本發(fā)明涉及一種用于將含有碳質(zhì)還原劑和氧化鐵的多個(gè)還原鐵原料裝入移動(dòng)式爐床還原熔融爐內(nèi)進(jìn)行處理來(lái)制造還原鐵的方法及裝置。

背景技術(shù)：

以往，作為用于制造還原鐵的方法，已知有將含有碳質(zhì)還原劑和氧化鐵的多個(gè)還原鐵原料裝入移動(dòng)式爐床還原熔融爐內(nèi)進(jìn)行處理的方法。例如，在專利文獻(xiàn)1中記載了包含作為所述多個(gè)還原鐵原料而準(zhǔn)備多個(gè)球狀的粒的工序、將這些粒依次裝入到移動(dòng)式爐床還原熔融爐內(nèi)加熱的工序、以及將通過(guò)該加熱而生成的還原鐵（金屬鐵）與熔渣分離并排出到所述還原熔融爐的外部的工序的方法。

所述移動(dòng)式爐床還原熔融爐具有能夠沿特定方向移動(dòng)的爐床和位于其上方的頂部，這些由磚等耐火物構(gòu)成。此外，在所述爐床上設(shè)有用于保護(hù)所述耐火物的底層爐料。即，由于在所述爐床上進(jìn)行所述氧化鐵的一系列的處理，即連續(xù)進(jìn)行還原、滲碳、熔融、凝聚以及熔渣的分離，因此，為了阻止如此被處理的氧化鐵和構(gòu)成所述爐床的耐火物的直接接觸，在該爐床上鋪設(shè)適當(dāng)層厚的所述底層爐料。

作為將各所述粒裝入該還原熔融爐內(nèi)的方法，在所述專利文獻(xiàn)1的圖8中公開了通過(guò)設(shè)置在所述頂部的多個(gè)供給部，使各所述粒從所述頂部依次自由落下到所述爐床上、具體而言所述底層爐料上的方法。

另一方面，專利文獻(xiàn)2公開了具備以從還原熔融爐的頂部下降的方式傾斜動(dòng)作的裝入口的裝入裝置。所述裝入口具有上部入口、使粒下降的通道以及下部出口，該下部出口能夠傾斜下降至接近爐床的位置。

在如上所述的移動(dòng)床式還原熔融爐內(nèi)由所述多個(gè)還原鐵原料制造還原鐵時(shí)，將該還原鐵原料盡量在短時(shí)間內(nèi)高效率地處理為宜。作為其有效的方法，本發(fā)明人著眼于確保各還原鐵原料與其周圍的高熱氣體的接觸面積及還原鐵原料的表面積中接收通過(guò)輻射而施加于該還原鐵原料的熱的面積、即受熱面積來(lái)促進(jìn)良好的熱輸入，并基于此觀點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了所述專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2中記載的以往技術(shù)存在重要的問(wèn)題。

具體而言，如專利文獻(xiàn)1記載，通過(guò)自由落下而依次裝入熔融爐內(nèi)的還原鐵原料中存在至少一部分被埋入所述粉狀的底層爐料內(nèi)和/或堆積在先行的還原鐵原料上的還原鐵原料，此種還原鐵原料的埋入和/或堆積使該還原鐵原料與爐內(nèi)的高溫氣體的接觸面積以及還原鐵原料的表面積中接收通過(guò)輻射而施加于該還原鐵原料的熱的面積、即受熱面積減少，進(jìn)而會(huì)妨礙向該還原鐵原料的良好的熱輸入。

另一方面，在專利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)中，粒裝入口的下部出口能夠接近爐床，但是在該技術(shù)中，難以附加如上所述的用于保護(hù)爐床的粉狀的底層爐料。假設(shè)在該技術(shù)中將該底層爐料鋪設(shè)在爐床上的情況下，由于該底層爐料與所述粒裝入口的下部出口接近而在該部分的氣體的流動(dòng)顯著紊亂，反而有可能導(dǎo)致所述底層爐料的顯著的分散及基于此的粒（還原鐵原料）的埋入。而且，在頂部的下方存在高溫的氣體，因此，利用具有能夠耐住該高溫的耐熱性的材料從頂部將如上所述的粒裝入口較大地延長(zhǎng)到下方，則伴隨成本的顯著增大。此外，即使使用耐熱性材料，在高溫環(huán)境下也難以避免裝入設(shè)備的可靠性的下降。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利公開公報(bào)特開2012-052741號(hào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利公開公報(bào)特開2000-109914號(hào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種還原鐵的制造方法及裝置，在不導(dǎo)致設(shè)備的可靠性的下降或顯著的成本上升的情況下，能夠使在底層爐料上的向被供給到該底層爐料上的各還原鐵原料的熱輸入良好來(lái)提高其處理效率。

所提供的還原鐵的制造方法包括：將含有碳質(zhì)還原劑和氧化鐵的球狀的多個(gè)還原鐵原料依次裝入還原熔融爐內(nèi)并載置在底層爐料上的工序，其中，所述還原熔融爐包括沿特定方向移動(dòng)的爐床、位于所述爐床的上方的頂部、以及鋪設(shè)在所述爐床上的由粉體形成的所述底層爐料；以及隨著所述爐床的移動(dòng)在所述底層爐料上對(duì)各所述還原鐵原料依次進(jìn)行還原處理來(lái)生成還原鐵，并且向所述還原熔融爐的外部排出所述還原鐵的工序。將所述團(tuán)塊載置在所述底層爐料上的工序包含如下步驟：一邊向所述還原鐵原料施加與所述爐床的移動(dòng)方向相同的方向的水平方向的速度且大于該爐床的移動(dòng)速度的水平方向的速度，一邊使該還原鐵原料從所述頂部的下表面向下方放出并落到所述底層爐料上，從而使該團(tuán)塊以其水平方向的速度的朝向在該底層爐料上滾動(dòng)。

所提供的還原鐵的制造裝置包括：還原熔融爐，包括能夠沿特定方向移動(dòng)的爐床、位于所述爐床的上方的頂部、以及鋪設(shè)在所述爐床上并由粉體形成的底層爐料，通過(guò)將載置在該底層爐料上的還原鐵原料伴隨所述爐床的移動(dòng)而依次進(jìn)行加熱處理來(lái)生成還原鐵；原料裝入部，將所述多個(gè)還原鐵原料依次裝入所述還原熔融爐內(nèi)并載置在所述底層爐料上；以及排出部，排出在所述還原熔融爐內(nèi)生成的還原鐵。所述原料裝入部一邊向所述還原鐵原料施加與所述爐床的移動(dòng)方向相同的方向的水平方向的速度且大于該爐床的移動(dòng)速度的水平方向的速度，一邊使該還原鐵原料從所述頂部的下表面向下方放出并落到所述底層爐料上，從而使該團(tuán)塊以其水平方向的速度的朝向在該底層爐料上滾動(dòng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的還原鐵制造裝置的俯視圖。

圖2是表示沿所述還原鐵制造裝置的移動(dòng)床式還原熔融爐的半徑方向的剖面的圖。

圖3是將所述還原熔融爐沿其爐床的移動(dòng)方向展開的剖視圖。

圖4是表示所述還原鐵制造裝置所含的多個(gè)原料裝入部的配置的俯視圖。

圖5是表示所述原料裝入部及其附近的所述還原熔融爐的部位的剖視圖，是表示沿該還原熔融爐的寬度方向的中心線的剖面的圖。

圖6是表示圖5所示的部位的主要部分的剖視圖。

圖7是表示比較例所涉及的還原鐵制造裝置的主要部分的剖視圖。

圖8是表示被裝入還原熔融爐后的還原鐵原料的狀態(tài)的例子的剖視圖。

圖9是用于說(shuō)明后續(xù)的還原鐵原料落下到先行的還原鐵原料上而導(dǎo)致該先行的還原鐵原料的埋入的剖視圖，是表示該落下前的狀態(tài)的剖視圖。

圖10是用于說(shuō)明后續(xù)的還原鐵原料落下到先行的還原鐵原料上而導(dǎo)致該先行的還原鐵原料的埋入的剖視圖，是表示該落下前的狀態(tài)的剖視圖。

圖11是用于說(shuō)明伴隨后續(xù)的還原鐵原料落下到先行的還原鐵原料附近而發(fā)生的底層爐料的飛散導(dǎo)致的該先行的還原鐵原料的埋入的剖視圖，是表示該落下前的狀態(tài)的剖視圖。

圖12是用于說(shuō)明伴隨后續(xù)的還原鐵原料落下到先行的還原鐵原料附近而發(fā)生的底層爐料的飛散導(dǎo)致的該先行的還原鐵原料的埋入的剖視圖，是表示該落下前的狀態(tài)的剖視圖。

圖13是表示所述實(shí)施方式及所述比較例中的還原鐵原料的鋪設(shè)密度系數(shù)與埋入比率之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。

圖1至圖3表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的還原鐵制造裝置。該還原鐵制造裝置用于對(duì)多個(gè)還原鐵原料2、即分別含有碳質(zhì)還原劑和氧化鐵的還原鐵原料2依次進(jìn)行加熱處理來(lái)制造還原鐵的裝置。各還原鐵原料2呈球狀，也可以不是完全的球體。關(guān)于這點(diǎn)在后面說(shuō)明。此外，各還原鐵原料2優(yōu)選事先進(jìn)行干燥處理。

所述還原鐵制造裝置包括移動(dòng)床式的還原熔融爐10、多個(gè)原料裝入部12以及排出部14。所述還原熔融爐10通過(guò)對(duì)裝入到其內(nèi)部的還原鐵原料2進(jìn)行處理而生成還原鐵（金屬鐵）。具體而言，在該還原熔融爐10內(nèi)進(jìn)行所述氧化鐵的升溫、還原、熔融、凝聚、熔渣的分離、冷卻等。各所述原料裝入部12從互不相同的多個(gè)位置向所述還原熔融爐10內(nèi)依次裝入所述各還原鐵原料2。所述排出部14將在所述還原熔融爐10內(nèi)生成的還原鐵及熔渣排出到該還原熔融爐10的外部。

所述還原熔融爐10包括爐床16、底層爐料18、爐體20以及未圖示的爐床驅(qū)動(dòng)裝置。所述爐床16及所述爐體20例如由以氧化鋁為主成分的耐火物形成。

所述爐床16呈在內(nèi)側(cè)圍出圓形空間的圓環(huán)狀，具有沿其半徑方向的恒定的寬度。所述爐床驅(qū)動(dòng)裝置以使所述爐床16以其中心軸即垂直軸為中心沿規(guī)定方向（在圖2中為逆時(shí)針?lè)较颍┮砸?guī)定的速度旋轉(zhuǎn)的方式驅(qū)動(dòng)該爐床16。因此，該實(shí)施方式所涉及的所述爐床16能夠沿其旋轉(zhuǎn)周向以規(guī)定速度移動(dòng)。

所述底層爐料18為了保護(hù)所述爐床16，具體而言，防止該爐床16與還原鐵原料2的直接接觸而鋪設(shè)在該爐床16上。該底層爐料18由多個(gè)粉體構(gòu)成。該底層爐料18只要能夠防止熔渣浸潤(rùn)到構(gòu)成爐床16的耐火物且能夠更新即可，優(yōu)選例如為選自由氧化鎂化合物、氧化硅化合物、氧化鋁化合物、氧化鐵化合物及碳物質(zhì)構(gòu)成的組中的至少一種化合物。通過(guò)各所述原料裝入部14裝入還原熔融爐10內(nèi)的各還原鐵原料2如后所述地被載置在所述底層爐料18上。

所述爐體20一體地具有內(nèi)側(cè)壁22、外側(cè)壁23及頂部24。內(nèi)側(cè)壁22及外側(cè)壁23分別從所述爐床16的內(nèi)側(cè)緣及外側(cè)緣立起。爐床16以相對(duì)于兩側(cè)壁22、23在該爐床16的旋轉(zhuǎn)方向（爐床移動(dòng)方向）上相對(duì)移位的方式連接于兩側(cè)壁22、23。所述頂部24以跨兩側(cè)壁22、23的上端的方式位于所述爐床16的上方，具有恒定的厚度。從爐床16的上表面（準(zhǔn)確地說(shuō)是所述底層爐料18的上表面）至所述頂部24的下表面24a的上下方向的尺寸、即頂部高度基于以下觀點(diǎn)而被設(shè)定，即：防止因爐內(nèi)氣體的流速增加而導(dǎo)致的底層爐料18的飛散或因附著物等而導(dǎo)致的堵塞。該頂部高度優(yōu)選為至少100mm以上，一般為200mm以上。

該還原鐵制造裝置還包括圖1及圖3所示的底層爐料補(bǔ)充裝置26。該底層爐料補(bǔ)充裝置26將相當(dāng)于在所述排出部14與所述金屬鐵及所述熔渣一起排出的底層爐料18的量的新的底層爐料18適當(dāng)補(bǔ)充到爐床16上。

該還原熔融爐10還包括多個(gè)燃燒器28。這些燃燒器28分別被設(shè)置在沿所述爐床16的移動(dòng)方向排列的多個(gè)位置上，并在各位置進(jìn)行燃料的燃燒?；谠撊紵臒嵬ㄟ^(guò)輻射等而傳遞到依次被裝入爐內(nèi)的各還原鐵原料2，有助于該還原鐵原料2的還原及熔融。

如圖3所示，所述還原熔融爐10包含多個(gè)分隔壁31、32、33，這些分隔壁31～33將所述還原熔融爐10內(nèi)的內(nèi)部空間劃分為沿所述爐床16的移動(dòng)方向排列的多個(gè)區(qū)域。該多個(gè)區(qū)域包含升溫區(qū)域z1、還原區(qū)域z2、熔融區(qū)域z3以及冷卻區(qū)域z4。在升溫區(qū)域z1內(nèi)，被裝入的還原鐵原料2的溫度升高，在還原區(qū)域z2內(nèi)進(jìn)行該還原鐵原料2的還原。在熔融區(qū)域z3內(nèi)該還原鐵原料2進(jìn)一步被加熱而熔融，據(jù)此，還原鐵與熔渣分離并凝聚成為粒狀的熔融金屬鐵。該熔融金屬鐵利用設(shè)置在冷卻區(qū)域z4內(nèi)的冷卻裝置34而被冷卻并固化。各區(qū)域z1～z4中的還原鐵原料2的處理全部在所述底層爐料18上進(jìn)行。

所述排出部14被設(shè)置在所述冷卻區(qū)域z4的下游側(cè)。排出部14例如包含螺旋輸送機(jī)，將在該冷卻區(qū)域z4固化的金屬鐵及熔渣等排出到還原熔融爐10的外部。被排出的金屬鐵及熔渣等被投入到排出料斗36，通過(guò)圖略的分離裝置而互相分離。通過(guò)以上一系列的工序，制造出熔渣成分含量極少的粒狀的金屬鐵。

下面，參照?qǐng)D4至圖6說(shuō)明各所述原料裝入部12的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。

如圖4所示，該實(shí)施方式所涉及的原料裝入部12分別配置于在還原熔融爐10的頂部24以鋸齒狀排列的多個(gè)位置上，在該位置進(jìn)行所述還原鐵原料2的裝入。但是，本發(fā)明所涉及的還原鐵制造裝置中的原料中裝入部的具體的個(gè)數(shù)及配置并不受限定。例如，所有還原鐵原料可通過(guò)一個(gè)原料裝入部被裝入到還原熔融爐內(nèi)。

各所述原料裝入部12包括形成在所述頂部24的內(nèi)部的傾斜面40、用于從該傾斜面40進(jìn)一步向上延長(zhǎng)傾斜面的延長(zhǎng)部件42以及原料供給部44。

所述傾斜面40在本實(shí)施方式中為平面，以沿所述爐床16的移動(dòng)方向而下降的方式傾斜。在該實(shí)施方式中，傾斜面40的下端與頂部24的下表面24a一致，但該下端也可以相對(duì)于該下表面24a位于上側(cè)。即，傾斜面40可在下表面24a的上側(cè)的位置中斷。所述各還原鐵原料2能夠以在該傾斜面40上滾動(dòng)（也可包含滑動(dòng)）的方式沿該傾斜面40下降，然后從頂部24的下表面24a向下方放出。在該放出時(shí)，向該還原鐵原料2施加對(duì)應(yīng)于所述傾斜面40的傾斜角度的水平方向的速度。在該實(shí)施方式中，形成有以所述傾斜角度貫穿所述頂部24的貫穿孔46，位于該貫穿孔46的下側(cè)的面構(gòu)成所述傾斜面40。

該傾斜面40也可由構(gòu)成所述頂部24的耐火物的表面形成，也可由覆蓋該耐火物的表面的覆蓋件形成。在使用覆蓋件的情況下，通過(guò)其材質(zhì)的選定，能夠調(diào)節(jié)各還原鐵原料2的下降狀態(tài)。例如，可使相對(duì)于還原鐵原料2的傾斜面40的動(dòng)摩擦系數(shù)變?。ɡ?.4以下），或者使恢復(fù)系數(shù)變小，從而抑制在傾斜面40上的還原鐵原料2的彈回而使該還原鐵原料2在底層爐料18上的落下位置穩(wěn)定。

所述延長(zhǎng)部件42在該實(shí)施方式中由方筒狀的管件形成，其下表面形成延長(zhǎng)傾斜面48。該延長(zhǎng)部件42以斜向插入到所述貫穿孔46的上部，據(jù)此，所述延長(zhǎng)傾斜面48與所述傾斜面40連續(xù)。具體而言，在所述貫穿孔46的上部和其下側(cè)的部位之間形成有相當(dāng)于所述延長(zhǎng)部件42的壁厚的臺(tái)階，據(jù)此，確保兩個(gè)傾斜面48、40的連續(xù)性。該延長(zhǎng)部件42可適當(dāng)省略。

所述傾斜面40及所述延長(zhǎng)傾斜面48并不限定于平面。例如，也可為從還原熔融爐10的側(cè)方觀察為呈曲線狀的曲面。此時(shí)，如果是該傾斜面的切線方向隨著朝向下方而接近水平的形狀的曲面，則能夠使從頂部24的下表面24a放出的還原鐵原料2的前進(jìn)方向成為比通常的休止角相比更接近水平方向的角度。此外，將該傾斜面40、48從沿其傾斜的方向觀察的形狀也可為水平的直線，也可為包含凹凸的直線或曲線。例如，該形狀也可為分別具有所述還原鐵原料2能夠通過(guò)的寬度的多個(gè)槽在橫向排列的形狀。在任意情況下，所述延長(zhǎng)傾斜面48均優(yōu)選具有與所述傾斜面40的形狀對(duì)應(yīng)而互相連續(xù)的形狀。

傾斜面48、40的傾斜角度可任意設(shè)定，但在該傾斜面48、40為平面的情況下，優(yōu)選休止角以上的角度、即能夠可靠地避免還原鐵原料2在傾斜面48、40上滯留的角度以上的角度，一般優(yōu)選為36°以上的角度。此外，該傾斜角度優(yōu)選能夠使還原鐵原料2可靠地從傾斜面48、40受到反作用力的角度、即能夠可靠地維持該還原鐵原料2與該傾斜面48、40之間的接觸的角度，一般優(yōu)選為60°以下。此外，即使是小于36°的傾斜角度，也可通過(guò)附加防止還原鐵原料2在傾斜面上的滯留的裝置，例如輔助沿該傾斜面的還原鐵原料2的下降的裝置，能夠可靠地將還原鐵原料2從頂部18的下表面18a放出。

所述原料供給部44用于將所述還原鐵原料2依次供給到所述傾斜面48、40來(lái)使其沿該傾斜面48、40下降。該實(shí)施方式所涉及的原料供給部44包括：接收所述多個(gè)還原鐵原料2的供給料斗50；接收從該供給料斗50供給的還原鐵原料2并連接于所述延長(zhǎng)部件42的送料盤52；以及向該送料盤52施加振動(dòng)，并從該送料盤52向所述延長(zhǎng)部件42依次使還原鐵原料2落下的加振裝置54。

用于連接所述延長(zhǎng)部件42和所述送料盤52的結(jié)構(gòu)并不特別限定。在圖6所示的例子中，兩者通過(guò)凸緣56而結(jié)合，但也可在兩者之間設(shè)置水封。此外，在省略所述延長(zhǎng)部件42的情況下，也可在所述頂部24直接連接原料供給部。

下面，說(shuō)明該還原鐵制造裝置的作用，換言之，使用該裝置進(jìn)行的還原鐵制造方法。

首先，準(zhǔn)備多個(gè)還原鐵原料2、即含有碳質(zhì)還原劑和氧化鐵的多個(gè)球狀材料。在此所說(shuō)的“球狀”如后所述，只要所述還原鐵原料2在到達(dá)還原熔融爐10內(nèi)的底層爐料18上后能夠滾動(dòng)的程度的球狀即可，該還原鐵原料2并不必須為完全的球體。一般而言，還原鐵原料2優(yōu)選通過(guò)其中心的任意的剖面具有0.7以上的正圓度。如此地具有高的正圓度的剖面的還原鐵原料2在傾斜面48、40上能順暢地滾動(dòng)，因此，向該底層爐料18上的落下位置也穩(wěn)定。

還原鐵原料2的直徑可適當(dāng)設(shè)定，并不特別限定。一般而言，優(yōu)選19mm以上且27mm以下。具有19mm以上的粒徑的還原鐵原料2相對(duì)于飛散的底層爐料18的量具有相對(duì)大的尺寸，因此，該還原鐵原料2的埋入程度變小。此外，27mm以下的粒徑能夠抑制還原、熔融、凝聚、熔渣分離所需的時(shí)間的延長(zhǎng)幅度大于爐床上每單位面積的還原鐵重量的增加率，能夠抑制起因于此的生產(chǎn)效率的下降。

如此準(zhǔn)備的多個(gè)還原鐵原料2被投入到供給料斗50內(nèi)，通過(guò)送料盤52被依次供給到延長(zhǎng)部件42（在省略延長(zhǎng)部件42的情況下頂部24的傾斜面40）。被供給的還原鐵原料2在朝向爐床16的移動(dòng)方向傾斜的傾斜面48、40滾動(dòng)并沿該傾斜面48、40下降，然后自到達(dá)頂部24的下表面24a的時(shí)刻起脫離傾斜面48、40的約束，即被放出，并到達(dá)底層爐料18上。

在所述放出時(shí)，向還原鐵原料2施加基于重力的向下的速度，而且，還施加對(duì)應(yīng)于所述傾斜面48、40的傾斜角度的水平方向的速度。如果該水平方向的速度為高于爐床16的移動(dòng)速度某種程度的速度，則所述還原鐵原料2如圖5及圖6所示，在到達(dá)所述底層爐料18后沿所述爐床16的移動(dòng)方向滾動(dòng)，也就是說(shuō)，從到達(dá)位置起進(jìn)一步向爐床16的移動(dòng)方向滾動(dòng)。因此，通過(guò)該滾動(dòng)，能夠避免該還原鐵原料2上堆積后續(xù)的還原鐵原料2的情況，或者起因于該后續(xù)的還原鐵原料2的落下而先行的還原鐵原料2被埋入底層爐料18內(nèi)的情況。

換言之，應(yīng)施加于所述還原鐵原料2的水平速度的大小被設(shè)定為能夠確保該還原鐵原料2到達(dá)所述底層爐料18上后的滾動(dòng)的程度即可。具體而言，根據(jù)該還原鐵原料2的大小、比重、從頂部24的下表面24a的鉛垂方向的放出速度、至底層爐料18為止的落下距離、底層爐料18的材質(zhì)等諸條件而設(shè)定即可。

與圖7所示的比較例所涉及的裝置進(jìn)行對(duì)比，說(shuō)明一邊被施加此種水平速度一邊從頂部24的下表面24a到達(dá)后的還原鐵原料2的滾動(dòng)的效果。圖7所示的裝置使從原料供給部44依次被供給的還原鐵原料2直接通過(guò)頂部24的貫穿孔47沿鉛垂方向而自由落下到底層爐料18上。在該裝置中，在爐床16的移動(dòng)速度低于各還原鐵原料2的供給間距的情況下，后續(xù)的還原鐵原料2容易沖撞于先行的還原鐵原料2。由此，容易發(fā)生圖8所示的還原鐵2a、2b那樣的堆積或還原鐵原料2a、2c、2d、2e那樣向底層爐料18的埋入。該堆積或埋入使還原鐵原料2a～2e與爐內(nèi)高溫氣體的接觸面積、還原鐵原料2a～2e的表面中接收通過(guò)輻射而施加于該還原鐵原料的熱的面積、即受熱面積顯著減少，成為使處理效率下降的要因。

所述還原鐵原料的埋入不僅因其自身向底層爐料18上落下而發(fā)生，而且因后續(xù)的還原鐵原料落下而發(fā)生，后者的情況反而顯著。圖9至圖12示出后續(xù)的還原鐵原料2g向底層爐料18上落下而發(fā)生先行的還原鐵原料2f被埋入底層爐料18內(nèi)的情況的機(jī)制。如圖9所示，如果后續(xù)的還原鐵原料2g落到先行的還原鐵原料2f上，則如圖10所示，該還原鐵原料2g將該還原鐵原料2f按壓到底層爐料18內(nèi)而發(fā)生埋入。而且，如圖11所示，在后續(xù)的還原鐵原料2g沒(méi)有落到先行的還原鐵原料2f上但是落到其附近的情況下，如圖12所示，伴隨其落下而飛散的底層爐料18的一部分18a覆蓋在先行的還原鐵原料2f上，結(jié)果也發(fā)生該還原鐵原料2f的埋入。

相對(duì)于此，如上所述地被施加水平方向的速度的還原鐵原料2向爐床移動(dòng)方向的滾動(dòng)均能避免如圖9至圖12所示的機(jī)制導(dǎo)致的埋入。即，即使?fàn)t床移動(dòng)速度有些慢，但后續(xù)的還原鐵原料2g落到底層爐料18上的時(shí)候，先行的還原鐵原料2f通過(guò)其滾動(dòng)而向前方較大地退避，因此，難以發(fā)生還原鐵原料2g落到該還原鐵原料2f上或其附近而引起的埋入。后續(xù)的還原鐵原料2g通過(guò)其滾動(dòng)接近先行的還原鐵原料2f，但即使因滾動(dòng)而發(fā)生沖撞，但該沖撞弱且其沖撞的方向?yàn)樗?，該滾動(dòng)不會(huì)伴隨底層爐料18的顯著的飛散。因此，難以發(fā)生該沖撞或底層爐料18的飛散引起的先行還原鐵原料2f的埋入。

由此，有效地抑制還原鐵原料2之間的堆積及埋入的該還原鐵原料2的裝入能夠使向該還原鐵原料2的熱輸入良好。通過(guò)該熱輸入，該還原鐵原料2能夠在各區(qū)域z1～z3在短時(shí)間內(nèi)接受良好的加熱處理（升溫、還原及熔融處理），然后在冷卻區(qū)域z4被冷卻的還原鐵作為高質(zhì)量的金屬鐵而從排出部14排出。

具體而言，測(cè)定了還原鐵原料的反應(yīng)時(shí)間（被投入到爐內(nèi)開始加熱起至還原鐵和熔渣的分離完全結(jié)束為止的時(shí)間），確認(rèn)到了與沒(méi)有向所述底層爐料18內(nèi)的埋入的還原鐵原料相比，一半被埋入的還原鐵原料的處理需要約1.35倍的反應(yīng)時(shí)間。因此，通過(guò)防止該埋入，能夠顯著地縮短所述反應(yīng)時(shí)間。

如上所述，根據(jù)該實(shí)施方式所涉及的方法及裝置，通過(guò)在底層爐料18上的還原鐵原料2的滾動(dòng)，能夠在短時(shí)間內(nèi)制造出高質(zhì)量的金屬鐵，為了該滾動(dòng)，優(yōu)選施加能夠使該還原鐵原料2以60°以下的角度投入到該底層爐料18上的程度的大小的水平方向的速度。該60°以下的投入角度能夠使水平方向的速度的大小為投入速度的1/2以上，據(jù)此，克服還原鐵原料2向底層爐料18上落下而導(dǎo)致的向該底層爐料18內(nèi)的沉入，使該還原鐵原料2更可靠地沿爐床移動(dòng)方向滾動(dòng)。優(yōu)選基于此觀點(diǎn)而設(shè)定所述傾斜面40或傾斜面48、40的傾斜角度。

將如上所述的水平方向的速度施加于還原鐵原料的方法并不限定于在所述傾斜面上的該還原鐵原料的滾動(dòng)。例如，也可向從頂部的下表面沿鉛垂方向放出的還原鐵原料，沿水平方向噴出高壓氣體，也能向該還原鐵原料施加水平方向的速度。但是，如上所述地設(shè)置在頂部?jī)?nèi)的傾斜面上的還原鐵原料的滾動(dòng)無(wú)需在該頂部的下方的高溫區(qū)域內(nèi)增設(shè)需要耐熱性的復(fù)雜或大規(guī)模的設(shè)備，就能向從該頂部的下表面放出的還原鐵原料施加水平方向的速度。這無(wú)需伴隨裝入設(shè)備的可靠性的下降或顯著的成本提高，且不對(duì)頂部下表面的下方的爐內(nèi)的氣體的流動(dòng)帶來(lái)明顯的壞影響，能夠抑制還原鐵原料之間的堆積或還原鐵原料的向底層爐料內(nèi)的埋入。

實(shí)施例

作為本發(fā)明所涉及的實(shí)施例及比較例，對(duì)圖5、圖6所示的所述實(shí)施方式所涉及的裝置和圖7所示的自由落下式的裝置分別以如下條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。

（1）還原鐵原料

任意的剖面的正圓度：0.8以上（共同）

直徑：15mm、18mm及23mm的三種（實(shí)施例）

直徑：15mm、23mm的兩種（比較例）

（2）底層爐料

材質(zhì)：無(wú)煙碳（共同）

粒徑：3.35mm以下100wt%（共同）

層厚：15mm（共同）

（3）鉛垂方向的落下距離

比較例的情況：900mm

實(shí)施例的情況：1400mm

（4）爐床移動(dòng)速度

原料直徑23mm的情況：7.6m/分鐘（共同）

原料直徑19mm的情況：9.2m/分鐘（限于實(shí)施例）

原料直徑15mm的情況：11.6m/分鐘（共同）

（5）傾斜面（限于實(shí)施例）

傾斜角度：45°

材質(zhì)：耐火物（與頂部相同）

長(zhǎng)度：1000mm

在所述實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于在底層爐料上的還原鐵原料的鋪設(shè)密度系數(shù)與埋入比率之間的關(guān)系收集了數(shù)據(jù)。在此，“鋪設(shè)密度系數(shù)”是相對(duì)于最大鋪設(shè)密度、即在底層爐料上以最密狀態(tài)排列還原鐵原料時(shí)的該還原鐵原料的鋪設(shè)密度（每單位面積的重量）的實(shí)際的鋪設(shè)密度的比?！奥袢氡嚷省笔窍鄬?duì)于被供給的還原鐵原料的總重量的一半以上埋入底層爐料內(nèi)的還原鐵原料（在圖8所示的例子中為還原鐵原料2a、2e）的重量的比。

將該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果示于圖13。該圖13明確地示出：在以相同的鋪設(shè)密度系數(shù)進(jìn)行比較的情況下，無(wú)論該鋪設(shè)密度系數(shù)大小如何，且還原鐵原料的直徑的大小如何，與讓還原鐵原料自由落下的比較例相比，對(duì)該還原鐵原料的放出方向賦予傾斜的實(shí)施例的埋入比率顯著低。該效果表示，各還原鐵原料的滾動(dòng)有效地抑制了如圖9至圖12所示的還原鐵原料之間的沖撞或底層爐料的飛散引起的先行還原鐵原料的埋入。

如上所述，提供一種通過(guò)將含有碳質(zhì)還原劑和氧化鐵的多個(gè)還原鐵原料裝入移動(dòng)床式還原熔融爐內(nèi)進(jìn)行處理來(lái)制造還原鐵的方法及裝置，在不導(dǎo)致裝入設(shè)備的可靠性的下降或顯著的成本提高的情況下，能夠使從頂部供給到粉狀的底層爐料上的各還原鐵原料在該底層爐料上的熱輸入良好來(lái)提高其處理效率。

所提供的還原鐵的制造方法包括：將含有碳質(zhì)還原劑和氧化鐵的球狀的多個(gè)還原鐵原料依次裝入還原熔融爐內(nèi)并載置在底層爐料上的工序，其中，所述還原熔融爐包括沿特定方向移動(dòng)的爐床、位于所述爐床的上方的頂部、以及鋪設(shè)在所述爐床上的由粉體形成的所述底層爐料；以及隨著所述爐床的移動(dòng)在所述底層爐料上對(duì)各所述還原鐵原料依次進(jìn)行還原處理來(lái)生成還原鐵，并且向所述還原熔融爐的外部排出所述還原鐵的工序。將所述團(tuán)塊載置在所述底層爐料上的工序包含如下步驟：一邊向所述還原鐵原料施加與所述爐床的移動(dòng)方向相同的方向的水平方向的速度且大于該爐床的移動(dòng)速度的水平方向的速度，一邊使該還原鐵原料從所述頂部的下表面向下方放出并落到所述底層爐料上，從而使該團(tuán)塊以其水平方向的速度的朝向在該底層爐料上滾動(dòng)。

在此所說(shuō)的“球狀的還原鐵原料”并不是指將該還原鐵原料限定為完全的球體。嚴(yán)格地說(shuō)，即使不是球體，只要是能在粉狀的底層爐料上滾動(dòng)的程度的接近正球的球狀，例如，通過(guò)該還原鐵原料的中心的任意的剖面的正圓度高到滿足所述條件的程度，就包含在本發(fā)明中所說(shuō)的“球狀的還原鐵原料”中。

該還原鐵原料在底層爐料上的滾動(dòng)有效地抑制后續(xù)的還原鐵原料向先行的還原鐵原料的堆積或還原鐵原料向底層爐料內(nèi)的埋入，據(jù)此，能夠使向各還原鐵原料的熱輸入良好。具體而言，依次被供給到所述底層爐料上的還原鐵原料從其落下地點(diǎn)進(jìn)一步沿爐床移動(dòng)方向滾動(dòng)，從而能夠有效地避免后續(xù)的還原鐵原料堆積到該還原鐵原料上。此外，該滾動(dòng)不僅抑制在所述落下地點(diǎn)的還原鐵原料的埋入，而且，還能有效地抑制因該還原鐵原料誤落到先行的還原鐵原料上而將該先行的還原鐵原料壓入底層爐料上而導(dǎo)致的埋入，或者伴隨該還原鐵原料的落下而飛散的粉狀的底層爐料覆蓋在還原鐵原料上而導(dǎo)致的該先行的還原鐵原料的埋入。

而且，所述還原鐵原料從頂部的下表面放出，因此，從該頂部的下表面進(jìn)一步向下方延伸用于供給還原鐵原料的部件的情況不同，不會(huì)伴隨裝入設(shè)備的可靠性的下降或成本的顯著上升，或者所述粉狀的底層爐料附近的氣體的紊流。

所述水平方向的速度的大小優(yōu)選使所述還原鐵原料向所述底層爐料的投入角度成為60°以下。根據(jù)該投入角度，當(dāng)還原鐵原料落到底層爐料上時(shí)該還原鐵原料具有其投入角度的1/2以上的水平速度，因此，到達(dá)底層爐料上后的該還原鐵原料的滾動(dòng)更可靠。

該水平方向的速度例如通過(guò)如下步驟施加于該還原鐵原料，即：在所述頂部的內(nèi)部設(shè)置以沿所述爐床的移動(dòng)方向而下降的方式傾斜的傾斜面，該傾斜面具有位于所述頂部的下表面或比所述頂部的下表面位于上側(cè)的下端，通過(guò)使所述還原鐵原料在該傾斜面上滾動(dòng)，使該還原鐵原料沿該傾斜面下降后從該傾斜面的下端放出，從而向該還原鐵原料施加水平方向的速度。由此，在由耐火物形成的頂部的內(nèi)部設(shè)置傾斜面，并從該傾斜面放出還原鐵原料，這與從該頂部向底層爐料進(jìn)一步將供給部向下方延伸設(shè)置的情況不同，不需要在高溫氣氛下設(shè)置裝入設(shè)備，因此，不伴隨該裝入設(shè)備的可靠性的下降。此外，由于無(wú)需用耐熱性高的高價(jià)的材料構(gòu)成裝入設(shè)備，因此，不伴隨顯著的成本增大。此外，幾乎不影響爐內(nèi)的氣體的流動(dòng)。另外，在所述傾斜面上的所述還原鐵原料的滾動(dòng)也可包含一些滑動(dòng)的要素。

該方法并不排除將所述傾斜面進(jìn)一步延長(zhǎng)到頂部的上側(cè)的情況。尤其，通過(guò)在所述頂部上設(shè)置具有與所述頂部的內(nèi)部的傾斜面連續(xù)的延長(zhǎng)傾斜面的延長(zhǎng)部件，使還原鐵原料依次在該延長(zhǎng)傾斜面及所述頂部的內(nèi)部的傾斜面下降后將該還原鐵原料放出，從而即使在頂部的厚度有限的情況下也能確保充分的助跑距離。而且，由于所述延長(zhǎng)部件設(shè)置在頂部上，因此，不需要高的耐熱性，也不影響爐內(nèi)的氣體的流動(dòng)。而且，用于該延長(zhǎng)部件的更換及維修的作業(yè)也可在所述頂部的上方容易進(jìn)行。

此外，本發(fā)明提供一種還原鐵的制造裝置，用于對(duì)含有碳質(zhì)還原劑和氧化鐵的球狀的多個(gè)還原鐵原料進(jìn)行加熱處理來(lái)制造還原鐵。該裝置包括：還原熔融爐，包括能夠沿特定方向移動(dòng)的爐床、位于所述爐床的上方的頂部、以及鋪設(shè)在所述爐床上并由粉體形成的底層爐料，通過(guò)將載置在該底層爐料上的還原鐵原料伴隨所述爐床的移動(dòng)而依次進(jìn)行加熱處理來(lái)生成還原鐵；原料裝入部，將所述多個(gè)還原鐵原料依次裝入所述還原熔融爐內(nèi)并載置在所述底層爐料上；以及排出部，排出在所述還原熔融爐內(nèi)生成的還原鐵。所述原料裝入部一邊向所述還原鐵原料施加與所述爐床的移動(dòng)方向相同的方向的水平方向的速度且大于該爐床的移動(dòng)速度的水平方向的速度，一邊使該還原鐵原料從所述頂部的下表面向下方放出并落到所述底層爐料上，從而使該團(tuán)塊以其水平方向的速度的朝向在該底層爐料上滾動(dòng)。

具體而言，所述原料裝入部?jī)?yōu)選包括：傾斜面，被設(shè)置在所述頂部的內(nèi)部，以沿所述爐床的移動(dòng)方向下降的方式傾斜，且具有位于頂部的下表面或比頂部的下表面位于上側(cè)的下端；以及原料供給部，將所述多個(gè)還原鐵原料依次供給到所述傾斜面上并使該還原鐵原料沿該傾斜面下降，并從該傾斜面的下端放出。

所述原料裝入部不僅包括設(shè)置在所述頂部的內(nèi)部的傾斜面，而且也可以包括延長(zhǎng)至頂部的外部、即頂部的上方或下方的傾斜面。具體而言，也可以還包括延長(zhǎng)部件，被設(shè)置在所述頂部上，具有與所述頂部的內(nèi)部的傾斜面連續(xù)的延長(zhǎng)傾斜面，其中，所述原料供給部將所述還原鐵原料供給到該延長(zhǎng)傾斜面，并使該還原鐵原料依次沿所述延長(zhǎng)傾斜面及所述頂部的內(nèi)部的傾斜面下降而放出。

所述傾斜面的角度可適當(dāng)設(shè)定。一般而言，該角度優(yōu)選36°以上且60°以下。36°以上的傾斜角度有效地抑制被供給的還原鐵原料停在傾斜面上而滯留的情況。此外，60°以下的傾斜角度能夠使還原鐵原料一邊可靠地維持與傾斜面的接觸一邊沿該傾斜面下降。