CN1276838A - 制备金属铁的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种制备金属铁的方法,包括在把含铁氧化物的粉末和含碳还原剂的粉末的混合粉末铺在炉床上的状况下加热,从而进行还原和熔化。即使使用质量低的铁原料也能获得有极低侵入量炉渣成分和铁纯度高的还原铁。不需要把原材料粉末预先模制成块状或球状。

Description

制备金属铁的方法和设备

本发明涉及一种通过加热还原铁氧化物例如铁矿和含碳还原剂例如碳材料获得金属铁的改进方法，还涉及分离出作为在铁氧化物源中脉石成分侵入的炉渣成分制备金属铁和能有效制备高纯度金属铁的方法和设备。

作为一种直接的炼铁方法，直接用一种碳材料或一种还原气体还原铁氧化物例如铁矿或铁氧化物球，其中通常以MIDREX方法代表的竖炉方法已广为人知。这种直接炼铁的方法包括从在竖炉的较低部位的鼓风口吹入从天然气等产生的还原气体获得还原铁。另外，近几年来使用碳材料例如煤炭作为还原剂代替天然气还原铁的生产工艺已经得到关注。尤其是，一种所谓的SL/RN方法已经得到实际应用。

另外，作为另一种炼铁方法，美国专利号3,443,931公开了一种生产还原铁的工艺，包括把一种碳材料和粉末状的铁氧化物混合成块或球，并在回转炉上对它们进行热还原。

在形成胚块或其他形状的同时或之后把通过上述方法产生的还原铁加到一个电弧炉作为铁原料。因为近年来对废铁的回收变得越来越活跃，用上述方法获得的还原铁以作为在废铁中夹入的杂质元素的稀释剂而闻名。

然而，由于在作为原材料的铁氧化物中含有的大量炉渣成分例如SiO₂、Al₂O₃和CaO(铁氧化物中的炉渣)或碳材料(煤炭中的灰份)侵入到用现有还原炼铁方法获得的还原铁中，产品铁的质量(金属铁的纯度)就降低。

在实际应用中，尽管这种炉渣成分在随后的精炼步骤中被分离去除，但是炉渣量的升高不仅会降低精炼的熔融铁的产率，并对电弧炉的操作成本产生不希望有的影响，这就需要铁含量高和炉渣成分含量低的还原铁。然而，为了通过现有的上述生产还原铁的方法来满足这一需要，就不得不使用具有高铁质量的铁矿石作为生产还原铁的原材料，这就显著缩小了能实际应用的炼铁原材料的选择范围。

而且，在如上所述的现有方法中，必需混合铁氧化物源和碳，并通过粘合剂或烧结一次把它们预先模制成块或球材料，这样预先模制的设备和操作工作量就不可避免地增加。

另外，有本发明人申请的在日本未公开专利Hei 9-256017中描述了一种方法，包括把碳还原剂和铁氧化物的粉末预模制成球形或丸状，热还原预模制的产品，从而在模制产品的外表面形成和生成铁金属壳，并增加在金属铁壳中的还原势，从而能够有效地在内部还原铁氧化物和把产生的金属铁和形成的炉渣分离开。因此，据说该方法作为能够获得高金属化的金属铁的方法是极有效的。

然而，即使是该方法也存在与上述现有技术类似的问题，原材料不得不通过粘合剂或烧结等预先一次模制成球形或丸形，这样预模制的设备和操作工作量就不可避免地增加。

而且，日本未公开专利Hei 8-27507公开了另一种直接还原炼铁的方法，该方法把含脱硫剂的碳还原剂和粉末状铁氧化物铺在活动式炉床上，每层以分层的形式堆叠，把它们加热以获得海绵铁。应当强调的是，由于铁氧化物是用碳还原剂还原的，在碳还原剂例如煤炭中含有的硫成分被脱硫剂俘获，就可以获得硫含量较少的海绵铁，而且根据该方法就可以减缓随后的脱硫工作量。

然而，虽然具有不需要预先直接模制铁原材料为球状或其他形状的方法有优点，但是因为铁氧化物源和含碳还原剂彼此不直接接触，还原率低，需要长时间加热还原，从生产率的角度出发这就不适合于工业规模的实际应用。

另外，在该方法中获得的是海绵铁形式的还原铁，大量的脉石成分被侵入海绵铁中降低了还原铁的铁质量。如果把这么低质量的还原铁作为铁源供应到电弧炉等中，因为得到的炉渣的量增加对电弧炉的操作性就有不希望的影响，而且还有其它问题，例如由于铁侵入到炉渣中引起的损失造成铁产率的降低，能耗单位增加，生产率降低等。另外，由于在铁氧化物源中的铁含量降低这一问题就变的更为突出，在实际操作中不可能使用质量低的铁或铁氧化物源，这样就只能使用高质量的氧化铁源。

鉴于现有技术中的上述问题完成了本发明，本发明的一个目的是提供一种能够制备有较少侵入的脉石成分和高Fe纯度的还原铁，而不需要预先模制成块状或球形，即使是用低质量的铁氧化物源和高质量的铁氧化物源也是这样。

根据本发明能够克服上述问题的制备方法包括加热把含铁氧化物的粉末和含碳还原剂的粉末的混合粉末以铺在炉床上的状态加热，然后进行还原和熔化，而不需预先把粉末模制成球形或其它形状。

在本方法优选的实施方案中，铺在炉床上的粉末被压制成紧密状态，然后进行加热。当在压制成紧密状态后把铺在炉床上的粉末混合物加热，铁氧化物表面和碳还原剂彼此形成更紧密的接触，易于进一步增加了热还原效率。

在本发明的另一个实施方案中，混合的粉末层形成不均匀性，然后被加热。当在混合的粉末层表面形成不均匀性从而增加了表面积后加热混合粉末，通过增大有效加热面积热进一步改善了还原率。

在本方法的另一个实施方案中，在炉床上预先形成产品释放促进层。在本发明中，如上所述将在炉床上混合的粉末加热还原和熔化，其中比重高的熔融还原铁有可能直接与炉床表面接触，热破坏底层的耐火材料，或在完成还原和熔化后当从炉床表面卸出产品(还原铁和形成的炉渣)时还原铁沉积到炉床表面，这有可能妨碍卸出性。产品促进释放层的提供，能使炉床的产品容易卸出，并能延长炉床的使用寿命，还起到防热的作用。

在本方法的另一个实施方案中，混合粉末还含有脱硫剂。在混合粉末中含有的脱硫剂俘获在热还原和熔化步骤中形成的硫含量，以降低在产生的还原铁中的硫含量。

本发明优选使用的用来实施如上所述的制造方法制备金属铁的设备包括：一个活动式炉床，一个用来向炉床供应含铁氧化物的粉末和含碳还原剂的粉末的混合粉末的供应装置，一个在炉床上加热混合粉末的加热装置，一个把通过加热还原和熔化的产品卸到炉床外的卸出装置和一个用来把产品分离成还原铁和炉渣的分离装置，该设备的优选实施方案包括一个用来压制铺在炉床上的混合粉末的压制装置。

本设备优选的一个实施方案包括一个用来使混合的粉末层形成不均匀性的不均匀形成装置。

本设备优选的一个实施方案包括用来在炉床上形成产物释放促进层的产物释放促进层形成装置。

在本设备优选的实施方案中，炉床包括多个沿闭合回路移动的炉床单位，包括多个往复式炉床单位，或炉床是旋转圆盘型的。

在本设备优选的一个实施方案中，炉床包括多个在水平铺的圆柱型耐火炉中同轴旋转的炉床单位。

在这些实施方案中，可以通过加热还原和熔化连续进行一系列供应原料粉末混合物和卸出产品的步骤，这对于在工业规模中运行该设备是优选的。

在根据本发明如上所述的制备方法中，将含铁氧化物的粉末和含碳还原剂的粉末(下文有时称为碳材料)的混合粉末以铺在炉床上的状态加热进行还原和熔化，从而获得金属铁而不需预先把粉末模制成球形或其它形状。即，因为按照这种方法铁氧化物源和碳材料被以粉末状态使用和混合，就不需要预先模制成块状或球状。而且，按照这种方法，因为氧化铁源和碳材料以混合和彼此临近的粉末状态被热还原，热还原迅速进行，在相对短的时间内用热处理可以有效进行还原。而且，在该方法中，因为热还原形成的还原铁通过加热逐渐熔化，金属铁被熔化和彼此聚集，同时驱出炉渣成分，即使在使用低质量的铁氧化物源时也可以获得有极少量的侵入炉渣成分和纯度高的还原铁。

附图简述

图1说明的是本发明的一个优选实施方案的设备部分俯视图。

图2是图1所示的设备的横截面视图。

图3说明的是本发明另一个实施方案的设备的俯视示意图。

图4是在图3中所示的装置的加热还原和熔化部分和分离部分的竖截面示意放大图。

图5是沿图3的线B-B所做的横截面示意图。

图6是沿图3的线C-C所做的横截面示意图。

图7，图8和图10说明的是本发明另一个实施方案的设备的竖截面示意图；和

图9是图8的横截面视图。

进行本发明的最好方式

参考说明本发明的制备金属铁的设备的优选实施方案将更具体地解释根据本发明制备金属铁的方法和设备，但本发明并不局限于说明的实施方案，而是可以在不偏离如上或下面描述的本发明的主旨的范围内通过适当设计改变而实施，本发明下面描述的主旨也强调在本发明的技术范围内。

图1和图2说明的是根据本发明制备金属铁的设备，其中，图1是开放的顶板部分的示意俯视图，图2是图1的示意横截面图。在附图中分别表示的是，加热炉1，原材料供应部分2a，2b，炉床单位3a，3b，用来移动炉床的轨道4，构成加热装置的燃烧器5，构成分离部分的熔化分离炉6。

在该实施方案中，如附图所示，安置球状炉床单位3a，3b，使得它们能够在加热炉内的轨道4上往复，燃烧炉1被安置在原材料供应部分2a和2b之间的中间部分。在炉床单位3a(或3b)中的原材料供应部分2a(或2b)供应铁氧化物源和碳材料的混合粉末。混合粉末层可以被压制成紧密状态，或根据具体情况进一步在表面形成不均匀性，然后移进加热炉中(图1表示的是在图上部的原材料供应部分2a把原材料供应到炉床单位3a，然后把单位3a移动到加热炉1中)，其中它被燃烧器5加热进行还原和熔化。

把原材料混合粉末中的铁氧化物源铺在炉床单位3a上，然后送到加热炉1中接受燃烧器5来的热量，用在混合粉末中的碳材料和由碳材料形成的一氧化碳还原。在该方法中，熔融的还原铁彼此附着和聚集，同时驱出副产的炉渣成分，并逐渐生成大块的熔融还原铁。因此，当它们在加热炉1中被加热预定的时间，还原形成的熔融铁在炉床单位3中彼此附着成团形成大的团块。在还原铁的熔融团块中，熔融的还原铁彼此附着和聚集同时驱出上述炉渣，其中炉渣部分沉积在表面但炉渣部分基本上不侵入到里面。

在完成还原和熔化后，炉床单位3a被一个未示出的任何倾翻设备倾翻到熔化和分离炉6。当产品温度降低时，将产品从炉床3a卸到熔化和分离炉6，进而加热以增加在融化分离炉中的流动性，然后由于比重的不同，还原铁和炉渣S就被分开，以把炉渣S从表面部分引出，把金属Fe从底部引出。

在完成产品的卸出后将炉床3a移动到图1较低部分所示的原材料供应部分2b，已经在原材料供应部分2a供应了原材料并来备用的炉床单位3b，被送到加热炉1中，以上述相同的方式加热还原和熔化原材料混合粉末。同时，原材料被供应(可选通过压制或形成表面不均匀性)到在图中较低部分示出的原材料供应部分2b中的其他炉床单位，并为下次热还原和熔化备用。然后，在熔化炉1中完成热还原从炉床中卸出还原产品后，把炉床单位移动到图中的上部，并放出加热炉，同时在原材料供应部分2b备用的炉床单位被送到运行的炉1中。通过重复操作，原材料混合粉末可以连续地进行间歇热还原和熔化。

当实施该方法时，从加热炉1排出的尾气含有大量的热和可燃气体(一氧化碳等)，如果尾气被回收为燃烧器5的燃料，就会对节省燃料成本作出贡献，或者可以把它们有效用作周围地区便利的热源或燃料。

为了制备实施本方法的原材料混合粉末，将碳材料以大于还原含氧化铁源的铁氧化物理论量的量混合，优选控制碳材料的混合量以满足“还原铁氧化物原材料所需的量+还原铁渗碳作用所需的量+氧化损失的量”。当在热还原步骤中形成的还原铁在热还原环境下被渗碳，熔点降低以进一步帮助其从炉渣成分的分离。因此，需要控制碳材料相对于铁氧化物原材料的混合量，同时考虑还原所需的理论量和如上所述的渗碳量，以及在加热炉中的氧化损失的量。

把在炉床上的原材料粉末铺成合适的厚度。考虑各个生产装置的结构、规模和加热效率，可以适当确定厚度，用来迅速加热到内部的混合粉末层和进行有效还原和熔化的优选厚度从10到300mm，一般地，从20到100mm。

可以把原材料以基本相同的厚度铺在炉床单位的整个表面或用可选的压制设备适当压制成如上所述的紧密状态，在表面上就可以形成不均匀性以增大有效加热面积，或放置到炉床单位上，每个炉床单位以适当的形状例如在多个位置有适当间隔的梯形。在本发明中的术语“铺在炉床上”还包括间隔的安排。

铺在炉床单位上的原材料混合粉末可以通过合适的校平装置使厚度均匀。更优选的是例如，通过一个压辊把粉末压成紧密状态，这样氧化铁和碳材料就紧密接触，因此还原效率就可以增加很多。这里压成紧密状态意味着压制和固化粉末原材料使得原材料粉末的粒间距离更近。这与在公开的日本专利Hei 9-256017所述的现有技术基本不同，在这个专利中使用粘合剂或通过烧结粉末被预先模制成块或球形。

在应用本压制处理，如果在压制层表面上形成不均匀性，因为上面的热量可以有效地传递到混合粉末层中，还原反应形成的CO₂的释放也可以加速，进一步改善了还原率。对不均匀性的外型没有具体的限制，但可以是一个可选的形状例如线形的、波纹状的或网格状的。如果形成了不均匀性以把压制的层划分成合适大小的网格状配置，在每一个网格中的热还原形成的金属铁聚集成一层熔融的块状形成了基本上相同大小的金属铁块，这样随后的热处理(用筛子从炉渣成分中分离出)就容易更好地规格化。

只要温度高于能熔化金属铁或还原形成的碳化产品的温度，对热还原的温度没有特别严格的限制。为了有效进行热还原同时把加热炉1或炉床单位的衬里耐火材料的热退化降至最低，温度在1350到5500℃，更优选从1400到1500℃。

图3到图6表明了本发明的另一个实施方案，其中图3是示意俯视图，图4是在图3中所示的部位A的竖截面示意放大图。图5和图6分别是沿图3的线B-B和C-C所做的横截面示意图。

在该实施方案的设备中，沿轨道状的闭合回路连续旋转移动的移动装置上安排有多个炉床3，3，……，其中原材料粉末操作的每一操作：供料→压制成紧密状态(进而，形成不均匀性)→热还原和熔化→卸出产品可以在沿轨道成形的回路的一个过程中连续进行。

具体地说，在图3中分别示出了原材料供应部分7a，7b，压制(或者进而形成不均匀性)部分8a，8b，热还原区D和E和产品卸出部分9a，9b，其中轨道成型回路等分，这样热还原和熔化的两步就可以在一个回路中连续进行。

在原材料供应部分7a，7b供应到炉床3的原材料粉末在压制部分8a，8b被压制成紧密状态，然后被送到加热区D，E，并接受从加热装置例如燃烧器5的热量进行热还原。然后，通过一个如图4所示的可选的倾翻装置在完成还原和熔化后倾翻到达卸出部分9a，9b的炉床单位3，这样在里面的产品(还原和熔化产品)就被卸到熔化和分离炉6，还原铁和形成的炉渣S就因比重的差异被连续分离。

进而，在该实施方案中，如图3和4所示，在加热区D，E的中间部分10a，10b各布置第二原材料供应部分10a，10b，这样在该部分原材料混合粉末就能再次被供应。这就是说，即使作为粉末状混合物的原材料被预先压制，通过在热还原和熔化步骤中燃烧碳材料和还原氧化铁其体积也被降低到约1/2-1/3。因此，如果象这样连续进行操作，在热还原的后面部分就不能充分利用炉床3(内容积)的有效处理性能。因此，另外以对应于还原容积的量从第二供应部分10a，10b加入原材料混合粉末，同时在附图所示的热还原过程中的每一个炉床单位3的原材料混合粉末的体积降低，并连续进行热还原。

图7说明的是本发明另一个实施方案的竖截面示意图，其中多个炉床3，3，……被连接到履带型的旋转驱动设备上，其中对原材料混合粉末的一系列步骤：供料→压制成紧密状态→热还原和熔化→卸料可以沿闭合回路连续进行。这就是说，如附图所示，原材料在闭合环路上部左端从原材料供应部分7供应到炉床单位3上，用一个压辊8压制原材料粉末并可选形成不均匀性，随后被送到有一个加热装置例如燃烧器5的加热部分1并被加热，这样就以前面所述的实施方案相同的方式进行还原和熔化。然后，用安装在加热部分下游的冷却装置12将产品冷却，当产品到达图7的右端，炉床单位3按照其旋转倾翻，产品被从炉床单位3脱去，并且由其自身的重力而下落。因此，可以在下面的地方接受到产品，并把产品粉碎，然后用例如磁分法分成金属铁和炉渣。

在实施该方法时，产品必须容易从炉床3剥离和下落。为此，把一个产品释放促进供应部分13安置在闭合环的较低部分，并在本实施方案的位置把产品释放促进剂例如MgO液体悬浮物沉积在炉床单位3的接受表面。底面的释放促进剂有助于从如上所述的炉床表面剥离产品，对促进剂的种类没有具体的限制，只要它优选包括熔点高于还原铁和炉渣的化合物，或侵入到形成的炉渣中增加炉渣熔点的化合物。鉴于产品释放促进效果和成本，最优选的是金属氧化物例如MgO，CaO，Al₂O₃或含它们的复合氧化物。优选在炉床表面上沉积产品释放促进剂，因为如上所述产品从底面释放，而且也可以抑制炉床单位表面的热退化而延长使用寿命。而且，除了实施方案所示的外，在开动原材料供应部分之前也可以以粉末形式供应产品释放促进剂。

而且，在图7所示的实施方案中，通过一个导管14能够有效回收从热还原和熔化部分排出的尾气，并有效利用其中具有的热量或在作为热能或燃料的尾气所含的可燃性气体。

图8和图9分别是本发明的另一个实施方案的竖截面视图和横截面示意图，表示的是在一个形成环形的熔炉中旋转盘形炉床3上进行热还原和熔化的装置。

在该设备的构造中，盘型炉床3向一个在环形加热炉1中的转盘一样旋转，其中从原材料供应部分7供应原材料粉末，用压辊8压制混合物，用来自燃烧器5的热量进行还原和熔化。然后，在冷却区冷却还原产品后，用安装在下游的螺杆型卸料装置15卸出产品，同时把产品从底表面剥离出来，用图中未画的筛或磁选设备分离炉渣成分和还原铁。另外，在实施该方法中，在原材料供应部分7的上游涂布或喷洒产品释放促进剂来促进产品释放和抑制炉床的退化是十分有效的，同时用一个部件压辊8在压制层的表面形成不均匀性来改善热还原效率和，进而有效利用从加热部分排出的尾气。

图10是本发明的另一个实施方案的横截面示意图，包括多个在圆柱型耐火炉A中的水平方向同轴旋转的炉床单位3a，3b，3c……，并具有通过一个沿耐火炉A壁内周驱动炉床单位的可选启动源结构。可选在耐火炉A的任何部分安置原材料供应部分7和产品卸出部分9，预加热燃烧器5a正好在原材料供应位置之前，在其旋转方向下游安置加热燃烧器5b，5b……，安置在下游的吹冷部分12a沿炉床单位的旋转方向安置。

当用该设备进行还原和熔化时，在被预加热燃烧器5a预加热的炉床单位3a旋转并达到原材料供应部分7时，从原材料供应部分7把原材料混合粉末加到熔炉A中。加入的原材料混合粉末从燃烧器5b接受热量，同时把混合粉末被放在炉床单位3a上并连续还原形成还原铁，同时连续分离出炉渣成分。然后，在更在其下面的下游，供送从吹冷部分12吹出的冷风来冷却并固化还原和熔化形成的金属铁和炉渣成分，然后把金属铁和炉渣成分连续从熔炉A的产品释放部分9排出，通过例如磁选方法分离金属铁和炉渣成分。通过连续进行从加入原材料混合粉末→热还原和熔化→冷却和固化→卸料→分离金属铁的操作就可以连续生产铁。

尽管示出了一个一次冷却固化在熔炉A中通过还原和熔化形成的金属铁，然后把它们卸出熔炉A，把加热燃烧器安置在举例的实施方案中的吹冷部分也是十分有效的，在该部分完全熔化还原铁和炉渣成分，然后把它们以熔融状态从卸出部分9卸出。

根据本发明的方法和设备的构成例如如上。本发明的突出特点是在加热如上所述的铁氧化物源和粉末状的碳还原剂混合物下热还原产生的还原铁在熔融状态下从炉渣成分中分离出来以获得高纯度的还原铁。通过利用该方法和设备，甚至从低质量的铁含量低的铁氧化物源也能和高纯度的铁氧化物源一样制得铁纯度极高例如95％或更高，进而98％或更高的还原铁。因此，本发明甚至可以从含少量加入的铁氧化物的废物例如高炉灰中回收铁成分。而且，通过回收分离的炉渣作为原材料有效改善铁成分的回收率并进一步回收在炉渣中的少量混合的铁氧化物成分。

另外，木碳或焦碳是最常与铁氧化物一起用在混合物中的碳还原剂。然而，因为，在它们之中含有大量的硫，就得担心大量的硫混合在热还原步骤中形成的还原铁中。然而，当实施本发明时，如果含例如碳酸钙，碳酸钠或氯化钙的脱硫剂以合适的量加入到原材料，这样在加热还原步骤中形成的硫含量可以被脱硫剂俘获和分离并与炉渣一起去除，也可能尽可能地降低在得到的还原铁中的硫含量。

实施例

参照实施例将更具体地解释本发明的结构，以及功能和效果。然而，应当注意到本发明不局限于下面说明的实施例，在能够实施如上和下面所述的本发明的主旨的范围内进行适当的修改和变化，所有这样都包括在本发明的技术范围内。

实施例1

以下面的比率把下面的每一铁矿粉末和碳粉末均匀混合，并将混合的粉末(平均粒径：35μm)铺在100mmφ×40mm厚的耐火盘上，耐火盘在电炉中被加入混合粉末，并在1400℃氮气环境下加热，通过视窗观察混合粉末的变化。

结果，铁矿的还原随时间的经过而继续进行，还原熔融铁点滴形成，然后沉积和继续聚集，在经过约50分钟后，以熔融状态分成多个还原铁块和炉渣。随后，它们被冷却，盘被拿出电炉以获得多个下列组成的有金属光泽的金属铁块。

原材料混合粉末

铁矿粉末组成(wt％)

T.Fe：69.4％，FeO：30.1％，SiO₂：1.75％，

Al₂O₃：0.49％，CaO：0.45％

碳粉组成(wt％)

固定碳：68.5％，挥发性成分：21.4％，灰份：10.1％

铁矿粉末∶碳粉＝76.9％∶23.1％

产品组成(wt％)

还原铁块

T.Fe：96.75％，FeO：0.31％，M.Fe：96.39％，

总碳：2.22％，金属化：99.63％

炉渣

T.Fe：5.15％，FeO：0.56％，M.Fe：4.58％，

SiO₂：44.63％，Al₂O₃：19.18％，CaO：10.38％

实施例2

以相同比率(平均粒径35μm)均匀混合实施例1使用的相同铁矿粉末和碳粉，在耐火盘上以压缩成梯形用数字9安排(上表面20mmφ×下表面35mmφ×30mm厚)，耐火盘在电炉中被加入混合粉末，并在1400℃氮气环境下加热，通过视窗观察混合粉末的变化。

结果，铁矿的还原随时间的经过而继续进行，还原铁点滴形成，然后沉积和在每九个区继续聚集，在经过约17分钟后，形成九个熔融还原铁块。随后，它们被冷却，盘被拿出电炉以获得多个下列组成的有金属光泽的九个金属铁块和黑色炉渣。

产品组成(wt％)

还原铁块

T.Fe：96.35％，FeO：0.30％，M.Fe：95.96％，

总碳：2.75％，金属化：99.59％

炉渣

T.Fe：10.66％，FeO：2.37％，M.Fe：8.57％，

SiO₂：49.42％，Al₂O₃：17.40％，CaO：9.51％

工业开发性

如上所述，通过热还原和熔化以其原来状态或压缩状态的铁氧化物源和碳还原剂的混合粉末极简单和有效地获得铁纯度高的还原铁。特别是，根本不需要象通常在目前实施的直接炼铁方法中预模制成团块或球状，另外，还原反应以铁源和还原剂彼此接触的状态迅速进行，还原率极高。进而，因为通过还原形成的还原铁以熔融态彼此粘附和聚集，同时驱出炉渣成分，即使使用质量差的铁氧化物也能和质量高的铁氧化物一样容易获得有较少侵入量的炉渣成分和极高的铁纯度的还原铁。因此，有可能从被认为不能应用在工业规模直接炼铁的质量差的铁矿原材料有效回收铁成分，也可以从废物材料，例如作为高炉灰排出的有较少铁含量的废物材料炼出高质量的还原铁。

而且，使用根据本发明的设备能够使用粉末状的原材料连续直接炼铁，并能容易地在工业规模大量生产。

在1997年10月23日申请的日本专利申请号9-291378的整个公开文本包括说明书，权利要求书，附图和摘要，在这里被全部参考引用。

Claims (13)

1.一种制备金属铁的方法，包括在把含铁氧化物的粉末和含碳还原剂的粉末的混合粉末铺在炉床上的状况下加热，从而进行还原和熔化。

2.如权利要求1所述的方法，其中铺在炉床上的混合金属粉末被压制然后被加热。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中形成了一层有不均匀性的混合粉末，然后使之加热。

4.如权利要求1到3中任何一项所述的方法，其中在炉床上预先形成一层产品释放促进层。

5.如权利要求1到4中任何一项所述的方法，其中混合粉末还含有脱硫剂。

6.一种制备金属铁的设备，包括：

  一个活动式炉床，

  一个把把含铁氧化物的粉末和含碳还原剂的粉末的混合粉末供应到炉床上的供应装置，

  一个在炉床上加热混合粉末的加热装置，

  一个把通过加热还原和熔化的产品卸到炉床外的装置和一个用来把产品分离成还原铁和炉渣的分离装置。

7.如权利要求6所述的装置，包括一个用来压制铺在炉床上的混合粉末的压制装置。

8.如权利要求6或7所述的装置，包括一个用来使混合的粉末层形成不均匀性的不均匀形成装置。

9.如权利要求6到8中任何一项所述的装置，包括用来在炉床上形成产物释放促进层的产物释放促进层形成装置。

10.如权利要求6到9中任何一项所述的装置，其中炉床包括多个沿闭合回路移动的炉床单位。

11.如权利要求6到9中任何一项所述的装置，其中炉床包括多个往复式炉床单位。

12.如权利要求6到9中任何一项所述的装置，其中炉床是旋转圆盘型的。

13.如权利要求6到9中任何一项所述的装置，其中炉床包括多个在水平设置的圆柱型耐火炉中同轴旋转的炉床单位。

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