微粒子状鉄担体から凝集体を製造する方法
示されるのは、微粒子状の鉄担体と、冶金プロセスのための供給材料としての少なくとも１つのバインダーとから、凝集体を製造する方法である。凝集体は、少なくとも１つのさらなる凝集ステップにおいて、鉄担体と少なくとも１つのバインダーとから成る層で覆われ、凝集体の表面領域のバインダーのみが硬化するよう加熱される。供給材料と場合によっては添加材料と凝集体とから、液状銑鉄あるいは液状鋼半製品を製造するための方法においては、凝集体は、予熱段階を備える還元領域で、凝集体が予熱段階で完全に硬化するよう予熱される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子状の鉄担体、特に鉄鉱石および／あるいは鉄を含有する粉塵および／あるいはスラッジと、熱プロセス特に冶金プロセスのための供給材料としての少なくとも１つのバインダーとから、凝集体を製造する方法に関し、鉄担体は、バインダーと、場合によっては添加材料と混合されかつ凝集される。
【背景技術】
【０００２】
本発明はさらに、供給材料、特に鉄鉱石と場合によっては添加材料と請求項１から１８のいずれか一項に記載の凝集体とから液状銑鉄あるいは液状鋼半製品を製造するための方法に関し、供給材料は、還元領域において充分な還元が行われ、それから、炭素担体と酸素含有ガスとを添加した上で溶融するための溶融領域あるいは溶融アセンブリ、特に溶融ガス化装置に供給されて固定層が形成される。その際還元ガスが生成され、還元領域に導入される。
【０００３】
粉鉱石が還元領域においてまず還元され、それから溶融領域において銑鉄に溶融されることは、従来技術から知られている。このようなプロセスは、たとえば供給材料の粒子の大きさによって特徴付けられる作業範囲において機能する。原則的に粒子の大きさが小さければ、プロセスにおいて著しく粉塵が立ち込めることになり、もしくは小さな粒子がプロセスガスとともにプロセスアセンブリから流出しかねないという問題が絡んでくる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それゆえ本発明の課題は、液状銑鉄を製造するための方法の作業範囲を、粒子の大きさが非常に小さな極めて細かい粉鉱石でも処理され得るほどにまで拡大させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１に記載の本発明に係る方法によって解決される。
【０００６】
本発明に係る方法によって、たとえば鉄鉱石および／あるいは鉄鉱石精鉱および／あるいは鉄を含有する粉塵および／あるいはスラッジのような非常に微細な微粒子状の鉄担体も処理することができる。その際、還元アセンブリ内での処理前と処理時に凝集体に影響を及ぼす機械的負荷の結果、再び微粒子状特に粉塵状の一部が生じることが防止され、もしくは困難なものとなる。このような負荷は、たいていは凝集体間の相互作用の結果として、圧力、摩擦、剪断、衝突によって生じる。
【０００７】
この問題を解決するために、バインダーとともに混合される微粒子状鉄担体が凝集され、続いて、バインダーが凝集体の表面の領域で硬化されるように、加熱される。加熱によってバインダーの硬化が意図的に制御され、それによって機械的な特性特に凝集体の表面での硬さを調節することができる。その際加熱は、冶金プロセスの外部の処理装置において、特に乾燥中あるいは乾燥の直後に続いて、あるいは冶金プロセスの第１段階の内部の処理装置において行われ得る。
【０００８】
後者の場合には、選択的あるいは補足的に、すでに低温特に大気温度で硬さの発現を見せるバインダーも使用してよく、当該硬さの発現は、さらなる負荷に必要な硬化が加熱によって行われる冶金プロセスの第１段階へ、凝集体を、付加的な加熱なしに極めて充分に、機械的負荷によって損傷されることなく、投入することができるに充分である。その際大気温度は、バインダーの硬化に充分である。
【０００９】
続いて、凝集体を、たとえば還元法あるいは溶融還元法のような冶金プロセスにおいて処理することが可能であり、微粒子状の一部が生じるのが少なくとも明らかに減少し、あるいはほぼ回避され得る。その際有利なことはとりわけ、凝集体を完全に硬化させる必要はなく、それによって加熱が少なくとも短縮され、エネルギー消費が著しく減少させられ得るということである。しかし必要な場合には、凝集体を完全に、すなわち縁部領域だけでなく硬化させることも可能である。
【００１０】
本発明に係る方法の有利な形態に従えば、凝集体は、少なくとも１つのさらなる凝集ステップにおいて、鉄担体と少なくとも１つのバインダーとから成る層で覆われる。付加的な層によって、外部に、中心部にあるのとは別の、バインダーあるいは別種のバインダーの一部を備え、あるいは内部のとは別の微粒子状鉄担体から成る凝集体を製造することが可能である。これによって、凝集体が冶金プロセスのために適合させられ得ることが可能となり、とりわけ多段階冶金プロセスを考慮することができる。たとえば付加的な層は、冶金プロセスの第１ステップにおいて好ましくはこの層が転換されるように、選択され得る。
【００１１】
本発明に係る方法のさらなる有利な形態に従えば、少なくとも１つのさらなる凝集ステップの後に凝集体は、最外層あるいは外層のバインダーが硬化するように、加熱される。加熱は、凝集体の特定の縁部領域のみで硬化が行われるように、制御され得る。硬化された縁部領域は、冶金プロセスおよび冶金プロセスの第１段階に投入する前の取り扱いの最中、凝集体を、機械的な負荷から充分に保護する。冶金プロセス特に加熱段階と還元段階とのさらなる経過において、凝集体の中心部領域も、硬さを発現する。縁部領域から始まって中心部に至るまで、還元によって酸化鉄を金属鉄に変換（メタライゼーション）する結果として、凝集体は最大限の硬さを帯び、事実上軟化温度に至るまでは、通常の機械的負荷によっては破壊不可能である。その際有利なのは特に、機械的な特性と、１つあるいは複数の外層における組成が冶金プロセスに合わせられ得るということである。凝集体の外層において、微粒子状の供給材料の組成が、メタライゼーションに至るまでの還元がすでに、酸化作用のあるガスの中での加熱の最中に行われるように選択されることが可能であり、その際金属鉄あるいはその半製品であるウスタイトが生じる。それによって、凝集体のまだ酸化した中心部の周辺での安定した金属被覆の形成が、ガスによる通常の還元（間接還元）に比べて加速される。
【００１２】
本発明に係る方法の適切な形態では、さらなる凝集ステップの前に凝集体が硬化されることが考えられている。それにより硬化は凝集体の中心部領域でも達成され、それによって凝集体は付加的な硬さを増す。外部から内部に向かって下がる温度を有する温度プロファイルの形成ゆえに、この凝集体特にその中心部の比肩し得る硬化を達成するためには、凝集体の外殻を介しての硬化の際に、硬化温度を上げるかあるいは硬化領域での滞留時間をより長くせざるを得ない。
【００１３】
本発明に係る方法の特別な形態に従えば、最外層あるいは外層のバインダーは、凝集体の内部のバインダーよりも硬化温度が低い。この場合、最外層もしくは外層においてすでに低温特に大気温度で硬さの発現を見せる凝集体を製造してよく、当該硬さの発現は、さらなる負荷に必要な硬化が加熱によって行われる冶金プロセスの第１段階へ、凝集体を、先行する加熱なしに極めて充分に、機械的負荷によって損傷されることなく、投入することができるに充分である。それにより凝集後の凝集体の加熱は、最外層あるいは外層の硬化に限定され得、その結果硬化に必要な時間を短縮し、かつエネルギー消費を減少することができる。これに対し、凝集体の中心部におけるバインダーの選択は、コストの観点からあるいはまた耐還元性の観点から、すなわち、所与のプロセス条件下で機械的負荷が同時に影響する際に、還元を行う熱いガスの中での粒子崩壊に対する凝集体の抵抗力に基づいて行われる。
【００１４】
本発明に係る方法のさらなる有利な形態に従えば、凝集体は、特に硬化の後に、炭素含有材料、石灰、特に生石灰、あるいは凝集からの粉塵から成るコーティングで覆われる。覆いによって、プロセス補助材料を直接凝集体に備えることが可能となり、その結果たとえば、還元プロセスの最中の凝集体のケーキング（固着）を予防することができる。しかも、たとえばグリーン凝集体をコーティングすることによって、堆積させる場合に当該グリーン凝集体が互いに固着することを防ぐことができる。このために、粉末状の、好適には鉄および／あるいは炭素を含有する物質が、湿らせることなくかつ結合剤を添加されることなく、最終凝集ステップにおいて、外側の覆いとして凝集体に塗布される。
【００１５】
本発明に係る方法の適切な形態に従えば、鉄担体と、バインダーと、場合によっては添加材料とは、バインダー力を高めるために、凝集の前にこねられる。こねることによって、用いられるバインダーの種類に応じて、バインダーの膨張が促進され、続く凝集ステップにとって望ましい供給材料のコンシステンシーが調節され、あるいは、供給材料内で起こる化学反応にとって必要な滞留時間が生じることができる。
【００１６】
本発明に係る方法の有利な形態では、鉄担体は、微粒子状の鉄鉱石および／あるいは粉塵および／あるいはスラッジの他に、粒子状の部分、特に、粒子の大きさが０，１ｍｍから３ｍｍ、特に０，５ｍｍから１，５ｍｍの再利用される凝集体を備えることが考えられており、粒子状の部分は凝集体を形成するための核形成剤として用いられる。凝集が造粒あるいはペレット化という形をとる場合には、核形成剤を用いることによって凝集体形成が加速され、かつ凝集体の大きさと形状とがより均一なものとなり得る。再利用される凝集体あるいはまた、凝集体を使用あるいは処理する際に発生する、再利用される凝集体の破片を利用することが有利である。粒子状の部分の大きさは意図的にも、破砕、篩い分け、その他の適切な処置によって調節され得る。特に、プレス（押し出し、圧縮、ブリケット化）を用いての凝集の場合には、様々な大きさの粒子だけでなく、異なる形状の粒子も互いに混合することが、合理的であろう。たとえば、薄片の形状を備える鉄スケールを、微粒子状の鉄鉱石あるいは鉄を含有するスラッジに混入することによって、これらから製造される凝集体の耐寒性と耐熱性とが向上する。
【００１７】
本発明に従えば、凝集体は、特に凝集の最中あるいはその後に、特に熱乾燥によっておよび／あるいは空気に晒して貯蔵させることによって乾燥される。
【００１８】
しかし、本発明に係る方法の特別な形態に従えば、凝集前あるいはその最中に機械的な水分除去も行われてよく、特にプレス成形中の機械的な水分除去が行われてよい。
【００１９】
機械的な水分除去によって、冶金プロセスでの乾燥時間と予熱時間とが短縮され得る。湿気を減らすための方法はその際、必要に応じて選択され得る。
【００２０】
本発明に係る方法の有利な形態に従えば、凝集体は造粒あるいはペレット化によって製造される。圧縮／ブリケット化に対する造粒／ペレット化の利点は、設備費用もしくは設備消耗がより少なく、かつ結合剤の需要がより少ないことにある。他方、造粒／ペレット化の方法は、原材料が細かい粒子であることが求められ、その結果場合によっては供給材料は、すり潰すことによって、本来の凝集プロセスのためにまず精製されなくてはならない。
【００２１】
しかしながら、たとえば浮遊法によって得られる鉄鉱石精鉱、および、Ｃｏｒｅｘ（登録商標）あるいはＦｉｎｅｘ（登録商標）のような溶融還元法による、鉄を含有する精錬粉塵とスラッジは通常、粒子が細かいため、付加的なすり潰しの手間なく造粒／ペレット化によって凝集され得る。しかしながら事情によっては、圧縮が、凝集体のより高い硬さを調節するために望ましく、かつ圧縮から生じる、還元動力学の減少という欠点が、それほど重要でないならば、物質をプレスもしくは圧縮することで、特に圧縮／ブリケット化によって凝集を実施することが有利かもしれない。
【００２２】
特に有利に、本発明に係る方法によって、鋼製品からの鉄および／あるいは炭素を含有する残余物あるいは細かくすり潰された炭素担体、特に無煙炭、コークスあるいは石油コークスである、粉塵および／あるいはスラッジが処理される。それにより、それによってプロセスの経過にとっての欠点を我慢することなく、粉塵あるいはスラッジのような超微細な残余物に含まれる、冶金プロセスのための原料を利用することが可能である。
【００２３】
本発明に従えば、鉄担体は、焼結鉱石、鉱石精鉱、小粒の鉄鉱石、凝集からのリターン材あるいは粉塵である。これらの原料は、高い鉄分量によって傑出しているが、これまでは、たとえば冶金法のプロセスガス内における高い粉塵発生あるいは高い粉塵量のような欠点の下でのみ使用され、あるいは高いエネルギー消費によってのみ、利用可能な形状に転換されることができた。凝集のリターン材としては、小粒の凝集体、凝集体の破片、あるいは硬さあるいは形状が不充分な凝集体がある。粉塵は、凝集とそれに付随する精製の枠内において、特に造粒段階と、乾燥段階／硬化段階で発生する。
【００２４】
本発明に係る方法の特殊な形態では、添加材料は、冶金用の融剤、特に石灰および／あるいはドロマイトおよび／あるいは、少なくとも部分的に自己還元する凝集体を調節するための、炭素を含有する添加材料であることが考えられている。融剤を直接凝集体に取り込むことによって、少なくとも部分的には、冶金プロセスにおいて融剤を別個に添加せずにすむ。
【００２５】
本発明に係る方法のさらなる特殊な形態においては、炭素を含有する粉塵、スラッジ、あるいは細かくすり潰された炭素担体が添加材料として凝集体に取り込まれ、それによって凝集体は、冶金プロセスの条件下において、少なくとも部分的に自己還元して形作られている。これには、Ｃｏｒｅｘ（登録商標）プロセスとＦｉｎｅｘ（登録商標）プロセスからの、特に炭素を含有する粉塵とスラッジが適している。
【００２６】
添加材料はまた、バインダーの硬化進展を加速させることにも用いられ得る。特に、生石灰が、糖蜜ベースのバインダーの硬化を加速させるための添加材料として適している。
【００２７】
特に有利には、凝集体は、本発明に従えば、直径０，５ｍｍから８ｍｍ、特に３ｍｍから６ｍｍである。その際、凝集体の直径を、冶金法における条件に適合させることが可能である。たとえば直径は、冶金プロセスにおける流動床での条件に応じて選択され得る。
【００２８】
本発明に係る方法の特殊な形態に従えば、バインダーとして、無機材料あるいはそれらの混合物、特に生石灰あるいは消石灰あるいはベントナイトが用いられる。これらのバインダーは、高温と、熱い酸化ガスあるいはまた還元ガスとに耐えることができ、その結果特に安定した凝集体が形成される。
【００２９】
本発明に係る方法のさらなる特殊な形態に従えば、バインダーとして、有機材料あるいはそれらの混合物、特に糖蜜、パルプ生産の廃液からの製品、澱粉、あるいはセルロースベースの長鎖高分子電解質が用いられる。それにより冶金プロセス前とその最中に特に高い凝集体の硬さが達成され得る。
【００３０】
本方法のさらなる有利な形態では、鉄担体が、分級によって、微粒子状フラクションと１つあるいは複数の粗いフラクションとに分けられ、かつ微粒子状フラクションは、場合によっては乾燥後に、凝集に供給されることが考えられており、分級は、篩いがけの形で、あるいは篩い分けと篩いがけとの組み合わせの形で行われる。必要な場合には、乾燥を分級に先行させてよい。
【００３１】
本発明に係る方法の特殊な形態に従えば、１つあるいは複数の粗いフラクションは、場合によっては乾燥後に、粉砕され、特に細かくすり潰され、凝集に供給される。それにより、より粗いフラクションも凝集体へと処理され得る。
【００３２】
本発明に係る課題は、請求項１９に記載の本発明に係る方法によっても解決される。
【００３３】
供給材料特に鉄鉱石、場合によっては添加材料と本発明に係る凝集体とから、液状銑鉄あるいは液状鋼半製品を製造するための方法においては、供給材料は、還元領域において充分な還元が行われ、それから、炭素担体と酸素含有ガスとを添加した上で溶融するための溶融領域あるいは溶融アセンブリ、特に溶融ガス化装置に供給されて固定層が形成される。その際プロセスガスが生成され、還元領域に導入される。還元領域に加えて、供給材料および／あるいは凝集体が投入される予熱領域が備えられており、予熱領域および／あるいは還元領域の温度は、凝集体が、当該予熱領域あるいは選択的に還元領域において完全に硬化するように選択される。選択的には、凝集体は溶融領域に投入されてもよい。
【００３４】
その際、予熱領域と還元領域と溶融領域とは、高炉によって形成されてよい。しかもこれらの領域は、還元アセンブリと、たとえば溶融ガス化装置のような、１つあるいは複数の溶融アセンブリとから成る、別々のアセンブリによっても形成されてよく、共通の予熱領域あるいは、個々の還元アセンブリあるいは溶融アセンブリに配設された複数の予熱領域が特徴的である。本発明に係る凝集体を用いるために適した方法は、Ｃｏｒｅｘ（登録商標）あるいはＦｉｎｅｘ（登録商標）のような直接還元法と溶融還元法、あるいはまた高炉での使用である。
【００３５】
それにより凝集体の硬化は、少なくとも部分的にはこの方法に移行され、すなわち予熱領域で実施される。予め必要な凝集体の加熱処理は、明らかに短縮されることができ、もしくはより低温で実施されることができる。さらにそれによって、硬化時の凝集体からのガス排出の問題などは著しく減少し、その結果、凝集体から流出するガス状物質あるいは蒸気のコストのかかる処理も、大部分なくすことができる。
【００３６】
本発明に従えば、供給材料における凝集体の割合は、少なくとも３０％である。しかしながら、その割合が明らかにほぼ１００％にまで上昇され得ることも考えられ、その結果非常に細かい供給材料の処理も大量に可能となる。細かい供給材料をほんのわずかな割合しか処理できない従来技術とは反対に、本発明に係る方法によって、作業範囲もしくは処理可能な粒子の大きさの範囲が明らかに広がる。それにより本質的によりフレキシブルな方法が可能となった。なぜなら、供給材料は今や、必要に応じて、かつ利用可能な原材料もしくは原材料価格に応じて、選択できるからである。
【００３７】
本発明に係る方法の特殊な形態では、還元領域は少なくとも１つの、特に２つから４つの還元段階を備えていることが考えられている。付加的に、予熱領域も備えられてよい。複数の還元領域の使用は、有利であることが判明した。還元領域は還元アセンブリによって形成され得、当該還元アセンブリには、還元されるべき材料が、還元ガスとは逆の流れで運ばれる。還元ガスは、溶融領域あるいは溶融アセンブリにおいて生成され、還元アセンブリを通って運ばれる。
【００３８】
本発明に係る方法のさらなる特殊な形態では、共通のあるいはそれぞれ１つずつの独自の予熱領域を有する、平行に設けられた少なくとも２つの還元領域が備えられていることが考えられている。平行に設けられた２つの還元領域を使用することによって、還元能力を高めることができ、もしくは必要に応じて適応させることができる。本発明に従えば、供給材料は、予熱領域への投入前に乾燥される。
【００３９】
場合によっては、凝集体の硬化は乾燥に引き続いて行われ、温度は乾燥温度より上である。特に、バインダーとして糖蜜を用いる場合には、カラメル化は好適には２５０度より上で実施され得る。凝集体の乾燥時と場合によっては硬化時に受容されたかなりの熱は、好適には冷却の損失を回避しつつ、凝集体とともに予熱領域に供給される。
【００４０】
本発明に係る方法の特別な形態に従えば、予熱領域での温度調節のために、予熱領域でプロセスガスが部分的に燃焼される。
【００４１】
本発明に係る方法のさらなる形態に従えば、予熱領域での温度調節のために、予熱領域に導入される燃焼ガスが少なくとも部分的に燃焼されるか、あるいは熱いガスが予熱領域に導入される。
【００４２】
記述された処置によって、予熱領域の温度は、意図的に調節され得る。
【００４３】
本方法の特別な形態では、供給材料はまず、１つの微粒子状フラクションと１つの粗いフラクションあるいは複数の粗いフラクションに分級されることが考えられており、粗いフラクションは場合によっては乾燥の後および／あるいは粉砕の後に、還元領域に直接投入され、微粒子状フラクションは、請求項１から１８のいずれか一項に記載の凝集方法を通過した後に還元領域に投入される。選択的あるいは補足的に、粗いフラクションもしくは粗いフラクションの一部も、溶融領域に直接投入されてよい。凝集の微粒子状フラクションのみを供給すればよいので、それによって凝集コストを低減することができる。処理できない大きさの粒子があれば、粉砕が行われる。
【００４４】
本発明に従えば、１つあるいは複数の粗いフラクションは、場合によっては乾燥の後に、粉砕され、特に細かくすり潰され、請求項１から１８のいずれか一項に記載の凝集方法を通過した後に還元領域に投入される。それにより粗いフラクションも、凝集体として処理され、還元領域に投入され得る。
【００４５】
本発明に係る方法の有利な形態に従えば、供給材料は、請求項１から１８のいずれか一項に記載の凝集前に選別工程を通過し、有益物質が混入されおよび／あるいは有害物質が取り除かれたフラクションが形成され、このフラクションが凝集体として還元領域に供給される。すでに分級によって有益物質が混入され、かつ有害物質が取り除かれてよく、その結果還元法がより効率的に駆動され得、かつ有害物質があらかじめ分離され得る。
【００４６】
本発明に係る方法の特殊な形態に従えば、選別は、供給材料の個々の内容物質の、様々な厚さ、粒子の大きさ、粒子の形状、表面の特性と、磁気特性および導電性を利用して、特に、液体遠心分離機、ジグ選別機、振動台、高密度媒質、浮遊選鉱、磁気分離あるいは静電分離によって実施される。このような方法によって、鉱石精鉱を製造することができる。
【００４７】
本方法の有利な形態では、供給材料が乾燥している場合には、単段階あるいは多段階の篩いがけをベースにして分級が行われ、供給材料が湿っている場合には、湿式篩い分けをベースにして分級が行われることが考えられている。それにより湿った供給材料も問題なく処理され得る。
【００４８】
本発明に係る方法の有利な形態に従えば、湿った供給材料は、その凝集前に機械的および／あるいは熱的に乾燥される。
【００４９】
本発明は、さらに続いて、限定しない実施例もしくは図１に基づいて例示的に記述される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る方法を実施するための設備
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１は、溶融領域を形成する溶融アセンブリ１を示している。溶融アセンブリは溶融ガス化装置として形成されていてよいが、高炉（shaft furnace）あるいは溶融槽炉としても実施されてよい。溶融アセンブリ１内で生成された還元ガスは、還元アセンブリＲ１からＲ４に導入され、還元されるべき供給材料とは逆の流れで運ばれる。還元ガスを処理するための、図に表された装置は、ここでは詳述されない。
【００５２】
たとえば鉄鉱石および／あるいは鉄を含有する粉塵および／あるいはスラッジのような微粒子状鉄担体２は、添加材料３とバインダー４とを一緒に混合され、場合によってはこねられて、混合・凝集装置５で凝集され、特に造粒される。続いてこの混合物は、硬化のための装置６に供給され、当該装置において加熱によってバインダーが硬化され、その結果凝集体での硬さが増す。その際装置６での凝集体の加熱と滞留時間とは、凝集体の縁部層領域のバインダーのみが硬化するよう、制御される。混合・凝集装置５は、多段階に形成されていてもよく、その結果、生成される凝集体は１つあるいは複数の層で覆われ得る。それにより、層状の構造を有する凝集体を生成することができ、各層は、組成とバインダーに関して異なっていてよい。有利なのは、最外層に、硬化温度が低いもしくは硬化時間が短いバインダーを選択することであり、その結果装置６での硬化を、より低い温度かつより短い硬化時間で行うことができる。
【００５３】
装置６での処理の後、凝集体は、必要な場合には、さらに乾燥装置７で乾燥され、水分含有量が意図的に調節され得る。凝集体はさらに続いて、予熱アセンブリとして駆動され得る還元アセンブリＲ４に供給される。好ましくはその際、乾燥の結果凝集体に含まれるかなりの熱が、還元アセンブリに導入される。
【００５４】
予熱アセンブリでは、４００度から９００度の高温で、凝集体がその内部においても硬化され、その結果さらなるプロセスにとって有利な高い硬さを調節することができる。凝集体の最終硬化は、還元領域で行われてもよい。
【００５５】
このような凝集体は、還元プロセス、溶融還元プロセス、高炉プロセスだけでなく、凝集体を処理するあらゆる任意の冶金プロセスに供給され得る。好適には、還元アセンブリＲ１からＲ４で還元された凝集体は、さらなる凝集装置８に供給され得、その結果再び凝集体を溶融アセンブリ１に投入することができる。この方法で、溶融アセンブリのための供給材料の取り扱い、すなわちその輸送、搬送、あるいは貯蔵が改善され得る。
【符号の説明】
【００５６】
１ 溶融アセンブリ
２ 微粒子状鉄担体
３ 添加材料
４ バインダー
５ 混合・凝集装置
６ 硬化のための装置
７ 乾燥装置
８ 凝集装置
Ｒ１−Ｒ４ 還元アセンブリ
ＲＥ 銑鉄
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子状の鉄担体、特に鉄鉱石および／あるいは鉄を含有する粉塵および／あるいはスラッジと、熱プロセス特に冶金プロセスのための供給材料としての少なくとも１つのバインダーとから、凝集体を製造する方法に関し、鉄担体は、バインダーと、場合によっては添加材料と混合されかつ凝集される。
【背景技術】
【０００２】
本発明はさらに、供給材料、特に鉄鉱石と場合によっては添加材料と請求項１から１８のいずれか一項に記載の凝集体とから液状銑鉄あるいは液状鋼半製品を製造するための方法に関し、供給材料は、還元領域において充分な還元が行われ、それから、炭素担体と酸素含有ガスとを添加した上で溶融するための溶融領域あるいは溶融アセンブリ、特に溶融ガス化装置に供給されて固定層が形成される。その際還元ガスが生成され、還元領域に導入される。
【０００３】
粉鉱石が還元領域においてまず還元され、それから溶融領域において銑鉄に溶融されることは、従来技術から知られている。このようなプロセスは、たとえば供給材料の粒子の大きさによって特徴付けられる作業範囲において機能する。原則的に粒子の大きさが小さければ、プロセスにおいて著しく粉塵が立ち込めることになり、もしくは小さな粒子がプロセスガスとともにプロセスアセンブリから流出しかねないという問題が絡んでくる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それゆえ本発明の課題は、液状銑鉄を製造するための方法の作業範囲を、粒子の大きさが非常に小さな極めて細かい粉鉱石でも処理され得るほどにまで拡大させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１に記載の本発明に係る方法によって解決される。
【０００６】
本発明に係る方法によって、たとえば鉄鉱石および／あるいは鉄鉱石精鉱および／あるいは鉄を含有する粉塵および／あるいはスラッジのような非常に微細な微粒子状の鉄担体も処理することができる。その際、還元アセンブリ内での処理前と処理時に凝集体に影響を及ぼす機械的負荷の結果、再び微粒子状特に粉塵状の一部が生じることが防止され、もしくは困難なものとなる。このような負荷は、たいていは凝集体間の相互作用の結果として、圧力、摩擦、剪断、衝突によって生じる。
【０００７】
この問題を解決するために、バインダーとともに混合される微粒子状鉄担体が凝集され、続いて、バインダーが凝集体の表面の領域で硬化されるように、加熱される。加熱によってバインダーの硬化が意図的に制御され、それによって機械的な特性特に凝集体の表面での硬さを調節することができる。その際加熱は、冶金プロセスの外部の処理装置において、特に乾燥中あるいは乾燥の直後に続いて、あるいは冶金プロセスの第１段階の内部の処理装置において行われ得る。
【０００８】
後者の場合には、選択的あるいは補足的に、すでに低温特に大気温度で硬さの発現を見せるバインダーも使用してよく、当該硬さの発現は、さらなる負荷に必要な硬化が加熱によって行われる冶金プロセスの第１段階へ、凝集体を、付加的な加熱なしに極めて充分に、機械的負荷によって損傷されることなく、投入することができるに充分である。その際大気温度は、バインダーの硬化に充分である。
【０００９】
続いて、凝集体を、たとえば還元法あるいは溶融還元法のような冶金プロセスにおいて処理することが可能であり、微粒子状の一部が生じるのが少なくとも明らかに減少し、あるいはほぼ回避され得る。その際有利なことはとりわけ、凝集体を完全に硬化させる必要はなく、それによって加熱が少なくとも短縮され、エネルギー消費が著しく減少させられ得るということである。しかし必要な場合には、凝集体を完全に、すなわち縁部領域だけでなく硬化させることも可能である。
【００１０】
本発明に係る方法の有利な形態に従えば、凝集体は、少なくとも１つのさらなる凝集ステップにおいて、鉄担体と少なくとも１つのバインダーとから成る層で覆われる。付加的な層によって、外部に、中心部にあるのとは別の、バインダーあるいは別種のバインダーの一部を備え、あるいは内部のとは別の微粒子状鉄担体から成る凝集体を製造することが可能である。これによって、凝集体が冶金プロセスのために適合させられ得ることが可能となり、とりわけ多段階冶金プロセスを考慮することができる。たとえば付加的な層は、冶金プロセスの第１ステップにおいて好ましくはこの層が転換されるように、選択され得る。
【００１１】
本発明に係る方法のさらなる有利な形態に従えば、少なくとも１つのさらなる凝集ステップの後に凝集体は、最外層あるいは外層のバインダーが硬化するように、加熱される。加熱は、凝集体の特定の縁部領域のみで硬化が行われるように、制御され得る。硬化された縁部領域は、冶金プロセスおよび冶金プロセスの第１段階に投入する前の取り扱いの最中、凝集体を、機械的な負荷から充分に保護する。冶金プロセス特に加熱段階と還元段階とのさらなる経過において、凝集体の中心部領域も、硬さを発現する。縁部領域から始まって中心部に至るまで、還元によって酸化鉄を金属鉄に変換（メタライゼーション）する結果として、凝集体は最大限の硬さを帯び、事実上軟化温度に至るまでは、通常の機械的負荷によっては破壊不可能である。その際有利なのは特に、機械的な特性と、１つあるいは複数の外層における組成が冶金プロセスに合わせられ得るということである。凝集体の外層において、微粒子状の供給材料の組成が、メタライゼーションに至るまでの還元がすでに、酸化作用のあるガスの中での加熱の最中に行われるように選択されることが可能であり、その際金属鉄あるいはその半製品であるウスタイトが生じる。それによって、凝集体のまだ酸化した中心部の周辺での安定した金属被覆の形成が、ガスによる通常の還元（間接還元）に比べて加速される。
【００１２】
本発明に係る方法の適切な形態では、さらなる凝集ステップの前に凝集体が硬化されることが考えられている。それにより硬化は凝集体の中心部領域でも達成され、それによって凝集体は付加的な硬さを増す。外部から内部に向かって下がる温度を有する温度プロファイルの形成ゆえに、この凝集体特にその中心部の比肩し得る硬化を達成するためには、凝集体の外殻を介しての硬化の際に、硬化温度を上げるかあるいは硬化領域での滞留時間をより長くせざるを得ない。
【００１３】
本発明に係る方法の特別な形態に従えば、最外層あるいは外層のバインダーは、凝集体の内部のバインダーよりも硬化温度が低い。この場合、最外層もしくは外層においてすでに低温特に大気温度で硬さの発現を見せる凝集体を製造してよく、当該硬さの発現は、さらなる負荷に必要な硬化が加熱によって行われる冶金プロセスの第１段階へ、凝集体を、先行する加熱なしに極めて充分に、機械的負荷によって損傷されることなく、投入することができるに充分である。それにより凝集後の凝集体の加熱は、最外層あるいは外層の硬化に限定され得、その結果硬化に必要な時間を短縮し、かつエネルギー消費を減少することができる。これに対し、凝集体の中心部におけるバインダーの選択は、コストの観点からあるいはまた耐還元性の観点から、すなわち、所与のプロセス条件下で機械的負荷が同時に影響する際に、還元を行う熱いガスの中での粒子崩壊に対する凝集体の抵抗力に基づいて行われる。
【００１４】
本発明に係る方法のさらなる有利な形態に従えば、凝集体は、特に硬化の後に、炭素含有材料、石灰、特に生石灰、あるいは凝集からの粉塵から成るコーティングで覆われる。覆いによって、プロセス補助材料を直接凝集体に備えることが可能となり、その結果たとえば、還元プロセスの最中の凝集体のケーキング（固着）を予防することができる。しかも、たとえばグリーン凝集体をコーティングすることによって、堆積させる場合に当該グリーン凝集体が互いに固着することを防ぐことができる。このために、粉末状の、好適には鉄および／あるいは炭素を含有する物質が、湿らせることなくかつ結合剤を添加されることなく、最終凝集ステップにおいて、外側の覆いとして凝集体に塗布される。
【００１５】
本発明に係る方法の適切な形態に従えば、鉄担体と、バインダーと、場合によっては添加材料とは、バインダー力を高めるために、凝集の前にこねられる。こねることによって、用いられるバインダーの種類に応じて、バインダーの膨張が促進され、続く凝集ステップにとって望ましい供給材料のコンシステンシーが調節され、あるいは、供給材料内で起こる化学反応にとって必要な滞留時間が生じることができる。
【００１６】
本発明に係る方法の有利な形態では、鉄担体は、微粒子状の鉄鉱石および／あるいは粉塵および／あるいはスラッジの他に、粒子状の部分、特に、粒子の大きさが０，１ｍｍから３ｍｍ、特に０，５ｍｍから１，５ｍｍの再利用される凝集体を備えることが考えられており、粒子状の部分は凝集体を形成するための核形成剤として用いられる。凝集が造粒あるいはペレット化という形をとる場合には、核形成剤を用いることによって凝集体形成が加速され、かつ凝集体の大きさと形状とがより均一なものとなり得る。再利用される凝集体あるいはまた、凝集体を使用あるいは処理する際に発生する、再利用される凝集体の破片を利用することが有利である。粒子状の部分の大きさは意図的にも、破砕、篩い分け、その他の適切な処置によって調節され得る。特に、プレス（押し出し、圧縮、ブリケット化）を用いての凝集の場合には、様々な大きさの粒子だけでなく、異なる形状の粒子も互いに混合することが、合理的であろう。たとえば、薄片の形状を備える鉄スケールを、微粒子状の鉄鉱石あるいは鉄を含有するスラッジに混入することによって、これらから製造される凝集体の耐寒性と耐熱性とが向上する。
【００１７】
本発明に従えば、凝集体は、特に凝集の最中あるいはその後に、特に熱乾燥によっておよび／あるいは空気に晒して貯蔵させることによって乾燥される。
【００１８】
しかし、本発明に係る方法の特別な形態に従えば、凝集前あるいはその最中に機械的な水分除去も行われてよく、特にプレス成形中の機械的な水分除去が行われてよい。
【００１９】
機械的な水分除去によって、冶金プロセスでの乾燥時間と予熱時間とが短縮され得る。湿気を減らすための方法はその際、必要に応じて選択され得る。
【００２０】
本発明に係る方法の有利な形態に従えば、凝集体は造粒あるいはペレット化によって製造される。圧縮／ブリケット化に対する造粒／ペレット化の利点は、設備費用もしくは設備消耗がより少なく、かつ結合剤の需要がより少ないことにある。他方、造粒／ペレット化の方法は、原材料が細かい粒子であることが求められ、その結果場合によっては供給材料は、すり潰すことによって、本来の凝集プロセスのためにまず精製されなくてはならない。
【００２１】
しかしながら、たとえば浮遊法によって得られる鉄鉱石精鉱、および、Ｃｏｒｅｘ（登録商標）あるいはＦｉｎｅｘ（登録商標）のような溶融還元法による、鉄を含有する精錬粉塵とスラッジは通常、粒子が細かいため、付加的なすり潰しの手間なく造粒／ペレット化によって凝集され得る。しかしながら事情によっては、圧縮が、凝集体のより高い硬さを調節するために望ましく、かつ圧縮から生じる、還元動力学の減少という欠点が、それほど重要でないならば、物質をプレスもしくは圧縮することで、特に圧縮／ブリケット化によって凝集を実施することが有利かもしれない。
【００２２】
特に有利に、本発明に係る方法によって、鋼製品からの鉄および／あるいは炭素を含有する残余物あるいは細かくすり潰された炭素担体、特に無煙炭、コークスあるいは石油コークスである、粉塵および／あるいはスラッジが処理される。それにより、それによってプロセスの経過にとっての欠点を我慢することなく、粉塵あるいはスラッジのような超微細な残余物に含まれる、冶金プロセスのための原料を利用することが可能である。
【００２３】
本発明に従えば、鉄担体は、焼結鉱石、鉱石精鉱、小粒の鉄鉱石、凝集からのリターン材あるいは粉塵である。これらの原料は、高い鉄分量によって傑出しているが、これまでは、たとえば冶金法のプロセスガス内における高い粉塵発生あるいは高い粉塵量のような欠点の下でのみ使用され、あるいは高いエネルギー消費によってのみ、利用可能な形状に転換されることができた。凝集のリターン材としては、小粒の凝集体、凝集体の破片、あるいは硬さあるいは形状が不充分な凝集体がある。粉塵は、凝集とそれに付随する精製の枠内において、特に造粒段階と、乾燥段階／硬化段階で発生する。
【００２４】
本発明に係る方法の特殊な形態では、添加材料は、冶金用の融剤、特に石灰および／あるいはドロマイトおよび／あるいは、少なくとも部分的に自己還元する凝集体を調節するための、炭素を含有する添加材料であることが考えられている。融剤を直接凝集体に取り込むことによって、少なくとも部分的には、冶金プロセスにおいて融剤を別個に添加せずにすむ。
【００２５】
本発明に係る方法のさらなる特殊な形態においては、炭素を含有する粉塵、スラッジ、あるいは細かくすり潰された炭素担体が添加材料として凝集体に取り込まれ、それによって凝集体は、冶金プロセスの条件下において、少なくとも部分的に自己還元して形作られている。これには、Ｃｏｒｅｘ（登録商標）プロセスとＦｉｎｅｘ（登録商標）プロセスからの、特に炭素を含有する粉塵とスラッジが適している。
【００２６】
添加材料はまた、バインダーの硬化進展を加速させることにも用いられ得る。特に、生石灰が、糖蜜ベースのバインダーの硬化を加速させるための添加材料として適している。
【００２７】
特に有利には、凝集体は、本発明に従えば、直径０，５ｍｍから８ｍｍ、特に３ｍｍから６ｍｍである。その際、凝集体の直径を、冶金法における条件に適合させることが可能である。たとえば直径は、冶金プロセスにおける流動床での条件に応じて選択され得る。
【００２８】
本発明に係る方法の特殊な形態に従えば、バインダーとして、無機材料あるいはそれらの混合物、特に生石灰あるいは消石灰あるいはベントナイトが用いられる。これらのバインダーは、高温と、熱い酸化ガスあるいはまた還元ガスとに耐えることができ、その結果特に安定した凝集体が形成される。
【００２９】
本発明に係る方法のさらなる特殊な形態に従えば、バインダーとして、有機材料あるいはそれらの混合物、特に糖蜜、パルプ生産の廃液からの製品、澱粉、あるいはセルロースベースの長鎖高分子電解質が用いられる。それにより冶金プロセス前とその最中に特に高い凝集体の硬さが達成され得る。
【００３０】
本方法のさらなる有利な形態では、鉄担体が、分級によって、微粒子状フラクションと１つあるいは複数の粗いフラクションとに分けられ、かつ微粒子状フラクションは、場合によっては乾燥後に、凝集に供給されることが考えられており、分級は、篩いがけの形で、あるいは篩い分けと篩いがけとの組み合わせの形で行われる。必要な場合には、乾燥を分級に先行させてよい。
【００３１】
本発明に係る方法の特殊な形態に従えば、１つあるいは複数の粗いフラクションは、場合によっては乾燥後に、粉砕され、特に細かくすり潰され、凝集に供給される。それにより、より粗いフラクションも凝集体へと処理され得る。
【００３２】
本発明に係る課題は、請求項１９に記載の本発明に係る方法によっても解決される。
【００３３】
供給材料特に鉄鉱石、場合によっては添加材料と本発明に係る凝集体とから、液状銑鉄あるいは液状鋼半製品を製造するための方法においては、供給材料は、還元領域において充分な還元が行われ、それから、炭素担体と酸素含有ガスとを添加した上で溶融するための溶融領域あるいは溶融アセンブリ、特に溶融ガス化装置に供給されて固定層が形成される。その際プロセスガスが生成され、還元領域に導入される。還元領域に加えて、供給材料および／あるいは凝集体が投入される予熱領域が備えられており、予熱領域および／あるいは還元領域の温度は、凝集体が、当該予熱領域あるいは選択的に還元領域において完全に硬化するように選択される。選択的には、凝集体は溶融領域に投入されてもよい。
【００３４】
その際、予熱領域と還元領域と溶融領域とは、高炉によって形成されてよい。しかもこれらの領域は、還元アセンブリと、たとえば溶融ガス化装置のような、１つあるいは複数の溶融アセンブリとから成る、別々のアセンブリによっても形成されてよく、共通の予熱領域あるいは、個々の還元アセンブリあるいは溶融アセンブリに配設された複数の予熱領域が特徴的である。本発明に係る凝集体を用いるために適した方法は、Ｃｏｒｅｘ（登録商標）あるいはＦｉｎｅｘ（登録商標）のような直接還元法と溶融還元法、あるいはまた高炉での使用である。
【００３５】
それにより凝集体の硬化は、少なくとも部分的にはこの方法に移行され、すなわち予熱領域で実施される。予め必要な凝集体の加熱処理は、明らかに短縮されることができ、もしくはより低温で実施されることができる。さらにそれによって、硬化時の凝集体からのガス排出の問題などは著しく減少し、その結果、凝集体から流出するガス状物質あるいは蒸気のコストのかかる処理も、大部分なくすことができる。
【００３６】
本発明に従えば、供給材料における凝集体の割合は、少なくとも３０％である。しかしながら、その割合が明らかにほぼ１００％にまで上昇され得ることも考えられ、その結果非常に細かい供給材料の処理も大量に可能となる。細かい供給材料をほんのわずかな割合しか処理できない従来技術とは反対に、本発明に係る方法によって、作業範囲もしくは処理可能な粒子の大きさの範囲が明らかに広がる。それにより本質的によりフレキシブルな方法が可能となった。なぜなら、供給材料は今や、必要に応じて、かつ利用可能な原材料もしくは原材料価格に応じて、選択できるからである。
【００３７】
本発明に係る方法の特殊な形態では、還元領域は少なくとも１つの、特に２つから４つの還元段階を備えていることが考えられている。付加的に、予熱領域も備えられてよい。複数の還元領域の使用は、有利であることが判明した。還元領域は還元アセンブリによって形成され得、当該還元アセンブリには、還元されるべき材料が、還元ガスとは逆の流れで運ばれる。還元ガスは、溶融領域あるいは溶融アセンブリにおいて生成され、還元アセンブリを通って運ばれる。
【００３８】
本発明に係る方法のさらなる特殊な形態では、共通のあるいはそれぞれ１つずつの独自の予熱領域を有する、平行に設けられた少なくとも２つの還元領域が備えられていることが考えられている。平行に設けられた２つの還元領域を使用することによって、還元能力を高めることができ、もしくは必要に応じて適応させることができる。本発明に従えば、供給材料は、予熱領域への投入前に乾燥される。
【００３９】
場合によっては、凝集体の硬化は乾燥に引き続いて行われ、温度は乾燥温度より上である。特に、バインダーとして糖蜜を用いる場合には、カラメル化は好適には２５０度より上で実施され得る。凝集体の乾燥時と場合によっては硬化時に受容されたかなりの熱は、好適には冷却の損失を回避しつつ、凝集体とともに予熱領域に供給される。
【００４０】
本発明に係る方法の特別な形態に従えば、予熱領域での温度調節のために、予熱領域でプロセスガスが部分的に燃焼される。
【００４１】
本発明に係る方法のさらなる形態に従えば、予熱領域での温度調節のために、予熱領域に導入される燃焼ガスが少なくとも部分的に燃焼されるか、あるいは熱いガスが予熱領域に導入される。
【００４２】
記述された処置によって、予熱領域の温度は、意図的に調節され得る。
【００４３】
本方法の特別な形態では、供給材料はまず、１つの微粒子状フラクションと１つの粗いフラクションあるいは複数の粗いフラクションに分級されることが考えられており、粗いフラクションは場合によっては乾燥の後および／あるいは粉砕の後に、還元領域に直接投入され、微粒子状フラクションは、請求項１から１８のいずれか一項に記載の凝集方法を通過した後に還元領域に投入される。選択的あるいは補足的に、粗いフラクションもしくは粗いフラクションの一部も、溶融領域に直接投入されてよい。凝集の微粒子状フラクションのみを供給すればよいので、それによって凝集コストを低減することができる。処理できない大きさの粒子があれば、粉砕が行われる。
【００４４】
本発明に従えば、１つあるいは複数の粗いフラクションは、場合によっては乾燥の後に、粉砕され、特に細かくすり潰され、請求項１から１８のいずれか一項に記載の凝集方法を通過した後に還元領域に投入される。それにより粗いフラクションも、凝集体として処理され、還元領域に投入され得る。
【００４５】
本発明に係る方法の有利な形態に従えば、供給材料は、請求項１から１８のいずれか一項に記載の凝集前に選別工程を通過し、有益物質が混入されおよび／あるいは有害物質が取り除かれたフラクションが形成され、このフラクションが凝集体として還元領域に供給される。すでに分級によって有益物質が混入され、かつ有害物質が取り除かれてよく、その結果還元法がより効率的に駆動され得、かつ有害物質があらかじめ分離され得る。
【００４６】
本発明に係る方法の特殊な形態に従えば、選別は、供給材料の個々の内容物質の、様々な厚さ、粒子の大きさ、粒子の形状、表面の特性と、磁気特性および導電性を利用して、特に、液体遠心分離機、ジグ選別機、振動台、高密度媒質、浮遊選鉱、磁気分離あるいは静電分離によって実施される。このような方法によって、鉱石精鉱を製造することができる。
【００４７】
本方法の有利な形態では、供給材料が乾燥している場合には、単段階あるいは多段階の篩いがけをベースにして分級が行われ、供給材料が湿っている場合には、湿式篩い分けをベースにして分級が行われることが考えられている。それにより湿った供給材料も問題なく処理され得る。
【００４８】
本発明に係る方法の有利な形態に従えば、湿った供給材料は、その凝集前に機械的および／あるいは熱的に乾燥される。
【００４９】
本発明は、さらに続いて、限定しない実施例もしくは図１に基づいて例示的に記述される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る方法を実施するための設備
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１は、溶融領域を形成する溶融アセンブリ１を示している。溶融アセンブリは溶融ガス化装置として形成されていてよいが、高炉（shaft furnace）あるいは溶融槽炉としても実施されてよい。溶融アセンブリ１内で生成された還元ガスは、還元アセンブリＲ１からＲ４に導入され、還元されるべき供給材料とは逆の流れで運ばれる。還元ガスを処理するための、図に表された装置は、ここでは詳述されない。
【００５２】
たとえば鉄鉱石および／あるいは鉄を含有する粉塵および／あるいはスラッジのような微粒子状鉄担体２は、添加材料３とバインダー４とを一緒に混合され、場合によってはこねられて、混合・凝集装置５で凝集され、特に造粒される。続いてこの混合物は、硬化のための装置６に供給され、当該装置において加熱によってバインダーが硬化され、その結果凝集体での硬さが増す。その際装置６での凝集体の加熱と滞留時間とは、凝集体の縁部層領域のバインダーのみが硬化するよう、制御される。混合・凝集装置５は、多段階に形成されていてもよく、その結果、生成される凝集体は１つあるいは複数の層で覆われ得る。それにより、層状の構造を有する凝集体を生成することができ、各層は、組成とバインダーに関して異なっていてよい。有利なのは、最外層に、硬化温度が低いもしくは硬化時間が短いバインダーを選択することであり、その結果装置６での硬化を、より低い温度かつより短い硬化時間で行うことができる。
【００５３】
装置６での処理の後、凝集体は、必要な場合には、さらに乾燥装置７で乾燥され、水分含有量が意図的に調節され得る。凝集体はさらに続いて、予熱アセンブリとして駆動され得る還元アセンブリＲ４に供給される。好ましくはその際、乾燥の結果凝集体に含まれるかなりの熱が、還元アセンブリに導入される。
【００５４】
予熱アセンブリでは、４００度から９００度の高温で、凝集体がその内部においても硬化され、その結果さらなるプロセスにとって有利な高い硬さを調節することができる。凝集体の最終硬化は、還元領域で行われてもよい。
【００５５】
このような凝集体は、還元プロセス、溶融還元プロセス、高炉プロセスだけでなく、凝集体を処理するあらゆる任意の冶金プロセスに供給され得る。好適には、還元アセンブリＲ１からＲ４で還元された凝集体は、さらなる凝集装置８に供給され得、その結果再び凝集体を溶融アセンブリ１に投入することができる。この方法で、溶融アセンブリのための供給材料の取り扱い、すなわちその輸送、搬送、あるいは貯蔵が改善され得る。
【符号の説明】
【００５６】
１ 溶融アセンブリ
２ 微粒子状鉄担体
３ 添加材料
４ バインダー
５ 混合・凝集装置
６ 硬化のための装置
７ 乾燥装置
８ 凝集装置
Ｒ１−Ｒ４ 還元アセンブリ
ＲＥ 銑鉄
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子状の鉄担体、特に鉄鉱石および／あるいは鉄鉱石精鉱および／あるいは鉄を含有する粉塵および／あるいはスラッジと、熱プロセス特に冶金プロセスのための供給材料としての少なくとも１つのバインダーとから、凝集体を製造する方法であって、前記鉄担体は、前記バインダーと、場合によっては添加材料と混合されかつ凝集される方法において、前記凝集体は、少なくとも１つのさらなる凝集ステップにおいて、鉄担体と少なくとも１つのバインダーとから成る層で覆われ、かつ前記凝集体は、該凝集体の表面領域のバインダーが硬化されるよう加熱されることを特徴とする方法。
【請求項２】
少なくとも１つの前記さらなる凝集ステップの後に前記凝集体は、最外層あるいは外層の前記バインダーが硬化するように、加熱されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記さらなる凝集ステップの前に前記凝集体が硬化されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
【請求項４】
最外層あるいは外層の前記バインダーは、前記凝集体の内部のバインダーよりも硬化温度が低いことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記凝集体は、特に硬化の後に、炭素含有材料、石灰、特に生石灰、あるいは凝集からの粉塵から成るコーティングで覆われることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記鉄担体と、前記バインダーと、場合によっては添加材料とは、バインダー力を高めるために、凝集の前にこねられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記鉄担体は、微粒子状の鉄鉱石および／あるいは粉塵および／あるいはスラッジの他に、粒子状の部分、特に、粒子の大きさが０，１ｍｍから３ｍｍ、特に０，５ｍｍから１，５ｍｍの再利用される凝集体を備え、前記粒子状の部分は前記凝集体を形成するための核形成剤として用いられることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記凝集体は、特に凝集の最中あるいはその後に、特に熱乾燥によっておよび／あるいは空気に晒して貯蔵させることによって乾燥されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
凝集前あるいはその最中に機械的な水分除去が行われ、特にプレス成形中の機械的な水分除去が行われることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記凝集体は造粒あるいはペレット化によって製造されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記粉塵および／あるいはスラッジが、鋼製品からの鉄および／あるいは炭素を含有する残余物あるいは細かくすり潰された炭素担体、特に無煙炭、コークスあるいは石油コークスであることを特徴とする請求項１から１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記鉄担体は、焼結鉱石、鉱石精鉱、小粒の鉄鉱石、凝集からのリターン材あるいは粉塵であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記添加材料は、冶金用の融剤、特に石灰および／あるいはドロマイトおよび／あるいは、少なくとも部分的に自己還元する凝集体を調節するための、炭素を含有する添加材料であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記凝集体は、直径０，５ｍｍから８ｍｍ、特に３ｍｍから６ｍｍであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
バインダーとして、無機材料あるいはそれらの混合物、特に生石灰あるいは消石灰あるいはベントナイトが用いられることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
バインダーとして、有機材料あるいはそれらの混合物、特に糖蜜、パルプ生産の廃液からの製品、澱粉、あるいはセルロースベースの長鎖高分子電解質が用いられることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記鉄担体が、分級によって、微粒子状フラクションと１つあるいは複数の粗いフラクションとに分けられ、かつ前記微粒子状フラクションは、場合によっては乾燥後に、凝集に供給され、分級は、篩いがけの形で、あるいは篩い分けと篩いがけとの組み合わせの形で行われることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記１つあるいは複数の粗いフラクションは、場合によっては乾燥後に、粉砕され、特に細かくすり潰され、凝集に供給されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
供給材料特に鉄鉱石、場合によっては添加材料と、請求項１から１８のいずれか一項に記載の凝集体とから、液状銑鉄あるいは液状鋼半製品を製造するための方法であって、前記供給材料は、還元領域において充分な還元が行われ、それから、炭素担体と酸素含有ガスとを添加した上で溶融するための溶融領域あるいは溶融アセンブリ、特に溶融ガス化装置に供給されて固定層が形成され、プロセスガスが生成され、かつ前記還元領域に導入される方法において、前記還元領域に加えて、前記供給材料および／あるいは凝集体が投入される予熱領域が備えられており、該予熱領域および／あるいは前記還元領域の温度は、前記凝集体が、前記予熱領域あるいは前記還元領域において完全に硬化するように選択されることを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記供給材料における前記凝集体の割合は、少なくとも３０％であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記還元領域は少なくとも１つの、特に２つから４つの還元段階を備えていることを特徴とする請求項１９あるいは２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
共通のあるいはそれぞれ１つずつの独自の予熱領域を有する、互いに平行に設けられた少なくとも２つの還元領域が備えられていることを特徴とする請求項１９から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記供給材料は、前記予熱領域への投入前に乾燥されることを特徴とする請求項１９から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記予熱領域での温度調節のために、前記予熱領域でプロセスガスが部分的に燃焼されることを特徴とする請求項１９から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記予熱領域での温度調節のために、前記予熱領域に導入される燃焼ガスが少なくとも部分的に燃焼されるか、あるいは熱いガスが前記予熱領域に導入されることを特徴とする請求項１９から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記供給材料はまず、１つの微粒子状フラクションと１つあるいは複数の粗いフラクションに分級され、該粗いフラクションは場合によっては乾燥の後および／あるいは粉砕の後に、前記還元領域に直接投入され、前記微粒子状フラクションは、請求項１から１８のいずれか一項に記載の凝集方法を通過した後に前記還元領域に投入されることを特徴とする請求項１９から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記１つあるいは複数の粗いフラクションは、場合によっては乾燥の後に、粉砕され、特に細かくすり潰され、請求項１から１８のいずれか一項に記載の凝集方法を通過した後に前記還元領域に投入されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記供給材料は、請求項１から１８のいずれか一項に記載の凝集前に選別工程を通過し、有益物質が混入されおよび／あるいは有害物質が取り除かれたフラクションが形成され、該フラクションが凝集体として前記還元領域に供給されることを特徴とする請求項１９から２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記予熱領域は前記還元領域から、領域間でのガス流が極めて充分に回避されるよう、分離されていることを特徴とする請求項２３あるいは２４に記載の方法。
【請求項３０】
選別は、供給材料の個々の内容物質の、様々な厚さ、粒子の大きさ、粒子の形状、表面の特性と、磁気特性および導電性を利用して、特に、液体遠心分離機、ジグ選別機、振動台、高密度媒質、浮遊選鉱、磁気分離あるいは静電分離によって実施されることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
供給材料が乾燥している場合には、単段階あるいは多段階の篩いがけをベースにして分級が行われ、供給材料が湿っている場合には、湿式篩い分けをベースにして分級が行われることを特徴とする請求項２６から２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記湿った供給材料は、その凝集前に機械的および／あるいは熱的に乾燥されることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項１】
微粒子状の鉄担体、特に鉄鉱石および／あるいは鉄鉱石精鉱および／あるいは鉄を含有する粉塵および／あるいはスラッジと、熱プロセス特に冶金プロセスのための供給材料としての少なくとも１つのバインダーとから、凝集体を製造する方法であって、前記鉄担体は、前記バインダーと、場合によっては添加材料と混合されかつ凝集される方法において、前記凝集体は、少なくとも１つのさらなる凝集ステップにおいて、鉄担体と少なくとも１つのバインダーとから成る層で覆われ、かつ前記凝集体は、該凝集体の表面領域のバインダーが硬化されるよう加熱されることを特徴とする方法。
【請求項２】
少なくとも１つの前記さらなる凝集ステップの後に前記凝集体は、最外層あるいは外層の前記バインダーが硬化するように、加熱されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記さらなる凝集ステップの前に前記凝集体が硬化されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
【請求項４】
最外層あるいは外層の前記バインダーは、前記凝集体の内部のバインダーよりも硬化温度が低いことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記凝集体は、特に硬化の後に、炭素含有材料、石灰、特に生石灰、あるいは凝集からの粉塵から成るコーティングで覆われることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記鉄担体と、前記バインダーと、場合によっては添加材料とは、バインダー力を高めるために、凝集の前にこねられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記鉄担体は、微粒子状の鉄鉱石および／あるいは粉塵および／あるいはスラッジの他に、粒子状の部分、特に、粒子の大きさが０，１ｍｍから３ｍｍ、特に０，５ｍｍから１，５ｍｍの再利用される凝集体を備え、前記粒子状の部分は前記凝集体を形成するための核形成剤として用いられることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記凝集体は、特に凝集の最中あるいはその後に、特に熱乾燥によっておよび／あるいは空気に晒して貯蔵させることによって乾燥されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
凝集前あるいはその最中に機械的な水分除去が行われ、特にプレス成形中の機械的な水分除去が行われることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記凝集体は造粒あるいはペレット化によって製造されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記粉塵および／あるいはスラッジが、鋼製品からの鉄および／あるいは炭素を含有する残余物あるいは細かくすり潰された炭素担体、特に無煙炭、コークスあるいは石油コークスであることを特徴とする請求項１から１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記鉄担体は、焼結鉱石、鉱石精鉱、小粒の鉄鉱石、凝集からのリターン材あるいは粉塵であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記添加材料は、冶金用の融剤、特に石灰および／あるいはドロマイトおよび／あるいは、少なくとも部分的に自己還元する凝集体を調節するための、炭素を含有する添加材料であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記凝集体は、直径０，５ｍｍから８ｍｍ、特に３ｍｍから６ｍｍであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
バインダーとして、無機材料あるいはそれらの混合物、特に生石灰あるいは消石灰あるいはベントナイトが用いられることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
バインダーとして、有機材料あるいはそれらの混合物、特に糖蜜、パルプ生産の廃液からの製品、澱粉、あるいはセルロースベースの長鎖高分子電解質が用いられることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記鉄担体が、分級によって、微粒子状フラクションと１つあるいは複数の粗いフラクションとに分けられ、かつ前記微粒子状フラクションは、場合によっては乾燥後に、凝集に供給され、分級は、篩いがけの形で、あるいは篩い分けと篩いがけとの組み合わせの形で行われることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記１つあるいは複数の粗いフラクションは、場合によっては乾燥後に、粉砕され、特に細かくすり潰され、凝集に供給されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
供給材料特に鉄鉱石、場合によっては添加材料と、請求項１から１８のいずれか一項に記載の凝集体とから、液状銑鉄あるいは液状鋼半製品を製造するための方法であって、前記供給材料は、還元領域において充分な還元が行われ、それから、炭素担体と酸素含有ガスとを添加した上で溶融するための溶融領域あるいは溶融アセンブリ、特に溶融ガス化装置に供給されて固定層が形成され、プロセスガスが生成され、かつ前記還元領域に導入される方法において、前記還元領域に加えて、前記供給材料および／あるいは凝集体が投入される予熱領域が備えられており、該予熱領域および／あるいは前記還元領域の温度は、前記凝集体が、前記予熱領域あるいは前記還元領域において完全に硬化するように選択されることを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記供給材料における前記凝集体の割合は、少なくとも３０％であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記還元領域は少なくとも１つの、特に２つから４つの還元段階を備えていることを特徴とする請求項１９あるいは２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
共通のあるいはそれぞれ１つずつの独自の予熱領域を有する、互いに平行に設けられた少なくとも２つの還元領域が備えられていることを特徴とする請求項１９から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記供給材料は、前記予熱領域への投入前に乾燥されることを特徴とする請求項１９から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記予熱領域での温度調節のために、前記予熱領域でプロセスガスが部分的に燃焼されることを特徴とする請求項１９から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記予熱領域での温度調節のために、前記予熱領域に導入される燃焼ガスが少なくとも部分的に燃焼されるか、あるいは熱いガスが前記予熱領域に導入されることを特徴とする請求項１９から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記供給材料はまず、１つの微粒子状フラクションと１つあるいは複数の粗いフラクションに分級され、該粗いフラクションは場合によっては乾燥の後および／あるいは粉砕の後に、前記還元領域に直接投入され、前記微粒子状フラクションは、請求項１から１８のいずれか一項に記載の凝集方法を通過した後に前記還元領域に投入されることを特徴とする請求項１９から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記１つあるいは複数の粗いフラクションは、場合によっては乾燥の後に、粉砕され、特に細かくすり潰され、請求項１から１８のいずれか一項に記載の凝集方法を通過した後に前記還元領域に投入されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記供給材料は、請求項１から１８のいずれか一項に記載の凝集前に選別工程を通過し、有益物質が混入されおよび／あるいは有害物質が取り除かれたフラクションが形成され、該フラクションが凝集体として前記還元領域に供給されることを特徴とする請求項１９から２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記予熱領域は前記還元領域から、領域間でのガス流が極めて充分に回避されるよう、分離されていることを特徴とする請求項２３あるいは２４に記載の方法。
【請求項３０】
選別は、供給材料の個々の内容物質の、様々な厚さ、粒子の大きさ、粒子の形状、表面の特性と、磁気特性および導電性を利用して、特に、液体遠心分離機、ジグ選別機、振動台、高密度媒質、浮遊選鉱、磁気分離あるいは静電分離によって実施されることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
供給材料が乾燥している場合には、単段階あるいは多段階の篩いがけをベースにして分級が行われ、供給材料が湿っている場合には、湿式篩い分けをベースにして分級が行われることを特徴とする請求項２６から２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記湿った供給材料は、その凝集前に機械的および／あるいは熱的に乾燥されることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【図１】
【公表番号】特表２０１２−５０２１８５（Ｐ２０１２−５０２１８５Ａ）
【公表日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２６４４８（Ｐ２０１１−５２６４４８）
【出願日】平成２１年８月１７日（２００９．８．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６０６０９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２８９３２
【国際公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（５９５０３１３６２）シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー (23)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１７日（２００９．８．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６０６０９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２８９３２
【国際公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（５９５０３１３６２）シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー (23)
【Ｆターム（参考）】
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