还原铁制造方法及制造设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于制造还原铁的方法和设备。更具体地，本发明涉及用于由富含磷、 锌和碱金属元素杂质的铁矿石制造高还原率的铁、伴随着回收磷、锌和碱金属元素的方法 和设备。
【背景技术】
[0002] 在鼓风炉、转炉或电炉中，还原铁用作用于制造铁水或钢水的原料。
[0003] 还原铁是由通过碳质还原剂（下文中称为"碳质原料"）或还原气体对诸如铁矿石 或氧化铁的氧化铁源进行还原来制造的。该工艺（称为直接还原）最常用于制造还原铁。
[0004] 为了制造直接还原铁（DRI)，使用其中对由极微量铁矿石组成的球粒进行还原的 转底炉（RHF)。
[0005] 关于使用RHF制造还原铁的工艺，例如可以参考名称为"Processforproducing reducedironpellets，andprocessforproducingpigiron(用于制造还原铁球粒的 方法以及用于制造生铁的方法）"的韩国专利申请未审查公开No. 10-2010-0043095 (专利 文献 1)，以及题为"Processforproductionofdirect-reducediron(用于制造直接还 原铁的方法）"的韩国专利申请未审查公开No. 10-2010-0122946 (专利文献2)。
[0006] 专利文献1和专利文献2两者涉及使用回转炉制造还原铁。在专利文献1中，对 原材料的粒径进行控制以提高反应率，从而制造出其中金属化率增加的还原铁球粒，同时 专利文献2公开了富含锌的铁矿石的制造。
[0007] 因为常规转炉被紧凑地构造为在还原气氛中在最高为1350°c下还原铁矿石，所以 难以保持这样的炉中的还原气氛。另外，常规转炉不适合用于大规模制造，原因是其年生产 能力合计仅为150 000吨至500 000吨。
[0008] 由于转炉的限制，所以需要一种新工艺用于大量制造还原铁。
[0009] 为了克服常规转炉的限制，已经提出在炉中在氧化性气氛下制造部分地还原的 铁。然而，在炉中还原剂碳与氧化性气氛中的氧气混合燃烧，而生成燃烧热。也就是说，由于 与作为用于铁矿石的还原剂相比，更大量的碳被用作能量源，所以铁矿石的还原效率很差。
[0010] 此外，即使铁矿石在具有氧化性气氛的炉中被还原，还原铁也可以被氧化性气氛 重新氧化，这也是还原率差的原因。
[0011] 同时，铁矿石中的磷（P)、锌（Zn)和碱金属氧化物（K20+Na20)是可以造成还原铁 成品中的各种缺陷的杂质。磷（P)、锌（Zn)和碱金属氧化物（K20+Na20)含量较低的铁矿石 是优选的。
[0012] 随着具有低杂质含量的铁矿石的逐渐耗尽，有品质的铁矿石的成本近来有所增 加。伴随高原料成本，该耗尽使得更加难以生产有品质的铁矿石。在该背景下，已经提出以 除去杂质为特征的制钢技术。然而，该技术需要对于除去这样的杂质必要的各种辅助原料 和另外的除去杂质的工艺，从而增加了制造成本。
[0013] [相关技术文献]
[0014][专利文献]
[0015](专利文献1)韩国专利申请未审查公开No. 10-2010-0043095(2010. 04. 27)
[0016](专利文献2)韩国专利申请未审查公开No. 10-2010-0122946(2010. 11. 23)
【发明内容】
[0017] 技术问题
[0018] 本发明提供一种用于在开放式炉中在氧化性气氛下制造还原铁的方法和设备。
[0019] 在该方法和设备中，将铁矿石和碳质原料的混合物模制成型为团矿，并且在还原 炉中在氧化性气氛下对该团矿进行充分还原。
[0020] 另外，本发明提供一种用于制造还原铁的方法和设备，通过该方法和设备可以使 用包括富含磷（P)、锌（Zn)、或碱金属氧化物（K20+Na20)中的一种或更多种的铁矿石的广谱 的铁矿石来有效地制造还原铁。
[0021] 此外，本发明提供一种用于制造还原铁的方法和设备，通过该方法和设备可以将 磷（P)、锌（Zn)、或碱金属氧化物（K20+Na20)从铁矿石中分离并回收。
[0022] 技术方案
[0023] 根据本发明的一个方面，本发明提供一种用于制造还原铁的方法，其包括：将含 磷、锌和碱金属氧化物的铁原料与碳质原料混合以制备混合物；使混合物形成为团矿；在 开放式还原炉中还原团矿，伴随着从团矿中除去磷、锌和碱金属元素；破碎还原的团矿以使 还原铁分离于含磷炉渣；以及使还原铁成块同时回收炉渣。
[0024] 在混合步骤中，混合物包含按重量计为0.06%或更大的量的磷（P)、按重量 计为0. 02 %或更大的量的锌（Zn)、以及按重量计为0. 1 %或更大的量的碱金属氧化物 (K20+Na20) 〇
[0025] 在本方法的一个实施方案中，铁原料选自磷（P)含量为0.06%或更大的铁矿石、 锌（Zn)含量为0.02%或更大的铁矿石、碱金属氧化物（K20+Na20)含量为0.1%或更大的铁 矿石、以及它们的组合。
[0026] 在混合步骤中，碳质原料包括从采煤区或炼钢厂或两者中产生的含碳粉尘。
[0027] 在混合步骤中，混合物的碱度（Ca0/Si02)为1或更大。
[0028] 在混合步骤中，混合物的碱金属氧化物含量为0. 5%或更大。
[0029] 在混合步骤中，混合物还补充有用于调节碱度和碱金属氧化物含量的辅助原料， 所述辅助原料包含用以调节混合物的碱度的CaO,以及包含用以调节混合物的碱金属氧化 物含量的Na2C0jPK2C03。
[0030] 在本发明的另一实施方案中，碳质原料的用量基于100重量份的所述混合物为10 重量份或更大。
[0031] 在本发明的另一实施方案中，还原炉在还原步骤期间保持其中的氧化性气氛，在 还原步骤期间，由于团矿内的碳质原料的还原作用而产生气体，形成包围团矿的气体膜，从 而阻挡团矿接触氧化性气氛。
[0032] 在本发明的另一实施方案中，开放式还原炉被加热至1000 °c或更高的温度以煅烧 团矿，并且运转有限时间段，所述一段时间最大为使得团矿中的碳被完全耗尽。
[0033] 在本发明的另一实施方案中，还原步骤包括作为来自所述开放式炉的废气中的粉 尘回收团矿内的锌（Zn)，对回收的粉尘用水造粒以分离出氧化锌（ZnO)并回收该氧化锌。
[0034] 在本发明的另一实施方案中，其中团矿中的锌（Zn)在还原炉中在还原步骤期间 被气化，与废气一起被排出，并且与废气中的氧气反应形成氧化锌（ZnO)，所述氧化锌作为 粉尘被回收。
[0035] 在本发明的另一实施方案中，回收的粉尘被用水造粒，在此期间碱金属元素被分 离并与水一起被回收。
[0036] 在本发明的另一实施方案中，使用磁选分离机将还原铁与炉渣分离。
[0037] 根据本发明的另一方面，本发明提供一种用于制造还原铁的方法，其包括：将铁原 料与碳质原料混合以形成团矿，以及在开放式炉中还原团矿。
[0038] 在该方法的一个实施方案中，碳质原料的用量基于100重量份的团矿为10重量份 或更大，并且其中还原炉在还原步骤期间保持其中的氧化性气氛，在还原步骤期间，由于团 矿内的碳质原料的还原作用而产生气体，从而形成包围团矿的气体膜并且阻挡团矿接触氧 化性气氛。
[0039]