專(zhuān)利名稱(chēng)：氧化金屬的還原設(shè)備,該設(shè)備的操作方法及還原爐原料的成形體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氧化金屬的還原設(shè)備、作為該設(shè)備的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐和用該還原爐對(duì)氧化金屬進(jìn)行還原的方法、以及對(duì)金屬的冶煉業(yè)和加工業(yè)中產(chǎn)生的含有金屬氧化物的粉塵和泥塵進(jìn)行還原處理的方法。
背景技術(shù)：
制造還原鐵和鐵合金的工藝有很多種，其中生產(chǎn)效率高的工藝有回轉(zhuǎn)爐底式還原爐，對(duì)金屬進(jìn)行還原?；剞D(zhuǎn)爐底式還原爐是以燒成爐(下稱(chēng)回轉(zhuǎn)爐)為主體的工藝，該燒成爐在固定的耐火材料爐頂和側(cè)壁的下方、缺少中央部的園盤(pán)狀的耐火材料爐底以一定速度在軌道上回轉(zhuǎn)，用于還原氧化金屬。一般，園盤(pán)狀爐底的直徑為10m～50m，寬度為2～6M。
原料中含有氧化金屬的粉體與碳素系還原劑混合后，制成原料球團(tuán)供給回轉(zhuǎn)爐底。原料球團(tuán)鋪在該爐底上，由于原料球團(tuán)是相對(duì)地靜置于爐底上，故原料球團(tuán)具有不易在爐內(nèi)破裂的優(yōu)點(diǎn)，不存在粉化的原料附著在耐火材料上的問(wèn)題，而且，還具有產(chǎn)品的成品率高的優(yōu)點(diǎn)。另外，可使用生產(chǎn)率高、廉價(jià)的煤系還原劑和粉狀原料，由于這些原因故近年來(lái)采用這種還原爐的例子逐漸增加。
回轉(zhuǎn)爐底法對(duì)于高爐、轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的冶煉粉塵和軋鋼工序產(chǎn)生的濃縮泥塵的還原和去除有害物的處理也是有效的，也作為粉塵處理工藝使用，對(duì)資源回收來(lái)說(shuō)是有效工藝。
回轉(zhuǎn)爐底法的操作概要如下述。首先，在原料，即礦石和粉塵、泥塵的金屬氧化物中混入還原該氧化物所必須量的碳素還原劑之后，再用園盤(pán)造球機(jī)等造粒機(jī)、邊加水使混合料的平均水分達(dá)到約10％、邊制造幾毫米到十幾毫米的球團(tuán)。在原料礦石和還原劑的粒度大的情況下，用球磨機(jī)等粉碎機(jī)將其粉碎之后，進(jìn)行混合、造粒。
該球團(tuán)呈層狀地鋪在回轉(zhuǎn)爐的爐底上，鋪在爐底上的球團(tuán)被迅速加熱，在5～20分鐘時(shí)間內(nèi)，在1100℃～1300℃的高溫下燒成。這時(shí)，混合在球團(tuán)內(nèi)的還原劑對(duì)氧化金屬進(jìn)行還原以生成金屬。金屬化率根據(jù)被還原的金屬不同而不同，鐵鎳、錳為95％以上，難以還原的鉻也達(dá)到50％以上。在處理鋼鐵業(yè)產(chǎn)生的粉塵時(shí)，隨著還原反應(yīng)的進(jìn)行，鋅、鉛、堿金屬、氯等有害物揮發(fā)去除，故容易將粉塵再循環(huán)到高爐、電爐中。
這樣，在用回轉(zhuǎn)爐底還原金屬的方法和煉鐵粉塵的還原處理方法中，將原料和還原劑制成球團(tuán)是前提條件，作為原料的預(yù)處理，使原料的氧化金屬粉體和還原劑的混合物處于造粒性良好的狀態(tài)是很重要的，故實(shí)施了原料的預(yù)粉碎和用球磨機(jī)進(jìn)行混合等各種方法。
發(fā)明的公開(kāi)如上所述，用采用現(xiàn)有方法的回轉(zhuǎn)爐底法還原氧化金屬的方法在生產(chǎn)率和生產(chǎn)費(fèi)用方面是有利的，是經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)金屬的方法。但是，現(xiàn)有技術(shù)需要將原料和還原劑進(jìn)行混合，并將其制成球團(tuán)。為此，要選擇造粒性能良好的原料，而且還要設(shè)置價(jià)格昂貴的粉碎機(jī)對(duì)原料進(jìn)行粉碎，以提高造粒性能，故存在著費(fèi)用高的問(wèn)題。
也就是說(shuō)，在用鐵礦石等礦石作為原料的情況下，一般因原料礦石的粒度大，故要粉碎到平均粒度為幾十至上百微米左右后再造粒，制成球團(tuán)。結(jié)果，存在的缺點(diǎn)是粉碎工序的設(shè)備費(fèi)昂貴，而且，粉碎機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)需要消耗電力，隨著粉碎機(jī)的磨損還要花維修費(fèi)用。
因此，為了節(jié)省粉碎費(fèi)用而使用微粉原料，但因粒度限制等使得原料的選擇范圍較窄，這不是普遍采用的方法。所以，使用濕法選礦后的微粉礦，或使用高爐和轉(zhuǎn)爐的濃縮粉塵、軋鋼工序的氧化鐵皮坑的泥塵或酸洗工序的沉淀泥塵等是有效的。但是，在這種情況下，也存在著原料含水分太多而難以造粒的問(wèn)題。即，這些原料是粒度為1μm以下～100μm左右的微粉，其結(jié)果在含有水分的狀態(tài)下它們易成污泥狀，即使用真空脫水機(jī)和壓濾機(jī)脫水后，水分也只能降低到20％～50％。在制造球團(tuán)時(shí)，原料含水量為8～13質(zhì)量％較合適，用這些濕法獲得的原料水分太多，不能直接用于造粒。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，有將這些濕法獲得的原料用熱風(fēng)等熱源進(jìn)行完全干燥的方法。在干燥過(guò)程中，這些粉狀原料會(huì)偽凝結(jié)，不能直接進(jìn)行造粒，故要將其粉碎，再一次變成微粒狀態(tài)后和焦粉等一起加水、造粒，然后用回轉(zhuǎn)爐底進(jìn)行還原。
結(jié)果，即使是在用上述方法來(lái)利用這些濕式法所收集的原料時(shí)，也要用大量的熱源進(jìn)行干燥后，再一次加水，故造粒時(shí)的水分蒸發(fā)還需要熱源，這不是經(jīng)濟(jì)的金屬還原方法。
尤其是在用濕式除塵器或沉淀槽收集鋼鐵業(yè)等金屬冶煉業(yè)和加工業(yè)產(chǎn)生的粉塵和泥塵的情況下，這些產(chǎn)生物含水最多達(dá)80％，想用回轉(zhuǎn)爐底法對(duì)這些發(fā)生物進(jìn)行還原處理時(shí)，干燥工序和干燥后的粉碎處理的問(wèn)題是很突出的。
為了解決這些問(wèn)題，例如，如特開(kāi)平11-12619號(hào)公報(bào)所述，關(guān)于原料不造粒，用回轉(zhuǎn)爐底式還原爐進(jìn)行利用的方法，提出了用壓縮成形器將原料制成磚狀，再用回轉(zhuǎn)爐底式還原爐來(lái)使用磚狀原料的方法。但是，該方法使用含有大量水分的狀態(tài)的原料仍然存在問(wèn)題。也就是說(shuō)，即使是特開(kāi)平11-12624號(hào)公報(bào)的方法，也需要將磚狀原料的水分調(diào)整到6～18％。在100微米左右的微粉處于濕狀態(tài)的情況下，僅用普通脫水機(jī)、在脫水工序只能將原料的水分降到15～30質(zhì)量％的范圍。即，為了進(jìn)行該操作，仍然存在著要在預(yù)脫水處理后再進(jìn)行干燥處理，為此要進(jìn)行復(fù)雜的水分控制，該設(shè)備的維修費(fèi)用高等問(wèn)題。
另外，磚狀原料還會(huì)產(chǎn)生輸送上的問(wèn)題即輸送困難，用一般的帶式輸送機(jī)等設(shè)備輸送，在輸送過(guò)程中轉(zhuǎn)送時(shí)，磚會(huì)變成粉狀。也就是說(shuō)，含水率為6～18％的磚狀原料落下0.5～1m，基本上都會(huì)破壞。結(jié)果，為了裝入該磚狀原料，需要特開(kāi)平11-12621號(hào)公報(bào)所述的，將磚狀原料靜置于爐內(nèi)用的復(fù)雜的裝入裝置。結(jié)果，也會(huì)產(chǎn)生設(shè)置該設(shè)備的設(shè)備費(fèi)用高等問(wèn)題。
如上所述，現(xiàn)有方法存在的問(wèn)題是為了用回轉(zhuǎn)爐底來(lái)還原含水的粉狀原料，要對(duì)原料進(jìn)行干燥、成形，需要許多復(fù)雜的設(shè)備，要花費(fèi)很多的設(shè)備建設(shè)費(fèi)用。結(jié)果，設(shè)備建設(shè)和操作費(fèi)用兩者都存在著不經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題，人們需要一種實(shí)現(xiàn)解決這個(gè)問(wèn)題的新的處理方法的設(shè)備。
另外，還存在著因?qū)⑦@樣復(fù)雜的裝入裝置設(shè)在靠近1000℃以上的高溫位置，致使裝入裝置的機(jī)械受熱變形、受到高溫下的腐蝕等裝備上的大問(wèn)題。
而且，濕狀態(tài)的磚狀原料還存在著易爆裂的問(wèn)題。雖比球團(tuán)難爆裂，但是，按特開(kāi)平11-12621號(hào)公報(bào)的方法中的水分多的條件即含水12～18質(zhì)量％，仍然是易爆裂的原料。這是因?yàn)樾螤顬榇u狀時(shí)水蒸汽不向橫向移動(dòng)的緣故。即，形狀為磚狀時(shí)，在空間上因橫向極長(zhǎng)，故水蒸汽只從上下方向排出來(lái)，通過(guò)的阻力增大，容易爆裂。
這樣，在水分多的粉體原料不經(jīng)過(guò)干燥的情況下用回轉(zhuǎn)爐底式爐進(jìn)行燒成還原的方法，雖然是比較理想的方法，但水分高的成形體在高溫爐內(nèi)水分會(huì)急劇地蒸發(fā)，故該成形體會(huì)破裂。結(jié)果，會(huì)出現(xiàn)成形體粉化、損失到廢氣中的粉塵量大大增加的問(wèn)題、產(chǎn)品的成品率極度降低的問(wèn)題等。因此，用現(xiàn)有方法直接對(duì)水分比較高的狀態(tài)的成形物進(jìn)行燒成還原是不經(jīng)濟(jì)的。
如上所述，任何一種現(xiàn)有方法中，用回轉(zhuǎn)爐底爐對(duì)含水分的粉狀原料進(jìn)行還原，都存在著不經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題，人們?cè)趯で蠼鉀Q這個(gè)問(wèn)題的新技術(shù)。
本發(fā)明如以下(1)～(25)項(xiàng)所述。
(1)一種氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于，是將含有粉體和碳素的粉體混合物制成園柱形或粒狀成形物的壓縮式成形裝置、輸送成形體的輸送機(jī)、成形體裝入裝置、以及回轉(zhuǎn)爐底式還原爐按標(biāo)記的順序設(shè)置，用輸送設(shè)備將它們連接起來(lái)，上述粉體呈含水分狀態(tài)、且含有氧化金屬。
(2)一種氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于是把對(duì)以粉體和碳素為主體的粉體進(jìn)行混合的裝置、粉漿輸送裝置、脫水裝置、制造園柱狀或粒狀成形物的壓縮式成形裝置、輸送成形體的輸送機(jī)、成形體裝入裝置、以及回轉(zhuǎn)爐底式還原爐按標(biāo)記的順序設(shè)備，用輸送設(shè)備將它們連接起來(lái)，上述粉體呈含水分狀態(tài)、且含有氧化金屬。
(3)本發(fā)明(2)所述的氧化金屬還原設(shè)備，其特征在于，脫水裝置采用具有帶狀過(guò)濾器和雙滾的脫水裝置，其中帶狀過(guò)濾器接受以粉體和碳素為主體的粉體混合物，該粉體含有含水分狀態(tài)的氧化金屬，雙滾夾入上述過(guò)濾器并對(duì)其進(jìn)行壓縮。
(4)本發(fā)明(2)所述的氧化金屬還原設(shè)備，其特征在于，脫水裝置采用離心式脫水裝置，該脫水裝置是立式的，下部設(shè)有具有內(nèi)側(cè)逐漸變小的錐度的園筒形粉漿保持部，其內(nèi)部具有螺旋式粉體排出機(jī)構(gòu)，該粉漿保持部與該粉體排出機(jī)構(gòu)的差速為每分鐘2～30轉(zhuǎn)，作用于該粉體保持部上的離心力為500G以上。
(5)本發(fā)明(2)所述的氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于，脫水裝置是采用具有下述裝置的脫水裝置，該裝置用106N/m2以上的力從兩側(cè)推壓過(guò)濾器，該過(guò)濾器接受含有粉體和碳素的粉體混合物，上述粉體呈含水分狀態(tài)，并含有氧化金屬。
(6)本發(fā)明(1)或(2)所述的氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于成形裝置采用從直徑為30mm以下的孔型擠出濕狀態(tài)的粉體的型式的壓縮式成形機(jī)。
(7)本發(fā)明(1)或(2)所述的氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于，成形機(jī)采用凹模的最大厚度為30mm以下的壓塊成形機(jī)。
(8)本發(fā)明(1)或(2)所述的氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于，在從成形體制造裝置至回轉(zhuǎn)爐底式爐的爐底為止的輸送過(guò)程中，成形體的合計(jì)落下距離為4.1m以下。
(9)本發(fā)明(1)或(2)所述的氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于，成形體裝入裝置采用擺頭式的輸送帶。
(10)本發(fā)明(2)所述的氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于，由儲(chǔ)存含水粉體的多個(gè)槽通過(guò)抓斗吊車(chē)、和/或粉漿輸送方式向粉體混合裝置提供含水粉體，該粉體以處于含水量占粉體質(zhì)量合計(jì)量的100％以上的狀態(tài)、且含有氧化金屬之粉體和碳素為主體。
(11)、本發(fā)明(1)或(2)所述的氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于，具有將回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的成形體供給部分的氛圍溫度控制在1170℃以下的機(jī)構(gòu)。
(12)、一種回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，對(duì)含有氧化金屬、碳素和水分的粉體混合物進(jìn)行脫水，使其水分含量為混合物總量的15～30質(zhì)量％，通過(guò)對(duì)該混合物壓縮成形而形成許多園柱狀或粒狀的成形體后，直接裝入還原爐內(nèi)進(jìn)行燒成還原。
(13)一種回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，在水分含量為粉體質(zhì)量合計(jì)量的1.0倍以上的狀態(tài)下，對(duì)含有氧化金屬和碳素的粉體進(jìn)行攪拌混合，用脫水裝置將其脫水至水分含量為16～26質(zhì)量％之后，用壓縮成形機(jī)成形，制造后，將粉體填充率為0.43～0.58范圍的成形體裝入氛圍溫度為1170℃以下的爐內(nèi)部分，然后在1200℃以上的溫度下進(jìn)行燒成還原。
(14)本發(fā)明(12)或(13)所述的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，脫水裝置采用具有接受含水分狀態(tài)之粉體的帶狀過(guò)濾器，和從上下方向夾住該過(guò)濾器并進(jìn)行壓縮的雙滾的脫水機(jī)。
(15)本發(fā)明(12)或(13)所述的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，脫水裝置采用離心式脫水機(jī)，該脫水機(jī)是立式的、下部設(shè)有具有內(nèi)側(cè)逐漸變小的錐度的園筒形的、保持含水狀態(tài)的粉體用的保持部，其內(nèi)部具有螺旋式粉體排出機(jī)構(gòu)，該保持部與該粉體排出機(jī)構(gòu)的差速為每分鐘2～30轉(zhuǎn)，作用于該保持部的離心力為500G以上。
(16)本發(fā)明(12)或(13)所述的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，采用具有以106N/m2以上的力從兩側(cè)擠壓保持有含水粉體的過(guò)濾器的裝置的脫水機(jī)作為脫水裝置進(jìn)行脫水。
(17)一種回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，將含水量為16～26質(zhì)量％范圍、且厚度或直徑為30mm以下的、將含有含氧化金屬的粉體和含碳粉體的混合物壓縮成形而制造成的。粉體填充率為0.43～0.58范圍的園柱或粒狀成形體裝入氛圍溫度為1170℃以下的爐內(nèi)部分，然后在1200℃以上的溫度下進(jìn)行燒成還原。
(18)本發(fā)明(12)、(13)或(17)所述的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，壓縮成形機(jī)采用由壓入濕態(tài)粉體的裝置和濕態(tài)粉體通過(guò)的孔型構(gòu)成的壓出孔式的壓縮成形機(jī)。
(19)本發(fā)明(12)、(13)或(17)所述的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，壓縮成形機(jī)采用將濕狀態(tài)的粉體擠壓到雙滾表面的凹狀模內(nèi)進(jìn)行成形的壓塊成形機(jī)。
(20)本發(fā)明(17)所述的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，對(duì)厚度或直徑為30mm以下的園柱或粒狀成形體進(jìn)行還原，該成形體是將含有包含氧化金屬的粉體和含碳的粉體混合物壓縮成形而制造的。
(21)本發(fā)明(12)、(13)或(17)所述的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，當(dāng)含有氧化金屬的粉體使用含氧化鐵的粉體時(shí)，對(duì)固定碳的原子克分子量為與氧化鐵化合的氧的原子克分子量的0.5～1.5倍范圍內(nèi)的成形體進(jìn)行還原。
(22)本發(fā)明(12)、(13)或(17)所述的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，把用壓縮成形機(jī)成形、制造的園柱或粒狀成形體裝入氛圍溫度比其他的爐內(nèi)部分低的部分，進(jìn)行燒成還原。
(23)一種還原爐原料的成形體，其特征在于，是將含有氧化金屬、碳和水分的粉體混合物脫水至少分含量為混合物總量的15～30質(zhì)量％，通過(guò)壓縮成形將該混合物制成外形為30mm以下的園柱狀或粒狀成形體。
(24)一種還原爐原料的成形體，其特征在于，該成形體是水分含量在16～26質(zhì)量％范圍、且厚度或直徑為30mm以下的、將含有含氧化金屬的粉體和含碳粉體的混合物壓縮成形而制成的。粉體填充率為0.43～0.58范圍的園筒體或粒狀體。
(25)本發(fā)明(23)或(24)所述的還原爐原料的成形體，其特征在于，含氧化金屬的粉體使用含有氧化鐵的粉體時(shí)，固定碳的原子克分子量為與氧化鐵化合的氧的原子克分子量的0.5～1.5倍的范圍。
本發(fā)明涉及以含水分多的氧化金屬粉體作為原料進(jìn)行還原的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐設(shè)備、其操作方法和還原爐原料，用下述方法進(jìn)行操作。根據(jù)本發(fā)明，利用回轉(zhuǎn)爐底法的金屬氧化物的還原工藝示于

圖1。
在對(duì)含水分多、呈粉漿狀態(tài)的原料粉體進(jìn)行充分混合的裝置、即混合槽1內(nèi)，用攪拌裝置2進(jìn)行攪拌、混合。該原料粉體是含有氧化金屬的粉體和含碳粉體的混合物。含氧化金屬的粉體有鐵精礦粉、即球團(tuán)原料、粉狀的錳礦石和鉻礦石等。除了礦石外，還可使用電爐粉塵、高爐爐塵、轉(zhuǎn)爐粉塵、鋼鐵產(chǎn)品酸洗時(shí)產(chǎn)生的中和泥塵、鋼熱軋時(shí)產(chǎn)生的氧化鐵皮等金屬冶煉和金屬加工過(guò)程中產(chǎn)生的粉狀物。另外，還要在該原料中混入作為還原劑的以碳為主體的粉體，例如石油焦、粉焦、木炭屑、粉煤及其他含固定碳的粉體(下稱(chēng)碳粉)。
為了從儲(chǔ)存有多種含水粉體的槽中將含水的原料粉體運(yùn)送到攪拌槽1內(nèi)，最好用抓斗吊車(chē)或粉漿輸送方法來(lái)輸送含氧化金屬的粉體。
為了在短時(shí)間內(nèi)將粉漿狀的原料粉體攪拌均勻，必須含大量的水分。本發(fā)明者經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)的結(jié)果，搞清了原料粉體含水分多則攪拌性能良好。即，水分多、流動(dòng)性好，便具有縮短均勻混合的時(shí)間、而且攪拌動(dòng)力消耗少的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)含水率、即水分為粉體質(zhì)量合計(jì)的100％以上時(shí)，粉漿的流動(dòng)性提高。也就是說(shuō)，為了容易進(jìn)行混合，需要在含水理為粉體質(zhì)量合計(jì)的100％以上的狀態(tài)下，對(duì)包含有氧化金屬的粉體和含碳粉體的混合物進(jìn)行攪拌混合。
在粉漿狀態(tài)下，為了使粉體不易沉淀，粉體的粒度小些為好。若加強(qiáng)攪拌，也可使用粒度較大的粉體，氧化金屬粉為100μm、碳素粉為180μm以下，即，考慮混合比率，若總平均粒度為120μm以下，則在100質(zhì)量％水分的狀態(tài)下，一般以每分鐘回轉(zhuǎn)10～30圈進(jìn)行攪拌，便可混合均勻。
用粉漿泵3將該粉漿狀態(tài)的原料粉體送至脫水裝置4。用脫水裝置4將水分脫至粉體質(zhì)量的15～30％，最好脫至16～23％的范圍。粒度粗的粉體，容易使水分含量達(dá)到16～26質(zhì)量％，用一般的脫水機(jī)，例如真空脫水機(jī)、壓濾機(jī)、沉降式離心機(jī)便可達(dá)到。但是，如上所述，在對(duì)用本發(fā)明的較理想的原料平均粒度為120μm以下的微粉構(gòu)成的粉漿進(jìn)行脫水的情況下，要將脫水物的水分脫到30質(zhì)量％、最好為26質(zhì)量％以下，用一般的脫水機(jī)是難以實(shí)現(xiàn)的，要用特殊的脫水機(jī)。另外，根據(jù)情況，還可將幾種型式的脫水機(jī)組合起來(lái)使用。
設(shè)備由原料預(yù)粉碎設(shè)備、原料混合設(shè)備、造粒設(shè)備、球團(tuán)干燥設(shè)備、回轉(zhuǎn)爐底式還原爐、廢氣處理裝置、還原球團(tuán)冷卻裝置構(gòu)成。
在金屬還原方法和鋼鐵冶煉粉塵的還原處理方法中，同回轉(zhuǎn)爐底式還原爐一樣，將原料和還原劑制成球團(tuán)的設(shè)備很重要，原料預(yù)處理設(shè)備中使原料的氧化金屬粉體與還原劑的混合物變成造粒性良好的狀態(tài)的設(shè)備很重要，設(shè)置了原料的預(yù)粉碎和用球磨機(jī)混制等各種設(shè)備。
使用微粉體時(shí)的脫水裝置，可采用具有圖3所示的接受粉漿的過(guò)濾器23、及夾住該過(guò)濾器的壓縮雙滾25的脫水裝置。在該脫水裝置上，粉漿26在組裝成環(huán)形帶狀的過(guò)濾器23上流動(dòng)，該過(guò)濾器被壓縮雙滾25夾住而進(jìn)行脫水。在粉漿的水分多的情況下，在壓縮雙滾25的前面用過(guò)濾器下方的真空吸引裝置24對(duì)粉漿中的水分進(jìn)行預(yù)脫水，這樣可有效地脫水。
另外，作為含有特別細(xì)的粉體的粉漿之脫水裝置，采用立型離心式分離器也很有效。該離心分離器是這樣一種離心式脫水器，即下部設(shè)有具有內(nèi)側(cè)變小的錐度的園筒形粉漿保持部，其內(nèi)部設(shè)有螺旋式粉體排出機(jī)構(gòu)，該粉漿保持部與該粉體排出機(jī)構(gòu)的差速為每分鐘2～30轉(zhuǎn)，作用于該粉漿保持部的離心力為500G以上。該脫水機(jī)雖然每臺(tái)的能力較小，但由于利用離心力，故分離效率高，用于水分多、粒度細(xì)的粉體的脫水。尤其用于粒度為數(shù)μm～30μm、或數(shù)μm～40μm的細(xì)粉體效果很好。
另外，脫水機(jī)也可采用高壓壓力機(jī)式脫水機(jī)，這種脫水機(jī)具有以106N/m2以上的力從兩側(cè)擠壓過(guò)濾器的裝置，過(guò)濾器用于接受粉漿，但是，這種脫水機(jī)與上述具有雙滾的脫水機(jī)相比，脫水力稍低，故最好用于100μm左右的粒度稍大的粉體。
接著，進(jìn)行脫水，用泥塵輸送機(jī)5將含水15～30％、最好為16～26質(zhì)量％范圍的濕狀態(tài)粉體送到壓縮成形機(jī)6，在這里成形。關(guān)于壓縮成形機(jī)的機(jī)種，圖4所示的將濕狀態(tài)的粉體擠壓到孔型內(nèi)的成形機(jī)(下稱(chēng)孔型造球機(jī))、和圖5所示的將濕狀的粉體擠壓到雙滾表面的凹狀模內(nèi)進(jìn)行成形的壓塊成形機(jī)是代表性的機(jī)種。
孔型造球機(jī)如圖4所示，濕狀態(tài)的成形體呈園筒狀地被擠出來(lái)。原料從原料供給口28供給，在許多孔型34敞開(kāi)著的底板33上，通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置29、驅(qū)動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)30和驅(qū)動(dòng)軸31驅(qū)動(dòng)的滾子32的擠壓，形成成形體35。其他方式也有在園筒部?jī)?nèi)設(shè)螺旋式擠壓機(jī)構(gòu)，對(duì)孔型敞開(kāi)的板子進(jìn)行擠壓的型式。壓塊成形機(jī)是圖5所示的裝置，由原料供給部36供給粉體，用設(shè)有凹狀坑38的滾子37進(jìn)行壓縮成形。
選定這些機(jī)種的理由是，它們是滿足成形體所要求的性能形狀的成形方法。作為成形體要求的性能形狀，主要是成形體的爐內(nèi)不產(chǎn)生爆裂現(xiàn)象、和在濕狀態(tài)下的落下強(qiáng)度高這兩點(diǎn)。
作為現(xiàn)有成形方法的盤(pán)式球團(tuán)制造方法，是用傾斜部使粉體滾動(dòng)，在球團(tuán)表面形成新的粉體層，使成形體長(zhǎng)大的方法。用該方法制造的球團(tuán)，粉體填充率高達(dá)0.65～0.75左右，是相當(dāng)致密的成形體。致密的成形體在回轉(zhuǎn)爐底的原料供給部的900℃以上的部分容易產(chǎn)生爆裂現(xiàn)象。直徑10mm左右的球團(tuán)，含水分3質(zhì)量％以上，裝進(jìn)內(nèi)后馬上就爆裂。所謂粉體填充率，系指成形體的容積內(nèi)所含的粉體的容積的比率。
本發(fā)明者對(duì)于將濕狀態(tài)的成形體直接供給爐內(nèi)時(shí)的爆裂條件反復(fù)進(jìn)行了研究，搞清楚了，為了使成形體不爆裂，成形體的粉體填充密度要比較低是很重要的條件。也就是說(shuō)，回轉(zhuǎn)爐底式還原爐內(nèi)成形體爆裂，是因?yàn)閷⒊尚误w供給900℃以上的高溫爐內(nèi)，成形體內(nèi)的水分迅速蒸發(fā)而使成形體內(nèi)部的壓力升高的緣故。反復(fù)進(jìn)行各種試驗(yàn)的結(jié)果，本發(fā)明者搞清楚了爆裂現(xiàn)象受成形體的粉體填充密度和水分含量?jī)烧叩膹?qiáng)烈影響。粉體填充率系指粉體占成形體的內(nèi)部容積的比率。
另外，還搞清楚了降低粉體填充率、提高水分含量、不易爆裂。為了防止在高溫爐內(nèi)成形體內(nèi)部的水分急速蒸發(fā)而使成形體內(nèi)部的壓力升高，重要的是使粉體粒子之間的空隙多一些。粉體填充率降低，爆裂臨界水分上升，粉體填充率低于0.58時(shí)，含16～26％的水分也不會(huì)產(chǎn)生爆裂。但是，粉體填充率過(guò)低時(shí)，存在著落下強(qiáng)度降低的問(wèn)題，故必須確保0.4以上的粉體填充率。
一般來(lái)說(shuō)，利用壓縮成形法制造成形體，優(yōu)點(diǎn)是可以制造滿足不易引起爆裂的條件的、粉體填充率成形體。為了防止在高溫爐內(nèi)成形體內(nèi)部的水分急速蒸發(fā)而使成形體內(nèi)部的壓力升高，重要的是粉體粒子之間的空隙要多。
圖6所示為直徑20mm的成形體投入1170℃的氛圍中時(shí)，粉體填充率對(duì)爆裂臨界水分的影響。粉體填充率低，則爆裂臨界水分上升，粉體填充率低于0.58時(shí)，18質(zhì)量％的水分也不會(huì)引起爆裂和部分粉化現(xiàn)象，即使含23～26質(zhì)量％的水分，雖表面產(chǎn)生剝離現(xiàn)象，但未產(chǎn)生爆裂。粉體填充率為0.55以下時(shí)，即使含23～30質(zhì)量％的水分，表面也不產(chǎn)生剝離現(xiàn)象。即，從防止爆裂的觀點(diǎn)出發(fā)，粉體填充率最好在0.58以下。粉體填充率低的成形體有爆裂臨界水分升至23～26質(zhì)量％的狀態(tài)的傾向。
另外，還搞清楚了爆裂條件根據(jù)成形體的形狀不同而不同的問(wèn)題。首先，關(guān)于磚狀成形體，厚20mm、長(zhǎng)和寬為150mm的磚狀成形體中，在粉體填充率為0.58的狀態(tài)，水分為17％時(shí)也引起爆裂。其次，關(guān)于用孔型造球機(jī)制造的直徑15mm、長(zhǎng)25mm的圓筒狀成形體，在粉體填充率為0.58的狀態(tài)、水分達(dá)25％未引起爆裂。而且，關(guān)于用壓塊制造機(jī)制造的厚為20mm、邊為40mm的扁桃狀成形體，在粉體填充率為0.58的狀態(tài)，水分含量達(dá)23％也未引起爆裂。即，板狀成形體易爆裂，園筒狀、粒狀成形體具有不易爆裂的特征。因此，本發(fā)明將成形體的形狀特定為園筒狀或粒狀。
用孔型造球機(jī)和壓塊成形機(jī)制造的成形體不易爆裂的原因也搞清楚了?？仔驮烨驒C(jī)制造的成形體，園周側(cè)的表面雖然致密，但是，園筒的截?cái)嗝姹容^松。結(jié)果，搞清了水分含量多時(shí)水蒸汽的通過(guò)阻力也小，故不易引起爆裂。根據(jù)條件，用孔型造球機(jī)制造的成形體，也有水分含量為26質(zhì)量％時(shí)在1170℃的爐內(nèi)不爆裂的，耐爆裂性最好。關(guān)于壓塊成形機(jī)，搞清楚了由于是在厚度方向上進(jìn)行壓縮、是單向的，故壓塊成形體橫側(cè)的密度不增大，水蒸汽容易從這里排出。另外，還搞清上爆裂也受成形體尺寸的影響。園筒形或粒狀成形體中，根據(jù)條件不同，30mm以上的成形體即使水分含量為26質(zhì)量％以下，在1170℃的爐內(nèi)也有引起爆裂的。因此，成形體的厚度或直徑最好在30mm以下。
在回轉(zhuǎn)爐底式還原爐上，缺中央部分的園盤(pán)狀的爐底進(jìn)行回轉(zhuǎn)。該爐底經(jīng)過(guò)燒成、還原帶，在成形體排出帶排出還原完畢的成形體。然后，爐底到達(dá)成形體供給部。這時(shí)的爐底溫度可為1150℃～1300℃，故在通常操作中成形體供給部的溫度為1000℃～1250℃，即，根據(jù)操作條件，成形體供給部的溫度也有在1170℃以上。這種場(chǎng)合，對(duì)成形體供給部進(jìn)行冷卻，最好使溫度降到1170℃以下，冷卻方法可將成形體供給部周?chē)臓t頂做成水冷壁、或者做成高溫燃燒氣體不進(jìn)入成形體供給部的結(jié)構(gòu)。
重要的成形體的性能狀態(tài)是落下強(qiáng)度高。成形體從成形機(jī)運(yùn)送至爐底的過(guò)程中，在輸送機(jī)的倒運(yùn)和裝入爐內(nèi)的過(guò)程中，0.5～2m左右的落下距離內(nèi)落下數(shù)次。因此，要求成形體的落下強(qiáng)度(用形狀被破壞為止的合計(jì)落下距離來(lái)表示)高，回轉(zhuǎn)爐底式還原爐要求4～5m以上的強(qiáng)度值。一般來(lái)說(shuō)，粉體填充密度低的成形體的落下強(qiáng)度低，故與上述的不引起爆裂的條件相矛盾。因此，本發(fā)明者進(jìn)行了提高粉體填充密度低的成形體的落下強(qiáng)度的研究，結(jié)果，搞清楚了水分含量超過(guò)某一比率時(shí)，落下時(shí)即使成形體受到?jīng)_擊，也只產(chǎn)生變形而不破壞。
本發(fā)明者研究水分對(duì)落下強(qiáng)度的影響的結(jié)果表明，若水分為16質(zhì)量％以上、粉體填充率為0.43以上的成形體，其落下強(qiáng)度為4.2m以上。但是，粉體填充率為0.43以下時(shí)，落下強(qiáng)度與含水率無(wú)關(guān)，并降低到2～4m左右。因此，從確保落下強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，最好水分為16質(zhì)量％以上，粉體填充率為0.43以上。
即使在水分和粉體填充密度相同條件下，用上述的磚狀成形體只做了1次0.5m的落下試驗(yàn)便破壞了。即，搞清楚了用特開(kāi)平11-12624號(hào)公報(bào)所述的方法制造的磚狀成形體中，受形狀的影響使得落下強(qiáng)度太低，不能用通常的運(yùn)送方法將成形體直接供給爐內(nèi)。然而，用本發(fā)明方法制造的成形體，即使用通常的運(yùn)送方法，也可按原來(lái)的形狀直接供給爐內(nèi)。
根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，本發(fā)明者搞清楚了成形體的條件是水分含量在15～30質(zhì)量％、最好在16～26質(zhì)量％的范圍，粉體填充率最好在0.43～0.58的范圍；上述孔型造球機(jī)和壓塊成形機(jī)是最有效的裝置。雖然用其他裝置也可制造出適合本發(fā)明目的的成形體，但孔型造球機(jī)和壓塊成形機(jī)制造的成形體性能好、制造成本也低，因此是最有效的裝置。
用以上方法成形的成形體在濕狀態(tài)下經(jīng)成形體輸送機(jī)7，用作為成形體供給裝置的擺頭式輸送機(jī)8供給回轉(zhuǎn)爐底式還原爐9。回轉(zhuǎn)爐底式還原爐9的成形體供給部的溫度為1170℃以下。
在回轉(zhuǎn)爐底式還原爐9上，濕狀態(tài)的成形體被送到氛圍溫度為1170℃以下的部分。在氣氛溫度為1170℃的情況下，成形體內(nèi)部的溫度上升率太高，水蒸汽的壓力升高，即使按本發(fā)明范圍的條件制造的成形體，引起爆裂的可能性也很大，因此，該部分的溫度必須設(shè)在1170℃以下。
在回轉(zhuǎn)爐底式還原爐9上，成形體在1100-1350℃左右的溫度下燒成，用成形體內(nèi)部的碳來(lái)還原氧化金屬。由于本發(fā)明的原料混合方法是在含水多的狀態(tài)下進(jìn)行攪拌混合，故成形體的氧化金屬與碳混合得比較均勻，具有高效率地進(jìn)行反應(yīng)的效果。
另外，本發(fā)明者還搞清楚了在氧化鐵還原時(shí)，控制碳的比率是很重要的。氧化鐵還原時(shí)，若碳量不足，則還原不完全，金屬化率低；碳大大過(guò)剩時(shí)，剩余的碳與鐵反應(yīng)而生成滲碳體(F13C)，被還原的成形體在1200℃左右就會(huì)在爐內(nèi)開(kāi)始熔化。由于一般的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐沒(méi)有設(shè)計(jì)爐底和排出裝置來(lái)處理熔化的鐵，故存在著產(chǎn)生熔化的鐵會(huì)損壞爐底的問(wèn)題。
若成形體所含的固定碳量為固定碳的克分子數(shù)(下稱(chēng)計(jì)算碳克分子量)的1.5倍以下的范圍，就不會(huì)產(chǎn)生上述還原不足和鐵熔化的問(wèn)題，該成形體所含的固定碳是假定與氧化鐵化合的氧反應(yīng)生成一氧化碳而計(jì)算出來(lái)的。本發(fā)明者還搞清楚了，條件雖有變化，但與氧化鐵反應(yīng)的碳，在反應(yīng)成一氧化碳和反應(yīng)成二氧化碳兩者中，有10-70％反應(yīng)成二氧化碳。其結(jié)果，若固定碳量為計(jì)算碳克分子量的0.5倍以上，則可得到金屬化率為70％以上的還原生成物。
固定碳量與計(jì)算碳量之比為0.5時(shí)，鐵的金屬化率為80％左右。不管怎樣均可作為直接還原鐵使用。固定碳量與計(jì)算碳量之比為1.5時(shí)，金屬化率非常高，為97％。這時(shí)，殘留碳量約為還原物的金屬鐵量的2.5％。其結(jié)果，即使全部殘留碳向鐵中滲碳，熔點(diǎn)也在1300℃以上，最高只有1300℃左右的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐內(nèi)的溫度不會(huì)產(chǎn)生還原物熔化的問(wèn)題。
已還原的成形體從回轉(zhuǎn)爐底式還原爐9排出，用產(chǎn)品冷卻裝置13冷卻至常溫。但是，在電爐等使用的情況下，也可在900℃左右的高溫下直接供給冶煉工序。從回轉(zhuǎn)爐底式還原爐9排出的燃燒廢氣經(jīng)氣體冷卻裝置10和除塵器11，從煙囪12排放到大氣中。
回轉(zhuǎn)爐底式還原爐使用的原料成形體含水量15-30質(zhì)量％，最好在16-26質(zhì)量％范圍，而且粉體填充率在0.43-0.58的范圍，厚度或直徑在30mm以下，將這種含氧化金屬的粉體和含碳的粉體的混合物壓縮成形而制造的園筒形或粒狀成形體，只要能滿足這些條件，不一定要按上述順序的方法進(jìn)行制造，也可實(shí)現(xiàn)符合上述目的的還原操作。
本發(fā)明方法用于處理金屬冶煉或加工過(guò)程中產(chǎn)生的塵泥和粉塵尤其有效。例如，煉鐵廠的高爐瓦斯灰經(jīng)汾丘里洗氣塔除塵后，再用濃縮機(jī)濃縮成粉漿。另外，還有中和軋鋼工序的酸洗廢酸的中和泥塵。這種粉塵和泥塵雖可用脫水機(jī)進(jìn)行處理，但難以再利用，而且還要增加費(fèi)用。例如，可從濃縮機(jī)直接將這些粉塵和泥塵送到混合槽1內(nèi)，省略中間處理，用簡(jiǎn)單的方法制成還原處理用的原料成形體。因此，用金屬冶煉或加工工序產(chǎn)生的粉塵和泥塵，本發(fā)明是最理想的的方法之一。
這里，關(guān)于操作方法的比較，現(xiàn)有方法的設(shè)備操作示于圖2?，F(xiàn)有方法的設(shè)備操作中，是在本發(fā)明的設(shè)備操作的脫水工序之后，原料用泥塵粉體輸送機(jī)15進(jìn)行輸送，用粉體干燥機(jī)16將水分干燥至5-10質(zhì)量％的范圍。然后，用灑水裝置18邊向粉體灑水、邊用造粒裝置17制造球團(tuán)。再用球團(tuán)輸送機(jī)19運(yùn)送到球團(tuán)干燥裝置20，在這里將球團(tuán)干燥至含水為2質(zhì)量％左右。其后，用回轉(zhuǎn)爐底式還原爐對(duì)球團(tuán)進(jìn)行燒成、還原。因此，與本發(fā)明方法相比，現(xiàn)有方法的操作要經(jīng)過(guò)多道工序，很復(fù)雜。而且，要連續(xù)地反復(fù)進(jìn)行脫水、干燥、加水、脫水和水分調(diào)整，因此，是耗能多的方法，以上比較地顯示了本發(fā)明設(shè)備的有效性。
從回轉(zhuǎn)爐底式還原爐所使用的原料的觀點(diǎn)出發(fā)，用濕態(tài)原料生產(chǎn)時(shí)，本發(fā)明是可以最簡(jiǎn)單地制造還原用成形體的技術(shù)。用壓縮成形機(jī)制造的成形體的條件是，制成園筒狀或粒狀，厚度或直徑為30mm以下，水分含量為15-30質(zhì)量％、最好為16-26質(zhì)量％范圍，且粉體填充率為0.43-0.58的范圍為好。對(duì)用上述方法成形的成形體進(jìn)行還原，原料成形體的落下強(qiáng)度高、而且不爆裂，故可獲得能用回轉(zhuǎn)爐底式還原爐經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行還原的原料成形體。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的還原含水粉體原料用的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的設(shè)備結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖2是表示根據(jù)現(xiàn)有方法的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐設(shè)備結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖3是表示粉漿落到環(huán)形帶狀過(guò)濾器上，用壓縮雙滾擠壓的形式的脫水裝置的圖。
圖4是表示從孔型擠出粉體的擠出式壓縮成形機(jī)的圖。左側(cè)為構(gòu)成圖，右側(cè)為壓縮滾的圖。
圖5是表示用凹狀模將粉體壓縮成形的壓塊壓縮成形機(jī)的圖。
圖6是表示成形體的粉體填充率對(duì)1170℃溫度下的爆裂臨界水分的影響的圖。
1混合槽。2攪拌裝置。3粉漿泵。4脫水裝置。5泥塵輸送機(jī)。6壓縮成形機(jī)。7成形體、輸送機(jī)。8擺頭式輸送機(jī)。9回轉(zhuǎn)爐底式還原爐。10氣體冷卻裝置。11集塵機(jī)。12煙筒。13產(chǎn)品冷卻裝置。14脫水裝置。15泥塵粉體輸送機(jī)。16粉體干燥機(jī)。17造粒機(jī)。18散水裝置。19球團(tuán)輸送機(jī)。20球團(tuán)干燥裝置。21干燥球團(tuán)輸送機(jī)。22粉漿入口。23過(guò)濾器。24真空吸引裝置。25壓縮雙滾。26粉漿。27脫水物。28原料供給口。29驅(qū)動(dòng)裝置。30驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)。31驅(qū)動(dòng)軸。32滾子。33底板。34孔型。35成形體。36原料供給部。37壓縮輥。38凹狀坑。39壓塊。
實(shí)施本發(fā)明的最佳形式根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行操作的實(shí)施例示于表1。使用的設(shè)備如圖1所示的構(gòu)造，還原能力以濕態(tài)成形體的量為基準(zhǔn)、每小時(shí)10噸。脫水機(jī)用雙滾式的，成形機(jī)用孔型造球機(jī)。
實(shí)施例1、2原料如有1所示，用以下2種混合物微粉狀粉礦即球團(tuán)精礦粉和1mm以下的焦粉的混合物；鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的高爐瓦斯灰、熱軋氧化鐵皮坑的沉淀泥塵和1mm以下的焦粉的混合物。
表1

操作條件如表1所示，混合槽1的原料水分為粉體質(zhì)量的130-185％，成形前的原料水分為粉體質(zhì)量的17-20％。粉體填充率在本發(fā)明范圍內(nèi)。成形體的尺寸直徑15mm，長(zhǎng)度25mm。成形體投入部的爐內(nèi)溫度約980℃，還原部的爐內(nèi)溫度為1210℃，還原時(shí)間約15分鐘。
實(shí)施例1是使用球團(tuán)精礦粉的操作例，由于碳的混合比率合適，故生產(chǎn)率高。該操作的金屬化率高達(dá)97％，幾乎沒(méi)有因落下而引起的粉化和爆裂現(xiàn)象。故成品合格率也高達(dá)94％。實(shí)施例2是使用高爐瓦斯灰和熱軋氧化鐵皮坑的沉淀泥塵的操作例，是在還原的同時(shí)進(jìn)行脫鋅、脫堿的操作。該操作的金屬化率為91％，脫鋅率97.5％，脫堿率99％，可有效地去除有害物。該實(shí)施例中，也幾乎沒(méi)有因落下而引起的粉化和爆裂現(xiàn)象，故產(chǎn)品的合格率也高達(dá)95％。
對(duì)本發(fā)明的還原操作與使用圖2所示的設(shè)備的現(xiàn)有方法的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了比較。在本發(fā)明的操作中，原料預(yù)處理只有混合工序、脫水工序及成形工序，故原料預(yù)處理費(fèi)用僅為比較例的30％左右。整個(gè)工藝過(guò)程的費(fèi)用約可減少15％。建設(shè)費(fèi)用，因原料預(yù)處理簡(jiǎn)單，故實(shí)施例也可比比較例減少10％。
如上所述，用使用濕態(tài)粉體的本發(fā)明的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐設(shè)備，不存在原料成形體的爆裂等操作上的問(wèn)題，可用便宜的建設(shè)費(fèi)用、和便宜的操作費(fèi)用進(jìn)行操作，該操作費(fèi)用系指能源消耗量等費(fèi)用。另外，回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的維修費(fèi)用也少，可經(jīng)濟(jì)地還原金屬氧化物。尤其是可省去粉體的干燥工序及其附屬設(shè)備，故降低設(shè)備費(fèi)用的效果明顯。
實(shí)施例3、4原料如表2所示，有2種微粉狀的粉礦石、即球團(tuán)精礦粉和1mm以下的焦粉的混合物；鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的高爐瓦斯灰、熱軋氧化鐵皮坑的沉淀泥塵和1mm以下的焦粉的混合物。
表2

操作條件如表2所示，混合槽1的原料水分為粉體質(zhì)量的120-200％，成形前的原料水分為粉體質(zhì)量的17-20％，粉體填充率在本發(fā)明范圍內(nèi)。成形體的尺寸直徑15mm，長(zhǎng)度25mm。成形體投入部的爐內(nèi)溫度約980℃，還原部的爐內(nèi)溫度為1210℃，還原時(shí)間約15分鐘。
實(shí)施例3是使用球團(tuán)精礦粉的操作例，碳的混合比率合適，故生產(chǎn)率高。在該操作中，金屬化率高達(dá)97％，因落下引起的粉化和爆裂現(xiàn)象幾乎沒(méi)有，故成品的合格率高達(dá)94％。實(shí)施例4是使用高爐瓦斯灰和熱軋氧化鐵皮坑的沉淀泥塵的操作例，在還原的同時(shí)還進(jìn)行脫鋅、脫堿。在該操作中，金屬化率為91％，脫鋅率為97.5％，脫堿率99％，可有效地去除有害物。在該實(shí)施例中，幾乎不產(chǎn)生因落下造成的粉化和爆裂，因此，塊制品收得率高達(dá)95％。
對(duì)本發(fā)明的還原操作與使用圖2所示的設(shè)備的現(xiàn)有方法的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了比較。在本發(fā)明的操作中，原料預(yù)處理只有混合工序、脫水工序及成形工序，故原料預(yù)處理費(fèi)用僅為比較例的30％左右。整個(gè)工藝過(guò)程的費(fèi)用約可減少15％。
如上所述，使用濕態(tài)粉體的本發(fā)明的操作，不存在原料成形體的爆裂等操作上的問(wèn)題，建設(shè)費(fèi)用便宜，能源消耗量等操作費(fèi)用也便宜。其結(jié)果，可用回轉(zhuǎn)爐底式還原爐經(jīng)濟(jì)地對(duì)礦石及含有氧化金屬的粉塵和泥塵的粉體進(jìn)行還原。
工業(yè)上利用的可能性根據(jù)本發(fā)明，還原用回轉(zhuǎn)爐底法可利用濕態(tài)粉體原料經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行氧化金屬的還原，生產(chǎn)金屬。另外，本發(fā)明在經(jīng)濟(jì)地處理含有金屬制造業(yè)產(chǎn)生的氧化金屬的粉塵和泥塵方面是有效的，回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的氧化金屬還原設(shè)備可用較少的工序經(jīng)濟(jì)地對(duì)含水分較多的氧化金屬粉體進(jìn)行還原、和對(duì)金屬的冶煉及加工工序產(chǎn)生的含氧化金屬的粉塵、泥塵進(jìn)行處理。尤其是用于處理含水分多的粉塵和泥塵，本發(fā)明的操作是非常有效的手段。
權(quán)利要求
1.一種氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于，是將含有粉體和碳素的粉體混合物制成園柱形或粒狀成形物的壓縮式成形裝置、輸送成形體的輸送機(jī)、成形體裝入裝置、以及回轉(zhuǎn)爐底式還原爐按標(biāo)記的順序設(shè)置，用輸送設(shè)備將它們連接起來(lái)，上述粉體呈水分狀態(tài)、且含有金屬氧化物。
2.一種氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于，是把對(duì)以粉體和碳素為主體的粉體進(jìn)行混合的裝置、粉漿輸送裝置、脫水裝置、制造園柱狀或粒狀成形物的壓縮式成形裝置、輸送成形體的輸送機(jī)、成形體裝入裝置、以及回轉(zhuǎn)爐底式還原爐按標(biāo)記的順序設(shè)置，用輸送設(shè)備將它們連接起來(lái)，上述粉體呈含水分狀態(tài)、且含有氧化金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧化金屬還原設(shè)備，其特征在于，脫水裝置采用帶狀過(guò)濾器和雙滾的脫水裝置，其中帶狀過(guò)濾器接受以粉體和碳素為主體的粉體混合物，該粉體含有含水分狀態(tài)的氧化金屬，雙滾夾入上述過(guò)濾器并對(duì)其進(jìn)行壓縮。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧化金屬還原設(shè)備，其特征在于，脫水裝置采用離心式脫水裝置，該脫水裝置是立式的，下部設(shè)有具有內(nèi)側(cè)逐漸變小的錐度的園筒形粉漿保持部，其內(nèi)部具有螺旋式粉體排出機(jī)構(gòu)，該粉漿保持部與該粉體排出機(jī)構(gòu)的差速為每分鐘2-30轉(zhuǎn)，作用于該粉體保持部上的離心力為500G以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于，脫水裝置是采用具有下述裝置的脫水裝置，該裝置用106N/m2以上的力從兩側(cè)推壓過(guò)濾器，該過(guò)濾器接受含有粉體和碳素的粉體混合物，上述粉體呈含水分狀態(tài)，并含有金屬氧化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于，成形裝置采用從直徑為30mm以下的孔型擠出濕狀態(tài)的粉體的型式的壓縮式成形機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于，成形裝置采用凹模的最大厚度為30mm以下的壓塊成形機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于，在從成形體制造裝置至回轉(zhuǎn)爐底式爐的爐底為止的輸送過(guò)程中，成形體的合計(jì)落下距離為4.1m以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于，裝入裝置采用擺頭式的輸送帶或震動(dòng)送料器。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于，由儲(chǔ)存含水粉體的多個(gè)槽通過(guò)抓斗吊車(chē)、和/或粉漿輸送方式向粉體混合裝置提供含水粉體，該粉體以處于含水量為粉體質(zhì)量合計(jì)量的1.0倍以上的狀態(tài)、且含有氧化金屬之粉體和碳素為主體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氧化金屬的還原設(shè)備，其特征在于，具有將回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的成形體供給部分的氛圍溫度控制在1170℃以下的機(jī)構(gòu)。
12.一種回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，對(duì)含有氧化金屬、碳素和水分的粉體混合物進(jìn)行脫水，使其水分含量為混合物總體的15-30質(zhì)量％，通過(guò)對(duì)該混合物壓縮成形而形成許多園柱狀或粒狀的成形體后，直接裝入還原爐內(nèi)進(jìn)行燒成、還原。
13.一種回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，在水分含量為粉體質(zhì)量合計(jì)量的1.0倍以上的狀態(tài)下、對(duì)含有氧化金屬和碳素的粉體進(jìn)行攪拌混合，用脫水裝置將其脫水至水分含量為16-26質(zhì)量％之后，用壓縮成形機(jī)成形、制造后，將粉體填充率為0.43-0.58范圍的成形體裝入氛圍溫度為1170℃以下的爐內(nèi)部分，然后在1200℃以上的溫度下進(jìn)行燒成、還原。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，脫水裝置采用具有接受含水分狀態(tài)之粉體的帶狀過(guò)濾器、和從上下方向夾住該過(guò)濾器并進(jìn)行壓縮的雙滾的脫水機(jī)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，脫水裝置采用離心式脫水機(jī)，該脫水機(jī)是立式的、下部設(shè)有具有內(nèi)側(cè)逐漸變小的錐度的園筒形的、保持含水狀態(tài)的粉體用的保持部，其內(nèi)部具有螺旋式粉體排出機(jī)構(gòu)，該保持部與該粉體排出機(jī)構(gòu)的差速為每分鐘2-30轉(zhuǎn)，作用于該保持部的離心力為500G以上。
16.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，采用具有以106N/m2以上的力從兩側(cè)擠壓保持有含水粉體的過(guò)濾器的裝置的脫水機(jī)作為脫水裝置進(jìn)行脫水。
17.一種回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，將含水量為16-26質(zhì)量％范圍、且厚度或直徑為30mm以下的、將含有含氧化金屬的粉體和含碳粉體的混合物壓縮成形而制造成的、粉體填充率為0.43-0.58范圍的園柱或粒狀成形體裝入氛圍溫度為1170℃以下的爐內(nèi)部分，然后，在1200℃以上的溫度下進(jìn)行燒成、還原。
18.根據(jù)權(quán)利要求12或17所述的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，壓縮成形機(jī)采用由壓入濕態(tài)粉體的裝置和濕態(tài)粉體通過(guò)的孔型構(gòu)成的壓出孔式的壓縮成形機(jī)。
19.根據(jù)權(quán)利要求12或13或17所述的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，壓縮成型機(jī)采用將濕狀態(tài)的粉體擠壓到雙滾表面的凹狀模內(nèi)進(jìn)行成形的壓塊成形機(jī)。
20.根據(jù)權(quán)利要求12或13或17所述的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，對(duì)厚度或直徑為30mm以下的園柱或粒狀成形體進(jìn)行還原，該成形體是將含有包含氧化金屬的粉體和含碳的粉體混合物壓縮成形而制造的。
21.根據(jù)權(quán)利要求12或13或17所述的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，當(dāng)含氧化金屬的粉體使用含氧化鐵的粉體時(shí)，對(duì)固定碳的原子克分子量為與氧化鐵化合的氧的原子克分子量的0.5-1.5倍范圍內(nèi)的成形體進(jìn)行還原。
22.根據(jù)權(quán)利要求12或13或17所述的回轉(zhuǎn)爐底式還原爐的操作方法，其特征在于，把用壓縮成形機(jī)成形、制造的園柱或粒狀成形體裝入氛圍溫度比其他的爐內(nèi)部分低的部分，進(jìn)行燒成、還原。
23.一種還原爐原料的成形體，其特征在于，將含有氧化金屬、碳、和水分的粉體混合物脫水至水分含量為混合物總量的15-30質(zhì)量％，通過(guò)壓縮成形將該混合物制成外形為30mm以下的園柱或粒狀成形體。
24.一種還原爐原料的成形體，其特征在于，該成形體是水分含量在16-26質(zhì)量％范圍、且厚度或直徑為30mm以下的、將含有含氧化金屬的粉體和含碳粉體的混合物壓縮成形而制成的、粉體填充率為0.43-0.58范圍的園筒體或粒狀體。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的還原爐原料的成形體，其特征在于，含氧化金屬的粉體使用含有氧化鐵的粉體時(shí)，固定碳的原子克分子量為與氧化鐵化合的氧的原子克分子量的0.5-1.5倍的范圍。
全文摘要
本發(fā)明提供一種廉價(jià)的氧化金屬的還原方法,該還原方法用回轉(zhuǎn)爐底式還原爐對(duì)含水分多的粉體原料進(jìn)行還原時(shí),可簡(jiǎn)化從脫水到成形的工序。另外,還提供一種經(jīng)濟(jì)地回收利用金屬的冶煉和加工工序中產(chǎn)生的粉塵和泥塵的操作方法。將含水量為含氧化金屬的粉體和含碳的粉體質(zhì)量合計(jì)量的100%以上的粉體混合物制成粉漿狀,對(duì)其進(jìn)行攪拌混合后,脫水至含水16－26%,壓縮成形,進(jìn)行制造。制成厚度或直徑為30mm以下的圓筒形或粒狀的成形體,將該成形體投入氛圍溫度為1170℃以下的爐內(nèi)部分,用回轉(zhuǎn)爐底式還原爐進(jìn)行燒成、還原而獲得金屬。
文檔編號(hào)C21B13/10GK1345380SQ00805816
公開(kāi)日2002年4月17日 申請(qǐng)日期2000年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月13日
發(fā)明者茨城哲治, 廣松隆, 近藤敏, 井村章次, 安部洋一 申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社