[发明专利]碳化铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合于炼铁和炼钢用原料的碳化铁(Fe₃C)生产方法，例如在电炉等中使用的炼钢原料，这种原料以碳化铁(Fe₃C)为主成分。

背景技术

钢的生产一般包括的步骤有：用高炉把铁矿石转化成生铁；然后再用平炉或转炉把生铁转化成钢。这样的传统方法需要大量的能量和大型设备，因此成本很高。此外，对于小规模炼钢来说，所用方法的步骤包括：直接转化铁矿石为炼钢炉用的原料，再用电炉等把原料转化成钢。就这种直接炼钢法来说，可使用直接还原法把铁矿石转化成还原铁。但是，用这种直接还原法生产的还原铁活性高，会与空气中的氧反应而放出热。因此，在还原铁的运输和储存中必须用惰性气体密封还原铁或者使用其它一些手段。由此，具有较高铁(Fe)含量，且其反应活性低并易于运输和储存的碳化铁(Fe₃C)，近来已作为电炉等炼钢的原料使用。

用于炼铁和炼钢的以碳化铁为主成分的原料不仅易于运输和储存，而且还具有可利用与铁元素结合的碳元素作炼铁或炼钢炉的燃料源，和利用可加速炼钢炉中反应的微泡产生源的优点。因此，对用于炼铁和炼钢的以碳化铁为主成分的原料近来产生了特殊的兴趣。

按照常规生产碳化铁的方法，是先把铁矿石粉料加到流态化床反应炉或诸如此类的炉中，使其在预定的温度下与含还原气体(例如氢)和渗碳气体(例如甲烷气等)的气体混合物反应。这样，含于铁矿石中的铁氧化物(赤铁矿(Fe₂O₃)、磁铁矿(Fe₃O₄)、方铁矿(FeO))以一步法(指通过在单一反应炉中同时引入还原气体和渗碳气体而完成的工艺过程)按下列反应式((1)、(2)、(3)、(4))所示进行还原和渗碳。

                       …(1)

                          …(2)

                             …(3)     

                           …(4)

此外，可把反应式(1)到(3)加起来。结果，决定氧化铁的还原和渗碳过程的反应式可用下列反应式(5)和上述反应式(4)表示。

                          …(5)

有关本发明领域的现有技术描述在例如国际专利申请(PCT/US 91/05198)的日本译文本公告号6-501983中。

但是，单体碳的产生往往取决于流态化床反应炉中的生产条件如气体组成，反应温度等。在单体碳与碳化铁混合的情况下，会出现下列的缺点。

(1)由流态化床反应炉排出的气体中所散射的单体碳会引起粉尘着火或爆炸的可能性。

(2)流态化床反应炉的开口如原料入口、产品的排出口有时会被单体碳堵塞。

(3)CH₄会随着单体碳的产生而消耗。为此，需要为产生碳化铁所必要的CH₄格外多。

(4)一旦产生单体碳，就能加速单体碳的产生。

考虑到现有技术中的上述问题，本发明的目的在于提供一种难以产生单体碳的碳化铁生产方法。

发明内容

为了完成上述目的，本发明能对反应炉室的后半部的单体碳进行检测并且改变适应于所检测的单体碳量的反应气体的组成，从而控制单体碳的产生。