Способ получения восстановленных железных агломератов
Изобретение относится к способу получения восстановленных железных агломератов. Прессовки, включающие содержащий оксид железа материал и углеродистый восстанавливающий агент, загружают на под нагревательной печи с подвижным слоем и нагревают для восстановления оксида железа в прессовках. При этом используют прессовки, каждая из которых включает содержащий оксид железа материал, средний диаметр частиц которого составляет от 4 до 23 мкм, и содержит частицы, диаметр которых составляет 10 мкм или менее, в количестве 18 мас. % или более. Изобретение обеспечивает повышение выхода восстановленных железных агломератах, частицы которых имеют большие диаметры, сокращение продолжительности производства, что обеспечивает повышение производительности, и существенное снижение содержания загрязняющих примесей, таких как сера, в восстановленных железных агломератах. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 11 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу получения восстановленных железных агломератов посредством загрузки прессовок, состоящих из смеси сырьевых материалов, которая включает содержащий оксид железа материал и углеродистый восстанавливающий агент, на под нагревательной печи с подвижным слоем и нагревания прессовок для того, чтобы подвергнуть оксид железа в прессовках восстановлению или восстановительной плавке.
Предпосылки создания изобретения
Был разработан способ получения железа прямым восстановлением для получения агломерированного (включая гранулированное) металлического железа (восстановленное железо) из смеси, содержащей источник оксида железа (в дальнейшем также называемой «содержащий оксид железа материал»), например железную руду или оксид железа, и содержащий углерод восстанавливающий агент (в дальнейшем также называемый «углеродистый восстанавливающий агент»). При осуществлении такого способа изготовления железа прессовки, в виде которых сформирована смесь, загружают на под нагревательной печи с подвижным слоем. Прессовки нагревают в печи, используя газовый теплообмен и лучистую энергию с помощью нагревательной горелки для восстановления оксида железа в прессовках углеродистым восстанавливающим агентом. После этого полученное восстановленное железо науглероживают, плавят и обеспечивают его коалесценцию в виде агломератов с одновременным отделением от побочного шлака. Затем агломераты охлаждают и отверждают, получая агломерированное металлическое железо (восстановленные железные агломераты).
Такой способ изготовления железа не требует использования крупномасштабного оборудования, такого как доменная печь, и обеспечивает высокую степень гибкости использования ресурсов, например, устраняет необходимость в коксе, поэтому в последнее время такой процесс получения железа был подвергнут исследованиям для обеспечения практического применения. Однако его осуществление в промышленном масштабе требует решения множества проблем, касающихся, например, устойчивого режима, безопасности, стоимости, качества гранулированного железа (чугуна) (то есть продукта), производительности.
В частности, для получения восстановленных железных агломератов желательно улучшить выход крупнозернистых восстановленных железных агломератов и восстановление во время производственного периода. Что касается данного способа, в PTL 1 (источник патентной литературы 1) указано, например, что «способ получения гранулированного металлического железа включает нагревание сырьевого материала, который включает содержащий оксид железа материал и углеродистый восстановитель для восстановления оксида металла в сырьевом материале, последующее нагревание полученного металла с целью плавления металла и обеспечение возможности коалесценции металла для формирования гранулированного металла во время отделения от побочного шлакового компонента, в котором ускоряющий коалесценцию агент для побочного шлака содержится в сырьевом материале».
Согласно данному способу высокий выход крупнозернистого гранулированного металла в некоторой степени достигается ща счет использования ускоряющего коалесценцию агента (например, флюорита). Однако, к тому же, согласно данному способу эффект улучшения является насыщенным, поэтому дальнейшее улучшение такого эффекта является желательным.
Что касается качества восстановленных железных агломератов, гранулированное железо, получаемое описываемым способом изготовления, подают в существующее оборудование для выплавки стали и используют в качестве источника железа. Таким образом, в гранулированном железе (также называемом «гранулированный чугун») обеспечивается низкое содержание примесных элементов, таких как сера. Для достижения этого, например, в PTL2 указано, что «способ получения гранулированного металлического железа, имеющего низкое содержание серы, включает загрузку смеси, которая включает содержащее оксид железа вещество и углеродистый восстановитель, на под нагревательной печи с подвижным слоем, нагревание смеси для восстановления оксида железа в смеси углеродистым восстановителем, обеспечение коалесценции сформированного металлического железа в виде гранул во время отделения металлического железа от побочного шлака и отверждение гранул в результате охлаждения, причем количества содержащих CaO, MgO и SiO2 материалов в смеси регулируют таким образом, что основность шлакового компонента, т.е. (CaO+MgO)/SiO2, составляет от 1,2 до 2,3 и что содержание MgO (MgO) в компонентах, содержащихся в шлаке, составляет от 5% до 13%, определяемое на основании содержания СаО, MgO и SiO2 в смеси».
Согласно данному способу содержащее MgO вещество (например, доломитовую руду) добавляют к смеси для регулирования шлаковых компонентов, тем самым обеспечивая низкое содержание серы в гранулированном металлическом железе. Согласно данному способу эффект улучшения также является насыщенным, поэтому дальнейшее улучшение такого эффекта является желательным.
Следует отметить, что ускоряющие коалесценцию агенты, такие как флюорит, и содержащий MgO материал, такой как доломитовая руда, используются в качестве регулирующих температуру плавления агентов.
Перечень ссылок
Патентная литература
PTL1: публикация нерассмотренной заявки №2003-73722 на патент Японии
PTL2: публикация нерассмотренной заявки №2004-285399 на патент Японии
Раскрытие изобретения
Техническая задача
Настоящее изобретение было создано в свете вышеописанных обстоятельств. Целью настоящего изобретения является разработка способа получения восстановленных железных агломератов посредством нагревания прессовок, состоящих из смеси сырьевых материалов, которая включает по меньшей мере содержащий оксид железа материал и углеродистый восстанавливающий агент, в нагревательном устройстве с подвижным слоем для того, чтобы подвергнуть оксид железа в прессовках восстановительной плавке, при этом данный способ улучшает выход восстановленных железных агломератов, имеющих крупный размер зерен, повышает производительность благодаря сокращению продолжительности производства и минимизирует содержание примесных элементов, таких как сера, в восстановленных железных агломератах.
Решение поставленной задачи
Способ получения восстановленных железных агломератов согласно настоящему изобретению, который решает описанные выше задачи, включает в себя загрузку прессовок, которые включают содержащий оксид железа материал и углеродистый восстанавливающий агент, на под нагревательной печи с подвижным слоем, и нагревание прессовок для восстановления оксида железа в прессовках, в котором используют прессовки, каждая из которых включает содержащий оксид железа материал и имеет средний диаметр частиц от 4 до 23 мкм, и содержит частицы, диаметр которых составляет 10 мкм или менее, в количестве 18 мас.% или более.
В способе согласно настоящему изобретению характерным примером содержащего оксид железа материала является железная руда. Средний диаметр частиц содержащего оксид железа материала, расположенного в центральной части каждой из прессовок, предпочтительно составляет от 4 до 23 мкм.
Другой способ получения восстановленных железных агломератов согласно настоящему изобретению, который решает описанные выше задачи, включает загрузку прессовок, которые включают содержащий оксид железа материал, углеродистый восстанавливающий агент и регулирующий температуру плавления агент, на под нагревательной печи с подвижным слоем, нагревание прессовок для восстановления оксида железа в прессовках, дальнейшее нагревание прессовок для того, чтобы по меньшей мере частично расплавить прессовки, и коалесценцию железного компонента, в котором используют прессовки, каждая из которых включает содержащий оксид железа материал и имеет средний диаметр частиц от 4 до 23 мкм, и содержит частицы, диаметр которых составляет 10 мкм или менее, в количестве 18 мас.% или более.
В данном способе также характерным примером содержащего оксид железа материала является железная руда. Средний диаметр частиц содержащего оксид железа материала, расположенного в центральной части каждой из прессовок, предпочтительно составляет от 4 до 23 мкм.
Преимущества изобретения
Согласно настоящему изобретению прессовки, состоящие из смеси сырьевых материалов, которая включает по меньшей мере содержащий оксид железа материал и углеродистый восстанавливающий агент, загружают на под нагревательной печи с подвижным слоем и нагревают для того, чтобы подвергнуть оксид железа в прессовках восстановительной плавке, тем самым обеспечивая получение восстановленных железных агломератов. Средний диаметр частиц и распределение размеров частиц (гранулометрический состав) содержащего оксид железа материала соответствующим образом контролируют, тем самым улучшая выход восстановленных железных агломератов, имеющих крупный размер гранул, сокращая продолжительность производства, что обеспечивает повышение производительности, и минимизируя содержание примесных элементов, таких как сера, в восстановленных железных агломератах.
Описание вариантов воплощения
При получении восстановленных железных агломератов во время формирования прессовок, состоящих из смеси, которая включает содержащий оксид железа материал, служащий в качестве такого компонента, как сырьевой материал, и углеродистый восстанавливающий агент, как и содержащий оксид железа материал, так и углеродистый восстанавливающий агент соответствующим образом измельчают в порошок, а затем регулируют таким образом, чтобы придать им однородный размер для того, чтобы обеспечить их легкое гранулирование. Однако не учитывалось влияние размера такого компонента, как сырьевой материал (средний диаметр частиц), на выход и производительность в отношении восстановленных железных агломератов. Предполагалось, что избыточное измельчение такого компонента, как сырьевой материал, приводит к диспергированию данного компонента, тем самым предотвращая коалесценцию восстановленного железа и снижая производительность.
Для достижения вышеописанной цели авторы настоящего изобретения провели исследования с точки зрения различных перспектив. В частности, авторы настоящего изобретения провели исследования влияния диаметра частиц и распределения размера частиц такого компонента, как сырьевой материал, на производительность и обнаружили, что соответствующее регулирование среднего диаметра частиц и распределения размера частиц содержащего оксид железа материала способствует успешному достижению описанной цели. Сделанные открытия позволили завершить настоящее изобретение.
Согласно настоящему изобретению необходимо, чтобы средний диаметр частиц содержащего оксид железа материала в агломератах составлял 23 мкм или менее и содержал частицы, диаметр которых составляет 10 мкм или менее, в количестве 18 мас. % или более. Используемый здесь термин «средний диаметр частиц» означает диаметр частиц (в дальнейшем также называемый «D50»), соответствующий 50% массы частиц (накопленная величина 50 мас. %) при подсчете количества частиц от наименьшей частицы. Предполагается, что причина улучшения выхода восстановленных железных агломератов и производительности при использовании такого компонента, как сырьевой материал, заключается в следующем.
Описанные прессовки подвергают восстановлению или восстановительной плавке при температуре от 1200°С до 1500°С. На ранней стадии реакции восстановления прямой контакт между содержащим оксид железа материалом и углеродистым восстанавливающим агентом обеспечивает дальнейший ход реакции. Измельчение содержащего оксид железа материала до мелких частиц повышает вероятность контакта между содержащим оксид железа материалом и углеродистым восстанавливающим агентом, тем самым сокращая продолжительность восстановления. Когда углеродистый восстанавливающий агент начинает газифицироваться, реакция восстановления проходит с поверхности содержащего оксид железа материала. Таким образом, измельчение содержащего оксид железа материала на мелкие частицы увеличивает площадь поверхности и сокращает продолжительность восстановления и время на получение восстановленных железных агломератов (в дальнейшем восстановленные железные агломераты, полученные восстановительной плавкой также, в частности, называются «гранулированным восстановленным железом»).
В качестве компонента сырьевого материала, используемого в настоящем изобретении, может содержаться регулирующий температуру плавления агент, например известняк, флюорит или доломитовая руда. В таком случае измельчение содержащего оксид железа материала до мелких частиц сокращает расстояние между таким компонентом, как пустая порода в содержащем оксид железа материале, и поверхностью регулирующего температуру плавления агента (повышает вероятность того, что пустая порода в содержащем оксид железа материале находится поблизости от поверхности регулирующего температуру плавления агента) и увеличивает частоту контакта между таким компонентом, как пустая порода, и регулирующим температуру плавления агентом, тем самым облегчая формирование расплавленного продукта. Это способствует отделению пустой породы от содержащего оксид железа материала и коалесценции такого восстановленного компонента оксида железа. Иными словами, может произойти явление, полностью противоположное признанному в прошлом явлению.
Серный компонент в основном содержится в углеродистом восстанавливающем агенте. После газификации углеродистого восстанавливающего агента серный компонент остается в гранулах. Серный компонент вводят в гранулированное восстановленное железо и пустую породу во время плавки. Согласно настоящему изобретению такой компонент, как пустая порода, формируется легко. Таким образом, серный компонент более вероятно плавно и быстро переходит в жидкий компонент и менее вероятно внедряется в гранулированное восстановленное железо, таким образом, по-видимому, снижая концентрацию серы в гранулированном восстановленном железе.
Для того чтобы обеспечить эффективное получение такого действия, средний диаметр частиц (D50) содержащего оксид железа материала должен составлять 23 мкм или менее и содержать частицы, диаметр которых составляет 10 мкм или менее, в количестве 18 мас. % или более. Средний диаметр частиц предпочтительно составляет 17 мкм или менее. В том случае, если средний диаметр частиц (D50) составляет менее 4 мкм, то есть является слишком маленьким, формирование прессовок затрудняется.
В качестве содержащего оксид железа материала, используемого в настоящем изобретении, могут быть использованы железная руда, железистый песчаник, отходы плавки цветных металлов или подобное. В качестве углеродистого восстанавливающего агента может быть использован содержащий углерод материал. Например, может быть использован уголь или кокс.
В описываемые прессовки могут быть введены дополнительные компоненты связующие, материал-источник MgO, материал-источник СаО и подобное. Примеры подходящего связующего включают полисахариды (например, крахмал, такой как мука). Примеры подходящего материала-источника MgO включают порошки MgO, Mg-содержащие материалы, выделенные из природной руды и морской воды, и карбонат магния (MgCO3). Примеры подходящего материала-источника СаО включают обожженную известь (СаО), гашеную известь (Са(ОН)2) и известняк (основной компонент: СаСO3). Кроме того, может быть использован доломит, который представляет собой двойную соль карбоната кальция и карбоната магния.
Форма прессовок конкретно не ограничена. Ее примеры включают окатыши и брикеты. Размер прессовок конкретно не ограничен. Диаметр (максимальный диаметр) предпочтительно составляет 50 мм или менее. В том случае, если диаметр прессовок слишком велик, эффективность агломерации снижается. Более того, теплопередача нижним частям окатышей снижается, тем самым снижая производительность. Нижний предел размера составляет около 5 мм.
Не все частицы содержащего оксид железа материала в прессовках нуждаются в измельчении до состояния порошка. Десять процентов в расчете на массу или более всего содержащего оксид железа материала могут удовлетворять описанному выше требованию к среднему диаметру частиц. Примером структуры, которая удовлетворяет такому требованию, является структура, в которой измельченный в порошок содержащий оксид железа материал присутствует по меньшей мере только в центральной части каждой из прессовок. При нагревании прессовок извне, повышение температуры в центральной части каждой прессовки замедляется по сравнению с периферийной частью. Таким образом, реакция также замедляется. Для ослабления данного явления эффективным является размещение измельченного в порошок содержащего оксид железа материала в центральной части. Термин «центральная часть» означает, что, например, в том случае, если прессовки имеют сферическую форму (сухой окатыш, описанный ниже), центральная часть относится к части, простирающейся от центра сферы до точки, которая удовлетворяет описываемому среднему диаметру мелких частиц (часть за пределами центральной части называют «периферической частью»).
В том случае, если измельченный в порошок содержащий оксид железа материал присутствует по меньшей мере в центральной части каждой из прессовок, базовая структура является следующей: измельченный в порошок содержащий оксид железа материал, описанный в настоящем изобретении, присутствует только в центральной части, а такой компонент, как сырьевой материал, имеющий нормальный средний диаметр частиц (не измельченный), присутствует в периферической части. Кроме того, вариант воплощения настоящего изобретения включает структуру, в которой весь используемый сырьевой материал представляет собой содержащий оксид железа материал, который удовлетворяет среднему диаметру частиц и распределению размеров, указанному в настоящем изобретении.
В данной заявке испрашивается приоритет заявки на патент Японии №2012-042395, поданной 28 февраля 2012 г. Заявка на патент Японии №2012-042395, поданная 28 февраля 2012 г., включена в настоящее описание во всей своей полноте посредством указанной ссылки.
ПРИМЕРЫ
Далее настоящее изобретение описано подробно со ссылкой на примеры, однако подразумевается, что приведенные примеры не предназначены для ограничения настоящего изобретения. Любые модификации в рамках описанной выше или ниже цели входит в технический объем настоящего изобретения.
ПРИМЕР 1
Получают прессовки, состоящие из смеси сырьевого материала, включающей содержащий оксид железа материал, углеродистый восстанавливающий агент и связующее. Прессовки загружают в нагревательную печь и нагревают для того, чтобы подвергнуть оксид железа в прессовках восстановительной плавке, получая в результате восстановленные железные агломераты (гранулированное восстановленное железо).
В данном случае в качестве содержащего оксид материала используют железную руду А, имеющую состав компонентов (состав основных компонентов), описанный в таблице 1. Уголь, имеющий состав компонентов, описанный в таблице 2, используют в качестве углеродистого восстанавливающего агента. Прессовки получают из компонентов сырьевого материала (содержащий оксид железа материал и углеродистый восстанавливающий агент), имеющего различные средние диаметры частиц и различные гранулометрические составы. В частности, муку, служащую в качестве связующего, смешивают со смесями железной руды и угля, имеющими различные средние диаметры частиц (D50), в соотношении, описанном в таблице 3. Получают цилиндрические прессовки, каждая из которых имеет диаметр 20 мм и высоту 10 мм (после формования осуществляют сушку при 105°С в течение целых суток).
| Таблица 1 | |||||||
| Тип железной руды | Состав компонентов железной руды (мас. %) | ||||||
| Feобщ | FeO | SiO2 | CaO | Al2O3 | MgO | S | |
| А | 66,62 | 0,12 | 2,24 | 0,07 | 0,96 | 0,03 | 0,008 |
| В | 67,61 | 29,14 | 4,9 | 0,45 | 0,23 | 0,49 | 0,003 |
| Таблица 2 | |||
| Состав компонентов угля (мас. %) | |||
| Связанный углерод | Летучий компонент | Зола | Всего |
| 84,36 | 7,58 | 8,06 | 100 |
| Таблица 3 | |||
| Соотношение компонентов смеси (мас. %) | |||
| Железная руда | Уголь | Связующее | Всего |
| 79,42 | 19,86 | 0,9 | 100 |
Прессовки нагревают при 1300°С в атмосфере азота и определяют скорость восстановления (продолжительность реакции). Продолжительность реакции определяют как время, необходимое для того, чтобы уровень восстановления оксида железа в железной руде достиг 90%. В таблице 4 описаны полученные результаты вместе с используемыми средними диаметрами частиц и гранулометрическими составами сырьевых компонентов (железная руда и уголь).
| Таблица 4 | ||||
| Эксперимент № | Средний диаметр частиц железной руды (мкм) | Содержание частиц диаметром 10 мкм или менее в железной руде А (мас. %) | Средний размер частиц угля (мкм) | Продолжительность реакции (мин) |
| 1 | 37 | 6 | 48 | 9,3 |
| 2 | 17 | 32 | 48 | 8,8 |
| 3 | 3,9 | 99 | 48 | 7,7 |
| 4 | 37 | 6 | 14 | 9,1 |
| 5 | 37 | 6 | 2,4 | 9,0 |
| 6 | 17 | 32 | 14 | 8,4 |
Полученные результаты показывают, что меньший средний диаметр частиц (D50) железной руды обеспечивает существенное сокращение продолжительности реакции. Несмотря на попытку формования прессовки из железной руды, средний диаметр частиц которой (D50) составляет менее 4 мкм, было установлено, что такое формование невозможно.
Пример 2
Получают прессовки, состоящие из смеси сырьевого материала, включающей содержащий оксид железа материал, углеродистый восстанавливающий агент, регулирующие температуру плавления агенты (известняк, доломит и флюорит) и связующее. Прессовки загружают в нагревательную печь и нагревают для того, чтобы подвергнуть оксид железа в прессовках восстановительной плавке, получая в результате восстановленные железные агломераты.
В данном случае в качестве содержащего оксид материала используют железные руды, имеющие состав компонентов, описанный в таблице 1. Уголь, имеющий состав компонентов, описанный в таблице 5, используют в качестве углеродистого восстанавливающего агента. В качестве регулирующих температуру плавления агентов используют известняк, имеющий состав компонентов (состав основных компонентов), описанный в таблице 6; доломит, имеющий состав компонентов (состав основных компонентов), описанный в таблице 7, и флюорит, имеющий состав компонентов (состав основных компонентов), описанный в таблице 8. Прессовки получают из железных руд, имеющих различные средние диаметры частиц и различные гранулометрические составы (содержание частиц с заданным диаметром). В частности, муку, служащую в качестве связующего, смешивают со смесями железных руд, имеющих различные средние диаметры частиц и различные гранулометрические составы, в соотношении, описанном в таблице 9. К каждой из полученных смесей добавляют соответствующее количество воды. Смеси агломерируют в грануляторе пневматического типа в виде сырых окатышей диаметром 19 мм. Полученные сырые окатыши загружают в сушилку и нагревают при 180°С в течение часа с целью полного удаления адгезионной воды, тем самым обеспечивая получение агломератов в виде окатышей (сферические сухие окатыши).
| Таблица 5 | |||
| Состав компонентов угля (мас. %) | |||
| Связанный углерод | Летучий компонент | Зола | Всего |
| 79,5 | 15,97 | 4,53 | 100 |
| Таблица 6 | ||||
| Состав компонентов известняка (мас.%) | ||||
| SiO2 | CaO | Al2O3 | MgO | S |
| 0,14 | 56,87 | <0,01 | 0,14 | <0,001 |
| Таблица 7 | ||||
| Состав компонентов доломита (мас. %) | ||||
| SiO2 | CaO | Al2O3 | MgO | S |
| 2,0 | 35,71 | 0,27 | 16,85 | <0,001 |
| Таблица 8 | ||||
| Состав компонентов известняка (мас. %) | ||||
| SiO2 | Саобщ | Al2O3 | MgO | F |
| 3,05 | 50,39 | 0,28 | <0,01 | 47,54 |
| Таблица 9 | |||||||
| Образец соотношения компонентов смеси | Соотношение компонентов смеси (мас. %) | ||||||
| Железная руда | Уголь | Известняк | Доломит | Флюорит | Связующее | Всего | |
| a | 75,04 | 18,0 | 1,95 | 3,31 | 0,8 | 0,9 | 100 |
| b | 71,32 | 16,83 | 7,27 | 2,88 | 0,8 | 0,9 | 100 |
Сухие окатыши загружают в нагревательную печь, в которую был помещен углеродный материал (антрацит, максимальный диаметр частиц которого составляет 2 мм или менее). Сухие окатыши нагревают при 1450°С в атмосфере азота и определяют время (продолжительность реакции), необходимое для восстановительной плавки.
В таблице 10 описаны полученные результаты вместе со средними диаметрами частиц используемых компонентов сырьевых материалов (железные руды, уголь, известняк, доломит и флюорит) и содержание частиц диаметром 10 мкм или менее в железных рудах (содержание частиц диаметром 10 мкм или менее). В таблице 10 также описаны общие свойства сухих окатышей (например, кажущаяся плотность и аналитическая величина сухих окатышей) (в среднем по 10 окатышей для каждого эксперимента). Из позиций, описанных в таблице 10, ниже описаны способы измерения и критерии для основных позиций.
Отделение серы
Рассчитывают отношение количества серы [S] в восстановленных агломератах к количеству серы (S) в составе компонентов шлака (побочный шлак, сформированный при формировании гранулированного восстановленного железа ([S]/(S), распределение серы). Распределение серы служит показателем серы гранулированного восстановленного железа.
Производительность (индекс производительности)
Производительность при нагревании сухих окатышей для того, чтобы подвергнуть оксид металла восстановительной плавке до восстановленных железных агломератов, рассчитывают по количеству (тонны) восстановленных железных агломератов, полученных за единицу времени (часы) на площадь (м2) пода, согласно следующему выражению (1):
Производительность (тонн/м2/час) = производительность гранулированного восстановленного железа (тонн/час)/площадь (м2) пода (1)
В выражении (1) производительность гранулированного восстановленного железа (тонн/час) представлена следующим выражением (2):
Производительность гранулированного восстановленного железа (гранулированное восстановленное железо тонн/час) = количество загруженных прессовок (сухих окатышей) (тонн/час прессовок) × массу гранулированного восстановленного железа, получаемую на тонну прессовок (тонн гранулированного восстановленного железа/тонну прессовок) × степень извлечения продукта (2)
В выражении (2) степень извлечения продукта рассчитывают на основании отношения массы гранулированного восстановленного железа диаметром 3,35 мм или более относительно общего количества полученного гранулированного восстановленного железа [(гранулированное железо диаметром 3,35 мм или более (мас. %)/общий вес гранулированного восстановленного железа (%)×100(%)] (выраженный как «выход гранулированного железа диаметром 3,35 мм или более (%)» в таблице 10). В таблице 10 для количественного определения эффективности настоящего изобретения прессовки (сухие окатыши) в эксперименте 7 названы «сравнительными прессовками»; производительность при использовании сравнительных прессовок составляет 1,00, а производительность при использовании таких прессовок выражается в виде относительной величины (индекс производительности).
| Таблица 10 | ||||||
| Эксперимент № | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| Тип железной руды | А | А | А | А | А | В |
| Средний диаметр частиц (D50) сырья Железная руда (мкм) Уголь (мкм) Известняк (мкм) Доломит (мкм) Флюорит (мкм) |
37 21 11 56 25 |
17 11 4 3,0 5 |
17 21 11 56 25 |
4 21 11 56 25 |
37 11 11 56 25 |
23 11 11 56 25 |
| Содержание частиц диаметром 10 мкм или менее в железной руде (мас. %) | 6 | 32 | 32 | 99 | 6 | 18 |
| Смесь сырьевых материалов | a | a | а | а | а | b |
| Сухие окатыши Кажущаяся плотность (г/см3) |
2,200 | 2,273 | 2,272 | 2,257 | 2,209 | 2,281 |
| Продолжительность реакции (мин) | 10,42 | 9,44 | 10,40 | 9,16 | 10,64 | 9,57 |
| Аналитическая величина сухих окатышей Всего железа (%) |
50,31 | 50,29 | 50,29 | 50,29 | 50,41 | 48,35 |
| Гранулированное восстановленное железо Выход гранулированного железа с частицами диаметром 3,35 мм или более (%) |
82,47 | 99,51 | 100,66 | 102,44 | 82,08 | 103,3 |
| Аналитическая величина гранулированного восстановленного железа S (%) |
0,066 | 0,051 | 0,050 | 0,041 | 0,067 | 0,022 |
| Аналитическая величина шлака S (%) |
1,04 | 1,01 | 1,02 | 0,99 | 1,03 | 0,84 |
| Распределение серы (-) Индекс производительности (-) |
15,8 1,00 |
19,8 1,38 |
20,4 1,26 |
24,0 1,45 |
15,4 0,98 |
38,18 1,36 |
Полученные результаты показывают, что в том случае, если средний диаметр частиц (D50) железной руды составляет 23 мкм или менее и если она содержит частицы диаметром 10 мкм или менее в количестве 18 мас. % или более, выход гранулированного восстановленного железа повышается, тем самым существенно повышая производительность. Полученные результаты также показывают, что количество серы в гранулированном восстановленном железе снижается. Также в примере 2, несмотря на попытку формирования прессовки из железной руды, средний диаметр частиц (D50) которой составляет менее 4 мкм, было установлено, что такое формирование невозможно.
Пример 3
Получают сухие прессовки с двойной структурой из смесей, каждая из которых включает содержащий оксид железа материал, имеющий такой же состав компонентов, как и в примере 2 (тип железной руды: А), углеродистый восстанавливающий агент, регулирующие температуру плавления агенты (известняк, доломит и флюорит) и связующее (что касается соотношения компонентов смеси, используют такой же образец соотношения компонентов, как и образец, описанный в таблице 9). В частности, муку, служащую в качестве связующего, смешивают со смесью, содержащей железную руду, средний диаметр частиц которой описан в разделе «Центральная часть» таблицы 11. К полученной смеси добавляют соответствующее количество воды. Смесь агломерируют в виде сферических окатышей диаметром 9,5 мм в грануляторе пневматического типа. Полученные окатыши используют в качестве ядер. Смесь, содержащую сырьевой компонент с различным средним диаметром частиц, формируют концентрически вокруг каждого ядра (периферические части) в виде сырых окатышей диаметром 19,0 мм (содержание смеси в центральной части составляет около 12 мас. % относительно всего окатыша). Полученные сырые окатыши загружают в сушилку и нагревают при 180°С в течение часа с целью полного удаления адгезионной воды, тем самым обеспечивая получение агломератов в виде окатышей (окатыши с двойной структурой).
Окатыши с двойной структурой загружают в нагревательную печь, в которую был помещен углеродный материал (антрацит, максимальный диаметр частиц которого составляет 2 мм или менее). Окатыши с двойной структурой нагревают при 1450°С в атмосфере азота и определяют степень восстановления (продолжительность реакции) таким же образом, как и в примере 2. В таблице 11 описаны полученные результаты вместе со средними диаметрами (D50) частиц используемых сырьевых компонентов (железная руда, уголь, известняк, доломит и флюорит). В таблице 11 также описаны позиции, включенные в пример 2 (такими же оценочными способами, как и в примере 2).
| Таблица 11 | ||
| Эксперимент № | 13 | |
| Расположение | Центральная часть | Периферическая часть |
| Тип железной руды | А | А |
| Средний диаметр (D50) частиц сырья Железная руда (мкм) Уголь (мкм) Известняк (мкм) Доломит (мкм) Флюорит (мкм) |
17 21 11 56 25 |
37 21 11 56 25 |
| Смесь сырьевых материалов | а | а |
| Сухие окатыши Кажущаяся плотность (г/см3) |
2,265 | |
| Продолжительность реакции (мин) | 11,4 | |
| Аналитическая величина сухих окатышей Всего железа (%) |
50,61 | |
| Гранулированное восстановленное железо Выход гранулированного железа с частицами диаметром 3,35 мм или более (%) |
89,45 | |
| Аналитическая величина гранулированного восстановленного железа S (%) |
0,06 | |
| Аналитическая величина шлака S (%) |
1,06 | |
| Распределение серы (-) Индекс производительности (-) |
17,7 1,03 |
Полученные результаты показывают, что даже тогда, когда центральная часть отдельно сформирована из мелких частиц без использования мелких частиц во всем окатыше, действие по улучшению выхода гранулированного восстановленного железа может быть достигнуто, при этом отделение серы также улучшается. Как описано выше, полученные результаты показывают, что в том случае, когда всего лишь центральная часть отдельно сформирована из мелких частиц, даже в случае использования меньшего количества мелких частиц сырьевого компонента может быть достигнут эффект настоящего изобретения.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение относится к способу получения восстановленных железных агломератов, который включает загрузку прессовок, которые включают содержащий оксид железа материал и углеродистый восстанавливающий агент, на под нагревательной печи с подвижным слоем и нагревание прессовок для восстановления оксида железа в прессовках. Использование прессовок, включающих содержащий оксид железа материал, средний диаметр частиц которого составляет от 4 до 23 мкм, и который содержит частицы, диаметр которых составляет 10 мкм или менее, в количестве 18 мас. % или более, улучшает выход восстановленных железных агломератов, имеющих крупный размер зерен, сокращает продолжительность производства, что обеспечивает повышение производительности, и минимизирует содержание примесных элементов, таких как сера, в восстановленных железных агломератах.
1. Способ получения восстановленных железных агломератов, включающий:
загрузку прессовок, которые включают содержащий оксид железа материал и углеродистый восстанавливающий агент, на под нагревательной печи с подвижным слоем, и нагревание прессовок для восстановления оксида железа в прессовках,
при этом используют прессовки, каждая из которых включает содержащий оксид железа материал, средний диаметр частиц которого составляет от 4 до 23 мкм, и содержит частицы, диаметр которых составляет 10 мкм или менее, в количестве 18 мас.% или более.
2. Способ по п. 1, в котором содержащий оксид железа материал представляет собой железную руду.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором средний диаметр частиц содержащего оксид железа материала, расположенного в центральной части каждой из прессовок, составляет от 4 до 23 мкм.
4. Способ получения восстановленных железных агломератов, включающий:
загрузку прессовок, которые включают содержащий оксид железа материал, углеродистый восстанавливающий агент и регулирующий температуру плавления агент, на под нагревательной печи с подвижным слоем, нагревание прессовок для восстановления оксида железа в прессовках, дальнейшее нагревание прессовок для того, чтобы по меньшей мере частично расплавить прессовки, и коалесценцию железного компонента,
при этом используют прессовки, каждая из которых включает
содержащий оксид железа материал, средний диаметр частиц которого составляет от 4 до 23 мкм, и содержит частицы, диаметр которых составляет 10 мкм или менее, в количестве 18 мас.% более.
5. Способ по п. 4, в котором содержащий оксид железа материал представляет собой железную руду.
6. Способ по п. 4 или 5, в котором средний диаметр частиц содержащего оксид железа материала, расположенного в центральной части каждой из прессовок, составляет от 4 до 23 мкм.
