[發明專利]生產金屬鐵的中間體、其制造方法及設備

無效

• 申請號: 01117941.4
• 申請日: 1997-03-13
• 公開（公告）號: CN1368557A
• 公開（公告）日: 2002-09-11
• 發明（設計）人: 根上卓也;國井和扶;稻葉晉一;清水正賢;小林勛;竹中芳通;松村俊秀;浦上昭;鯨井隆司;土屋脩;杉山公男;伊東修三;菊池晶一
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: C21B11/00
• 分類號: C21B11/00;C21B13/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張廣育,譚明勝

技術領域

本申請是申請號為97194517.9的中國專利申請的分案申請。

本發明涉及一種獲得金屬鐵的方法，按該法通過用含碳物料作還原劑，經加熱使含在鐵礦石等物中的氧化鐵經受還原。本發明更具體說是涉及一種生產高純金屬鐵的有效方法，按該法，鐵的氧化物被有效地還原成金屬鐵，而含于鐵的氧化物源如鐵礦石中的包括脈石等物的渣組分同時被熔化，并與金屬鐵完全分離，本發明還涉及于本發明的工業化生產金屬鐵的方法和設備。

背景技術

生產直接還原鐵的常規方法是用還原性氣體將含氧化鐵的鐵礦石或球團直接還原而得到還原鐵，以Midrex法為代表的豎爐法是一個例子。在這種類型的生產直接還原鐵的方法中，由天然氣等物制成的還原氣體強制地從位于豎爐底部的風咀進入豎爐，以還原鐵的氧化物，從而得到還原鐵。

近年來，特別使人感興趣的一種生產還原鐵的方法是用諸如煤之類的碳質物料取代天然氣。這種方法已被付諸實踐，而且被叫做SL/RN法，按該法，用煤作還原劑，通過加熱使經焙燒的用鐵礦石制的球團還原。

US.3,443,931公開了另一種生產還原鐵的方法，按此法，將粉碎的鐵礦石和粉碎的煤的混合物燒結，然后通過在回轉爐中于高溫氣氛中加熱使這種經燒結的物料還原，結果得到還原鐵。

用上述方法制得的還原鐵作為鐵源直接地，或以壓塊的形式加到電爐中。由于近年來回收利用的廢鋼的趨勢增長，所以對還原鐵特別感興趣，這里因為它可用作廢鋼中所含雜質的稀釋劑。

但是，常規方法不包括將含于鐵礦石等物和碳質物料(如煤等物)中的成渣組分如SiO₂、Al₂O₃及CaO與所產生的鐵水分離。因而，所得的還原鐵含鐵量相當低(金屬鐵中的鐵純度低)。在實際生產中，這些渣組分是在后續的精煉過程中被分離和去除的。但渣量增加不僅降低了精煉鐵水的產率，而且還增加了電爐的運行成本。因而，要求還原鐵是富鐵的，而且渣組分的含量相當低。為滿足這些要求，則上述的生產還原鐵的常規方法就必須采用富鐵的鐵礦石，這就使得對煉鐵原料的選擇性變窄。

另外，上述常規方法的目的是要獲得作為煉鐵工序中的中間產物的經還原的固體產物。因而，在將還原鐵送往下一精煉過程之前，就需如運輸、貯存、形成團塊及冷卻等附加步驟。這些步驟包括大量的能量損失，而造塊步驟需要過量的能量及特殊的裝備。

此外，熔融還原法如DIOS法是已知的，按該法將鐵的氧化物直接還原而得到鐵水。按此法，將鐵礦石預還原至約30-50％的鐵純度，然后在鐵熔池中使鐵水經受碳的直接還原反應，從而得到金屬鐵。但此法有些問題：由于需要兩個步驟，即在熔池中的預還原和終還原，所以使作業變得復雜，此外，由于鐵熔池中的熔融的鐵的氧化物(FeO)與爐子的耐火材料直接接觸，從而使耐火材料明顯受損。

日本專利公開56-19366公開了一種方法，其中通過加熱，使金屬氧化物、固體碳質材料和造渣材料的燒結塊還原，從而將被還原的金屬封在渣殼之中，同時又保持燒結塊的形狀，然后熔化渣殼，以使金屬與渣分離。這種方法必須產生足量的渣來將被還原的金屬鐵完全封住，以防金屬鐵再氧化。因而必須增加造渣材料的含量。此外，此法可能生成FeO含量相當高的渣，這樣，在實際應用中，就產生了明顯損壞設備耐火襯的嚴重問題。

因此，獲得一個生產含渣組分相當低的金屬鐵的方法是十分重要的，因為此法為金屬鐵產品增加了更多的價值，降低了電爐的運行費用，及提供了對原材料的靈活選擇。

由于含大量氧化鐵的渣熔化耐火材料，為將耐火材料的損壞保持最小，因此在工業上能實施這種煉鐵工藝，即在還原過程中能減少伴生的渣中的氧化鐵含量的煉鐵工藝是十分重要的。

發明內容

鑒于以上所述完成了本發明。本發明的目的在于提供一種用于煉鐵的方法和設備，按該法和設備中，能容易和有效地用鐵含量相當低或相當高的鐵礦石生產固態或液態的并且很純的金屬鐵，并不會因熔融的氧化鐵與爐子的耐火材料直接接觸而損壞耐火材料。

按照本發明的煉鐵方法，通過加熱使與碳質還原劑一起被壓制的鐵的氧化物還原，從而得到金屬鐵，該法有如下幾種情況：

(1)借助于因加熱而發生的還原，產生和形成含金屬鐵的外殼。通常這種還原持續到該殼中基本上無氧化鐵存在為止，而在此期間，渣在殼中聚集。

(2)借助于因加熱而發生的還原，產生和增大金屬鐵外殼，這種還原持續到殼中基本上無氧化鐵存在為止，而加熱則還要持續到使產生于此殼中的渣自殼中流出為止。