TW201211264A - Process for producing granular metal - Google Patents

Description

201211264 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種製造粒狀金屬之方法，其將黏聚物 (該黏聚物係將含有金屬氧化物與碳質還原劑之混合物作 為原料）供給至爐床上並進行加熱’將原料混合物中之金 屬氧化物還原熔融而製造粒狀金屬。 再者’於本說明書中，係將本發明之最有效地利用之 粒狀金屬鐵之製造方法作為主體進行說明，但本發明並不 限定於此，例如於對含鉻礦石或含鎳礦石等進行加熱、還 原而製造鉻鐵或鎳鐵等時亦可有效地利用。另外，於本發 明中所謂「粒狀」，並不表示必須為真球狀，而包括橢圓狀、 卵形狀、或其等稍微扁平化者等。 【先前技術】 作為由『將含有「鐵礦石或氧化鐵等含有氧化鐵之物 質」與「碳質還原劑」之混合物作為原料之黏聚物』獲得 粒狀金屬鐵之方法，現已開發出直接還原煉鐵法。於該煉 鐵法中，將上述黏聚物裝入至加熱爐之爐床上，於爐内利 用來自加熱燃燒器之氣體傳熱或輻射熱進行加熱，藉此利 用碳質還原劑使黏聚物中之氧化鐵還原，、繼而使所得之還 原鐵渗破n其次使其與副生之熔渣分離並凝聚成粒 狀後，使其冷卻凝固而獲得粒狀金屬鐵。 因上述煉鐵法不需要高爐等大規模設備，或不需要焦 碳等資源方面之適應性較高，故最近正盛行實用化研究。 但若要以1業規模實施，則包括操作穩定性或安全性、經 4 201211264 濟性、粒狀金屬鐵（製品）之品質、生產性等在内，必須 進:步改善之課題甚多。因此，本中請人先前於專利文獻1 中提出如下方法：於加熱還原含有碳質還原劑與氧化鐵之 成形體而製造金屬鐵時，將碳質還原劑之消耗量與加熱還 原所需之熱能抑制為必要最小限度，以實用性規模以更低 之成本高效率地達成氡化鐵之還原。於該文獻之實施例中 揭不有如下之例.對藉由摻合鐵礦石、碳材及黏合劑進行 k粒而製k之平均直徑為i 7 mm之顆粒進行加熱還原而製 造金屬鐵。 [專利文獻日本特開平11 —241111號公報 【發明内容】 根據上述專利文獻丨，考慮到氧化鐵之還原所需之化學 計量及C對所生成之金屬鐵之固溶量，而適當地控制碳質 還原劑之摻合量，進而考慮到c固溶所伴隨之金屬鐵之熔 點，而適當地控制加熱溫度，藉此，可高效率地進行由必 要最小限度之碳質還原劑之使用4、與由加熱溫度下氧化 鐵之加熱還原與熔融所致之熔渣的分離，可確立於工業規 模下更經濟且實用性高之金屬鐵之製造方法。但仍在課求 進一步增大每一有效爐床單位面積之單位時間内的粒狀金 屬鐵之生產量’提高粒狀金屬鐵之生產性。 本發明係著眼於如上所述之情況而完成者，其目的在 於提供如下之技術：於加熱含有金屬氧化物與碳質還原劑 之黏聚物，使黏聚物所含之金屬氧化物還原熔融而製造粒 狀金屬時’進一步提高粒狀金屬之生產性。 201211264 所謂可解決上述課題之本發明之粒狀金屬之製造方 法，係指「將含有金屬氧化物與碳質還原劑之黏聚物供給 至移動床型還原溶融爐之爐床上並進行加熱，將上述金屬 氧化物還原熔融後’將所得之粒狀金屬冷卻，之後排出至 上述爐外並回收」之粒狀金屬之製造方法；該方法具有如 下要旨：將上述爐床上之黏聚物之鋪設密度設為〇5以上進 行加熱時’將平均直徑為1 7.5 mm以上之黏聚物供給至上 述爐床上。 較佳為於上述爐床上預先鋪設碳質物質，以上述黏聚 物成為一層之方式供給至該碳質物質層上。 上述金屬氧化物’例如可使用氧化鐵或煉鐵粉塵。上 述移動床型還原熔融爐，例如可使用旋轉爐床爐。較佳為 於上述移動床型還原熔融爐之前半區域將爐内溫度控制為 1300〜1450 C，於後半區域則將爐内溫度控制為14〇〇〜 1550°C。另外，較佳為上述移動床型還原熔融爐之後半區 域之爐内溫度設定為高於前半區域之爐内溫度。 根據本發明，由於適當地控制供給至爐床上之黏聚物 之平均直徑、與於爐床上加熱黏聚物時之黏聚物之鋪設密 度’故而可提高粒狀金屬之生產性。 【實施方式】 本發明人為了提高「將含有金屬氧化物與碳質還原劑 之黏聚物供給至移動床型還原熔融爐之爐床上並進行加 熱，使黏聚物所含之金屬氧化物還原熔融而製造粒狀金屬 時」之生產性而反覆深入研究。其結果發現，若 6 201211264 (a)準備平均直徑為17 5mm以上者作為上述黏聚物， (b )將上述爐床上之黏聚物之鋪設密度設為〇 $以上 進行加熱，則可提高粒狀金屬之生產性，從而完成本發明。 完成本發明之過程如下。 上述專利文獻1中，於加熱還原含有碳質還原劑與氧 化鐵之成形體而製造金屬鐵時，使用平均直徑為17❿爪之 顆粒（黏聚物）作為成形體。之所以使用平均直徑為17 之黏聚物，係因為認為若黏聚物變大，則向爐内之爐床上 之黏聚物傳熱花費較長時間，反應時間變長，因此粒狀金 屬鐵之生產性惡化。 然而，本發明人對黏聚物之大小與生產性之關係進一 步進行了詳細研究，結果可知使用平均直徑為丨7 5 mm以 上之黏聚物可提高粒狀金屬之生產性之新事實。使用圖7 說明此事實。 圖7係後述實施例中所示之圖表，表示黏聚物之平均 直k與生產性心數之關係。於圖7中，所謂生產性指數， 係私將使用平均直徑為17.5 mm ( 1.75 cm)之黏聚物製造 粒狀金屬鐵時之生產性設為100時之相對值，該生產性係 每有效爐床單位面積之單位時間内的粒狀金屬鐵之生產 量（詳細情況於後文中加以敍述）。 由圖7可知，與使用平均直徑為16 〇 mm ( 1 6〇 cm) 之黏聚物時相比，使用平均直徑為17 5 mm以上之黏聚物 (具體而言，平均直徑為175〜32.〇mm)時之生產性指數 更大’粒狀金屬鐵之生產性更加提高。 7 201211264 並且，該圖7表示：根據各實驗結果，對使爐床上之 黏聚物彼此之距離r固疋時（即’使爐床上之黏聚物之鋪設 密度改變時）之關係進行再評價（模擬）之結果。此時， 所謂鋪設密度，係表示於每一有效爐床單位面積所鋪設之 黏聚物之填充密度，該密度可根據爐床上之黏聚物之投影 面積算出（詳細情況於後文中加以敍述）。圖7表示根據圖 5之結果進行再評價之結果’由該圖5所示之平均直徑與反 應時間之關係可知’由於實際之測定值分別僅存在少許偏 差’故而採用如下方法：進行利用曲線近似兩者之關係之 正規化，使用該曲線進行再評價》此方法係科學之解析方 法之一。 因於評價粒狀金屬之生產性時最重要之因素係反應時 間與良率（即’製品回收率），故特別根據實驗資料將該等 特性正規化並再評價。再者，黏聚物之視密度亦為對生產 性造成影響之重要因素，但例如對於直徑為16.〇 mm〜32.0 mm之範圍内之黏聚物，只要採用相同之黏聚化方法，則視 密度之偏差甚少，於綜合評價中，可預先評價為：即便看 作大致固定亦無問題。於圖7中，如後述實施例所示，隨 著黏聚物之平均直徑變大’黏聚物之鋪設密度亦變大（參 照下述表6 )。因此’由上述圖7亦可瞭解到，藉由除了適 當地控制黏聚物之平均直徑以外，亦適當地控制該鋪設密 度，可提高粒狀金屬鐵之生產性。即可知：根據本發明， 藉由同時控制黏聚物之鋪設密度與平均直徑，可提高粒狀 金屬鐵之生產性。 8 201211264 身 細說明。 mm以上者作為黏 ’對本發明之製造方法進行詳 於本發明中，準備平均直徑為1 7.5 聚物。 準備使含有金屬氧化物與碳質還原劑之混合物黏聚化 :成者作為上述黏聚物。金屬氧化物例如可使用含有氧化 鐵二礦石、含錄礦石等。特収作為含有氧化 吏用鐵礦石或鐵砂、煉鐵粉塵、非鐵冶煉殘渣、 鐵廢棄物等即可。作為碳質還原劑，使用含碳物質即可， 例如使用石碳或焦碳等即可。 於上述混合物中，亦可摻合黏合劑或含Mg〇物質、含 0物質等作為其他成分。黏合劑例如可使用多糖類（例 =小麥粉等殿粉等）等。含M g 〇物質例如可使用m g 〇粉末 =然礦石或自海水等中萃取之含Mg0物質、或碳酸鎮 gco3)等。含Ca〇㈣例如可使用生 石灰石（主要成分為cac03)等。 或 X上述黏聚物之平均直徑設為17 5 mm以上。通常上述 黏聚物之平均直徑較小者於爐内之傳熱所需之時間變短， 反應時間亦可縮短。但是，若減小黏聚物之平均直徑，則 變得難以於爐床上所鋪設之碳質物質之上均句地鋪滿，且 加=而獲得之粒狀金屬之粒徑或單位f量耗會變小。若 所得之粒狀金屬變小，則必須對其操作特別留意、，難以將 粒狀金屬供給至電爐或轉爐等精煉爐中。另外，就熔解特 性之觀點而言，粒狀金屬變小亦並非較佳。因卜二= 明中’將黏聚物之平均直徑設為17·5 mm以上。上述黏聚 201211264 物之平均直徑較佳m5_以上，更佳為195_以上， 進而較佳為20 _以上。黏聚物之平均直徑之上限並無特 別限疋，但由於若黏聚物之平均直徑超過Μ議，則爐内 之傳熱會過度花費時間，故而反應時間變長，生產性劣化。 另外，若欲增大黏聚物之平均直徑，則存在造粒效率變低 之傾向。因此，較佳為黏聚物之平均直徑設為31咖以下。 更佳為黏聚物之平均直徑為2 8 mm以下。 上述黏聚物之形狀並無特別限定，例如只要為顆粒 (pellet)狀或團塊（briquette)狀等即可。 _上述黏聚物之直徑係利用游標卡尺測定黏聚物之長 徑、與於垂直於該長徑之方向所測定之短徑，平均之而求 出[直徑=(長徑+短徑）/2]。黏聚物之大小係使用游標 卡尺對至少20個進行測定，將平均之所得者作為平均直 徑。再者，於黏聚物之平均直徑為a mm之情形時，較佳為 黏聚物之直徑（絕對值）分佈於α ±5 mm之範圍内。 於本發明中，將爐床上之黏聚物之鋪設密度設為〇 5以 上而加熱處理平均直徑為17.5 mm以上之黏聚物甚為重 要°先前認為，若增大黏聚物之平均直徑，則生產性會惡 化’但根據本發明，可瞭解到如下極為重要之事實··若於 爐床上之黏聚物之鋪設密度為〇.5以上之狀態下加熱平均 直徑為1 7· 5 mm以上之黏聚物，則如後述實施例所證實， 與先前之常識相反，生產性提高β但是，由於若黏聚物之 鋪設密度未達〇·5 ’則於每一有效爐床單位面積中所鋪設之 黏聚物之密度變得過小，故而即便將粒徑提高至1 7 5 mm 201211264 以上，總體而言粒狀金屬之生成量亦會變少，無法提高生 產性。因此’黏聚物之舖設密度設為〇 5以上。建議儘可能 增大該鋪設密度’較佳為〇 · 6以上。黏聚物之鋪設密度之上 限並無特別限定’但由於若以鋪設密度超過〇. 8之方式供給 黏聚物’則有時黏聚物會重疊成2層以上，而難以均勻地 加熱黏聚物，故而難以製造高品質之粒狀鐵。因此，黏聚 物之鋪設密度之上限較佳為設為0.8。黏聚物之鋪設密度更 佳為0.7以下。 此處，對黏聚物之鋪設密度進行詳細說明。黏聚物之 鋪設密度係根據於爐床上所鋪滿之黏聚物向爐床之投影面 積率而算出。使用圖丨說明鋪設密度之算出方法。 圖1係示意性地表示於爐床上所鋪滿之黏聚物之平面 圖。黏聚物向爐床之投影面積率可由下述式（1)算出。 投影面積率（％)=[爐床上之所有黏聚物之投影面積 /有效爐床面積]X100.，·（1) 將黏聚物假設為真球，將黏聚物之平均直徑設為Dp， 將黏聚物彼此之距離設& "夺，黏聚物向爐床之投^面積^ 可由下述式（2)算出。 投影面積率（％) =7rx(Dp) V4/{(Dp+r + r) χ30 5/ 2}χ1〇〇(〇/0)…（2) 將黏聚物彼此之距離r設為”，投影面積率取 值，最大投影面積率成.為固定之值（9〇69%)。將該 影面積率設為"夺，本發明中將「根據點聚物之平均亩： DP與黏聚物彼此之距離Γ由上述式（2 徑 叫ί又衫面積率 201211264 之相對值」定義為鋪設密度。 此處，為了更詳細地說明鋪設密度之實際情形，而將 於約61 cm見方之平板狀容器鋪滿平均直徑為18 2 黏聚物時之情況示於圖2。 圖2之Case, (a)係於容器内於每1 m2單位面積令填 充9_3 kg黏聚物之例，此時之鋪設密度為〇 4。可知：因將 鋪設密度設為0.4時之理論填充量為於每1 m2單位面積中 為9.33 kg ’故Case. ( a)所示之充填量與鋪設密度幾乎等 於理論值。 圖2之Case. ( b)係於容器内於每1 m2單位面積中填 充1 3.9 kg黏聚物之例’此時之鋪設密度為〇 6。可知：因 將鋪設密度設為0.6時之理論填充量為於每1 m2單位面積 中為14.0 kg，故Case, (b)所示之充填量與鋪設密度幾乎 等於理論值。 圖2之Case. ( c)係於容器内於每i m2單位面積中填 充18.5 kg黏聚物之例’此時之鋪設密度為〇.8。可知：因 將鋪設密度設為0.8時之理論填充量為於每1 m2單位面積 中為18.66 kg ’故Case, (c)所示之充填量與鋪設密度幾乎 等於理論值。 圖2之Case. ( d)係於容器内於每1 m2單位面積中填 充23 _2 kg黏聚物之例，此時之鋪設密度為1 ·〇。可知：因 將鋪設密度設為1.0時之理論填充量為於每1 m2單位面積 中為23.33 kg ’故Case. ( d)所示之充填量與鋪設密度幾乎 等於理論值。 12 201211264 並且’如圖2之Case, (d)所示，以鋪設密度成為i 〇 之方式將黏聚物鋪滿於實際之爐床上非常困難，事實上， 若於現場將鋪設密度成為丨.0之量之黏聚物供給至爐内，則 會產生所投入之黏聚物重疊等新問題。因此，為了以黏聚 物不重疊之方式供給至爐内，如圖2之Case(c)所示’，通 過各種實證實驗可判明鋪設密度之上限較佳為〇 8左右。 另外’如圖2之Case, (a)所示，可預想於鋪設密度為 〇·4之情形時，於爐床上會產生非常多之空隙，生產性顯著 降低。因此，認為鋪設密度之下限值應為成為圖2之case. (a)與Case. ( b)之中間值之〇.5左右。 繼而，將黏聚物彼此之距離r、與投影面積率或舖設密 度之關係示於圖3。於圖3中’籲表示投影面積率之結果， □表示鋪設密度之結果。㈣3可知，隨著黏聚物彼此之 距離r變大，黏聚物之投影面積率及黏聚物之鋪設密度均變 小。另外，根據黏聚物彼此之距離Γ，投影面積率與鋪設密 度之間可確認良好之相關關係。 繼而，將「於丨4.0〜32.0mm範圍内改變黏聚物之平均 直徑時之鋪設密度與黏聚物向爐内之供給量之關係」示於 圖4。再者，黏聚物之供給量表示每一有效爐床面積之供給 質量。 於圖4中，連接點（A)與點（B)之直線表示：使用 :均直徑為17.5 mm以上之黏聚物，將黏聚物之鋪設密度 6又為0.5時之黏聚物向爐内之供給量的範圍。連接點（c ) 與點（D)之直線表示：使用平均直徑為17.5随以上之黏 13 201211264 聚物，將黏聚物之鋪設密度設為0.8時之黏聚物向爐内之供 給量的範圍。由圖4可知’為了將爐床上之黏聚物之鋪設 密度控制為0.5以上’只要調整黏聚物之平均直徑與黏聚物 向爐内之供給量（每一有效爐床面積之供給質量）即可。 利用移動床型還原溶融爐加熱上述黏聚物，使黏聚物 中之金屬氧化物還原熔融而製造粒狀金屬。本發明中使用 之移動床型還原熔融爐或爐内之加熱條件並無特別限定， 可採用公知之條件。 上述移動床型還原熔融爐例如可使用旋轉爐床爐。移 動床型還原炼融爐之爐床寬度並無特別限定，根據本發 明’即便係爐床寬度為4 mm以上之實機，亦可以經濟上有 利之條件提高粒狀金屬之生產性。 較佳為於將上述黏聚物供給至爐床上之前，於爐床上 預先鋪設碳質物質（以下有時稱為鋪床材），以上述黏聚物 成為一層之方式供給至該碳質物質層上。鋪床材成為黏聚 物所含之碳不足時之碳供給源，同時發揮爐床保護材之作 用》 上述鋪床材之厚度並無特別限定，但較佳為設為3 mm 以上。即，因於使用實機作為上述移動床型還原熔融爐之 情形時，爐床寬度達數m，故存在難以遍及整個寬度方向均 勻地鋪設鋪床材，產生厚度為2〜8 mm左右之偏差之情況。 因此，為了不產生未被鋪床材覆蓋之爐床部分，鋪床材較 佳為以3 mm以上之厚度鋪設。鋪床材之厚度更佳為5 以上，進而較佳為10 mm以上。於本發明中，因特別增大 14 201211264 了黏聚物’故即便使鋪床材較厚，黏聚物亦難以埋於鋪床 材中，還原效率幾乎不降低。具體而纟，於使用平均直徑 為爪爪以上之黏聚物之情形時，較厚之鋪床材尤其有效。 再者’對上述鋪床材之厚度之上限亦無特別限定，但由於 若鋪床材之厚度超過30 mm，則於本發明中黏聚物亦會藏 入舖床材中，故而存在阻礙對黏聚物供給熱、還原效率降 低之情況。其結果’易導致粒狀金屬變形，或内部品質劣 化。因此，鋪床材之厚度較佳為設為3〇 mm以 2。-以下，進而較佳為15mm以下。 用作上述鋪床材之碳質物質，可使用作為上述碳質還 原劑所例示者。碳質物質例如建議使用粒子直徑為3 〇職 以下者。若碳質物質之粒子直徑超過3 〇随，則有溶融之 熔渣μ落至奴質物質之空隙間而到達床表面，侵蝕爐床之 虞。石反質物質之粒子直徑更佳為2 〇 mm以下。但是，由於 右碳質物質之粒子直徑低於G 5 m m之碳質物質之比率變得 過大則黏聚物會藏入鋪床材之中，加熱效率變低，粒狀 金屬之生產性降低，故而並非較佳。 、供給至鋪設有鋪床材之爐床上之上述黏聚物較佳為以 成為1層之方式供給黏聚物。為了增大粒狀金屬鐵之生產 量，通常情況下考慮增加供給至爐内之黏聚物量，若增加 聚物之供'給4 ’則«物於爐#上會積層| 2層或3 層以上。於此情形時，上方之黏聚物自爐體受到充分之熱 而還原熔融’但未對下方之黏聚物充分地供給熱，因此易 殘留未還原部分。若僅上方之黏聚物還原熔融’熔融鐵與 15 201211264 下方之未料還原鐵等-體化，Mlj無法回收高品質之粒狀 金屬鐵。因此，建議如本發明般，於在爐内確實地進行固 體還原與滲碳溶融之情形時，以爐床上之黏聚物大致成為i 層之方式供給黏聚物。 為了使爐床上之黏聚物成為1層，而於供給至爐内之 黏聚物進人加熱反應區域之前，以遍及有效爐床之寬度整 體均勻鋪滿黏聚物之方4，例如若使用顆粒調平器，則可 調整爐床上之黏聚物之鋪設。 利用移動床型還原熔融爐加熱上述黏聚物，使黏聚物 所3之金屬氧化物還原溶融時之加熱條件，可採用常規方 法之條件即，供給上述黏聚物至爐床上，於特^溫度進 行固體還原’進一步加熱保持直至熔解，肖此製造由雜質 所構成之炼渣（氧化物）與粒狀金㈣。對於爐床上之黏 聚物藉由议置於爐之上部（例如頂部）或側壁之數個燃 燒器之燃燒火焰之熱、或來自加熱至高溫之爐内财火物之 輻射熱進行加# ’自黏聚物之外周部向内部傳熱，進行固 體還原反應。 於爐之刖半區域’黏聚物一面維持固體狀態一面進巧 還原反應’於爐之後半區域，固體還原已結束之黏聚物内 之微小還原鐵一面 聚，與黏聚物内之 金屬鐵。 經由滲碳反應而於熔解之過程中相互凝 雜質（熔渣成分）分離’ 一面形成粒狀 由於爐之刖半區域係使黏聚物中之氧化鐵固體還原， 故而較佳為將爐内溫度控制A 1300〜145CTC左右。由於爐 16 201211264 原鐵滲碳、熔融，而使其凝 制為1400〜1550°C左右。再 之後半區域係使黏聚物中之還 聚’故而較佳為將爐内溫度控 者，於將爐内加熱i 1550°c以上之情形時，對黏聚物供給 過剩之熱，超過向黏聚物内傳熱之速度，、結果於固體還原 結束之前，部分成為熔融狀態’伴隨急遽之反應，結果引 起產生異常之造渣之熔融還原反應。 爐之後半區域之爐内溫度亦可設定為高於爐之前半區 域之爐内溫度。 於本發明中，如下述式（3 )所示，根據單位時間（小 時）之母有效爐床單位面積（m2)之粒狀金屬之生產量 (ton)而評價加熱上述黏聚物使金屬氧化物還原熔融而製 造粒狀金屬時之生產性。 生產性（ton/ m2/小時）=粒狀金屬之生產量（粒狀 金屬t〇n//小時）/有效爐床面積（m2)…（3) 於上述式（3)中’粒狀金屬之生產量（粒狀金屬ton /小時）以下述式（4 )表示。 粒狀金屬之生產量（粒狀金屬ton/小時）=黏聚物之 裝入I (黏聚物ton/小時）X由每1噸黏聚物所製造之粒 狀金屬之質量（粒狀金屬ton/黏聚物ton ) X製品回收率… (4) 於上述式（4)中，製品回收率係以「直徑為3 35 mm 以上之粒狀金屬鐵相對於所得之粒狀金屬之總量之比例[直 徑為3.35 mm以上之粒狀金屬鐵之質量/粒狀金屬鐵之總 量χ1〇〇]」算出。 17 201211264 再者，於下述實施例之實驗例2、3中，為了定量地評 價本發明之效果’故將平均直徑為17.5 mm之供試材（黏 聚物）設為標準黏聚物，以相對值（生產性指數）表示將 該標準黏聚物之生產性設為1 .〇〇時之各黏聚物之生產性。 以下，列舉實施例更具體地說明本發明，但本發明並 不受下述實施例限定，當然亦可於可適於前述後述宗旨之 範圍内適當地加入變更而實施，該等均包含於本發明之技 術範圍内。 [實施例] [實驗例1] 製作將含有金屬氧化物與碳質還原劑之混合物作為^ 料之黏聚物’將该黏聚物供給至移動床型還原熔融爐之切 床上並進行加熱，將原料混合物中之金屬氧化物還原熔罱 而製造粒狀金屬鐵。 即，使用下述表】你_ _ 所不之成分組成之鐵礦石作為金肩 氧化物，使用下述表2 κ _ 所不之成分組成之石碳作為碳質这 原劑來製造黏聚物。詳 Λ Α 〒、，、田而s ’於上述鐵礦石及上述石碎 之混合物中，摻合小來 私作為黏合劑’摻合石灰石或白雲 石專作為副原料來製作 蜻釭、⑽^ 十构直徑不同之顆粒狀黏聚物（供 δ式材h將供試材之摻厶 表3…卜，利用游標；： 值之百分率）示於下过 4。供試材之平均直徑係測 平均直徑，將結果示於下供試材之長徑與短徑，算 2 0個時之平均值。 於下述表4中’亦 _ 表示了各供試材之單位質量與視 18 201211264 測定20個之質量之結果之平均 由於液體（水銀）中浸潰黏聚物 度。供試材之單位質量係 值。供試材之視密度係藉 並測定其浮力而求出之值 利用實驗室規模之小型加熱爐（爐内之溫度為145〇。〔 分別加熱所得之平均直徑不同之供試材，調查使供試材所 含之鐵礦石還原熔融所需之時間（反應時間將反應時間 之測定結果示於下述表4。 將供試材之平均直棱（Dp )與反應時間之關係示於圖 5。圖5中以虛線所示之曲線表示繪圖點之近似曲線，以基 於供試材之平均直徑之2次式表示。由圖5可知，供試材 之平均直徑越大’反應時間就越長。 根據上述實驗例1之結果，使反應時間或製品回收率 正規化（Normalization)，綜合評價改變供試材彼此之距離 (下述實驗例2 )或供試材之鋪設密度（下述實驗例3 )時 之生產性。 [表1] — 鐵礦石 成分組成（晳晉％)-- 總Fe量 FeO Si02 CaO AI2O3 MgO MnO T1O2 P s 67.73 29.40 4.54 0.42 0.21 0.47 0.34 0.07 0.018 0.002 [表2] 石碳 成分組成p ί 量0/〇) 固定碳 揮發分 灰分 總計 77.21 16.65 6.14 100 201211264 [表3] 供試材 __#合組成（質量％) 鐵礦石 石碳 黏合劑 副原料 71.95 17.01 0.90 11.55 [表4]

No. 平均直經 (mm) 單位質量 (g/個） 視密度 (g/cm3) 反應時間 (分鐘） 1 ~173 ~~ 6.06 2.23 8.7 2 18.8 7.58 2.19 8.8 3 ~~\9A~~ 8.46 2.21 9.0 4 21.3 11.16 2.21 10.0 5 _ 23.1—~1 14.60 2.27 10.7 25.2 18.77 2.24 12.0 7 27.0 22.98 2.23 13.2 [實驗例2 ] 於實驗例2中’綜合調查：「使用實機之移動床型還原 熔融爐，使爐床上之供試材之鋪設密度固$，對平均直徑 為16.〇〜28.0随（1.6〇〜28〇咖）之供試材進行加埶而^ 造粒狀金屬鐵時」之供試材之平均直徑對粒狀金屬鐵之生 產性所造成之影響。 使用旋轉爐床爐作為移動床型還原熔融爐，以爐床上 之供試材之鋪設密度成為G.66之方式，將上述供試材供給 至爐床上並加熱’使鐵礦石還原熔融而製造粒狀金屬鐵。 爐内之溫度係將前半區域設定為14〇〇t，將後半區域設定 為1470°C。所謂前半區域，係指實施供試材中之鐵礦石之· 固體還原之區@ ’所謂後半區域，係指於供試材中生成並 20 201211264 炼融之微小還原鐵進行滲破 炼渣分離之區域。 溶解’最終凝聚並與熔鐵及 爐床上之供試材之舖設密度，係調整供試材向爐内之 ，給量與爐床之移動速度（旋轉速度）而控制。即以於 根據上述預備實驗之結果而設定之環境條件之加熱區域 内」鐵礦石進行還原熔融之方式，確定爐床之移動速度， 考慮該移動速度而調整上述供財之供給量，將爐床上之 供武材之鋪設密度控料G.66e於下述表5中，將供試材 彼此之距離r作為參考值表示。 根據上述式（3 )算出使各供試材還原熔融而製造粒狀 金屬鐵時之生產性，將Nq12之供試材（標準黏聚物）之 生產性作為基準（生產性指數1〇〇)，以相對值（生產性指 數）表示各供試材之生產性。將各供試材之生產性指數示 於下述.表5。另外，將供試材之平均直徑與生產性指數之關 係示於圖6。 由圖6可知’於使爐床上之鋪設密度固定之情形時， 藉由將供試材之平均直徑增大至17.5 mm以上，比供試材 之平均直徑為16.0 mm時更能改善生產性。即，隨著增大 供試材之平均直徑’生產性逐漸提高，供試材之平均直徑 為22.0 mm時’生產性指數成為最大值。 但是’若增大供試材之平均直徑超過26 〇 mm，則存在 粒狀金屬鐵之生產性逐漸惡化之傾向。認為生產性之所以 惡化’係因為由於供試材變大，故而反應時間變長。因此， 可知於鋪設密度為固定之情形時，藉由將供試材之平均直 21 201211264 徑調整為17_5〜26.〇111111之間，比使用平均直徑為16〇1〇1^ 之供試材更能改善生產性。 [表5]

No. 平均直徑 (cm) 距離r (cm) 鋪設密度 (-) 生產性指數 11 1.60 0.37 0.66 0.93 12 1.75 0.37 0.66 1.00 13 1.81 0.42 0.66 ΓοΓ~~' 14 1.90 0.44 0.66 L05 15 2.00 0.46 0.66 L07 16 2.20 0.50 0.66 1Ό8~~' 17 2.40 0.55 0.66 1.05 18 2.60 0.60 0.66 Γ im ~" 19 2.80 0.64 0.66 0.95 [實驗例3] 於實驗例3中，調查：「假定平均直徑為16.〇〜32 〇mm (1.60〜2.80 cm)之供試材，使用實機之移動床型還原熔 融爐，使爐床上之供試材彼此之距離r固定（〇 42 cm)，改 變供試材之鋪設密度進行加熱而製造粒狀金屬鐵時」之供 試材之鋪設密度對粒狀金屬鐵之生產性所造成之影響。 此事例係：使用旋轉爐床爐作為移動床型還原熔融 爐，將下述表6所示之平均直徑之供試材供給至爐床上進 订加熱’使鐵礦石還原炫融而製造粒狀金屬鐵之情形。爐 内之力，、、、條件與上述實驗例2相同。將爐床上之供試材之 鋪設密度示於下述表6。 根據上述或「2@ · ^ 算出使各供試材還原熔融而製造粒狀 金屬鐵時之生產，祕 肢 斗m , 22之供試材（標準黏聚物）之 生產性作為基準M 、 •)’以相對值（生產性指數）表示各 22 201211264 供3式材之生產性。將各供試材之生產性指數示於下述表6。 另外’將供試材之平均直徑與生產性指數之關係示於圖7。 由下述表6及圖7可知，於使供試材彼此之距離r固定 之情形時’藉由將供試材之平均直徑增大至丨7 5 mm以上， 可增大爐床上之供試材之鋪設密度。另外，增大供試材之 平均直徑比供試材之平均直徑為16G時更能改善粒狀金屬 鐵之^產性。即，隨著增大供試材之平均直徑，生產性逐 漸提同’供试材之平均直徑為24 G随時生產性指數成為 最大值。 仁疋，右増大供試材之平均直徑至超過24 〇爪爪，則存 在粒狀金屬鐵之生產性逐漸惡化之傾向H生產性之所 、會降低係因為由於供試材變大，故而反應時間變長。 因此，可知藉由將供試材之平均直徑調整為17 5〜32〇咖 之間，比使用平均直徑兔】Α Λ 』旦瓜為16.0 mm之供試材更能改善生 性。 | 23 201211264 [表6]

No. 平均直徑 距離r 鋪設密度 生產性指數 (cm) (cm) (-) 21 1.60 0.42 0.63 0.89 11 1.75 0.42 0.65 1.00 2ό 1.81 0.42 0.66 1.04 24 1.90 0.42 0.67 1.08 2t> 2.00 0.42 0.69 1.12 2b 2.20 0.42 0.71 1.17 2/ 2.40 0.42 0.73 1.17 28 2.60 0.42 0.74 1.15 29 2.80 0.42 0.76 1.10 iU 3.00 0.42 0.77 1.05 31 3.20 0.42 0.78 0.99 ’如上述實驗例2所 綜合上述實驗例2、3之結果可知 示，若使用平均直徑較大之黏聚物（例如平均直徑超過28 〇 mm之黏聚物）’則於鋪設密度為固定之情形時，存在粒狀 金屬鐵之生產性降低之情況，但如上述實驗例3所示，若 提高鋪設密度，則即便使用例如平均直徑超過28 〇 mm之 黏聚物，亦可提高生產性。即可知：將爐床上之黏聚物（供 •式材）之鋪设密度设為〇·5以上進行加熱時，可藉由將平均 直徑為17.5 性。換言之 mm以上之黏聚物供給至爐床上而提高生產 17.5 mm以上之黏聚 可知若準備平均直徑為 物，將爐床上之黏聚物之鋪設密度設為〇 5以上於爐内進行 加熱，則可生產性良好地製造粒狀金屬鐵。 [產業上之可以用性] 根據本發明’可提高粒狀金屬之生產性。 【圖式簡單說明】 圖1係示意性地表示鋪滿於爐床上之黏聚物之平面圖。 24 201211264 圖2係表示鋪滿平均直徑為18.2 黏聚物時之情 況之圖式代用照片。 圖3係表示黏聚物彼此之距離r與投影面積率或鋪設密 度之關係之圖表。 圖4係表示鋪設密度與黏聚物向爐内之供給量之關係 之圖表。 圖5係表示供試材（黏聚物）之平均直徑（)與反 應時間之關係之圖表。 圖6係表示使黏聚物之鋪設密度固定而製造粒狀金屬 鐵時之黏聚物的平均直徑與生產性指數之關係之圖表。 圖7係表示使爐床上之黏聚物（供試材）彼此之距離r 固定而製造粒狀金屬鐵時之黏聚物的平均直徑與生產性指 數之關係之圖表。 【主要元件符號說明】

Dp 黏聚物之平均直徑 r 黏聚物彼此之距離 25

Claims (1)

1. 201211264 七、申請專利範圍： 1 · 一種粒狀金屬之製造方法，係將含有金屬氧化物與碳 質還原劑之黏聚物供給至移動床型還原熔融爐之爐床上並 進行加熱’將該金屬氧化物還原熔融後，將所得之粒狀金 屬冷卻’之後排出至該爐外並回收； 將該爐床上之黏聚物之鋪設密度設為〇 5以上進行加 熱時’將平均直徑為1 7 · 5 mm以上之黏聚物供給至該爐床 上。 2. 如申請專利範圍第1項之製造方法，其中，預先於該 爐床上鋪設碳質物質，以該黏聚物成為一層之方式供給至 該碳質物質層上·。 3. 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中，使用 氧化鐵作為該金屬氧化物。 4. 如申請專利範圍第丨項之製造方法，其中，使用旋轉 爐床爐作為該移動床型還原炼融爐。 5. 如申請專利範圍第i項之製造方法，其中，使用煉鐵 粉塵作為該金屬氧化物。 6·如申請專利範圍第！項之製造方法，其中，於該移動 床型還原熔融爐之前半區域將爐内溫度控制為i3〇〇〜i45〇 °C，於後半區域則將爐内溫度控制為1400〜i55〇t。 7 ·如申請專利範圍第6項之m生·丄 ▼图示〇峭方法，其中，該移動床 型還原溶融爐之後半區域之爐内p6 ^ 1夂卞皿度係設定為高於前半區 域之爐内溫度。 26