專利名稱：：還原鐵丸的制造方法及生鐵的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及采用旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐對(duì)含有氧化鐵及碳的粉體進(jìn)行還原來(lái)制造部分還原鐵的還原鐵丸的制造方法。此外，本發(fā)明還涉及用高爐或立式爐還原熔解上述部分還原鐵(含有還原鐵的物質(zhì))來(lái)制造鐵液的生鐵的制造方法。本申請(qǐng)以日本特愿2007-239058號(hào)和日本特愿2008-227163號(hào)為基礎(chǔ)申請(qǐng)，這里援引其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
：制造還原鐵及合金鐵的金屬還原工藝有各種各樣。其中，作為低成本、高生產(chǎn)率的工藝，已經(jīng)實(shí)施了采用旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐(RotaryHearthFurnace，以下稱為RHF)的作業(yè)，其概要記載在例如專利文獻(xiàn)1中。圖1表示RHF的直徑方向的切斷面。該RHF是在固定的耐火物質(zhì)的爐頂1及側(cè)壁2的下面，裝載在車輪3上且缺少中央部的圓盤狀的耐火物質(zhì)制的爐床4以恒定速度在圓圈狀導(dǎo)軌5上旋轉(zhuǎn)的型式的燒成爐(以下稱為旋轉(zhuǎn)爐)。在側(cè)壁2上設(shè)置有多個(gè)燃燒器6，從此處吹入燃料和空氣，對(duì)爐內(nèi)的氛圍氣體成分及溫度進(jìn)行控制。一般而言，旋轉(zhuǎn)爐的爐床的直徑為1050米，且寬度為28米。將原料即由含有氧化金屬及碳的粉體構(gòu)成的成型體供給在爐床4上，用來(lái)自爐內(nèi)上部的氣體的輻射熱將其加熱，通過(guò)在成型體內(nèi)部的氧化金屬與碳的反應(yīng)，從而在成型體內(nèi)部得到金屬。將RHF設(shè)備整體的例子示于圖2中。作為原料，使用粉狀礦石或氧化金屬粉等氧化金屬、和作為還原劑的碳。在還原鐵的制造中，作為氧化鐵源，采用球團(tuán)原料等微粒鐵礦石、或轉(zhuǎn)爐粉塵、燒結(jié)粉塵、高爐煤氣粉塵等來(lái)自煉鐵工序的副產(chǎn)物。作為還原劑的碳，使用焦炭、石油焦炭、煤炭等。直至產(chǎn)生還原反應(yīng)發(fā)生的溫度即110(TC左右之前不揮發(fā)的碳分(固定碳)的比率高的碳是更優(yōu)選的。這樣的碳源是粉焦或無(wú)煙煤。首先，在用圖2的混合裝置、球磨機(jī)11將含有氧化金屬的粉體與含有碳的粉體混合后，用造粒裝置12將該混合物成型為粒狀。將該成型體以均勻鋪滿的方式供給到旋轉(zhuǎn)爐13的爐床4上。在旋轉(zhuǎn)爐13中，隨著爐床4的旋轉(zhuǎn)，成型體在爐內(nèi)的各部分中移動(dòng)。利用高溫氣體的輻射在1000150(TC下對(duì)成型體加熱，利用成型體內(nèi)的碳來(lái)還原氧化金屬。爐內(nèi)發(fā)生的排氣經(jīng)由排氣管道14由鍋爐15和熱交換器16熱回收，在用集塵裝置17將其除塵后，從煙筒18排放到大氣中。在旋轉(zhuǎn)爐13內(nèi)，由于成型體在爐床4上靜置，因此有成型體在爐內(nèi)難以崩潰的優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)果是，具有不會(huì)出現(xiàn)由粉化了的原料附著在耐火物質(zhì)上而引起的問(wèn)題。此外，還有生產(chǎn)率高、能夠使用廉價(jià)的煤炭系還原劑或粉狀原料的優(yōu)點(diǎn)。用此種方法制造的還原鐵的金屬化率一般為90%以下，即使最大也為95%左右。該金屬化率與MIDREX法等的氣體還原方式的直接還原鐵(DirectlyReducedIron,以下簡(jiǎn)稱為DRI)相比是低的。在RHF中的爐內(nèi)的氣體氣氛下，二氧化碳濃度比較高，本來(lái)是不適合還原的爐子，但由于在成型體內(nèi)混合存在有氧化鐵和碳，因而引起成型體內(nèi)的自發(fā)的反應(yīng)(FetO+C—tFe+CO)，所以具有還原能力。該反應(yīng)的結(jié)果是，成型體內(nèi)及成型體周邊的一氧化碳比率增高，成型體周邊的氣氛下的還原性提高，進(jìn)行氧化鐵的還原。可是，如果成型體內(nèi)的金屬鐵比率增高，則伴隨著氧化鐵比率的降低，還原反應(yīng)速度下降，成型體內(nèi)及成型體周邊的一氧化碳比率降低。所以，若要達(dá)到高金屬化率，則存在還原慢的缺陷。例如如專利文獻(xiàn)2中所記載的那樣，還有高強(qiáng)度地制造該還原鐵的方法，該方法是通過(guò)與塊礦石或燒結(jié)礦一同向高爐供給該高強(qiáng)度還原鐵來(lái)制造生鐵。在該方法中，由于在高爐內(nèi)對(duì)預(yù)還原過(guò)的氧化鐵進(jìn)行最終還原及熔解，因此高爐的熱負(fù)荷降低，從而具有高爐的單位焦炭消費(fèi)資源降低、同時(shí)生鐵生產(chǎn)量增加的效果。此外，對(duì)于使用普通的還原鐵的高爐的作業(yè)方法，以往也一直在實(shí)施，例如如專利文獻(xiàn)3中所記載的那樣，公開了使用大量還原鐵的技術(shù)。公開了下述技術(shù)在大量使用廢鐵及高還原率的還原鐵的情況下，通過(guò)調(diào)整送風(fēng)溫度及微粉碳吹入量來(lái)調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度。此外，用沖天爐等高爐以外的立式爐，也能進(jìn)行與廢鐵一同熔解還原鐵的作業(yè)。例如如專利文獻(xiàn)4中所記載的那樣，在將塊狀焦炭和廢鐵裝入爐內(nèi)，從爐下部吹入被加熱的空氣或添加有氧的空氣，熔解處理廢鐵的作業(yè)中，通過(guò)與廢鐵一同熔解塊狀的還原鐵(HotBriquetteIron(HBI)或DRI)來(lái)生產(chǎn)生鐵。專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-303115號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開2004-218019號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特開2001-234213號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4:日本特開平11-117010號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1:"DustRecyclingTechnologybytheRotaryHearthFurnaceatNipponSteel'sKimitsuWorks，，，RevuedeMetall.Cahiersd'Inf.Tech.(2002)vol.99，(10)，p.809-818，T.Ib,kiandH.Ock在RHF和高爐組合的作業(yè)中，例如如專利文獻(xiàn)2中所記載的技術(shù)等，一直在實(shí)施用RHF制造中度還原率且高強(qiáng)度的還原鐵丸，然后用高爐將其還原熔解的方法。但是，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，并沒(méi)有為了提高高爐中的使用比率而進(jìn)行的技術(shù)改進(jìn)的觀點(diǎn)。例如如專利文獻(xiàn)1中所記載的那樣，在高爐的還原鐵丸使用量停止在23%左右(單位制造生鐵為2540kg/噸)。也就是說(shuō)，即使在日產(chǎn)1萬(wàn)噸的大型高爐中，每日的還原鐵丸的使用量是少量的，為250400噸。其結(jié)果是，只要是通過(guò)1日的處理量為幾百噸的少量處理即煉鋼廠內(nèi)的鋼鐵粉塵處理而制造的還原鐵丸，就能夠用高爐消化其全部的生產(chǎn)量?？墒?，在通過(guò)用RHF處理鐵礦石來(lái)大量生產(chǎn)還原鐵時(shí)，每天可以生產(chǎn)幾百噸幾千噸的還原鐵。在用高爐、并使用此量的還原鐵丸作為原料來(lái)生產(chǎn)生鐵時(shí)，即使在大型高爐中，還原鐵丸的使用量達(dá)到每噸制造生鐵為60200kg的高比率?？墒?，在專利文獻(xiàn)2及非專利文獻(xiàn)1等的現(xiàn)有技術(shù)中，還原鐵丸的使用量小。因此，只認(rèn)為僅將還原鐵丸裝入高爐就可以，沒(méi)有對(duì)爐內(nèi)的還原鐵丸的最終還原狀態(tài)及熔解狀況進(jìn)行控制。此外，即使在RHF作業(yè)中，只有僅制造高強(qiáng)度的還原鐵丸的觀點(diǎn)，沒(méi)有有關(guān)在高爐爐內(nèi)對(duì)還原鐵丸的殘留氧化物進(jìn)行容易還原的技術(shù)。其結(jié)果是，殘留于還原鐵丸中的氧化鐵的還原被延遲，在高爐爐身中部還原沒(méi)有結(jié)束的情況下，氧化鐵進(jìn)入到爐下部的爐渣槽。在這種情況下，存在因爐渣中產(chǎn)生氧化鐵還原而使?fàn)t下部和爐渣溫度降低的問(wèn)題、及因爐渣中的Fe0上升而使得爐渣的脫硫性降低的問(wèn)題。另一方面，如果采用專利文獻(xiàn)3中記載的技術(shù)，通過(guò)控制高爐的作業(yè)條件，可在高爐中適當(dāng)?shù)厥褂孟鄬?duì)大量的還原鐵?？墒?，在該技術(shù)中，其前提是使用利用現(xiàn)有技術(shù)即MIDREX等還原工藝而生產(chǎn)的高金屬化率的還原鐵。也就是說(shuō)，此技術(shù)沒(méi)有考慮使用用RHF制造的低金屬化率的還原鐵。如果是高金屬化率的還原鐵，則其中殘存的氧化鐵少，其結(jié)果是，只通過(guò)加熱該還原鐵而使其熔解就能制造生鐵。所以，沒(méi)有如何對(duì)低還原率的還原鐵中的氧化鐵進(jìn)行還原的技術(shù)。另一方面，用RHF制造的還原鐵丸的金屬化率為5085%，內(nèi)部含有較多的氧化鐵。所以，對(duì)于該還原鐵丸，重要的是其內(nèi)部的氧化鐵還原，即使具有專利文獻(xiàn)3中記載的技術(shù)，還原反應(yīng)也不充分，產(chǎn)生了上述的技術(shù)問(wèn)題。即使在用立式爐熔解還原鐵的技術(shù)中，如專利文獻(xiàn)4中所記載的那樣，為了還原熔解低金屬化率的還原鐵丸，也需要特殊的作業(yè)。也就是說(shuō)，在使用還原度低的還原鐵時(shí)，需要正確地控制焦炭和鐵源(廢鐵或還原鐵)的裝入位置，為此需要特殊的裝置，因此一般難以實(shí)施。此外，即使采用這樣的特殊的技術(shù)，也因還原鐵內(nèi)的氧化鐵的還原慢，而容易發(fā)生因爐渣中的FeO增加而引起的問(wèn)題。因該理由，存在只能使用還原速度快的、5毫米以下的小粒徑低還原率的還原鐵的問(wèn)題。這樣，在現(xiàn)有技術(shù)中，大量使用還原率低、且粒徑稍大的還原鐵丸是困難的。如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，不能在高爐或立式爐(沖天爐等)中大量使用用RHF制造的低還原率的還原鐵丸。另一方面，用RHF制造高還原率(金屬化率為85%以上)的還原鐵，并在高爐或立式爐中大量使用在技術(shù)上是可能的?？墒?，如前所述，在RHF中，如果為高金屬化率，則存在還原反應(yīng)停滯的問(wèn)題。其結(jié)果是，在將金屬化率設(shè)定為85%以上時(shí)，因添加剩余的碳，還需要140(TC以上的高溫處理。所以，存在還原鐵制造的能量消耗率惡化的問(wèn)題，在熱能經(jīng)濟(jì)上效率差。這樣，在通過(guò)用RHF制造還原鐵，然后用高爐或立式爐大量處理還原鐵而制造熔融鐵的過(guò)程中，存在各種各樣的問(wèn)題。所以，一直在謀求新的技術(shù)以克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為解決以上記載的、對(duì)用RHF制造的含還原鐵的物質(zhì)進(jìn)行熱成型時(shí)的技術(shù)課題而完成的，其詳細(xì)構(gòu)成記載于下述的(1)(16)中。(1)本發(fā)明的還原鐵丸的制造方法，在用旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐對(duì)含有氧化鐵及碳的粉體的成型體施以加熱處理來(lái)進(jìn)行還原時(shí)，通過(guò)將還原帶內(nèi)的一氧化碳與二氧化碳的比值設(shè)定為0.31、且在140CTC以下的溫度下對(duì)由所述氧化鐵的平均粒徑為50微米以下的原料制造而成的成型體進(jìn)行還原處理，從而制造鐵的金屬化率為5085%、且碳?xì)埩袈蕿?%以下的還原鐵丸。根據(jù)該還原鐵丸的制造方法，能夠制造氣孔率為2050%、抗壓強(qiáng)度為5MPa以上的還原鐵丸。(2)在上述(1)所述的還原鐵丸的制造方法中，也可以將所述成型體在所述旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐內(nèi)的120(TC以上的溫度下的滯留時(shí)間設(shè)定為8分鐘以上且以to=69.5-0.035T表示的時(shí)間以下(這里，to的單位為分鐘、T為1200°C以上的所述旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐內(nèi)的平均氣體溫度(°C))。在這種情況下，可以兼顧適當(dāng)?shù)臍饪茁始翱箟簭?qiáng)度。(3)在上述(1)所述的還原鐵丸的制造方法中，也可以將從IO(TC加熱到IOO(TC時(shí)的所述成型體的中心部的平均加熱速度設(shè)定為每分鐘40(TC以下。在這種情況下，在上述(1)或(2)的方法中，能夠更加確實(shí)地兼顧適當(dāng)?shù)臍饪茁始翱箟簭?qiáng)度。(4)在上述(1)所述的還原鐵丸的制造方法中，也可以將所述成型體中的氧化鈣與氧化硅的質(zhì)量比設(shè)定為2.2以下。(5)在上述(1)所述的還原鐵丸的制造方法中，也可以將原料中的氟和氯的含有率設(shè)定為(F質(zhì)量X)+0.4(C1質(zhì)量％)<0.25%。(6)在上述(1)所述的還原鐵丸的制造方法中，也可以將所述成型體中的氧化鎂、氧化鈣、氧化硅及氧化鐵中的總鐵的含有率設(shè)定為KCaO質(zhì)量X)-(MgO質(zhì)量X)}/(T.Fe質(zhì)量％)<0.1、且KCaO質(zhì)量X)-(MgO質(zhì)量X)}/(5102質(zhì)量％)<2.0。(7)本發(fā)明的生鐵的制造方法，將通過(guò)用旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐對(duì)含有氧化鐵及碳的粉體的成型體施以加熱處理而制造的還原鐵丸在520mm的還原鐵丸的比率為80%以上的條件下，與礦石及燒結(jié)礦一同裝入煉鐵高爐中，進(jìn)行還原熔解，其中，所述還原鐵丸的總鐵含有率為55質(zhì)量％以上，鐵的金屬化率為5085%，平均35微米以下的金屬鐵粒子相結(jié)合而在所述氧化鐵與其它氧化物的混合物之間形成有金屬鐵網(wǎng)絡(luò)，而且所述還原鐵丸的氣孔率為2050%。(8)在上述(7)所述的生鐵的制造方法中，也可以將內(nèi)部結(jié)構(gòu)處于含有所述氧化鐵的氧化物的平均粒徑為5100微米、且該氧化鐵被金屬鐵網(wǎng)絡(luò)束縛的狀態(tài)的所述還原鐵丸與礦石及燒結(jié)礦一同裝入煉鐵高爐中，進(jìn)行還原熔解。(9)在上述(7)所述的生鐵的制造方法中，也可以相對(duì)于要制造的生鐵量，以250kg/噸以下的比率，將所述還原鐵丸裝入煉鐵高爐中。(10)在上述(7)所述的生鐵的制造方法中，也可以將所述還原鐵丸在所述煉鐵高爐的直徑方向從中心裝入到2/3以內(nèi)的位置，以使所述煉鐵高爐內(nèi)的所述還原鐵丸的比率達(dá)到65%以上。(11)本發(fā)明的又一生鐵的制造方法，在用旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐對(duì)含有氧化鐵及碳的粉體的成型體施以加熱處理來(lái)進(jìn)行還原時(shí)，將用權(quán)利要求1所述的方法制造的還原鐵丸在520mm的還原鐵丸的比率為80%以上的條件下，與礦石及燒結(jié)礦一同裝入煉鐵高爐中，進(jìn)行還原熔解，其中，所述還原鐵丸的總鐵含有率為55質(zhì)量％以上，鐵的金屬化率為5085%，而且所述還原鐵丸的氣孔率為2050%。(12)本發(fā)明的另一生鐵的制造方法，將通過(guò)用旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐對(duì)含有氧化鐵及碳的粉體的成型體施以加熱處理而制造的還原鐵丸在520mm的還原鐵丸的比率為80%以上的條件下，裝入到塊狀鐵及塊焦的爐內(nèi)空間填充率為80%以下的立式爐中，進(jìn)行還原熔解，其中，所述還原鐵丸的總鐵含有率為55質(zhì)量％以上，鐵的金屬化率為5085%，平均35微米以下的金屬鐵粒子相結(jié)合而在所述氧化鐵與其它氧化物的混合體之間形成有金屬鐵網(wǎng)絡(luò)，而且所述還原鐵丸的氣孔率為2050%。(13)在上述(12)所述的生鐵的制造方法中，也可以在所述立式爐內(nèi)的所述還原鐵丸與所述塊狀鐵的比率為100%以下的條件下對(duì)還原鐵丸進(jìn)行還原熔解。(14)在上述(12)所述的生鐵的制造方法中，也可以將所述還原鐵丸在所述立式爐內(nèi)的直徑方向從中心裝入到2/3以內(nèi)的位置，以使所述煉鐵高爐內(nèi)的所述還原鐵丸的比率達(dá)到70%以上。(15)在上述(12)所述的生鐵的制造方法中，也可以將通過(guò)用旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐對(duì)含有鋅及鉛中的至少一方、氧化鐵和碳的粉體的成型體進(jìn)行加熱處理而制造的、鋅及鉛的合計(jì)含有率為0.05%以上的還原鐵丸，裝入到爐上部氣體溫度為500°C以上的狀態(tài)的所述立式爐中，進(jìn)行還原熔解。(16)本發(fā)明的另一生鐵的制造方法，在用旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐對(duì)含有氧化鐵及碳的粉體的成型體施以加熱處理來(lái)進(jìn)行還原時(shí)，將用權(quán)利要求1所述的方法制造的還原鐵丸在520mm的還原鐵丸的比率為80%以上的條件下，裝入到塊狀鐵及塊焦的爐內(nèi)空間填充率為80%以下的立式爐中，進(jìn)行還原熔解，其中，所述還原鐵丸的總鐵含有率為55質(zhì)量％以上，鐵的金屬化率為5085%，在所述氧化鐵和其它氧化物的混合體之間形成有金屬鐵網(wǎng)絡(luò)，而且所述還原鐵丸的氣孔率為2050%。根據(jù)本發(fā)明，可用RHF對(duì)氧化鐵粉體及從煉鐵設(shè)備回收的含有氧化鐵的粉塵進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪€原。然后，將還原鐵丸供給高爐，從而能夠經(jīng)濟(jì)地制造熔融鐵。此外，即使替代高爐而采用沖天爐等立式爐也能同樣經(jīng)濟(jì)地制造熔融鐵。圖i是表示旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐的結(jié)構(gòu)的圖示。圖2是表示采用旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐的整個(gè)處理工序的圖示。圖3是表示高爐的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)的圖示。圖4是用柱式反應(yīng)裝置在110(TC的一氧化碳?xì)夥障聹y(cè)定還原鐵丸內(nèi)的氧化鐵的還原速度的結(jié)果，是以反應(yīng)速度的指標(biāo)(修正還原鐵丸的直徑和還原度)與還原鐵丸的氣孔率的關(guān)系表示的曲線圖(將氣孔率為55%的還原鐵丸的還原速度設(shè)定為1)。符號(hào)說(shuō)明1:爐頂、2:側(cè)壁、3:車輪、4:爐床、5:導(dǎo)軌、6:燃燒器、11:球磨機(jī)、12:造粒裝置、13:旋轉(zhuǎn)爐、14:排氣粉塵、15:鍋爐、16:熱交換器、17:集塵裝置、18:煙筒、21:爐頂、22:礦石層、23:焦炭層、24:爐芯、25:風(fēng)口、26:出鐵口具體實(shí)施例方式以下，對(duì)本發(fā)明的還原鐵丸的制造方法及生鐵的制造方法的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。而且，在本實(shí)施方式中，使用含有氧化鐵及碳的粉體作為原料。作為氧化鐵，可以是氧化亞鐵(方鐵礦，F(xiàn)e0)、四氧化三鐵(磁鐵礦，F(xiàn)e304)、三氧化二鐵(赤鐵礦，F(xiàn)e203)中的任何一種，此外也能夠使用由它們混合而成的混合物。此外，也可以混合金屬鐵粉。作為氧化鐵源，采用鐵礦石、鐵礦砂等礦石類、和煉鐵廠等中產(chǎn)生的含有氧化鐵的粉塵等。作為碳源，采用粉焦、粉煤、石油焦炭等。由于即使在100(TC以上也不揮發(fā)的固定碳(FC)有助于還原反應(yīng)，因此希望固定碳的比率高。從此觀點(diǎn)出發(fā)，最好是粉焦、石油焦炭、無(wú)煙煤、中揮發(fā)分煤等。此外，也可以利用煉鐵業(yè)的含有較多碳成分的粉塵等。原料中混入有鐵礦石、含有氧化鐵的粉塵、焦炭、煤炭等雜質(zhì)。作為這些雜質(zhì)，有氧化鎳、氧化錳、氧化鉻、氧化鋅等容易被還原的金屬氧化物；以及氧化硅、氧化鈣、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦等不容易被還原的金屬氧化物。優(yōu)選除碳源以外的粉體的總鐵(總鐵(T.Fe)含有率)為50%以上。在T.Fe為50X以下時(shí)，還原后的金屬鐵比率有時(shí)達(dá)到55X以下，出現(xiàn)還原鐵丸的強(qiáng)度下降的問(wèn)題。再有，這里，所謂T.Fe含有率是指，氧化鐵中的鐵含量和金屬鐵量的合計(jì)量除以粉體總量而得到的值。作為原料的粉體，采用氧化鐵粒子的平均粒徑為50微米以下的粉體。如果平均粒徑為50微米以上，則因粒子內(nèi)的物質(zhì)移動(dòng)緩慢，過(guò)多需要用于還原的時(shí)間，因此不優(yōu)選50微米以上的粒子。此外，為了控制還原鐵丸的氣孔率，優(yōu)選是微細(xì)的粒子，如有可能，最好是平均粒徑為25微米以下的粒子。此外，在造粒操作中，由于也是粒徑越小越容易制造成型體，因此從此觀點(diǎn)出發(fā)，也優(yōu)選粒子是微細(xì)的。將原料中的氧化鐵和碳的比率設(shè)定為適當(dāng)?shù)臈l件來(lái)配合原料。RHF中的反應(yīng)是MO+C=M+CO及MO+CO=M+C02。這里，M是表示金屬元素的符號(hào)。本發(fā)明者們調(diào)查了在RHF內(nèi)部的反應(yīng)，結(jié)果如下。氧化鐵、氧化鎳、氧化錳、氧化鉻、氧化鋅等在120(TC被一氧化碳還原的金屬在RHF內(nèi)被金屬化。其金屬化率由RHF的作業(yè)條件等決定。另一方面，氧化硅、氧化鈣、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦等在120(TC未被一氧化碳還原的金屬在RHF內(nèi)沒(méi)有被還原，作為氧化物殘留。作為碳配合量，由氧化鐵、氧化鎳、氧化錳、氧化鉻、氧化鋅等容易被還原的金屬與所化合的氧(以下稱為活性氧)的比率來(lái)決定。此外，由于氧化鐵等的還原反應(yīng)在超過(guò)大約100(TC時(shí)發(fā)生，因而有助于還原反應(yīng)的碳是固定碳。因此發(fā)現(xiàn)了只要調(diào)整活性氧與固定碳的比率，就可以在RHF內(nèi)產(chǎn)生良好的反應(yīng)。其條件是固定碳的原子摩爾量與活性氧的原子摩爾量的比率(C/0)為0.71.5。在C/0為0.7以下時(shí)，與RHF中的還原條件無(wú)關(guān)，因碳不足而不能充分進(jìn)行還原，所以，在大多情況下，鐵的金屬化率為50%以下，而且部分氧化鐵作為三氧化二鐵殘留。另一方面，在碳過(guò)剩的狀態(tài)下，反應(yīng)后在還原鐵丸中存留有較多的碳。如后述，在C/0為1.5以上時(shí)，由于殘留碳在2質(zhì)量％以上，因此出現(xiàn)還原鐵丸的抗壓強(qiáng)度下降的問(wèn)題。采用圖1及圖2對(duì)用RHF還原該原料粉體的方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，在用混合裝置(圖2中為球磨機(jī)11)將原料粉體混合后，用造粒裝置12將其成型為成型體?；旌涎b置并不限于球磨機(jī)，也可以是捏合機(jī)式、流化床式、水中混合等手段。作為造粒裝置，有圓盤式造粒裝置、輥式壓縮成型裝置、擠壓式成型裝置等。將該成型體均勻地鋪滿在旋轉(zhuǎn)爐13的爐床4上。爐床4上的成型體的層數(shù)最好是2層以下。這是良好地進(jìn)行傳熱的條件。關(guān)于成型體的尺寸，在是球狀時(shí)，平均直徑最好為815毫米，在其它形狀時(shí)，平均換算直徑最好為730毫米。如果成型體尺寸過(guò)小，則爐床4上的成型體厚度過(guò)薄，存在生產(chǎn)率下降的問(wèn)題，此外如果成型體尺寸過(guò)大，則存在成型體內(nèi)部的傳熱惡化的問(wèn)題。在旋轉(zhuǎn)爐13的內(nèi)部，隨著爐床4的旋轉(zhuǎn)，成型體從爐內(nèi)的加熱帶在還原帶移動(dòng)。成型體通過(guò)高溫氣體的輻射在還原帶內(nèi)部、被加熱到1200140(TC，在成型體內(nèi)碳與氧化金屬反應(yīng)，生成還原鐵。成型體在爐內(nèi)的滯留時(shí)間為1025分鐘，除去了加熱到IOO(TC的時(shí)間后的還原時(shí)間為520分鐘左右。這里，所謂換算直徑是用容積的1/3乘方表示的直徑。成型體的加熱速度以中心計(jì)可以為400°C/分鐘以下、優(yōu)選為300°C/分鐘以下。為了形成此條件，優(yōu)選將加熱帶的平均氣體溫度設(shè)定為120(TC以下。如果加熱速度過(guò)快，則中心部和外周部的溫度出現(xiàn)大的偏差。如果外周部的溫度超過(guò)100(TC，則在該部分發(fā)生還原反應(yīng)。另一方面，在中心部和外周部的溫度差大時(shí)，即使外周部的反應(yīng)大致結(jié)束，中心部的反應(yīng)仍為幾乎沒(méi)有進(jìn)行的狀態(tài)。此后，雖然進(jìn)行中心部的還原，但此時(shí)外周部形成難以使氣體通過(guò)的還原結(jié)束層，伴隨著中心部的還原而發(fā)生的氣體的通過(guò)阻力增大。其結(jié)果是，具有下述問(wèn)題，即，產(chǎn)生外周部出現(xiàn)裂紋等缺陷。此外，在成型體的加熱速度為IO(TC/分鐘以下時(shí)，RHF的生產(chǎn)率大幅度降低，因此可以將成型體的加熱速度設(shè)定為10(TC/分鐘以上、優(yōu)選為150°C/分鐘以上。該反應(yīng)中生成的還原鐵丸的還原率(被還原金屬的氧除去率)為6590%，鐵的金屬化率為5085%。此時(shí)，可制造氣孔率為2050%、優(yōu)選為2045%的還原鐵丸。作為原料的成型體使用氣孔率為2755%的成型體，但如果反應(yīng)中碳和氧化鐵中的氧遺漏，則成型體內(nèi)的空隙增多，在這種狀態(tài)下還原鐵丸的氣孔率增加到5070%。此外，如果僅以此狀態(tài)結(jié)束處理，則還原鐵丸的抗壓強(qiáng)度為lMPa(10kg-f/cm2)以下。在該抗壓強(qiáng)度下，在裝入高爐或立式爐時(shí)，還原鐵丸容易粉化，使得爐內(nèi)的通氣性惡化。所以，通過(guò)在RHF的爐內(nèi)使還原鐵丸中的金屬鐵和氧化物燒結(jié)來(lái)提高還原鐵丸的氣孔率。作為實(shí)現(xiàn)其的條件有以下3點(diǎn)將還原溫度設(shè)定為120(TC以上、將還原鐵丸的金屬鐵比率設(shè)定為50%以上、及將殘留碳設(shè)定為2質(zhì)量％以下。此外，為了確保燒結(jié)時(shí)間，將120(TC以上的成型體的爐內(nèi)滯留溫度設(shè)定為8分鐘以上。只要為此條件，就能制造氣孔率為50%以下的還原鐵丸。但是，如果將還原溫度設(shè)定為140(TC以上，則還原鐵丸內(nèi)的金屬鐵與碳反應(yīng)而形成滲碳體。由于滲碳體的熔點(diǎn)低，因此通過(guò)將其熔解就可以物理地分離金屬鐵和氧化物。因該原因不能形成適當(dāng)?shù)慕饘勹F粒子的網(wǎng)絡(luò)，因而還原鐵丸的抗壓強(qiáng)度降低。所以，最好將還原溫度設(shè)定為1200140(TC。只要是此條件，就能夠制造氣孔率為50%以下的還原鐵丸，只要是該氣孔率，還原鐵丸的抗壓強(qiáng)度就能達(dá)到5MPa以上，從而能夠在高爐及立式爐中使用。再有，這里，氣孔率是由還原鐵丸中包含的物質(zhì)的真比重與還原鐵丸的表觀比重之比來(lái)計(jì)算的。氣孔率是以(氣孔率)=100-((表觀比重)/(真比重)X100(X)給出的。此外，所謂表觀比重，是還原鐵丸的質(zhì)量除以容積而得到的值。對(duì)于用本發(fā)明的方法制造的還原鐵丸，其結(jié)構(gòu)具有下述特征，在氧化鐵與其它氧化物的混合體之間形成金屬鐵粒子網(wǎng)絡(luò)。少量殘留氧化鐵、而且不使成型體內(nèi)的碳?xì)埩羰侵匾?。所以，本發(fā)明的方法相對(duì)于現(xiàn)有法的制造方法，還原率不極端增加是作業(yè)上的特征。因此，將RHF爐內(nèi)的還原帶的氣氛設(shè)定為弱還原性。如果氣氛是強(qiáng)還原性，則除了碳與氧化鐵的反應(yīng)引起的還原以外，還進(jìn)行氣體中的一氧化碳與氧化鐵的反應(yīng)，因而容易在還原鐵丸內(nèi)殘留碳。在這種情況下，形成滲碳體，因而金屬鐵的熔點(diǎn)降低，不能形成金屬鐵粒子網(wǎng)絡(luò)，還原鐵丸的抗壓強(qiáng)度降低。再有，這里，所謂金屬鐵粒子網(wǎng)絡(luò)，指的是從幾微米到35微米左右的、通過(guò)還原產(chǎn)生的金屬鐵粒子相互結(jié)合而形成三維網(wǎng)絡(luò)。在本發(fā)明者們的試驗(yàn)中，還原帶氣體中的一氧化碳與二氧化碳的比(CO/C02比)適宜為1以下、優(yōu)選為0.8以下。但是，如果CO/C02比在0.3以下，則氧化鐵的還原不能正常進(jìn)行。這里，所謂還原帶，是還原鐵丸的中心溫度為IOO(TC以上的爐內(nèi)的位置，此外，這里的氣體成分的定義是自成型體300mm以上的爐內(nèi)空間的平均值。如果自成型體300mm以下，則因受通過(guò)氧化鐵的還原反應(yīng)而發(fā)生的一氧化碳的影響，而出現(xiàn)與全體氣體的組成的偏差，所以該部分的氣體組成脫離本發(fā)明的氣體組成的定義。殘留在還原鐵丸內(nèi)的氧化物的形態(tài)也影響還原鐵丸的強(qiáng)度和氣孔率。如果該氧化物的熔點(diǎn)低、在爐內(nèi)熔融或軟化，則冷卻后的還原鐵丸內(nèi)的氧化物粒子粗大化。其結(jié)果是，還原鐵粒子網(wǎng)絡(luò)和氧化物分離，還原鐵丸的整體結(jié)合狀態(tài)惡化。其結(jié)果是，出現(xiàn)還原鐵丸強(qiáng)度降低的問(wèn)題。此外，在極端情況下，氣孔因熔融的氧化物而堵塞。在本發(fā)明中，將氧化物粒子的尺寸控制在5100微米。在5微米以下時(shí)，氧化物粒子小于金屬鐵粒子網(wǎng)絡(luò)的間隙，不能形成致密的結(jié)構(gòu)。此外，在ioo微米以上時(shí)，金屬鐵粒子網(wǎng)絡(luò)被拉到粗大的氧化物粒子的內(nèi)部，使得還原鐵丸的強(qiáng)度降低。再有，這里，所謂氧化物的尺寸是指，在單獨(dú)存在時(shí)，為該氧化物的尺寸，在是燒結(jié)體時(shí)，為其中的粒徑。為了防止此現(xiàn)象，使氧化物粒子的尺寸在適當(dāng)?shù)姆秶?，最好設(shè)定為不生成低熔點(diǎn)氧化物化合物的原料的化學(xué)組成。作為低熔點(diǎn)氧化物，有在鐵酸鈣或硅酸鈣中摻雜雜質(zhì)的氧化物等。在調(diào)查不生成該低熔點(diǎn)氧化物的原料化學(xué)組成時(shí)，判明只要對(duì)氧化鈣與氧化鐵的比率和氧化鈣與氧化硅的比進(jìn)行控制就可以。此外還判明，氧化鎂抑制鐵酸鈣或硅酸鈣的生成。通過(guò)試驗(yàn)判明，作為在1200140(TC下氧化物不熔融或不軟化的條件，氧化鈣相對(duì)于氧化硅的質(zhì)量比最好在2.2以下。此外，為了進(jìn)一步的改善，求出最好為KCaO質(zhì)量％)-(MgO質(zhì)量XM/(T.Fe質(zhì)量X)<0.1、且{(CaO質(zhì)量％)-(MgO質(zhì)量％)}/(Si(^質(zhì)量^)<2.0。此外，由于氟和氯是使氧化物的熔點(diǎn)降低的元素，因此最好是(F質(zhì)量％)+0.4((]1質(zhì)量％)<0.25%的條件。這里，作為有關(guān)氯濃度的系數(shù)，是用于考慮有關(guān)氯的原子量差和軟化的影響度的系數(shù)。特別是在進(jìn)行煉鐵粉塵等的再循環(huán)時(shí)，限定氧化物的組成成為重要的手段。另一方面，將還原鐵丸的氣孔率設(shè)定為20%以上，對(duì)于提高還原鐵丸的還原速度是必要的。這是為了在用高爐或立式爐對(duì)還原鐵丸進(jìn)行還原時(shí)，通過(guò)透過(guò)氣孔使還原氣體擴(kuò)散滲透，由此可促進(jìn)還原鐵丸的最終還原。為了滿足該氣孔率，將還原溫度設(shè)定為140CTC以下、將殘留碳設(shè)定為2質(zhì)量％以下、將成型體在爐內(nèi)的120(TC以上的滯留時(shí)間設(shè)定為用t0=69.5-0.035T表示的時(shí)間以下。這里，T為在1200°C以上的爐內(nèi)部分的平均氣體溫度(C)、to為最長(zhǎng)爐內(nèi)滯留時(shí)間(分鐘)。to在120(TC時(shí)為27.5分鐘、在130(TC時(shí)為24.0分鐘、此外在140(TC時(shí)為20.5分鐘。只要是此條件，就能防止過(guò)剩的燒結(jié)，能夠?qū)饪茁释Ａ粼?0%以上。其結(jié)果是，還原鐵丸因燒結(jié)而收縮，因而成為520毫米的換算直徑。再有，因成型體開裂等現(xiàn)象，在該還原鐵丸中包含少量的5毫米以下的金屬鐵粒子。對(duì)按以上說(shuō)明的條件制造的還原鐵丸進(jìn)行冷卻。冷卻時(shí)應(yīng)注意的是還原鐵丸的再氧化。為了防止再氧化，在還原鐵丸的溫度為30(TC以上時(shí)，最好在氧濃度為5容積^以下的低氧化氣氛的氣體中進(jìn)行冷卻。作為冷卻裝置，作為能夠向內(nèi)部導(dǎo)入氮的類型，最好是圓筒式外部水冷冷卻器。如后述，使冷卻后達(dá)到常溫的還原鐵丸中的三氧化二鐵的比率為5質(zhì)量％以下。作為制約三氧化二鐵的比率的理由，是因?yàn)樵诟郀t爐內(nèi)還原時(shí)發(fā)生粉化而引起還原鐵丸強(qiáng)度降低。用高爐將以上說(shuō)明的還原鐵丸還原熔解。圖3中示出高爐的簡(jiǎn)要構(gòu)成。作為高爐原料，將本發(fā)明的還原鐵丸、和塊礦石、燒結(jié)礦、燒成丸等鐵源和冶金用焦炭，經(jīng)由爐上部的料鐘(bell)供給高爐爐內(nèi)的爐頂21。將還原鐵丸與礦石或燒結(jié)礦等一同裝入，在爐內(nèi)形成礦石層22。單獨(dú)裝入塊焦而形成焦炭層23。從風(fēng)口25吹入1100120(TC的熱風(fēng)和微粉碳，產(chǎn)生爐內(nèi)反應(yīng)。這些原料在反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)在爐內(nèi)下降，在爐芯24的周圍成為熔融鐵和熔渣，停留在爐下部。將其從出鐵口26排出。對(duì)于供給高爐的還原鐵丸，如前所述，其鐵的金屬化率為5085%、換算直徑為520毫米的還原鐵丸為80%以上、且氣孔率為2050%。此外，在高爐中的還原鐵丸使用量小的情況下，由于還原延遲問(wèn)題不明顯，所以本發(fā)明的效果顯著，還原鐵丸使用量是單位生鐵生產(chǎn)量為40kg/噸以上。換算直徑為520毫米的還原鐵丸為80%以上、而且氣孔率為2050%的條件由高爐中的還原反應(yīng)和熱傳遞的特性來(lái)決定。用RHF制造的還原鐵丸的金屬化率為5085%，因此其內(nèi)部含有較多的氧化鐵。所以，如果直至高爐爐身中部的高爐內(nèi)的氣體還原不充分，則即使在爐下部也殘存氧化鐵，引起爐渣中的焦炭產(chǎn)生的直接還原。其結(jié)果是，因還原反應(yīng)的吸熱，使得爐渣溫度降低，產(chǎn)生難以從高爐排出爐渣的現(xiàn)象；或產(chǎn)生因爐渣中Fe0增加而使?fàn)t渣的脫硫能力降低，從而使生鐵的硫濃度上升的現(xiàn)象。關(guān)于還原鐵丸的尺寸，從采用RHF的制造條件出發(fā)，最好為20毫米以下，從不擾亂高爐爐內(nèi)的氣體流動(dòng)的觀點(diǎn)出發(fā)，最好為5毫米以上。通過(guò)本發(fā)明者的試驗(yàn)得知如果5毫米以下的還原鐵丸達(dá)到1015%以上，則高爐爐內(nèi)的氣體壓力損失增大。由此產(chǎn)生的問(wèn)題是，換算直徑為5毫米以下的還原鐵丸被填充在其它裝入物中和爐內(nèi)，填充物的氣體通過(guò)壓力損失增加，向高爐內(nèi)的送風(fēng)量降低。如果產(chǎn)生此種現(xiàn)象，高爐的生產(chǎn)率(出鐵比(V月)降低。此外，發(fā)現(xiàn)如果20毫米以上的還原鐵丸增多，即使還原條件良好，熱傳遞的延遲也造成爐渣內(nèi)的FeO增加。再有，由于還原鐵丸的尺寸有偏差，因此在實(shí)際的粒度管理中，最好將520毫米的還原鐵丸的比率管理在80%以上。本發(fā)明者為了對(duì)還原鐵丸內(nèi)的殘留氧化物進(jìn)行還原，從還原氣體在還原鐵丸內(nèi)部擴(kuò)散是重要的觀點(diǎn)出發(fā)，調(diào)查了影響還原鐵丸內(nèi)的氣體擴(kuò)散的因素。最具影響的因素是內(nèi)部氣孔率和尺寸。關(guān)于尺寸，進(jìn)行了在反應(yīng)柱中的還原試驗(yàn)，該試驗(yàn)使用了有關(guān)熱傳導(dǎo)的制約事項(xiàng)即直徑520毫米范圍的還原鐵丸。該試驗(yàn)是對(duì)IIO(TC的一氧化碳?xì)夥障碌倪€原速度進(jìn)行測(cè)定。將該試驗(yàn)結(jié)果表示為還原反應(yīng)速度指標(biāo)(對(duì)還原鐵丸的直徑進(jìn)行校正而指標(biāo)化)與還原鐵丸的氣孔率的關(guān)系，并將其表示在圖4中。再有，按將氣孔率為55%時(shí)的數(shù)據(jù)作為1的指標(biāo)表示。按該指數(shù)，只要在O.6以上，就能以充分的速度進(jìn)行高爐內(nèi)的還原，不會(huì)發(fā)生還原延遲的現(xiàn)象，因此氣孔率最好在20%以上。此外判明，如該圖所示，只要是25%以上的氣孔率，還原反應(yīng)速度就十分穩(wěn)定。氣孔率為20%以上、直徑為520毫米、且金屬化率為5085%的還原鐵丸在高爐爐內(nèi)快速進(jìn)行還原鐵丸內(nèi)部的一氧化碳?xì)怏w擴(kuò)散，直到達(dá)到位于高爐爐身下部的熔融粘合帶，氧化鐵的金屬化才大致終了。此外，關(guān)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在含有氧化鐵的氧化物的平均粒徑為5IOO微米時(shí)，還原鐵丸的強(qiáng)度良好，而且可提高還原速度。也就是說(shuō)，只要是100微米以下的粒子，粒子內(nèi)的擴(kuò)散快，就能迅速還原。此外，在是5微米以下的粒子時(shí)，有時(shí)引起還原鐵丸的強(qiáng)度下降，因此是不優(yōu)選的?；诖死碛?，熔融粘合帶的還原鐵丸的熔化迅速，在該部分的壓力損失降低，從而爐內(nèi)的氣體流動(dòng)得到改善。再有，如前所述，氣孔率的上限值由還原鐵丸強(qiáng)度的下限來(lái)決定，在本發(fā)明中為50%。由于在用RHF制造的還原鐵丸中殘留氧化鐵，因此還產(chǎn)生另一問(wèn)題。在該還原鐵丸含有三氧化二鐵時(shí)，在其還原過(guò)程中產(chǎn)生結(jié)晶膨脹，存在還原鐵丸分解的問(wèn)題。所以，需要降低三氧化二鐵比率，如果其比率在5質(zhì)量％以下，就不會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象。為了對(duì)三氧化二鐵的比率進(jìn)行管理，重要的是使還原條件良好、防止冷卻時(shí)和保管時(shí)的還原鐵丸的再氧化。在還原條件中，將C/0設(shè)定為0.7以上，而且使RHF爐內(nèi)的1200°C以上的溫度達(dá)到7分鐘以上。此外，在冷卻中，需要采用將還原鐵丸在30(TC以上的狀態(tài)下的氧濃度設(shè)定為5容積％以下的等方法。此外，使保管時(shí)間適當(dāng)以防止再氧化。本發(fā)明者用4800立方米的高爐實(shí)施了上述技術(shù)，直到還原鐵丸為100kg/噸的范圍，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了與根據(jù)還原鐵丸還原度的熱負(fù)荷降低的計(jì)算值相符的還原劑(焦炭+微粉碳)的比率以上的降低效果。在100250kg/噸時(shí)，還原鐵丸的還原、熔解順利地進(jìn)行，但與計(jì)算值相比，其實(shí)際效果是熱效果稍小。這樣，如果還原鐵丸的量增加，則有熱效果減小的傾向。認(rèn)為這是因?yàn)椋绻麪t內(nèi)的還原鐵丸的比率過(guò)高，則因爐內(nèi)氣體與礦石類的接觸狀態(tài)變化，而使得氣體利用率發(fā)生變化。因此，通過(guò)將65%以上的還原鐵丸在煉鐵高爐的直徑方向從中心裝入到2/3以內(nèi)的位置(以面積率計(jì)為44%)，可抑制此現(xiàn)象。在使用100kg/噸以上的還原鐵丸時(shí)等，此方法特別有效，最大達(dá)250kg/噸，能夠按與使用金屬鐵或低氧化度的氧化鐵(FeO)時(shí)的熱負(fù)荷降低的計(jì)算值相符的還原劑(焦炭+微粉碳)的比率以下的還原劑比進(jìn)行作業(yè)。這樣，如果在高爐的外周側(cè)較多的裝入還原鐵丸，則由于還原鐵丸與礦石等相比還原、熔解快，而使得外周部的填充物("一夕'>)的下降速度過(guò)于加快。其結(jié)果是，出現(xiàn)還原慢的外周部的礦石以未還原的狀態(tài)到達(dá)爐下部、爐下部被過(guò)冷卻的問(wèn)題。此外，如果向爐中心部較多的供給還原鐵丸，則有促進(jìn)爐中心部的氣體流動(dòng)、而且促進(jìn)填充物的下降的效果。其原因是因還原鐵丸沒(méi)有還原粉化而能夠使填充物中的氣體壓力損失不增大，并且還原鐵丸的下降速度比礦石等快。其結(jié)果是，促進(jìn)中心部的氣體流動(dòng)，能夠增加送風(fēng)量，并且可在短時(shí)間內(nèi)將中心部的填充物還原。其結(jié)果是，高爐中的還原劑比率進(jìn)一步降低，從而能夠進(jìn)一步提高生鐵生產(chǎn)率(生產(chǎn)t/d)。在本發(fā)明中，也將用RHF制造的還原鐵丸也裝入沖天爐等立式爐中而生產(chǎn)熔融鐵。此時(shí)也采用與用高爐時(shí)的技術(shù)類似的技術(shù)。立式爐是具有圓筒或在下方帶有錐形的上部爐身和用于儲(chǔ)存熔融物的爐下部的瓶狀的爐，是與高爐類似的立式爐身的爐結(jié)構(gòu)。一般，高度與最大直徑的比率為4:18:l左右。在此種爐中從爐上裝入廢鐵、鐵錠等塊狀的鐵和塊焦。此時(shí)，與廢鐵等一同裝入用RHF制造的還原鐵丸。從設(shè)在爐下部的側(cè)壁的風(fēng)口吹入常溫空氣或20060(TC的加熱空氣，使焦炭燃燒，熔解廢鐵等，同時(shí)對(duì)還原鐵丸進(jìn)行最終還原、并進(jìn)行熔解。再有，有時(shí)也對(duì)吹入的空氣進(jìn)行富氧化。有時(shí)也將風(fēng)口分為上下兩段，在此種情況下，能夠促進(jìn)焦炭燃燒。作為在立式爐中有效地使用還原鐵丸的條件，塊狀鐵和塊焦填充在爐內(nèi)的空間率(填充率)最好為80%以下。由于比塊焦或塊狀鐵小的還原鐵丸進(jìn)入到塊焦和塊狀鐵之間，因此如果是上述值以上的填充率，則用于通過(guò)氣體的空間減小，因而難以排出氣體。作為更好的條件，將它們的爐內(nèi)填充率設(shè)定為65%以上。此外，為了確保氣體在填充物間的通氣、及為了形成未還原的氧化鐵不進(jìn)入爐渣的條件，希望立式爐內(nèi)的還原鐵丸與塊狀鐵的質(zhì)量比率為100%以下。此外，如果將還原鐵丸在從中心到2/3以內(nèi)的距離的部分的供給比率設(shè)定為70%以上，則可促進(jìn)還原鐵丸的還原、熔解。特別是在還原鐵丸與塊狀鐵的質(zhì)量比率為50100%時(shí)，其效果顯著。此外，在立式爐中，能夠相對(duì)地提高爐內(nèi)填充物的最上部(爐頂)的溫度。只要是此條件，就在將還原鐵丸裝入爐中后立即開始加熱，因此能夠相對(duì)地縮短還原鐵丸在爐內(nèi)的滯留時(shí)間。在爐頂溫度為500°C以上的立式爐中，能夠使還原鐵丸的在爐內(nèi)的時(shí)間最短為20分鐘。由于即使延長(zhǎng)滯留時(shí)間也不怎么有優(yōu)點(diǎn)，因此從經(jīng)濟(jì)上考慮最好最長(zhǎng)為2小時(shí)。作為采用立式爐能夠提高頂爐溫度的另一優(yōu)點(diǎn)，是能夠使用含有鋅、鉛等揮發(fā)性物質(zhì)的原料。金屬化的鋅、鉛在100(TC左右以上蒸發(fā)。其蒸氣在50080(TC下以氧化物或氯化物的形態(tài)再凝聚。所以，在用立式爐使鋅和鉛金屬化并蒸發(fā)的作業(yè)中，在爐頂溫度低時(shí)，這些金屬在有填充物的部分再凝聚。該再凝聚物(氧化鋅、氯化鋅、氧化鉛、氯化鉛等)有時(shí)附著在爐壁上。其結(jié)果是，使得此部分的爐內(nèi)變得狹窄，因而產(chǎn)生立式爐的生產(chǎn)率降低的問(wèn)題。在本發(fā)明者的研究中，只要爐頂溫度在50(TC以上，大部分蒸發(fā)物與氣體一同被排出到爐外，爐壁上的附著物難以產(chǎn)生。所以，在RHF中，通過(guò)對(duì)含有鋅、鉛中的至少一種的、并含有氧化鐵和碳的成型體進(jìn)行加熱處理可除去一部分鋅和鉛，可制造鋅和鉛的合計(jì)含有率在O.1%以上的還原鐵丸。再有，如果是該鋅、鉛濃度，則多為來(lái)自立式爐內(nèi)的鋅發(fā)生，如果是一般的作業(yè)，則是形成爐內(nèi)附著物的條件。將該還原鐵丸裝入到爐上部氣體溫度為50(TC以上的狀態(tài)的立式爐。通過(guò)采用該方法，能夠以鋅和鉛的含有率高的粉末作為原料來(lái)制造熔融鐵。在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，可以在RHF中制造鐵的金屬化率為5085%的含有還原鐵的物質(zhì)，將其熱成型為還原鐵丸，并用高爐對(duì)該還原鐵丸進(jìn)行還原、熔解。RHF是還原速度高、能在短時(shí)間內(nèi)還原氧化鐵的工藝?？墒?，如在
背景技術(shù)：
中所說(shuō)明的那樣，作為工藝特性，在爐內(nèi)氣氛氣體中以某一比率混入了二氧化碳。其結(jié)果是，為了實(shí)施以鐵的金屬化率計(jì)為85%以上的高還原，需要將爐內(nèi)溫度規(guī)定在140(TC以上、并且將反應(yīng)后的含有還原鐵的物質(zhì)中的殘留碳設(shè)定為5質(zhì)量％以上。為了將鐵的金屬化率從80%提高到90%，能量消耗增加30%，不能實(shí)施經(jīng)濟(jì)的作業(yè)。所以，從熱能的經(jīng)濟(jì)方面考慮，可以將鐵的金屬化率設(shè)定為85%以下，優(yōu)選為80%以下。此外，作為將鐵的金屬化率的下限值設(shè)定為50%的理由，是因?yàn)樵诖酥狄韵碌慕饘倩蕰r(shí)，難以制造高強(qiáng)度的還原鐵丸。在本發(fā)明者的研究中判明，采用RHF制造鐵的金屬化率為5085%的含有還原鐵的物質(zhì)，然后用高爐將其還原、熔解，此過(guò)程所需的能量比通過(guò)燒結(jié)設(shè)備和高爐的組合來(lái)制造生鐵時(shí)所需的能量少，是經(jīng)濟(jì)的。實(shí)施例采用本發(fā)明的方法及圖2所示的RHF設(shè)備，對(duì)氧化鐵施以還原、成型處理。再有，RHF的爐床外徑為24米、處理能力為24噸/小時(shí)。此外，將用以上的設(shè)備制造的還原鐵丸供給4800立方米的高爐、或高度為10米、內(nèi)徑為2.2米的沖天爐，調(diào)查了作業(yè)結(jié)果。所使用的原料記載于表1中，作業(yè)結(jié)果記載于表2表4中。原料為表1中所示的6種，原料1是煉鐵廠產(chǎn)生的含有氧化鐵的粉塵和粉焦，原料2是赤鐵礦礦石與無(wú)煙煤的混合物，此外原料3是磁鐵礦礦石與無(wú)煙煤的混合物。C/0的條件都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。原料4是以煉鐵廠的含有氧化鐵的粉塵和粉焦作為原料。其鋅和鉛的含有率分別為2.1質(zhì)量％和0.7質(zhì)量％。原料5以含有氧化鐵的粉塵和粉焦作為原料，是粒徑小的原料。原料6以含有氧化鐵的粉塵和粉焦作為原料，是氧化鈣等相對(duì)較多的原料。表114表1原料條刊<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>將用RHF還原以上原料而得出的結(jié)果示于表2中。RHF1、RHF3、RHF4、RHF5表示按本發(fā)明的良好條件進(jìn)行處理得出的結(jié)果的平均值。在這些水準(zhǔn)中，金屬化率、氣孔率、抗壓強(qiáng)度都包含在本發(fā)明中的高爐及立式爐的最佳使用條件中。平均的換算直徑為1116毫米，換算直徑為520毫米的比率在8396%的范圍。再有，在RHF5的水準(zhǔn)中，原料中的鋅和鉛的一部分被除去，它們的含有率分別為0.18質(zhì)量％和0.07質(zhì)量％。在RHF6的水準(zhǔn)中，原料5的粒徑小，因此氣孔率比較高，為40%，但抗壓強(qiáng)度非常好，為15.3MPa。另一方面，在RHF2的水準(zhǔn)中，是成型體在120(TC以上部分的滯留時(shí)間比to長(zhǎng)的作業(yè)的例子。在該水準(zhǔn)中，雖然使用了粒徑大的成型體，但燒成良好，抗壓強(qiáng)度非常好，為19.6MPa。但是，由于成型體在120(TC以上部分的滯留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因此氣孔率為22%。將其供給高爐在強(qiáng)度上是可能的，只要是每噸鐵液為幾十kg的少量就無(wú)問(wèn)題，但由于氣孔率低，在大量使用時(shí)，有時(shí)高爐的還原性出現(xiàn)問(wèn)題。在RHF7的水準(zhǔn)中，由于原料的氧化f丐比率較高，因此{(lán)(Ca0)-(Mg0)}/(T.Fe)為0.12，此外{(Ca0)-(Mg0)}/(Si02)為2.7，結(jié)果抗壓強(qiáng)度降低到5.9MPa。在RHF8的水準(zhǔn)中，氣孔率良好，但加熱速度高，因此抗壓強(qiáng)度降低到5.lMPa。在RHF9中，由于還原帶的C0/C(^比在1以上，因此氣孔率在50%以上，抗壓強(qiáng)度降低到3.6MPa，不是能夠在高爐等立式爐中使用的強(qiáng)度。表2表2RHF還原條1牛<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>將在高爐中使用了表2所記載的還原鐵丸的結(jié)果示于表3中。水準(zhǔn)的高爐1是不使用還原鐵丸的條件(比較條件)的作業(yè)結(jié)果。從水準(zhǔn)的高爐1至高爐4，是使用遵守本發(fā)明的條件的原料的結(jié)果。無(wú)論哪一項(xiàng)結(jié)果，單位金屬鐵的還原劑降低率都在0.430.45kg/kg，為良好的值。生鐵生產(chǎn)量的增加也良好，單位金屬鐵為7.79.lt-hm/d/kg。即使是還原鐵丸裝入比率高的高爐4的條件，由于從高爐爐中心到2/3的部分的裝入比率為75%的高比率，因此還原劑降低比率、煉鐵生產(chǎn)量的效果都良好。另一方面，在比較例的使用氣孔率低的還原鐵丸的高爐5的水準(zhǔn)中，單位金屬鐵的還原劑削減率、生鐵生產(chǎn)量增加率都在其它水準(zhǔn)以下。此外，還發(fā)現(xiàn)爐渣中的FeO增加。這樣，對(duì)于氣孔率低的還原鐵丸，不能得到良好的作業(yè)結(jié)果。表3表3高爐作業(yè)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>將在立式爐中使用了表2所記載的還原鐵丸的結(jié)果示于表4中。立式爐1是不使用還原鐵丸的條件(比較條件)的作業(yè)結(jié)果。從立式爐1至立式爐4的水準(zhǔn)，是使用遵守本發(fā)明的條件的原料的結(jié)果。在它們的作業(yè)中，順利地進(jìn)行還原、熔解，生產(chǎn)率良好。作為確認(rèn)還原鐵丸的還原順利進(jìn)行的指標(biāo)，比較了爐渣中的FeO比率。在水準(zhǔn)的立式爐2至立式爐4中，F(xiàn)eO都降低到2X以下。其主要原因是還原鐵丸在立式爐的爐身處充分還原。此外，在立式爐5的水準(zhǔn)中，使用了合計(jì)含有0.25質(zhì)量％的鋅和鉛的還原鐵丸，但由于爐頂溫度高達(dá)565t:，因此沒(méi)有作業(yè)上的問(wèn)題。另一方面，在比較例的立式爐6的水準(zhǔn)中，生產(chǎn)率稍微惡化、且爐渣中的FeO增加到5.9質(zhì)量％。這暗示沒(méi)有充分進(jìn)行還原鐵丸的還原。表4表4立式爐作業(yè)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>本發(fā)明能夠應(yīng)用于在以鐵礦石為原料、組合旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐與煉鐵高爐或立式熔化爐而生產(chǎn)生鐵的作業(yè)中。此外，還能夠應(yīng)用于在通過(guò)對(duì)產(chǎn)自煉鐵廠或鋼鐵加工廠等的含有氧化鐵的粉塵或氧化鐵皮(scale)等進(jìn)行還原來(lái)制造生鐵的作業(yè)中應(yīng)用。權(quán)利要求一種還原鐵丸的制造方法，其特征在于在用旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐對(duì)含有氧化鐵及碳的粉體的成型體施以加熱處理來(lái)進(jìn)行還原時(shí)，通過(guò)將還原帶內(nèi)的一氧化碳與二氧化碳的比值設(shè)定為0.3～1、且在1400℃以下的溫度下對(duì)由所述氧化鐵的平均粒徑為50微米以下的原料制造而成的成型體進(jìn)行還原處理，從而制造鐵的金屬化率為50～85％、且碳?xì)埩袈蕿?％以下的還原鐵丸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原鐵丸的制造方法，其中，將所述成型體在所述旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐內(nèi)的120(TC以上的溫度下的滯留時(shí)間設(shè)定為8分鐘以上且以to=69.5-0.035T表示的時(shí)間以下，其中，to的單位為分鐘、T為120(TC以上的所述旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐內(nèi)的平均氣體溫度，單位為t:。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原鐵丸的制造方法，其中，將從IO(TC加熱到IOO(TC時(shí)的所述成型體的中心部的平均加熱速度設(shè)定為每分鐘40(TC以下。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原鐵丸的制造方法，其中，將所述成型體中的氧化鈣與氧化硅的質(zhì)量比設(shè)定為2.2以下。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的還原鐵丸的制造方法，其中，原料中的氟和氯的含有率為(F質(zhì)量X)+0.4(Cl質(zhì)量X)<0.25%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原鐵丸的制造方法，其中，將所述成型體中的氧化鎂、氧化鈣、氧化硅及氧化鐵中的總鐵的含有率設(shè)定為KCaO質(zhì)量％)-(MgO質(zhì)量XM/(T.Fe質(zhì)量X)<0.1、且{(&0質(zhì)量％)_(MgO質(zhì)量％)}/(Si02質(zhì)量％)<2.0。7.—種生鐵的制造方法，其特征在于將通過(guò)用旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐對(duì)含有氧化鐵及碳的粉體的成型體施以加熱處理而制造的還原鐵丸在520mm的還原鐵丸的比率為80%以上的條件下，與礦石及燒結(jié)礦一同裝入煉鐵高爐中，進(jìn)行還原熔解，其中，所述還原鐵丸的總鐵含有率為55質(zhì)量％以上，鐵的金屬化率為5085%，并且平均35微米以下的金屬鐵粒子相結(jié)合而在所述氧化鐵與其它氧化物的混合物之間形成有金屬鐵網(wǎng)絡(luò)，而且所述還原鐵丸的氣孔率為2050%。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生鐵的制造方法，其中，將內(nèi)部結(jié)構(gòu)處于含有所述氧化鐵的氧化物的平均粒徑為5100微米、且該氧化鐵被金屬鐵網(wǎng)絡(luò)束縛的狀態(tài)的所述還原鐵丸與礦石及燒結(jié)礦一同裝入煉鐵高爐中，進(jìn)行還原熔解。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生鐵的制造方法，其中，相對(duì)于要制造的生鐵量，以250kg/噸以下的比率，將所述還原鐵丸裝入煉鐵高爐中。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生鐵的制造方法，其中，將所述還原鐵丸在所述煉鐵高爐的直徑方向從中心裝入到2/3以內(nèi)的位置，以使所述煉鐵高爐內(nèi)的所述還原鐵丸的比率達(dá)到65%以上。11.一種生鐵的制造方法，其特征在于在通過(guò)用旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐對(duì)含有氧化鐵及碳的粉體的成型體施以加熱處理來(lái)進(jìn)行還原時(shí)，將用權(quán)利要求1所述的方法制造的還原鐵丸在520mm的還原鐵丸的比率為80%以上的條件下，與礦石及燒結(jié)礦一同裝入煉鐵高爐中，進(jìn)行還原熔解，其中，所述用權(quán)利要求1所述的方法制造的還原鐵丸的總鐵含有率為55質(zhì)量％以上，鐵的金屬化率為5085%，氣孔率為2050%。12.—種生鐵的制造方法，其特征在于將通過(guò)用旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐對(duì)含有氧化鐵及碳的粉體的成型體施以加熱處理而制造的還原鐵丸在520mm的還原鐵丸的比率為80%以上的條件下，裝入到塊狀鐵及塊焦的爐內(nèi)空間填充率為80%以下的立式爐中，進(jìn)行還原熔解，其中，所述還原鐵丸的總鐵含有率為55質(zhì)量％以上，鐵的金屬化率為5085%，并且平均35微米以下的金屬鐵粒子相結(jié)合而在所述氧化鐵與其它氧化物的混合體之間形成有金屬鐵網(wǎng)絡(luò)，而且所述還原鐵丸的氣孔率為2050%。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的生鐵的制造方法，其中，在所述立式爐內(nèi)的所述還原鐵丸與所述塊狀鐵的比率為100%以下的條件下對(duì)還原鐵丸進(jìn)行還原熔解。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的生鐵的制造方法，其中，將所述還原鐵丸在所述立式爐的直徑方向從中心裝入到2/3以內(nèi)的位置，以使所述煉鐵高爐內(nèi)的所述還原鐵丸的比率達(dá)到70%以上。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的生鐵的制造方法，其中，將通過(guò)用旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐對(duì)含有鋅及鉛中的至少一方、氧化鐵和碳的粉體的成型體進(jìn)行加熱處理而制造的、鋅及鉛的合計(jì)含有率為0.05%以上的還原鐵丸，裝入到爐上部氣體溫度為50(TC以上的狀態(tài)的所述立式爐中，進(jìn)行還原熔解。16.—種生鐵的制造方法，其特征在于在通過(guò)用旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐對(duì)含有氧化鐵及碳的粉體的成型體施以加熱處理來(lái)進(jìn)行還原時(shí)，將用權(quán)利要求1所述的方法制造的還原鐵丸在520mm的還原鐵丸的比率為80%以上的條件下，裝入塊狀鐵及塊焦的爐內(nèi)空間填充率為80%以下的立式爐中，進(jìn)行還原熔解，其中，所述還原鐵丸的總鐵含有率為55質(zhì)量％以上，鐵的金屬化率為5085%，在所述氧化鐵和其它氧化物的混合體之間形成有金屬鐵網(wǎng)絡(luò)，而且所述還原鐵丸的氣孔率為2050%。全文摘要在本發(fā)明的還原鐵丸的制造方法中，在用旋轉(zhuǎn)爐底式還原爐對(duì)含有氧化鐵及碳的粉體的成型體施以加熱處理來(lái)進(jìn)行還原時(shí)，通過(guò)將還原帶內(nèi)的一氧化碳與二氧化碳的比值設(shè)定為0.3～1、且在1400℃以下的溫度下對(duì)由所述氧化鐵的平均粒徑為50微米以下的原料制造而成的成型體進(jìn)行還原處理，從而制造鐵的金屬化率為50～85％、且碳?xì)埩袈蕿?％以下的還原鐵丸。文檔編號(hào)C22B1/16GK101790590SQ20088010448公開日2010年7月28日申請(qǐng)日期2008年9月11日優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日發(fā)明者織田博史,茨城哲治申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社