專利名稱：部分還原鐵制造裝置及部分還原鐵制造方法
技術領域：
本發明涉及將包含氧化鐵的團塊物還原而制造部分還原鐵的部分還原鐵制造裝置及部分還原鐵制造方法。
背景技術：
作為將未裝入外裝的燃燒用炭材的炭材內裝顆粒向移動爐柵上填充并進行加熱還原來制造部分還原鐵的現有的技術，公開有例如下述的專利文獻I。但是，在該專利文獻I記載的技術中，存在以下的問題，而無法獲得高還原率的部分還原鐵。(I)在對炭材內裝顆粒進行干燥之后，通過氣體噴燈進行點火，向此處流通空氣來使所述炭材內裝顆粒燃燒而進行加熱，因此，在炭材內裝顆粒的填充層中的空氣所流入的一側，始終持續燃燒，無法進行還原，另外，即便發生還原，也由于空氣而發生再氧化，故還原率完全無法升高。由于高溫狀態的持續，熔融爐渣過量地產生，存在變得操作困難的可能性。(2)離開炭化域的顆粒被氧濃度5%以下的高溫不活潑氣體加熱，雖然發生基于殘留的碳質材料的金屬化，但殘留碳變少而金屬化率較低。另外，在填充層下部成為高溫之前，填充層上部暴露在由高溫的碳質材料產生的二氧化碳、水蒸氣所謂的強氧化性氣體中，故發生再氧化。(3)需要大量熱量的金屬化域的高溫氣體通過使由在炭化域中產生的煤炭中的可燃揮發成分的一部分或由還原反應所產生的CO氣體燃燒而制成，但可燃成分相對于廢氣整體的量較少，故另行需要輔助燃料。鑒于上述的問題，作為向對還原用炭材、粉鐵礦石、造渣劑混合造粒而成的顆粒中進而被覆并裝入燃燒用炭材，在對燃燒用炭材進行點火之后，借助空氣的下方吸引來燒成而制造部分還原鐵的現有的技術，公開有例如下述的專利文獻2或專利文獻3等。在先技術文獻專利文獻專利文獻I:日本特公昭45-39331號公報專利文獻2:日本特公平8-9739號公報專利文獻3:日本特開2005-97645號公報發明的概要發明所要解決的課題但是，在前述的專利文獻2、3記載的現有的部分還原鐵的制造方法中，存在以下的問題。首先，被裝入的燃燒用炭材優選發生燃燒，故由被加熱的顆粒產生的一氧化碳或煤炭中的可燃揮發成分幾乎不燃燒，無法從填充層排出來有效利用，因此，存在燃料消耗原單位變多，CO2的排出量增加的問題。另外，燃燒用炭材在碳成分變無之前持續燃燒，因此，顆粒的冷卻速度變遲，被還原的顆粒中的金屬鐵在高溫狀態下與空氣接觸的時間變長，因此，存在發生再氧化而導致金屬化率降低這樣的問題。也就是說，在現有技術中，利用對原料顆粒進行點火的燃燒用炭材來點火并使其燃燒而制造部分還原鐵，會導致使用燃燒用炭材的制造成分量增加。

發明內容
鑒于上述的情況，本發明就是為了解決前述的課題而作出的，其目的在于，提供一種無論是否使用燃燒用炭材，均能夠制造部分還原鐵的部分還原鐵制造裝置及部分還原鐵制造方法。用于解決課題的手段解決上述的課題的本發明提供一種部分還原鐵制造裝置，其特征在于，具備:點火用原料顆粒供給機構，其將點火用原料顆粒以規定的高度裝載在環形爐柵上，該點火用原料顆粒由與通過對氧化鐵含有原料及還原用炭材進行混合造粒而成的原料顆粒相同的材料構成；加熱機構，其將裝載在所述環形爐柵上的所述點火用原料顆粒加熱至還原溫度域；原料顆粒供給機構，其向由所述加熱機構加熱后的所述點火用原料顆粒上裝載所述原料顆粒；廢氣循環機構，其使借助所述點火用原料顆粒的熱量而從所述原料顆粒排出的廢氣的一部分循環，并將與空氣混合的含氧氣體向由該點火用原料顆粒的熱量所加熱的所述原料顆粒供給， 在所述環形爐柵的移動方向上游側，向由所述加熱機構加熱后的所述點火用原料顆粒供給高氧濃度的所述含氧氣體而形成所述原料顆粒的燃燒域，相對于所述原料顆粒的所述燃燒域，在所述環形爐柵的移動方向下游側，向所述原料顆粒供給低氧濃度的所述含氧氣體而形成所述原料顆粒的加熱域，由此對所述原料顆粒的層高方向整體進行加熱還原來制造部分還原鐵。解決上述的課題的本發明提供一種部分還原鐵制造裝置在前述的發明所涉及的部分還原鐵制造裝置的基礎上，其特征在于，所述加熱機構為能夠控制內部溫度的加熱爐，所述加熱爐具有能夠將加熱后的所述點火用原料顆粒在高溫下保持規定時間的爐長。解決上述的課題的本發明提供一種部分還原鐵制造方法，其特征在于，將點火用原料顆粒以規定的高度層疊在環形爐柵上，該點火用原料顆粒由與通過對氧化鐵含有原料及還原用炭材進行混合造粒而成的原料顆粒相同的材料構成，在由加熱機構將裝載在所述環形爐柵上的所述點火用原料顆粒加熱至還原溫度域之后，向所述點火用原料顆粒上層疊填充所述原料顆粒，借助所述點火用原料顆粒的熱量，對與該點火用原料顆粒相鄰的所述原料顆粒進行加熱，而從該原料顆粒的所述還原用炭材產生可燃揮發成分并燃燒，借助所述可燃揮發成分的燃燒熱量，所述原料顆粒的溫度進一步上升而進行還原反應并產生一氧化碳氣體，另一方面，將相鄰的所述原料顆粒加熱而從該原料顆粒的所述還原用炭材產生可燃揮發成分，使所述可燃揮發成分的殘留部分及所述一氧化碳氣體循環，并將與空氣混合的含氧氣體向溫度進一步上升的所述原料顆粒供給，由此將該原料顆粒周圍的一氧化碳氣體的濃度提升至所述一氧化碳氣體的燃燒域，使該一氧化碳氣體發生燃燒而形成燃燒帶，在所述原料顆粒從供給到所述點火用原料顆粒上到排出為止期間，所述燃燒帶在所述原料顆粒的填充層的層高方向上依次行進，對所述原料顆粒的填充層進行加熱還原，從而制造出部分還原鐵。解決上述的課題的本發明所涉及的部分還原鐵制造方法在前述的發明所涉及的部分還原鐵制造方法的基礎上，其特征在于，所述原料顆粒的一部分的層疊高度比5mm高且比20mm低。發明效果根據本發明，借助點火用原料顆粒的燃燒熱量而對原料顆粒的填充層進行加熱，而從原料顆粒內的還原用炭材產生可燃揮發成分并燃燒，通過可燃揮發成分的燃燒，原料顆粒的溫度進一步上升而進行還原反應并產生一氧化碳氣體，另一方面，將相鄰的原料顆粒進行加熱而從該原料顆粒的還原用炭材產生可燃揮發成分。使可燃揮發成分的殘留部分及一氧化碳氣體循環，并將與空氣混合的含氧氣體向溫度進一步上升的所述原料顆粒供給，由此，在該原料顆粒周圍，將一氧化碳氣體的濃度提升至該一氧化碳氣體的燃燒域，該一氧化碳氣體發生燃燒并高溫化，從而形成還原鐵的還原所需要的溫度的燃燒帶。在所述原料顆粒從供給到所述點火用原料顆粒上到排出為止期間，所述燃燒帶在所述原料顆粒的填充層的層高方向上依次行進，對所述原料顆粒的填充層進行加熱還原，從而能夠制造出部分還原鐵。由此，對于原料顆粒無需作為熱源的炭材的被覆。其結果是，能夠降低在部分還原鐵制造工藝(裝置)整體中所使用的煤炭量。由此，消耗炭材減少，從而能夠降低二氧化碳的排出量。進而，在還原結束時，基于還原的一氧化碳氣體的產生停止，氣氛中的一氧化碳氣體的濃度急激降低，當 降低至比一氧化碳的燃燒域低時，立即停止一氧化碳氣體的燃燒。由此，原料顆粒被冷卻，故在高溫狀態下與氧接觸的時間變短，可抑制再氧化，從而能夠實現金屬化率高的部分還原鐵的制造。


圖1是表示本發明所涉及的部分還原鐵制造裝置的主要的實施方式的概略圖。圖2是本發明所涉及的部分還原鐵制造裝置的主要的實施方式的說明圖，圖2(a)中表示該主要的實施方式所具備的還原爐的剖面，圖2(b)中表示還原爐中的氧濃度與原料顆粒的填充層高的關系。圖3是表示本發明所涉及的部分還原鐵制造裝置的主要的實施方式所具備的還原爐內中的原料顆粒填充為200mm的高度且借助朝上通風加熱時的自填充層下表面起在層高方向上的溫度變化的一例的曲線圖。符號說明:I點火用原料顆粒2點火用原料顆粒層3原料顆粒
4原料顆粒的填充層5部分還原鐵10點火用原料顆粒供給裝置20加熱爐21燃燒用燃燒器22排氣管30還原爐31原料顆粒供給裝置(供礦漏斗)32還原爐主體33a 33e 風箱34罩蓋35軌道36支承部37輥38a,38b 分隔板41、43水封池42、44密封壁51第一排氣管52第二排氣管53除塵機54除塵氣體送出管55氣體冷卻 器56泵5 702傳感器58循環氣體送出管59a 59e第一 第五分支循環氣體送出管60空氣供給裝置61空氣供給源62空氣供送管63流量調節閥64泵65空氣送出管66a 66e第一 第五分支空氣送出管71a點火用原料顆粒燃燒區域71b原料顆粒加熱區域71c原料顆粒冷卻區域82原料顆粒冷卻區域氣體排氣管100爐柵式還原爐101環形爐柵
具體實施例方式關于用于實施本發明所涉及的部分還原鐵制造方法及部分還原鐵制造裝置的方式，在以下進行說明。[主要的實施方式]根據圖1 圖3，對于本發明所涉及的部分還原鐵制造方法及部分還原鐵制造裝置的主要的實施方式進行說明。需要說明的是，在圖1中，箭頭A表示爐柵的行進方向。如圖1、圖2(a)、圖2(b)所示，本實施方式所涉及的部分還原鐵制造裝置具備上方吸引型的爐柵式還原爐100。爐柵式還原爐100具備點火用原料顆粒供給裝置10、加熱爐20、還原爐(部分還原爐)30，這些裝置從爐柵(環形爐柵)101的行進方向上游側按記載的順序依次配置。點火用原料顆粒供給裝置10為將點火用原料顆粒I向爐柵101上供給并將所述點火用原料顆粒I層疊成規定的高度的裝置。也就是說，點火用原料顆粒供給裝置10成為原料顆粒供給機構。所述點火用原料顆粒I由與具體細節在后敘述的原料顆粒3相同的材料構成，成為原料顆粒3的一部分。作為點火用原料顆粒I的層疊高度，為能夠對被填充在點火用原料顆粒層2上的后述的原料顆粒3進行點火的高度，例如為比5mm高且比20mm低的范圍，優選為比5mm高且IOmm以下的范圍。若點火用原料顆粒層2的層疊高度在5mm以下，由點火了的點火用原料顆粒I的燃燒所引發的熱量變小，由于熱量不足而無法從原料顆粒3的還原用炭材產生可燃揮發成分，若在20mm以上，則最下層的顆粒難以被加熱，產生未還原顆粒。加熱爐20具備 將向爐柵101上供給的點火用原料顆粒層2 (點火用原料顆粒I)加熱至還原溫度域的燃燒用燃燒器21。也就是說，加熱爐20成為能夠控制內部溫度的加熱機構。加熱爐20具有能夠將加熱后的點火用原料顆粒層2在高溫下保持規定時間的爐長。加熱爐20還具備燃燒氣體排氣管22。在燃燒氣體排氣管22設有閥VI。燃燒氣體排氣管22的前端開口部22a配置在相對于燃燒用燃燒器21的爐柵101的行進方向上游側。燃燒氣體排氣管22與集合排氣管24連接，集合排氣管24的后端部側與集塵機27連接。因而，由燃燒用燃燒器21對點火用原料顆粒層2進行加熱時產生的燃燒氣體經由燃燒氣體排氣管22、集合排氣管24、集塵機27而向系統外排氣。還原爐30為對原料顆粒3進行還原而生成團塊狀的部分還原鐵5的裝置，且在整體上呈圓環狀。還原爐30為從爐柵101的行進方向上游側依次具備原料顆粒供給裝置31、還原爐主體32、部分還原鐵排出裝置39。原料顆粒供給裝置(供礦漏斗)31為向點火用原料顆粒層2上供給原料顆粒3的裝置。通過該裝置31，不僅向點火用原料顆粒層2上供給原料顆粒3，并且將原料顆粒3填充而成的原料顆粒的填充層4調整為規定的高度。也就是說，原料顆粒供給裝置31成為原料顆粒供給機構。所述原料顆粒3為最終制造出的部分還原鐵的原料，為混合造粒氧化鐵含有原料、還原用炭材、石灰系造渣劑并被覆氧化防止劑的原料，例如含有相對于總量為20%左右的煤炭，且煤炭中的可燃揮發成分為30%以上。上述的還原爐主體32還具備:設置在爐柵101的下方而作為固定結構物的風箱33 ;經由爐柵101設置在設置風箱33的上方且作為固定結構物的圓環狀的罩蓋34 ;呈圓環狀地鋪設在風箱33的兩側的軌道35、35。
上述的風箱33自原料顆粒供給裝置31側起在爐柵101的行進方向上，以第一風箱33a、第二風箱33b、第三風箱33c、第四風箱33d、第五風箱33e的方式而與爐柵直徑相應地具有多個風箱。在上述的罩蓋34的頂板34a上設有兩個分隔板38a、38b，在爐柵101的行進方向A上劃分為三個區域71a、71b、71d。第一分隔板38a配置在將第一風箱33a的上方的空間(后述的點火用原料顆粒燃燒區域71a)與第二風箱33b的上方的空間(后述的原料顆粒加熱區域71b)劃分的位置。第二分隔板38b配置在將第四風箱33d的上方的空間(后述的原料顆粒加熱區域71b)與第五風箱33e的上方的空間(后述的原料顆粒冷卻區域71c)劃分的位置。在點火用原料顆粒燃燒區域71a、原料顆粒加熱區域71b、原料顆粒冷卻區域71c分別設有溫度傳感器72a、72b、72c。爐柵101為多孔性，點火用原料顆粒I或原料顆粒3無法通過，但氣體能夠沿著上下方向流通。爐柵101被分割為多個單元，且通過這些單元沿著圓周方向排列而構成圓環狀的爐柵101。所分割出的各個單元能夠傾轉地安裝在設于爐柵101的兩側的圓環狀的支承部36、36上。在該支承部36、36設有在軌道35、35上行駛的輥37、37。通過輥37、37在軌道35、35上行駛，由此爐柵101能夠在風箱33與罩蓋34之間水平循環。在爐柵101的支承部36、36的上部設有在該爐柵101的整個圓周上呈環狀的、充滿水的水封池41、41。在罩蓋34的兩側下部設有在該爐柵101的整個圓周上呈環狀的、向下方延伸的密封壁42、42，密封壁42、42的前端部沉入水封池41、41的液中。由此，爐柵101的支承部36、36與罩蓋34的兩側下部被氣密密封。也就是說，水封池41與密封壁42成為爐柵上方側水封裝置。另一方面，在風箱33的兩側上部設有在該爐柵101的整個圓周上呈環狀的、充滿水的水封池43、43。在爐柵101的支承部36、36的下部設有在該爐柵101的整個圓周上呈環狀的、向下方延伸的密封壁 44、44，密封壁44、44的前端部沉入水封池43、43的液中。由此，爐柵101的支承部36、36與風箱33的兩側上部被氣密密封。也就是說，水封池43與密封壁44構成爐柵下方側水封裝置。與構成原料顆粒冷卻區域71c的罩蓋34連通地設有原料顆粒冷卻區域氣體排氣管82。原料顆粒冷卻區域氣體排氣管82與上述的集合排氣管24連通。在原料顆粒冷卻區域氣體排氣管82中設有流量調節閥V31，從而能夠對原料顆粒冷卻區域內氣體的排出量進行調節。上述的還原爐30還具備廢氣循環裝置(廢氣循環機構)50，該廢氣循環裝置50從由爐柵101、罩蓋34和第一分隔板38a圍繞而成的點火用原料顆粒燃燒區域71a內、及由爐柵101、罩蓋34、第一分隔板38a和第二分隔板38b圍繞而成的原料顆粒加熱區域71b內將廢氣91排出，并將其向風箱33a 33e供給，由此使所述廢氣91循環。廢氣循環裝置50具備:第一排氣管51 ;第二排氣管52 ;除塵機53 ;除塵氣體送出管54 ;氣體冷卻器55 ;流量調節閥Vll ;泵56 ;循環氣體送出管58 ;第一 第五分支循環氣體送出管59a 59e。第一排氣管51中，一方的端部與構成點火用原料顆粒燃燒區域71a的罩蓋34連通，另一方的端部與除塵機53連接。基端與構成原料顆粒加熱區域71b的罩蓋34連通的第二排氣管52的前端與第一排氣管51的中途連通。由此，點火用原料顆粒燃燒區域71a內及原料顆粒加熱區域71b內的廢氣91通過第一排氣管51及第二排氣管52而向除塵機53送出，在除塵機53中將廢氣91內的粉塵等的固態物去除。除塵氣體送出管54中，一方的端部與除塵機53連接，另一方的端部與泵56連接。在除塵氣體送出管54的中途設有氣體冷卻器55。因而，除塵后的廢氣(除塵氣體)92在氣體冷卻器55中被調節為規定的溫度，并通過流量調節閥V21 V25來調節其流量。在氣體冷卻器55以后的配管中設有對除塵氣體92內的氧濃度進行計測的O2傳感器57。循環氣體送出管58中，一方的端部與泵56連接，另一方側分支而成為第一 第五分支循環氣體送出管59a 59e,第一 第五分支循環氣體送出管59a 59e分別與第一 第五風箱33a 33e連通。在第一 第五分支循環氣體送出管59a 59e中分別設有流量調節閥V21 V25。上述的還原爐主體32還具備成為空氣供給機構的空氣供給裝置60，該空氣供給裝置60與上述的廢氣循環裝置50的第一 第五分支循環氣體送出管59a 59e連結,并向該第一 第五分支循環氣體送出管59a 59e供給空氣。空氣供給裝置60具備:空氣供給源61 ;—方的端部與空氣供給源61連結的空氣供送管62 ;連結有空氣供送管62的另一方的端部的泵64 方的端部與泵64連結，另一方側分支而成為第一 第五分支空氣送出管66a 66e,并分別與第一 第五分支循環氣體送出管59a 59e連通的空氣送出管65。在第一 第五分支空氣送出管66a 66e中分別設有對空氣的流量進行調節的成為流量調節機構的流量調節閥V41 V45。因而，通過根據由O2傳感器57計測出的氧濃度、由溫度傳感器72a 72c計測出的溫度，來分別對流量調節閥Vll及流量調節閥V21 V25及流量調節閥V41 V45的開度進行調節，由此能夠分別向各風箱33a 33e內供給調節成所期望的濃度的含有氧及一氧化碳的氣體(含氧氣體)94a 94e。即，在點火用原料顆粒燃燒區域71a、原料顆粒加熱區域71b、原料顆粒冷卻區域71c中，能夠將氧調節為所期望的濃度。部分還原鐵排出裝置39為，將經由上述的區域71a 71c而制造出的部分還原鐵5從爐柵101上排出的裝置。

在此，根據上述的構成的部分還原鐵制造裝置來對制造部分還原鐵的順序進行說明。首先，將點火用原料顆粒I通過點火用原料顆粒供給裝置10而向爐柵101上供給。此時，點火用原料顆粒層2被調節為例如5mm IOmm的范圍的高度。接著，爐柵101行進，通過燃燒器21將點火用原料顆粒層2加熱至還原溫度域、例如約1200°C。接著，爐柵101行進，將原料顆粒3從原料顆粒供給裝置31向點火用原料顆粒層2上供給。由原料顆粒3構成的原料顆粒的填充層4被調節為例如200mm左右的高度。接著，爐柵101行進，在罩蓋34內流通有循環氣體與空氣的混合氣體。在第一風箱33a中流通有氧的濃度被調節為15%的混合氣體94a，由此，在點火用原料顆粒燃燒區域71a中，由于加熱后的點火用原料顆粒1，與該加熱后的點火用原料顆粒I相鄰的原料顆粒3被加熱，而從該被加熱的原料顆粒3中產生可燃揮發成分并燃燒，由于該燃燒熱量，點火用原料顆粒層2上的原料顆粒的填充層4被加熱。爐柵101進一步地行進，在第二 第四風箱33b 33d中流通有氧濃度被調節為11%的混合氣體94b 94d。由此，在第二 第四風箱33b 33d上方的原料顆粒加熱區域71b中，由點火用原料顆粒層2加熱的原料顆粒的填充層4中，從原料顆粒3的還原用炭材產生可燃揮發成分且其約75% 90%燃燒，由于可燃揮發成分的燃燒，原料顆粒3的溫度進一步地上升，進行還原反應，產生一氧化碳氣體，且部分燃燒。其結果是，在罩蓋34內的爐柵行進方向中央部分中，產生了例如8%左右的高濃度的一氧化碳。另一方面，對相鄰的原料顆粒3進行加熱而從該原料顆粒3的還原用炭材產生可燃揮發成分。使可燃揮發成分的殘留部分及一氧化碳氣體循環，并將與空氣混合的混合氣體94b 94d (含氧氣體)向溫度進一步上升的所述原料顆粒3供給。由此,如圖2(b)所示,混合氣體94b 94d中的一氧化碳氣體和因還原而產生的一氧化碳氣體合計的結果是，在原料顆粒3周圍，一氧化碳氣體的濃度提升至該一氧化碳氣體的燃燒域(12%以上)，一氧化碳氣體整體的50% 60%左右發生燃燒且高溫化，從而形成部分還原鐵的還原所需要的溫度的燃燒帶。也就是說，原料顆粒3的內裝的還原用炭材的碳氣體化，產生一氧化碳，并與氧化鐵含有原料的氧結合，由此來進行還原。未對燃燒作為貢獻的一氧化碳或可燃揮發成分的殘留部分等原料顆粒加熱區域71b內的氣體91向第二排氣管52、第一排氣管51流通，并通過除塵機53將粉塵等的固態物除去，由氣體冷卻器55冷卻至規定的溫度，經由泵56及第一 第五分支循環氣體送出管59a 59e而向各風箱33a 33e供送。需要說明的是，在原料顆粒加熱區域71b中，氣氛 溫度被調節為1300°C左右。在此，在上述構成的部分還原鐵制造裝置中，關于在還原爐內將原料顆粒以200mm的高度填充且從下方的風箱將循環氣體與空氣的混合氣體借助朝上通風進行加熱時的、自原料顆粒的填充層下表面起在層高方向上的溫度變化的一例，參考圖3來說明。在圖3中，實線表示距填充層下表面50mm的位置的溫度履歷，虛線表示距填充層下表面IOOmm的位置的溫度履歷，單點虛線表示距填充層下表面150_的位置的溫度履歷。需要說明的是，將第一風箱的氧濃度調節為15%，而將第二 第五風箱的氧濃度調節為11%。如圖3所示，可確認到，在距原料顆粒的填充層下表面50mm、100mm、150mm的某一位置處、即在原料顆粒的填充層的全層高度上，可獲得成為原料顆粒的還原所需要的1200°C以上、防止過熔融的1400°C以下的溫度。可確認到，距原料顆粒的填充層下表面50mm、100mm、150mm的溫度伴隨著時間的經過而依次成為峰值，因此在原料顆粒的填充層的層高方向上燃燒帶發生移動。可確認到，氣體燃燒后的原料顆粒自峰值溫度起在幾分鐘內急劇冷卻至難以發生再氧化的500°C以下。因而，在上述的原料顆粒加熱區域71b中，在爐柵101從第二風箱33b上方到達第四風箱33d上方為止，從原料顆粒的填充層4中的下表面側朝向其上層，依次發生原料顆粒3的加熱、可燃揮發成分的生成及燃燒、一氧化碳氣體的生成、由于一氧化碳氣體及可燃揮發成分的殘留部分的循環所引起的該一氧化碳氣體的燃燒、氧化鐵的還原反應。接著，爐柵101行進，在第五風箱33e中流通有氧濃度被調節為5%以下的混合氣體94e。由此，在第五風箱33e上方的原料顆粒冷卻區域71c中，進行至規定的還原率的原料顆粒的填充層4被冷卻至100°C 800°C左右，成為所期望的部分還原鐵。進而，爐柵101行進時，從部分還原鐵排出裝置39將部分還原鐵5排出。因而，根據本實施例所涉及的部分還原鐵制造裝置，向現有廢氣中排出且直接被大氣放出、或者在系統外邊使用其他的輔助燃料邊進行燃燒而將通過由鍋爐廢熱回收的還原所產生的一氧化碳氣體向原料顆粒的填充層4循環，并與由還原所產生的一氧化碳氣體合計，由此提高其濃度來進行燃燒，從而提高燃燒率，在原料顆粒的填充層4內作為熱源直接有效利用，由此，能夠不需要現有技術中向原料顆粒外裝的燃燒用炭材。其結果是，消耗炭材減少，從而能夠降低二氧化碳的排出量。進而，通過對原料顆粒3進行加熱所產生的氣體的燃燒來對該原料顆粒3進行加熱，故氣體的產生量變少，在原料顆粒的填充層4的燃燒帶中，一氧化碳氣體的濃度變得比一氧化碳的燃燒域低時，一氧化碳氣體的燃燒立即結束，原料顆粒3被冷卻，故在高溫狀態下與氧接觸的時間變短，再氧化降低，從而能夠實現金屬化率高的部分還原鐵的制造。在外裝燃燒用煤炭粉的現有的原料顆粒的情況下，燃燒用煤炭粉的煤炭量相對于整體為約5%左右。這樣，通過采用未外裝點火炭的原料顆粒，與現有的還原鐵的制造方法相比，能夠降低煤炭的使用量。通過具備:設于罩蓋34內，由罩蓋34與爐柵101圍繞,將爐柵長度方向中央部的空間(區域71b)劃分的分隔板38a、38b ;將區域71b的廢氣排出，并將所述廢氣向與區域71b對置配置的風箱33b 33d供給的廢氣循環裝置50 ;與廢氣循環裝置50連結，并供給空氣的空氣供給裝置60 ;設于空氣供給裝置60，并對空氣的流量進行調節的流量調節閥V42 V44，由此能夠有效利用在區域71b內產生的濃度比較高的一氧化碳氣體，從而能夠抑制二氧化碳的排出。需要說明的是，在上述內容中，采用了具備成為朝上通風的爐柵式還原爐100的部分還原鐵制造裝置進行了說明，不過，也可以形成為具備從爐柵的移動方向上游側依次配置原料顆粒供給裝置、加熱爐而成為朝下通風的爐柵式還原爐的還原鐵制造裝置。工業方面可利用性根據本發明所涉 及的部分還原鐵制造裝置及部分還原鐵制造方法，無論是否使用燃燒用炭材而能夠制造部分還原鐵，并且能夠降低二氧化碳的排出量，因此在制鐵產業等中能夠有益地利用。
權利要求
1.一種部分還原鐵制造裝置，其具備: 點火用原料顆粒供給機構，其將點火用原料顆粒以規定的高度裝載在環形爐柵上，該點火用原料顆粒由與通過對氧化鐵含有原料及還原用炭材進行混合造粒而成的原料顆粒相同的材料構成； 加熱機構，其將裝載在所述環形爐柵上的所述點火用原料顆粒加熱至還原溫度域；原料顆粒供給機構，其向由所述加熱機構加熱后的所述點火用原料顆粒上裝載所述原料顆粒； 廢氣循環機構，其使借助所述點火用原料顆粒的熱量而從所述原料顆粒排出的廢氣的一部分循環，并將與空氣混合的含氧氣體向由該點火用原料顆粒的熱量所加熱的所述原料顆粒供給， 在所述環形爐柵的移動方向上游側，向由所述加熱機構加熱后的所述點火用原料顆粒供給高氧濃度的所述含氧氣體而形成所述原料顆粒的燃燒域，相對于所述原料顆粒的所述燃燒域，在所述環形爐柵的移動方向下游側，向所述原料顆粒供給低氧濃度的所述含氧氣體而形成所述原料顆粒的加熱域，由此對所述原料顆粒的層高方向整體進行加熱還原來制造部分還原鐵。
2.如權利要求1所述的部分還原鐵制造裝置，其特征在于， 所述加熱機構為能夠控制內部溫度的加熱爐， 所述加熱爐具有能夠將加熱后的所述點火用原料顆粒在高溫下保持規定時間的爐長。
3.一種部分還原鐵制造方法，其特征在于， 將點火用原料顆粒以規定的高度層疊在環形爐柵上，該點火用原料顆粒由與通過對氧化鐵含有原料及還原用炭材進行混合造粒而成的原料顆粒相同的材料構成， 在利用加熱機構將裝載在所述環形爐柵上的所述點火用原料顆粒加熱至還原溫度域之后，向所述點火用原料顆粒上層疊填充所述原料顆粒， 借助所述點火用原料顆粒的熱量，對與該點火用原料顆粒相鄰的所述原料顆粒進行加熱，而從該原料顆粒的所述還原用炭材產生可燃揮發成分并燃燒， 借助所述可燃揮發成分的燃燒熱量，使所述原料顆粒的溫度進一步上升而進行還原反應并產生一氧化碳氣體，另一方面，將相鄰的所述原料顆粒加熱而從該原料顆粒的所述還原用炭材產生可燃揮發成分， 使所述可燃揮發成分的殘留部分及所述一氧化碳氣體循環，并將與空氣混合的含氧氣體向溫度進一步上升的所述原料顆粒供給，由此將該原料顆粒周圍的一氧化碳氣體的濃度提升至所述一氧化碳氣體的燃燒域，使該一氧化碳氣體燃燒而形成燃燒帶， 在所述原料顆粒從供給到所述點火用原料顆粒上到排出為止期間，使所述燃燒帶在所述原料顆粒的填充層的層高方向上依次行進，對所述原料顆粒的填充層進行加熱還原，從而制造出部分還原鐵。
4.如權利要求3所述的部分還原鐵制造方法，其特征在于， 所述原料顆粒的一部分的層疊高度比5mm高且比20mm低。
全文摘要
本發明提供一種無論是否使用燃燒用炭材，均能夠制造部分還原鐵的部分還原鐵制造裝置。具備將由與原料顆粒(3)相同的材料的點火用原料顆粒(1)裝載在環形爐柵(101)上的供給裝置(10)；對點火用原料顆粒進行加熱的加熱爐(20)；向點火用原料顆粒上裝載原料顆粒的供給裝置(31)；使借助點火用原料顆粒的熱量而從原料顆粒排出的廢氣的一部分循環，并將與空氣混合的含氧氣體向由點火用原料顆粒的熱量所加熱的原料顆粒供給的廢氣循環裝置(50)，向環形爐柵的移動方向上游側供給高氧濃度的含氧氣體而形成原料顆粒的燃燒域，向相對于所述燃燒域的移動方向下游側供給低氧濃度的含氧氣體而形成原料顆粒的加熱域，由此對原料顆粒的層方向整體進行加熱還原來制造部分還原鐵。
文檔編號C22B1/16GK103205564SQ20121059283
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年1月16日
發明者神川進, 中島宏, 佐藤惠一, 范慶山 申請人:三菱日立制鐵機械株式會社