制备金属铁的方法.pdf

上传人:g**** 文档编号:753501 上传时间:2018-03-08 格式:PDF 页数:27 大小:1.52MB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN02812091.4

申请日:

2002.06.17

公开号:

CN1516743A

公开日:

2004.07.28

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

C21B13/10

主分类号:

C21B13/10

申请人:

米德雷克斯国际公司苏黎世分公司;

发明人:

津下修; 谷垣恭广; 小林勋; 德田耕司; 菊池晶一; 伊东修三

地址:

瑞士苏黎世

优先权:

2001.07.12 JP 212714/2001

专利代理机构:

中科专利商标代理有限责任公司

代理人:

柳春琦

PDF下载: PDF下载
内容摘要

一种制备金属铁的方法,该方法可以提高炉床的使用效率和可维护性,并且其适宜进行长期连续操作,该方法是这样实现的:即使在生产金属铁时将金属铁粉末掩埋在炉床的表面或者该表面受到炉渣的侵蚀或腐蚀时,允许容易地除去金属铁粉末,并且容易地修理炉床表面,其中向移动炉床式还原熔炼炉的炉床上装入含有含碳还原剂和氧化铁的混合物并且加热至熔融氧化铁进行还原,冷却由此得到的金属铁,并且向炉子的外面排放金属铁以回收它,该方法包含下面的步骤:在供给混合物之前,在所述炉床上通过平铺炉床材料而形成可更新炉床,并且通过使用炉床材料更新在操作时损坏的更新炉床的部分或全部。

权利要求书

1: 一种制备金属铁方法,该方法包含下面的步骤:向移动炉床式还 原熔炼炉的炉床上供给含有含碳还原剂和铁氧化物的混合物,加热该混 合物以还原熔炼铁氧化物,冷却由此得到的金属铁,并且向所述炉子的 外面排放金属铁以回收它,其中在供给混合物之前,在所述炉床上以层 的形式平铺炉床材料,由此形成可以更新的可更新炉床,并且用炉床材 料更新在操作期间损坏的所述可更新炉床的部分或全部的同时,制备金 属铁。
2: 一种制备金属铁的方法,该方法包含下面的步骤:向移动炉床式 还原熔炼炉的炉床上供给含有含碳还原剂和铁氧化物的混合物,加热该 混合物以还原熔炼铁氧化物,冷却由此得到的金属铁,并且向所述炉子 的外面排放金属铁以回收它,其中在供给混合物之前,在所述炉床上以 层的形式平铺炉床材料,由此形成可以更新的可更新炉床,并且通过装 入炉床材料以在操作期间已经损坏的可更新炉床上以层的形式平铺,或 者通过向损坏的可更新炉床表面上供给炉床材料而更新炉床表面的同 时,制备金属铁。
3: 根据权利要求2所述的制备方法,其中在所述还原熔炼炉操作期 间,将炉床材料填入在炉床层表面上形成的凹痕中。
4: 根据权利要求1至3任何一项所述的制备方法,其中周期性或连 续性地除去在操作期间损坏的所述可更新炉床的全部或一部分。
5: 根据权利要求1至4任何一项所述的制备方法,其中所述可更新 炉床的厚度被调节。
6: 根据权利要求4或5所述的制备方法,其中在除去所述可更新炉 床之后,通过供给炉床材料而更新所述可更新炉床。
7: 根据权利要求1至6任何一项所述的制备方法,其中所述炉床材 料含有一种具有高熔点并且耐所产生炉渣的腐蚀的物质。
8: 根据权利要求7所述的制备方法,其中所述炉床材料还含有含碳 物质。
9: 根据权利要求1至8任何一项所述的制备方法,其中所述具有高 熔点的物质含有:包含氧化铝和/或氧化镁的氧化物,或碳化硅。
10: 根据权利要求1至9任何一项所述的制备方法,其中所述炉床材 料还含有烧结促进剂。
11: 一种制备金属铁的方法,该方法包含下面的步骤:向可以更新的 可更新炉床上供给含有含碳还原剂和铁氧化物的混合物,所述的可更新 炉床是通过装入炉床材料以层的形式平铺而形成的,加热该混合物以还 原熔炼铁氧化物,冷却由此得到的金属铁,并且向所述炉子的外面排放 金属铁以回收它,其中向已经在操作期间损坏的所述可更新炉床供给冷 却剂,以使留存在所述可更新炉床表面上的熔融铁固化,将所述的可更 新炉床与留存铁一起除去,并且在用炉床材料更新所述可更新炉床的部 分或全部的同时,制备金属铁。
12: 根据权利要求1至11任何一项所述的制备方法,其中在更新所 述可更新炉床之前,使所述可更新炉床软化。
13: 根据权利要求1至12任何一项所述的制备方法,其中在装入炉 床材料以层的形式平铺在所述炉床上形成所述的可更新炉床之后,以层 的形式平铺含有粉末状含碳物质的大气调节剂,然后提供所述的混合物。
14: 根据权利要求13所述的制备方法,其中在所述的大气调节剂中 混合所述的炉床材料。
15: 根据权利要求13或14所述的制备方法,其中所述的大气调节剂 是以两层或多层的形式平铺的。
16: 根据权利要求1至15任何一项所述的制备方法,其中在所述炉 床与所述可更新炉床之间,或在所述可更新炉床与向所述可更新炉床上 提供的可更新炉床之间提供含碳材料层。

说明书


制备金属铁的方法

    【技术领域】

    本发明涉及一种制备金属铁的方法,更具体而言,涉及一种制备金属铁的方法,其是用来通过下面的方法而制备金属铁的:向移动炉床式还原熔炼炉的移动炉床上供给含有含碳还原剂如煤和铁氧化物如铁矿石的混合物,加热混合物以还原熔炼铁氧化物,然后冷却由此得到的金属铁,并且对该方法进行了改善,其可以在稳定性条件下进行上面所述生产方法的连续操作,同时使炉床的损坏最小化或在操作期间修复炉床损坏的表面面积。

    背景技术

    对于制备还原铁的方法,有这样一种已知的方法,向旋转炉地炉床上或移动炉床式例如带式焙烧机式的还原熔炼炉上装入含有含碳还原剂如煤和铁氧化物如铁矿石的混合物,在炉子中用辐射热加热混合物,同时在炉中移动混合物,然后用任何适宜的排放装置如螺旋式设备从炉床向炉子的外面排放通过用含碳还原剂还原铁氧化物而得到的还原铁。

    但是,在以例如球丸的形式作为烧结矿提供混合物的情况下,当向炉床上装入烧结矿时,由烧结矿产生的粉末与下落物等一起在炉床上聚积。聚积的粉末与烧结矿一起被加热和还原,由此聚积的粉末变成粉末状的还原铁并且烧结矿变成粒状还原铁。由排放螺杆将粒状还原铁从炉子中排放出来,而通过排放螺杆将粉末状还原铁挤压进入炉床的表面。因此,在连续操作中发生问题,原因在于随着粉末状还原铁挤压进入炉床的表面的量增加,在反复由排放螺杆施加的挤压力下,还原铁粉末粘附在一起并且在炉床表面上形成铁片。在移动炉床式还原炉中,由于加热与还原区处于高温,但原料装入区和排放区处于相对低的温度下,所以在炉床表面上形成的铁片倾向于破裂或翘曲,原因在于这种在区域间的温差。然后,如果由变形的铁片绊住排放螺杆,导致如操作停止的麻烦。

    由本发明人在以前提出了一种解决上面所述问题的技术(日本专利3075721)。根据所建议的技术,伴随烧结矿一起进入炉子的粉末和由烧结矿产生的粉末在炉床表面上聚积,在炉床上形成氧化铁层,并且在操作期间排放装置间歇或连续地向炉子顶部移动,同时调整在排放装置与在移动炉床表面上形成的氧化铁层之间的间隙。由此可以抑制粉末状还原铁由排放装置挤压进入炉床的表面,并且可以防止铁片在炉床上的形成。再有,周期性地刮掉还原铁粉末的积聚层,以便可以连续操作。所建议的技术意图通过刮掉在炉床表面上形成的铁片,并且周期性地更新和修理炉床表面,使可以继续操作,但其并不意图刮掉炉床自身。

    此外,对于制备金属铁的方法,有一种已知的方法,包括向移动炉床式还原熔炼炉如转底炉中装入铁氧化物和还原原料的混合物;在炉子中用辐射热加热该混合物同时混合物在炉子中移动;用还原原料还原铁氧化物;分离渗碳、熔融和聚集的炉渣;冷却还原铁以固化形成粒状固体金属铁;然后将粒状固体金属铁从炉子中取出。关于这一点,发明人先前已在例如日本未审查专利申请公开2000-144244中建议了一种技术,该技术用于在转底炉的炉床表面上形成由铁氧化物,碳和白炭黑胶料制成的玻璃状泊位层(berth layer),由此防止由熔融铁所导致的炉床损坏。但是,由于玻璃状层的恶化,原因在于当进行连续操作时炉渣的渗透(穿透)和腐蚀,对于实现稳定和连续操作的改善仍然留有余地。

    考虑到上面所述现有技术的状况,本发明的一个目的是提供一种制备金属铁的方法,即使当金属铁粉末在炉床表面上燃烧时或即使当炉床表面受到炉渣渗透和腐蚀的伤害时,其也可以容易地除去或修理炉床表面,其可以提高炉床的使用效率和可维护性,并且其适宜进行长期连续操作。

    【发明内容】

    已经成功地克服了上面所述的问题的本发明在于一种制备金属铁方法,该方法包括下面的步骤:向移动炉床式还原熔炼炉的炉床上供给含有铁氧化物和含碳还原剂的混合物,加热该混合物以还原熔炼铁氧化物,冷却由此得到的金属铁,并且向炉子的外面排放金属铁以回收它,其中在供给混合物之前,在炉床上以层的形式平铺炉床材料,由此形成可以更新的可更新炉床,并且在用炉床材料更新操作期间损坏的可更新炉床的部分或全部的同时,制备金属铁。

    此外,本发明在于一种制备金属铁的方法,其中在供给混合物之前,在炉床上以层的形式放置炉床材料,由此形成可以更新的可更新炉床,并且在通过下面的方法更新炉床表面的同时,制备金属铁:装入炉床材料以在操作期间损坏的可更新炉床上以层的形式平铺,或者向损坏的可更新炉床表面上供给炉床材料。

    当实践本发明的方法时,在凹痕中填入炉床材料以修理凹痕的同时,所述的凹痕是在还原熔炼炉操作期间在炉床层的表面中形成的,可以制备金属铁。

    在本发明中,推荐周期性或连续性地除去在操作期间损坏的全部或部分可更新炉床。优选调节可更新炉床的厚度。在本发明的一个优选实施方案中,通过在除去可更新炉床之后供给炉床材料而更新可更新炉床。优选炉床材料含有具有高熔点和对产生的炉渣具有抗腐蚀性的物质。此外,优选炉床材料还包含含碳物质。推荐具有高熔点的物质含有:包含氧化铝和/或氧化镁的氧化物,或碳化硅。在本发明一个优选的实施方案中,在炉床材料中混合烧结促进剂。

    在本发明中,优选在炉床上装入炉床材料以层的形式平铺以形成可更新炉床,以层的形式平铺含有粉末状含碳物质的大气调节剂,然后提供混合物。此外,在本发明一个优选的实施方案中,在大气调节剂中混合炉床材料。在本发明中,优选在向在操作期间损坏的可更新炉床中供给冷却剂,使留在可更新炉床表面上的熔融铁固化之后,将可更新炉床与残留铁一起除去,并且在用炉床材料更新可更新炉床的部分或全部的同时,制备金属铁。

    在本发明中,在更新可更新炉床之前,可以使可更新炉床软化。此外,可以以两层或多层的形式平铺大气调节剂。当实践本发明时,可以在炉床和可更新炉床之间或可在更新炉床与向在前的可更新炉床上提供的可更新炉床之间提供含碳原料层。

    附图简述

    图1所示为本发明所采用的环形移动炉床式还原熔炼炉一个实例的示意说明图。

    图2为沿图1的A-A线的剖视图。

    图3所示为在图1移动炉床旋转方向观察的,展开形式的还原熔炼炉部分的说明图。

    图4所示为开始形成可更新炉床的状态示意说明图。

    图5所示为正常操作的示意说明图。

    图6所示为可更新炉床损坏的示意说明图。

    图7所示为更新可更新炉床的状态的示意说明图。

    图8所示为更新可更新炉床的状态的示意说明图。

    图9所示为更新可更新炉床的状态的示意说明图。

    图10所示为更新可更新炉床的状态的示意说明图。

    图11所示为采用大气调节剂的操作的示意说明图。

    图12所示为采用两层大气调节剂的操作的示意说明图。

    图13所示为对于在含碳原料层的帮助下除去可更新炉床的容易性的改善的示意说明图。

    实施本发明的最佳方式

    下面将参考附图对本发明的实施方案进行详细描述。但是,注意下面的实施方案只是作为典型的实例进行举例说明,本发明并不限于这些举例说明的实例。

    图1至3所示为移动炉床式还原熔炼炉(转炉)一个实例的示意说明图。该炉是具有环形形式的旋转移动炉床的圆顶状结构。具体而言,图1是示意俯视图,图2为沿图1的A-A线的剖视图,图3是在图1的旋转移动炉床的旋转方向观察的,以展开形式显示还原熔炼炉一部分的示意解释图,以更容易理解。在这些图中,数字1表示旋转炉床,2表示包含旋转炉床的炉体。旋转炉床1是这样构造的:它可以由驱动装置(未显示)驱动以在适宜的速度下旋转。

    如作为示例的图2所示,在炉体2的炉壁表面的适宜位置安置多个燃烧器3。将由燃烧器3产生的燃烧热和辐射热传递给在旋转炉床1上放置的含有含碳还原剂和铁氧化物的混合物(以下也称作“原料混合物”),以进行原料混合物的加热还原。下面,结合采用含有含碳还原剂和铁氧化物的烧结矿(以下也称作“原料烧结矿”)作为原料混合物的情况描述本发明。但是,本发明不局限于使用烧结矿,也可以使用粉末状原料混合物。此外,可以以各种形状如球丸和坯块制备烧结矿。

    图3所示为炉体2的一个优选实例。由间壁K1至K3将炉体2的内部分隔成为从还原区Z1至冷却区Z4的多个区域。在炉体2旋转方向的上游侧,相对于旋转炉床1安置原料烧结矿进料装置4,大气调节剂进料装置7和炉床材料进料装置5。在旋转方向的最下游侧(换言之由于旋转结构,在位于进料装置5的直接上游侧)安置排放装置6。

    在操作这种还原熔炼炉时,旋转炉床1以预定的速度旋转,并且从进料装置4向旋转炉床1上以这样的方式供给原料烧结矿,既使原料烧结矿层具有适宜的厚度。使在旋转炉床1上放置的原料烧结矿接受由燃烧器3所产生的燃烧热和辐射热,同时在还原和熔炼区Z1至Z3中移动。在原料烧结矿中的铁氧化物和含碳还原剂之间反应所产生的一氧化碳的帮助下,在加热下还原在原料烧结矿中的铁氧化物。然后,在富碳气氛下,进一步加热由几乎完全还原铁氧化物所产生的还原铁,由此通过一种方法得到粒状熔融金属铁,在该方法中使还原铁渗碳,熔化并且聚集,同时与作为副产物产生的炉渣分离。然后,在固化用的冷却区Z4中,通过任何适宜的冷却装置C将粒状熔融金属铁冷却,并且接着由在冷却区Z4下游提供的排放装置6刮掉。同时,与排出作为副产物产生的炉渣。在经过料斗H之后,用任何适宜的分离装置(如筛子或磁力筛选装置),将粒状金属铁和炉渣相互分开。最后,可以得到具有铁纯度不低于约95%,更优选不低于约98%并且含有非常少量炉渣组分的粒状金属铁。

    在本发明中,当如上所述使用移动炉床式还原熔炼炉制备高纯度的金属铁时,将首要的目标特别集中在构成作为旋转炉床1的炉床的保护。因此,由修理和更新炉床的根本方法组成下面的描述。但是,当然,本发明所采用的移动炉床式还原熔炼炉的构造不限于在图1至图3中所示的形状和结构。只要还原熔炼炉包含移动炉床作为组成单元,本发明也可以有效采用具有任何其它结构如带式焙烧机式的各种移动炉床式还原熔炼炉。

    在制备金属铁的设备上实施本发明,其中向移动炉床式还原熔炼炉的炉床上供给包含作为铁源的铁氧化物如铁矿石和作为铁氧化物还原剂的含碳还原剂如煤炭的混合物,并且加热混合物以还原熔炼铁氧化物,然后冷却由此得到的金属铁,并且将其排放至炉子的外面。然后,当通过加热、还原、渗碳和熔炼的步骤而连续制备金属铁时,本发明意图保护作为载体层的炉床,并且通过更新装入原料混合物时形成的炉床表面,可以继续进行稳定的操作。

    本发明的基本概念在于:一种制备金属铁的方法,该方法包括下面的步骤:向移动炉床式还原熔炼炉的炉床上装入包含含碳还原剂和铁氧化物的混合物,加热该混合物以还原熔炼铁氧化物,冷却由此得到的金属铁,并且向炉子的外面排放金属铁以回收它,其中在供给混合物之前,在炉床上以层的形式平铺炉床材料,由此形成可更新炉床,并且在用炉床材料更新在操作期间损坏的可更新炉床的部分或全部的同时,制备金属铁。

    图4和图5所示为本发明一个优选实施方案的示意剖视说明图。在操作开始时,在供给原料烧结矿之前,在移动炉床式还原熔炼炉的炉床耐火材料8上以层的形式平铺炉床材料,由此形成可以根据需要更新的可更新炉床9。装入炉床材料的方法不局限于特定的一种方法,并且推荐在旋转炉床的同时,通过使用炉床材料供给装置5将炉床材料装入,以在炉床耐火材料上以均匀的厚度平铺。也推荐在旋转炉床的同时,在炉床耐火材料上装入炉床材料后,通过使用排放装置6平整和压紧炉床材料。这是因为可以在任何所需的厚度下形成具有适宜强度和平整度的可更新炉床。备选地,可以使用单独的平整装置(未显示)代替排放装置6。

    可更新炉床的厚度不局限于一个特定的值,但从抑制熔融炉渣向炉床耐火材料渗透并且给予可更新炉床足够的强度方面考虑,该强度可以忍受装入原料烧结矿的操作或排放作为产品的金属铁和炉渣的操作,推荐优选炉床的厚度不低于5mm,更优选不低于10mm。

    在形成可更新炉床之后,通过使用原料供给装置4向可更新炉床上供给原料烧结矿G,同时移动炉床。如参考图1至3的上面所述,使原料烧结矿接受由燃烧器所产生的燃烧热和辐射热,同时在还原熔炼炉的区域Z1至Z3中移动,由此在固态下还原在原料烧结矿中的铁氧化物,并且变为还原铁。进一步加热还原铁,以便使其渗碳,以具有更低的熔点,然后将其熔化。熔融铁粘附在一起成为聚集体,并且生长成为相对大的粒状金属铁Fe,同时从炉渣中分离,所述的炉渣是作为副产物产生的并且聚集成为副产物炉渣Sg。然后,在如上所述的排放装置的直接上游的位置,将粒状金属铁Fe和副产物炉渣Sg冷却,并且移动到安装排放装置的地方。然后,由排放装置将在冷却下固化的粒状金属铁Fe和炉渣Sg从炉床表面刮掉。

    以该方式继续金属铁的生产。但是,由于长时期连续操作,可更新炉床逐渐损坏,并且不能再继续进行金属铁的稳定生产。图6所示为可更新炉床损坏的实例。例如,在上面所述的还原熔炼方法中作为副产物产生的一部分熔融炉渣与可更新炉床接触,并且穿透进入可更新炉床。此外,随着继续操作,穿透进入可更新炉床的炉渣量增加,由此使可更新炉床腐蚀或软化,原因在于其熔点的降低,由此导致变形膨胀。作为结果,可更新炉床失去炉床所需要的强度和平整度,并且不能再继续进行金属铁的稳定生产。如果炉渣的渗透进一步进行,炉渣渗透的扩散和腐蚀就会到达炉床耐火材料。这最终导致这样一种情况,即炉子必须停车,并且必须对炉床耐火材料进行修理。

    再有,由于排放都已经固化的粒状金属铁Fe和炉渣Sg的操作,金属铁Fe和炉渣Sg在通过排放装置的挤压下常常被掩埋入可更新炉床中。特别是,当如上所述粒状金属铁Fe和炉渣Sg软化时,其倾向于更容易被掩埋入可更新炉床。通过炉床的旋转将掩埋在可更新炉床中的炉渣Sg退回进入炉子中并且再次熔炼,原因在于其经受高温。因此,类似于上面所述的熔融炉渣,掩埋的炉渣Sg穿透进入可更新炉床。由于炉床的旋转将掩埋在可更新炉床中的金属铁Fe也退回进入炉子中并且再次熔化,原因在于其经受高温。因此,掩埋的金属铁相互粘附或与新供给的原料烧结矿G所产生的金属铁Fe粘附,并且生长成为增大的金属铁。随着金属铁尺寸的进一步增加,由在冷却区中可能的冷却能力不能够充分地冷却和固化由此增大的金属铁,由此到达排放部分,同时其处于熔融铁的状态。难以以这种状态由排放装置将金属铁排放出炉子。尽管根据所使用的排放装置的类型,但是倾向于容易被掩埋进入可更新炉床的金属铁Fe和炉渣Sg常常处于微小的金属铁Fe和炉渣Sg的形式,其在上面所述的熔炼过程中没有充分地聚集和生长。

    再有,在排放操作中,已经膨胀变形的可更新炉床有时被排放装置绊住并且被部分剥离。在其它情况下,除去存在于可更新炉床中的增大金属铁并且在那里形成凹痕。金属铁Fe和炉渣Sg倾向于留存在由此形成的凹痕中,由此加速炉渣渗透进入可更新炉床,并且使金属铁增大其尺寸并且保持熔融状态。

    本发明进行可更新炉床的更新意图恢复可更新炉床的功能,并且继续进行制备金属铁的稳定操作。更新方法的实例示于图7至10。

    在图7中,数字9a表示可更新炉床9的一个损坏区。在通过排放装置6向炉子外面排放金属铁Fe和炉渣Sg后,在供给原料烧结矿G之前,向可更新炉床的损坏区9a的表面上装入炉床材料,以便可以继续进行制备金属铁的稳定操作。此时,在可更新炉床的损坏区9a的表面上安置排放装置刀片的下端,并且随着炉床的旋转,它除去部分保留在可更新炉床的损坏区的表面层上的金属铁Fe和炉渣Sg,并且挤压炉床材料成为可更新炉床的损坏区的表面层,所述的炉床材料是向可更新炉床的损坏区的表面上新近供给的,由此恢复可更新炉床的损坏区的功能。并不是在所有时间都必须继续装入炉床材料,在恢复可更新炉床损坏区的功能时,可以停止装入。然后,在其中随着操作的进一步继续再次损坏可更新炉床的阶段中,可以重复类似的更新步骤。

    停止金属铁的生产以进行可更新炉床的更新步骤导致使用效率的降低。但是,当可更新炉床严重损坏时,例如当如上所述在可更新炉床中形成大的凹痕时,这显著地加速炉渣渗透进入可更新炉床中,并且使金属铁尺寸增大并保持熔融状态。因此,可以停止一次金属铁的生产。

    通过上面所述的更新方法,由于在可更新炉床的损坏区9a的表面上安置排放装置刀片的下端,通过排放装置将除了被挤压进入可更新炉床损坏区的一部分之外的大部分炉床材料从炉子中排放出来。因此增加了所消耗的炉床材料的量。

    图8所示为更新方法的另一个实例。在通过排放装置6向炉子外面排放金属铁Fe和炉渣Sg后,在供给原料烧结矿G之前,这样装入炉床材料,使得在可更新炉床的损坏区9a的表面上以层的形式平铺,以便可以继续进行制备金属铁的稳定操作。此时,在稍微水平离开可更新炉床的损坏区9a的表面上方处,安置排放装置刀片的下端。因此不能除去保留在可更新炉床的损坏区的表面层上的部分金属铁Fe和炉渣Sg,但由新近装入的炉床材料可以在可更新炉床的损坏区上形成可更新炉床的新层,由此恢复了可更新炉床的功能。并不是在所有时间都必须继续装入炉床材料,当形成可更新炉床的新层时,可以停止装入。

    平铺在可更新炉床的损坏区的可更新炉床新层的厚度不局限于一个特定的值。但优选其不低于2mm,以防止可更新炉床的新层受到可更新炉床的损坏区负面影响。然后,在其中随着操作的进一步继续再次损坏可更新炉床的阶段中,可以重复类似的更新步骤。

    用上面所述的更新方法,在形成可更新炉床的新层时,通过停止炉床材料的装入,可以减少所消耗炉床材料的量。此外,与图7的情况一样,可以停止一次金属铁的生产,以进行更新可更新炉床材料的步骤。

    对于另一种更新的方法,在还原熔炼炉操作期间,可以在炉床层表面中形成的凹痕中装填炉床材料。

    图9所示为更新方法的再一个实例。在通过排放装置6将金属铁Fe和炉渣Sg排放出炉子后,在供给原料烧结矿G之前,除去可更新炉床的损坏区9a的部分或全部,以导致现出具有更小损坏或没有损坏的可更新炉床的新表面,以便可以恢复可更新炉床的功能,并且可以继续进行制备金属铁的稳定操作。除去可更新炉床的损坏区的方法不局限于一种特定的方法,可以使用任何适宜的除去装置(未显示)。当使用排放装置6来除去可更新炉床的损坏区时,可以从炉子中将金属铁Fe和炉渣Sg排放出来,并且同时除去可更新炉床的损坏区。然后,在其中随着操作的进一步继续再次损坏可更新炉床的阶段中,可以重复类似的更新步骤。再有,在其中可更新炉床的厚度达到最低限值时,为了恢复可更新炉床,可以新装入炉床材料以使其具有预定的厚度。尽管未显示,无论什么时候除去可更新炉床的损坏区,都可以新装入炉床材料以恢复可更新炉床至具有预定的厚度。

    用上面所述的更新方法,与图8的情况一样,减少了所消耗的炉床材料的量。但是,在某些情况下,对于除去可更新炉床的损坏区成为平坦和均匀的状态有困难,并且根据可更新炉床损坏的性质或程度,如根据当可更新炉床被不规则地损坏或当损坏在某些地方穿透可更新炉床深处部分时的经历,需要添加炉床材料。此外,与图7的情况一样,可以停止一次金属铁的生产,以进行更新可更新炉床材料的步骤。    

    图10所示为更新方法的再一个实例。在通过排放装置6将金属铁Fe和炉渣Sg排放出炉子后,在供给原料烧结矿G之前,除去可更新炉床9的损坏区9a的部分或全部,并且在除去之后,装入炉床材料使其在可更新炉床的暴露表面上以层的形式平铺,以便可以恢复可更新炉床的功能,并且可以继续进行制备金属铁的稳定操作。与图9的情况一样,除去可更新炉床的损坏区的方法不局限于一种特定的方法。此外,与图8的情况一样,在除去后于暴露的表面上平铺的可更新炉床的新层的厚度不局限于一个特定的值,但是优选其不低于2mm,以防止可更新炉床的新层受到所保留的可更新炉床的损坏区负面影响。然后,在其中随着操作的进一步继续再次损坏可更新炉床的阶段中,可以重复类似的更新步骤。

    用上面所述的更新方法,与图9的情况一样,对于除去可更新炉床的损坏区成为平坦和均匀的状态有困难,但由于在下面的可更新炉床的暴露的表面上新形成了可更新炉床,所以不会发生问题。

    此外,与图7的情况一样,可以停止一次金属铁的生产,以进行更新可更新炉床材料的步骤。再有,在图9和图10的情况下,当除去部分或全部可更新炉床的损坏区时,也可以一起除去未损坏的部分可更新炉床。

    不仅可以通过使用排放装置如刮板或螺杆型的装置进行下面的操作,而且可以使用任何其它适宜的除去装置如磨削机:除去留存在可更新炉床的表面层上的金属铁和炉渣的操作,或将新的炉床材料挤压进入可更新炉床损坏区的表面层的操作。

    再有,调节可更新炉床厚度的装置不局限于一种特定的装置,但可以是用于除去留存在可更新炉床的表面层上的金属铁和炉渣的排放装置,或者用于除去损坏的可更新炉床的除去装置,或平整装置。总之,通过调整安装在炉子中的这种装置的下端(如刀片末端)和可更新炉床之间的间距,可以调节可更新炉床的厚度。

    此外,升高和降低排放装置或除去装置的方法不局限于一种特定的方法,但是可以使用起重器,液压缸或气压缸等进行。

    虽然上面描述了几个更新可更新炉床的方法实例,但是也可以采用除了上面所举例说明的实例外的任何适宜的更新方法,或可以相互组合那些方法。

    由于在炉子中可更新炉床暴露于高温之中,并且受到如上所述熔融炉渣的渗透和腐蚀,优选炉床材料是一种具有高熔点并且是耐熔融炉渣腐蚀的物质。这种炉床材料含有:例如包含氧化铝和/或氧化镁的氧化物,或碳化硅。也可以使用其它的任何适宜的物质,只要它具有上面所述的性质即可。在本发明中,炉床材料可以是一种物质或两种或多种适宜组合的物质;即,不特别限制所使用的炉床材料的种类数。此外,通过使用上面所述的炉床材料形成可更新炉床,可以延缓由熔融炉渣的腐蚀所导致的可更新炉床的损坏。作为结果,可以提高设备的使用效率并且减少所使用的炉床材料的量。

    此外,当炉床材料含有含碳物质时(当炉床材料是具有高熔点的耐腐蚀性物质与含碳物质的混合物时),作为在炉子中燃烧含碳物质的结果,可更新炉床具有多孔结构,由此可以抑制可归于熔融炉渣渗透的变形膨胀,并且可以较长时间以平坦和均匀的状态保持可更新炉床的表面。对于下列方面而言,也优选多孔结构的可更新炉床:当更新可更新炉床时,有利于除去可更新炉床的损坏区,并且减少除去可更新炉床的损坏区的装置如排放装置的刀片端的磨损。

    具有高熔点的材料与含碳物质的混合比率不局限于一个特定的值,但是推荐其落入优选20∶80至80∶20,更优选70∶30至30∶70的范围内。如果含碳物质的量太低,将减少在可更新炉床中的细孔数目,由此导致降低对于可归于熔融炉渣的渗透所导致的变形膨胀的抑制效果,并且难以除去可更新炉床的损坏区。相反地,如果含碳物质的量太高,可更新炉床不能具有预定水平的强度并且将需要连续供给炉床材料,因为含碳物质在炉子中燃烧并且损耗,由此导致增加成本的非理想结果。更优选使用煤作为含碳物质,原因在于在煤中的灰分另外具有作为将高熔点材料粘合在一起的粘合剂的作用,由此使可更新炉床具有适宜的强度,其可以忍受装入原料烧结矿的操作或排放作为产品的金属铁和炉渣Sg的操作。当使用煤的主要目的是开发在煤中含有的灰分的粘合作用时,可以选择高熔点材料与含碳物质的混合比率,以便开发理想的粘合作用,而没有将比率限制为上面所述的含碳物质的混合比率。

    在本发明中,炉床材料可以含有烧结促进剂。优选在炉床材料中混合烧结促进剂,原因在于烧结促进剂具有作为将高熔点材料粘合在一起的的粘合剂的作用,由此使可更新炉床具有适宜的强度,其可以忍受装入原料烧结矿的操作或排放作为产品的金属铁和炉渣Sg的操作。烧结促进剂是例如白炭黑胶料如高岭土。但是,也可以使用任何其它适宜的物质,只要它具有作为粘合剂的作用。

    烧结促进剂的混合比率不局限于一个特定的值,只要可以发挥粘合作用即可,并且它通常在约3至1 5%的范围内。因为作为烧结促进剂实例的白炭黑胶料或类似物的耐熔融炉渣腐蚀性低,因此不优选在炉床材料中混合大量的烧结促进剂。

    在炉床材料中含有的高熔点材料、含碳物质和烧结促进剂的粒度不局限于一个特定的值,但从抑制熔融炉渣的渗透以及强度和除去可更新炉床损坏区的容易性之间获得适宜的平衡方面考虑,推荐优选平均不大于4mm,更优选平均不大于2mm,所述的强度可忍受装入原料烧结矿的操作或排放作为产品的金属铁和炉渣的操作。

    如图11所示,在供给原料烧结矿之前,可以在可更新炉床9上以层的形式平铺含有粉末状含碳物质的大气调节剂,然后可以向层上供给原料烧结矿G。形成大气调节剂10的层对于下面的作用是有效的:抑制含有CO2和H2O的氧化燃烧器的燃烧气对于在原料烧结矿G附近区域的还原性气氛的妨碍,和有效地促进原料烧结矿G的还原、渗碳和熔炼。另一个作用在于减少了在熔融炉渣中保留的FeO的量,由此可以抑制进入可更新炉床的炉渣渗透和腐蚀。此外,由于大气调节剂增强了在原料烧结矿G附近区域的还原性气氛,然后在炉子中燃烧时作为燃料,可以减少所消耗的燃烧器燃料如天然气。此外,大气调节剂用来抑制进入可更新炉床的熔融炉渣渗透,有利于从可更新炉床中除去金属铁Fe和炉渣Sg,并且实现炉子更平稳的排放。

    大气调节剂的实例包括:煤粉,石油焦粉和焦屑。大气调节剂的厚度不局限于一个特定的值,并且非常薄的大气调节剂层对于有效地开发增强在原料烧结矿G附近区域的还原性气氛和平稳地排放金属铁和炉渣的作用是足够有效的。通常,即使厚度为约1至10mm,也可以得到预定目的。此外,理想的是连续地供给大气调节剂,原因在于其在炉子中燃烧和消耗。

    大气调节的粒度不局限于一个特定的值,但推荐的粒度优选平均不大于5mm,更优选平均不大于2mm。

    装入炉床材料的方法不局限于一种特定的方法,但是推荐当炉床旋转时,使用粉末供给装置5在炉床耐火材料上装入炉床材料,以均匀的厚度平铺。

    此外,作为一种开发恢复可更新炉床损坏区域功能的作用的简单方法,推荐在大气调节剂中混合适宜量的炉床材料。在炉床旋转下,将在大气调节剂中混合的炉床材料向排放装置6移动,并且在排放装置的作用下,挤压进入可更新炉床损坏区的表面层,由此恢复了可更新炉床的功能。炉床材料与大气调节剂的混合比率不局限于一个特定的值,但通常优选混合比率在30至70%的范围内。如果炉床材料的混合比率太低,将降低恢复可更新炉床损坏区的作用。相反,如果炉床材料的混合比率太高,将降低调节大气的作用。并不总是需要在大气调节剂中混合炉床材料,并且只有当恢复可更新炉床损坏区的功能时,才进行混合。再有,优选在大气调节剂中混合炉床材料的方法,原因在于可以减少设备费用和安装的空间,这是因为可以共享一台用于供给炉床材料和大气调节剂的供给装置。

    图12所示为使用大气调节剂操作的另一种方法。在供给原料烧结矿之前,可以在可更新炉床9上以双层的形式平铺含有粉末状含碳物质的大气调节剂,然后向这些层上供给原料烧结矿G。在如图7所示没有使用大气调节剂操作的方法中,或者在如图11所示的其中大气调节剂以单层的形式平铺的操作的方法中,排放装置6的刀片下端总是与可更新炉床的表面接触,所述的可更新炉床是由含有具有高磨损性的高熔点材料如氧化铝和氧化镁的炉床材料形成的,由此刀片末端被显著磨损。但是,对于形成两层大气调节剂的情况,将排放装置的刀片末端安置在下侧上的大气调节剂层的上表面,并且防止与具有高磨损性的可更新炉床直接接触。作为结果,可以延长刀片的寿命,并且可以提高设备的使用效率。在这里,“形成两层”这种表述是指下面的步骤:形成大气调节剂的第一层,并且平整第一层的表面,然后形成另一(第二)大气调节剂层,以便于操作。通过形成这两层大气调节剂,可以保持排放装置的刀片末端与大气调节剂层的第一层接触,并且可以防止其直接接触到可更新炉床。因此,例如即使当以一层的形式平铺大气调节剂时,同样的目的可以通过下面的方法达到:形成厚到这样程度的大气调节剂厚层,即可以将刀片末端保持在不与可更新炉床接触的位置,而没有形成第二层。此外,对于形成两层大气调节剂的情况,实践中的选择是不管大气调节剂组合物在第一层和第二层之间是否相同。

    尽管未显示,可以类似于上面所述根据没有使用大气调节剂操作的过程而更新可更新炉床的方法,进行根据使用大气调节剂的操作方法而更新可更新炉床的方法。

    如上所述,当严重地损坏了可更新炉床时,有时发生在冷却区不能将增大的金属铁充分地冷却和固化,并且以还是熔融铁的状态到达排放部分,由此不能继续进行操作,原因在于难以通过排放装置将这种增大的金属铁排放到炉子外。在那种情况下,通过向可更新炉床的表面提供冷却剂以使熔融铁固化,可以排放熔融铁并且继续操作。在本发明中,没有将冷却剂限定为液体或气体,但其可以是高熔点的材料,如氧化铝和氧化镁。例如通过向熔融铁的区域提供含有高熔点材料如氧化铝和氧化镁的炉床材料,可以冷却和固化熔融铁。备选地,通过向熔融铁的区域提供喷水装置和供给水,可以使熔融铁冷却和固化。

    在上面所述的除去可更新炉床损坏区的步骤中,取决于可更新炉床的性质,不容易进行除去,但在这样的情况下通过使其软化,可以平稳地除去可更新炉床。软化可更新炉床的方法不局限于一种特定的方法,并且通过增加燃烧器的燃烧量以提高炉子中的温度,然后提高可更新炉床的温度,或者通过提供用于直接加热可更新炉床的燃烧器来提高可更新炉床的温度,可以使可更新炉床软化。在那种情况下的可更新炉床的温度不局限于一个特定的值,但可以根据需要设置,其取决于可更新炉床的性质。但是,在进行熔融炉渣渗透的可更新炉床的损坏区中,优选可更新炉床的温度为1300至1550℃,更优选为约1450至1550℃。

    作为另一种方法,通过向可更新炉床提供例如一种添加剂而软化可更新炉床,所述的添加剂具有降低可更新炉床熔点的作用。这类添加剂的实例包括:氧化钙,碳酸钠和氟化钙。

    从有利于除去可更新炉床损坏区方面考虑,如图13所示,在炉床耐火材料8和可更新炉床9之间,或在可更新炉床9与在可更新炉床9上平铺的可更新炉床之间,通过以层的形式平铺含碳材料例如粉末状碳物质,可以形成含碳材料层10a。总之,通过降低排放装置的刀片末端至含碳材料层的任何理想的位置,来除去可更新炉床的损坏区。由于含碳材料层通常提供粉末状易碎层,通过在含碳材料层上的分离,可以容易地除去可更新炉床。

    虽然将原料烧结矿以球丸的形式用作上面说明中的原料混合物,但当将粉末状原料用作原料混合物时,也可以提供本发明的益处。

    下面将结合实施例详细描述本发明。但是,应当注意的是,下面的实施例不意欲限制本发明,并且在不离开本发明如上和如下所述的主旨的条件下所做出的各种修改全部包含在本发明的技术范围内。

    实施例

    实施例1

    向图1所示的移动炉床式还原熔炼炉中装入含有铁矿石和煤的烧结矿(直径:约16mm),然后以固态进行加热还原,直到得到不低于约90%的金属化率为止,同时将在炉子中的大气温度控制在约1350℃。然后在熔炼区(大气温度:1450℃)熔炼原料烧结矿。将由此制备的金属铁和副产物炉渣冷却至约1000℃以使其固化,然后通过排放装置将其从炉子中排放出来(从装入原料至排放的时间为约12分钟)。由此得到的粒状金属铁(直径:约10mm)具有高铁等级(铁:约97%和碳:约3%)。

    在装入烧结矿之前,通过辅助的原料加料装置(未显示),以厚度为15mm的层的形式在炉床上平铺炉床材料,由此形成可更新炉床。此外,在可更新炉床上平铺(厚度:2mm)大气调节剂(第一层,材料:煤),并且通过排放装置平整。再有,在第一层大气调节剂上平铺(厚度:3mm)大气调节剂。然后,通过向双层大气调节剂上提供原料烧结矿,而开始操作。在冷却和固化步骤之后,通过在最下游侧提供的排放装置回收金属铁等。在那种情况下,在大气调节剂层的第一层的表面上安置排放装置的刀片末端(下端),并且将在第二层中保留的大气调节剂与金属铁一起排放。总是在供给原料之前提供形成第二层的大气调节剂。再有,一天一次将排放装置的刀片末端下降至可更新炉床的表面,以排放第一层大气调节剂,并且除去在可更新炉床表面上留存的金属铁和炉渣。然后,加入炉床材料以恢复可更新炉床损坏区的功能,并且再次形成两层大气调节剂(其与上面所述操作开始时的第一和第二层大气调节剂相同)。通过重复上述步骤以类似的方法继续进行操作。在开始操作起两周之后,将排放装置的刀片末端下降至离可更新炉床的表面5mm处,以除去在可更新炉床表面层中的损坏区。然后,在再次形成可更新炉床,第一层大气调节剂和第二层大气调节剂(其与操作开始时形成的那些相同)之后,通过重复上述步骤以类似的方法继续进行操作。在此实施例中,操作持续了三周。作为结果,实现了稳定连续的操作并且得到了高的使用效率(91%)。

    比较例

    除了既不除去也不更新都在操作开始时形成的可更新炉床和大气调节剂层外,以与上面实施例相同的方法制备金属铁。从开始操作起两天后,部分炉床层的表面软化,并且形成了留存熔融铁的液坑。由此,不得不在停止操作下修理炉床,并且不能获得稳定连续的操作。

    工业适用性

    根据如上所述的本发明,通过下面的方法可以显著地提高炉床的使用效率,并且可以达到制备金属铁的长期稳定的操作:通过在供给原料混合物之前,装入炉床材料,以在炉床耐火材料上以层的形式平铺,由此形成可以更新的可更新炉床,并且通过除去在连续操作下由熔融炉渣的渗透、金属铁和炉渣掩埋进入可更新炉床,或者由于剥离和中空所导致的凹痕的形成而损坏的全部或部分可更新炉床,或者通过装入新的炉床材料以恢复可更新炉床的功能。

制备金属铁的方法.pdf_第1页
第1页 / 共27页
制备金属铁的方法.pdf_第2页
第2页 / 共27页
制备金属铁的方法.pdf_第3页
第3页 / 共27页
点击查看更多>>
资源描述

《制备金属铁的方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《制备金属铁的方法.pdf(27页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

一种制备金属铁的方法,该方法可以提高炉床的使用效率和可维护性,并且其适宜进行长期连续操作,该方法是这样实现的:即使在生产金属铁时将金属铁粉末掩埋在炉床的表面或者该表面受到炉渣的侵蚀或腐蚀时,允许容易地除去金属铁粉末,并且容易地修理炉床表面,其中向移动炉床式还原熔炼炉的炉床上装入含有含碳还原剂和氧化铁的混合物并且加热至熔融氧化铁进行还原,冷却由此得到的金属铁,并且向炉子的外面排放金属铁以回收它,该方。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 化学;冶金 > 铁的冶金


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1