加热装置(空气预热器)20进行预热。需要说明的是，作为上述燃料气体18，可使用从炉顶排出的气体的一部分。此外，图3是对燃烧用空气进行富氧化的情况的一个实施方式，对利用燃烧空气用鼓风机19供给的燃烧用空气进行富集供给氧气21，使燃烧气体23的温度达到高温，从而减少燃烧气体23相对于循环气体22的比率。优选使燃烧用空气的富氧化为M体积％ 至50体积％，更优选为27体积％至45体积％。对于富氧化小于M体积％的供给而言，燃烧气体23的温度变低，为了升高温度而需要增加燃烧量，因此，结果存在不能抑制送入干馏炉内的(X)2浓度的情况，富氧化大于50体积％时，火焰温度达到高温，存在用于使混合气体M的温度降低至目标温度的循环气体22的体积增加等而不能高效混合的情况。需要说明的是，此处所称的富氧化是指向燃烧空气中添加氧气时的氧气相对于全部混合气体的浓度。 表1中示出了将使用图2、图3的装置供给至干馏炉5内的混合气体温度(从高温气体吹入风口 7吹入的高温干馏气体温度)设为950°C时的混合气体M中的成分浓度的比较。
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r矿Jf矿W 懒 LiMSMMiE表1中，“混合气体”、“有空气预热”及“有富氧化”表示如下含义。“混合气体”不进行空气预热和富氧化时的混合气体M的组成。“有空气预热”使用图2的装置将燃烧用空气预热至800°C时的混合气体M的组
7成。“有富氧化”使用图3的装置对燃烧用空气进行40体积％富氧化时的混合气体M 的组成。可知，通过对燃烧用空气进行预热或对燃烧用空气进行富氧化，混合气体M中的还原性气体成分(CO、H2)相对于氧化性气体成分(C02、H20)发生变化。在图2及图3的实施方式中，个别地进行空气预热及富氧化，但两者同时进行也是有效果的。根据以上的本发明，能够防止由铁焦成分的氧化引起的强度降低。此外，由于在干馏炉附近混合高温气体，因此，送气管不会因为碳而堵塞，也不需要设置除煤工序。因此，高温干馏气体可连续地向干馏炉导入，操作稳定。另外，装置本身也比现有的装置简单，从而对设备费、运转费的负担也得到了减轻。[实施例1]使用与如图1所示相同的立式干馏炉，并使用图2、图3的设备进行燃烧用空气的预热及富氧化，改变空气预热及富氧化的条件来制造铁焦。对制造好的铁焦的强度进行测定。将试验结果示于图4中。图4中，符号〇、Δ、X表示以下含义。符号〇强度与普通的焦炭相比超过90%的铁焦。符号Δ 强度与普通的焦炭相比为80 90%的铁焦。符号X 强度与普通的焦炭相比低于80%的铁焦。可知，在混合气体(从高温气体吹入风口 7吹入的高温干馏气体)24的气体组成为C0/C02为0. 5以上且Η2/Η20为2. 5以上的情况下，能够得到高强度的铁焦，并且，通过将混合气体控制为C0/C02为0. 5以上且Η2/Η20为2. 5以上的气氛，能够防止由铁焦成分的氧化引起的强度降低。特别是，在使混合气体成为0)/0)2为0.8以上且Η2/Η20为3.0以上的气氛的情况下，能够得到具有与普通的焦炭几乎同等程度的强度的铁焦。[标号说明]1成型物2低温干馏室3高温干馏室4冷却室5立式干馏炉6低温气体吹入风口7高温气体吹入风口8冷却气体导入口9冷却气体排出口10 铁焦11气体冷却器12循环鼓风机13升压鼓风机14高温干馏气体加热装置
15热交换装置16燃烧室17燃烧器18燃料气体19燃烧用空气鼓风机20燃烧用空气加热装置21 氧气22循环气体23燃烧气体24混合气体25混合室30干馏室
权利要求
1.一种铁焦的制造方法，将含碳物质与含铁物质的成型物装入立式干馏炉中，并向所述立式干馏炉中吹入干馏气体，其中，将从所述干馏炉的炉顶部排出的气体作为循环气体而循环用于干馏气体， 使燃料气体燃烧而生成燃烧气体， 将生成的燃烧气体与所述循环气体混合而生成混合气体， 将所述混合气体作为高温干馏气体吹入所述立式干馏炉内，对所述循环气体与所述燃烧气体的混合量进行调节，使所述混合气体的组成成为还原气氛。
2.如权利要求1所述的铁焦的制造方法，其中，所述燃烧气体的生成是通过对空气进行预热而形成预热空气、并使燃料气体在预热空气中燃烧来生成燃烧气体。
3.如权利要求1所述的铁焦的制造方法，其中，所述燃烧气体的生成是通过使燃料气体在富氧化后的空气中燃烧来生成燃烧气体。
4.如权利要求1所述的铁焦的制造方法，其中，所述混合气体具有COAD2为0.5以上且吐/!120为2. 5以上的组成。
5.如权利要求4所述的铁焦的制造方法，其中，所述混合气体具有0)/0)2为0.5 1. 2 且Η2/Η20为2. 5 5的组成。
6.如权利要求1所述的铁焦的制造方法，其中，所述混合气体具有800 1000°C的温度。
7.如权利要求1所述的铁焦的制造方法，其中，进一步对所述循环气体进行预热，并将预热后的循环气体作为低温干馏气体吹入所述立式干馏炉内。
8.如权利要求7所述的铁焦的制造方法，其中，所述预热后的循环气体具有600 750°C的温度。
全文摘要
提供一种铁焦的制造方法，在使用立式干馏炉制造铁焦时，能够防止铁焦内的成分的氧化反应进行，从而能够防止铁焦的强度降低。使用具有如下特征的铁焦的制造方法向用于将含碳物质与含铁物质的成型物干馏来制造铁焦的立式干馏炉中吹入干馏气体时，将从干馏炉(5)的炉顶部排出的炉顶排出气体的至少一部分作为循环气体并作为干馏气体的一部分使用，将循环气体与使燃料气体燃烧而得到的燃烧气体混合，将所述混合后的混合气体作为干馏气体吹入时，对循环气体与燃烧气体的混合量进行调节，使混合气体的组成成为还原气氛。优选在使燃料气体燃烧时，对与燃料气体混合的空气进行预热，或优选在使燃料气体燃烧时，对与燃料气体混合的空气进行富氧化。
文档编号C10B3/00GK102471692SQ20108003393
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月28日 优先权日2009年7月29日
发明者天笠敏明, 庵屋敷孝思 申请人:杰富意钢铁株式会社