[发明专利]氧化金属的还原设备,该设备的操作方法及还原炉原料的成形体

说明书

技术领域

本发明涉及氧化金属的还原设备、作为该设备的回转炉底式还原炉和用该还原炉对氧化金属进行还原的方法、以及对金属的冶炼业和加工业中产生的含有金属氧化物的粉尘和泥尘进行还原处理的方法。

背景技术

制造还原铁和铁合金的工艺有很多种，其中生产效率高的工艺有回转炉底式还原炉，对金属进行还原。回转炉底式还原炉是以烧成炉(下称回转炉)为主体的工艺，该烧成炉在固定的耐火材料炉顶和侧壁的下方、缺少中央部的园盘状的耐火材料炉底以一定速度在轨道上回转，用于还原氧化金属。一般，园盘状炉底的直径为10m～50m，宽度为2～6M。

原料中含有氧化金属的粉体与碳素系还原剂混合后，制成原料球团供给回转炉底。原料球团铺在该炉底上，由于原料球团是相对地静置于炉底上，故原料球团具有不易在炉内破裂的优点，不存在粉化的原料附着在耐火材料上的问题，而且，还具有产品的成品率高的优点。另外，可使用生产率高、廉价的煤系还原剂和粉状原料，由于这些原因故近年来采用这种还原炉的例子逐渐增加。

回转炉底法对于高炉、转炉产生的冶炼粉尘和轧钢工序产生的浓缩泥尘的还原和去除有害物的处理也是有效的，也作为粉尘处理工艺使用，对资源回收来说是有效工艺。

回转炉底法的操作概要如下述。首先，在原料，即矿石和粉尘、泥尘的金属氧化物中混入还原该氧化物所必须量的碳素还原剂之后，再用园盘造球机等造粒机、边加水使混合料的平均水分达到约10％、边制造几毫米到十几毫米的球团。在原料矿石和还原剂的粒度大的情况下，用球磨机等粉碎机将其粉碎之后，进行混合、造粒。

该球团呈层状地铺在回转炉的炉底上，铺在炉底上的球团被迅速加热，在5～20分钟时间内，在1100℃～1300℃的高温下烧成。这时，混合在球团内的还原剂对氧化金属进行还原以生成金属。金属化率根据被还原的金属不同而不同，铁镍、锰为95％以上，难以还原的铬也达到50％以上。在处理钢铁业产生的粉尘时，随着还原反应的进行，锌、铅、碱金属、氯等有害物挥发去除，故容易将粉尘再循环到高炉、电炉中。

这样，在用回转炉底还原金属的方法和炼铁粉尘的还原处理方法中，将原料和还原剂制成球团是前提条件，作为原料的预处理，使原料的氧化金属粉体和还原剂的混合物处于造粒性良好的状态是很重要的，故实施了原料的预粉碎和用球磨机进行混合等各种方法。

发明的公开

如上所述，用采用现有方法的回转炉底法还原氧化金属的方法在生产率和生产费用方面是有利的，是经济地生产金属的方法。但是，现有技术需要将原料和还原剂进行混合，并将其制成球团。为此，要选择造粒性能良好的原料，而且还要设置价格昂贵的粉碎机对原料进行粉碎，以提高造粒性能，故存在着费用高的问题。

也就是说，在用铁矿石等矿石作为原料的情况下，一般因原料矿石的粒度大，故要粉碎到平均粒度为几十至上百微米左右后再造粒，制成球团。结果，存在的缺点是：粉碎工序的设备费昂贵，而且，粉碎机的运转需要消耗电力，随着粉碎机的磨损还要花维修费用。

因此，为了节省粉碎费用而使用微粉原料，但因粒度限制等使得原料的选择范围较窄，这不是普遍采用的方法。所以，使用湿法选矿后的微粉矿，或使用高炉和转炉的浓缩粉尘、轧钢工序的氧化铁皮坑的泥尘或酸洗工序的沉淀泥尘等是有效的。但是，在这种情况下，也存在着原料含水分太多而难以造粒的问题。即，这些原料是粒度为1μm以下～100μm左右的微粉，其结果在含有水分的状态下它们易成污泥状，即使用真空脱水机和压滤机脱水后，水分也只能降低到20％～50％。在制造球团时，原料含水量为8～13质量％较合适，用这些湿法获得的原料水分太多，不能直接用于造粒。

为了解决这个问题，有将这些湿法获得的原料用热风等热源进行完全干燥的方法。在干燥过程中，这些粉状原料会伪凝结，不能直接进行造粒，故要将其粉碎，再一次变成微粒状态后和焦粉等一起加水、造粒，然后用回转炉底进行还原。

结果，即使是在用上述方法来利用这些湿式法所收集的原料时，也要用大量的热源进行干燥后，再一次加水，故造粒时的水分蒸发还需要热源，这不是经济的金属还原方法。

尤其是在用湿式除尘器或沉淀槽收集钢铁业等金属冶炼业和加工业产生的粉尘和泥尘的情况下，这些产生物含水最多达80％，想用回转炉底法对这些发生物进行还原处理时，干燥工序和干燥后的粉碎处理的问题是很突出的。