JP2001294919A

JP2001294919A - 金属鉄の製法

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Publication number: JP2001294919A
Application number: JP2000098825A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tsushimo; 修津下; Yasuhiro Tanigaki; 恭広谷垣; Isao Kobayashi; 勲小林; Keisuke Honda; 啓介本多; Koji Tokuda; 耕司徳田; Shoichi Kikuchi; 晶一菊池; Shuzo Ito; 修三伊東
Original assignee: MIDREX INTERNATL BV
Current assignee: MIDREX INTERNATL BV
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-26
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP4214658B2

Abstract

(57)【要約】【課題】炭素質還元剤と酸化鉄源を含む塊成物を、移
動床型還元溶融炉の炉床耐火物上に供給して加熱し、酸
化鉄を還元溶融した後、得られる金属鉄を冷却し凝固さ
せてから前記炉外へ排出して回収する金属鉄の製法を実
施する際に、該還元溶融工程で副生するスラグの堆積に
よって上記炉床耐火物の浸潤・侵食を抑制しつつ、且つ
該スラグ堆積物層表面の損傷を副生スラグによって自己
補修可能とし、連続操業効率を高めること。【解決手段】上記還元溶融過程で生成するスラグを含
む堆積物層を前記炉床耐火物上に形成し、該堆積物層の
全部または一部を、該堆積物層中に残存する微細粒鉄と
共に定期的もしくは連続的に除去することにより、炉床
耐火物を保護しつつ金属鉄の連続製造を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属鉄の製法に関
し、特に、炭素質還元剤（コークス粉など：以下、炭材
ということがある）と鉄鉱石等の酸化鉄源を含む塊成物
を、移動床型還元溶融炉の炉床耐火物上に供給して加熱
し酸化鉄を還元溶融した後、該還元鉄を冷却して粒状の
金属鉄を製造する際に、炉床耐火物の損傷を可及的に抑
制し、あるいは損傷した炉床部を操業工程で自己修復し
つつ、安定して連続操業し得る様に改善された金属鉄の
製法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば本件出願人が特開平９−２５６０
１７号公報として開示した如く、回転炉やストレートグ
レートの如き移動床型還元溶融炉における上流側の炉床
耐火物上に炭素質還元剤と酸化鉄源を含む塊成物を連続
的に供給し、炉床を連続的に移動させつつ該塊成物を炉
床耐火物上で加熱して酸化鉄を固体状態で還元し、生成
する還元鉄を引き続いて浸炭・溶融・凝集させてから冷
却し、粒状の金属鉄として前記炉外へ排出することによ
り、金属鉄を得る方法は公知である。

【０００３】その際、酸化鉄の還元は、移動炉床の耐火
物上で前記塊成物を加熱することによって進められる。
そして還元の後、還元性雰囲気下で更に加熱することに
より還元鉄の浸炭を進めて低融点化することにより溶融
・凝集させ、次いで冷却して凝固した粒状の金属鉄を、
スクリュー機構など任意の排出手段によって炉床耐火物
上から炉外へ排出する。

【０００４】この還元溶融工程では、酸化鉄源として使
用する鉄鉱石などに含まれる脈石成分などに由来して相
当量の溶融スラグが生成するが、この溶融スラグは炉床
耐火物を溶損（浸潤・侵食）させる大きな原因となる。
特に該溶融スラグ中に未還元のＦｅＯ溶融物が混入する
と、上記浸潤・侵食による溶損は更に顕著となり、炉床
耐火物の寿命を著しく短縮する。ところが従来技術で
は、こうした溶融スラグに起因する炉床耐火物の溶損を
防止する具体的な手段についての研究は殆どなされてい
ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、その目的は、炉床
耐火物の前記溶融スラグに起因する炉床耐火物の溶損
（浸潤・溶損）を可及的に抑制すると共に、たとえ溶損
を受けたとしても、操業過程で該溶損部を自己補修でき
る様にし、炉床耐火物の寿命を延長して連続操業性を高
めることのできる技術を確立することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る金属鉄の製法とは、炭素質還元剤
と酸化鉄を含む塊成物を、移動床型還元溶融炉の炉床耐
火物上に供給して加熱し酸化鉄を還元溶融した後、得ら
れる金属鉄を冷却してから前記炉外へ排出して回収する
金属鉄の製法であって、上記還元溶融過程で生成するス
ラグを含む堆積物層を前記炉床耐火物上に形成すること
により、炉床耐火物を保護しつつ金属鉄を製造するとこ
ろに要旨を有している。

【０００７】この方法を実施するに当たっては、スクリ
ューやスクレーパなどの排出装置により、前記堆積物層
の全部または一部が、該堆積物層中に残存する金属鉄等
と共に定期的もしくは連続的に除去されるが、該排出装
置の刃先部と前記炉床耐火物表面との間隔を調整するこ
とによって前記堆積物層の厚さを調整し、或いは該堆積
物層の除去厚さを調整する方法が好ましく採用される。

【０００８】この方法を実施するに当たっては、前記堆
積物層の表層部に、例えばアルミナやマグネシアの如き
堆積物の融点調整用添加剤（通常は融点上昇用添加剤）
を定期的もしくは連続的に供給して該堆積物層表面の融
点を高めれば、生成する金属鉄が該堆積物層内へ潜り込
むのを抑えることができるので、連続操業を一層円滑に
遂行可能となる。同様の趣旨で、上記還元溶融炉の適所
で炉床下部を強制冷却することにより前記堆積物層の凝
固・形成を促進し、該堆積物層を金属鉄が潜り込まない
程度の硬さに調整することも有効である。

【０００９】また該堆積物層を除去する際には、該堆積
物層を炉床下方からの強制冷却や冷却用ガスの吹き付け
等によって冷却し、固液共存状態のシャーベット状にし
てから除去する方法を採用すれば、堆積物層の除去を円
滑に行ない得ると共に、除去後の堆積物層表面をより平
滑にすることができるので好ましい。

【００１０】更に本発明を実施するに当たっては、前記
還元溶融炉の操業開始期（操業中断後の再稼動時を含
む）に、前記炉床耐火物上に予め初期保護層を形成して
おけば、還元溶融時に生成（副生）する溶融スラグが炉
床耐火物に直接接触することがなくなり、炉床耐火物の
溶損をより効果的に防止できるので好ましい。該初期保
護層としては、溶融スラグに対して溶損を受け難いアル
ミナ主体の酸化物が最も好ましいが、この他、前記還元
時に生成するスラグと略同一組成となる様に予め成分調
整した鉱石混合物やリサイクルスラグを使用することも
有効である。

【００１１】そして本発明の方法を採用すれば、還元溶
融炉の操業中に生じた上記堆積物層表面のへこみ部や窪
み部も、前記還元時に生成するスラグ或いはこれと略同
一組成となる様に予め成分調整した鉱石混合物もしくは
リサイクルスラグで充填することにより簡単に補修する
ことができる。

【００１２】また本発明を実施するに当たっては、前記
塊成物を装入するに先立って、前記初期保護層もしくは
スラグ堆積物層の上に粉状炭素物質を適当な厚さで層状
に敷き詰めておけば、該粉状炭素物質によって初期保護
層や堆積物層表面への粒状金属鉄の融着が抑えられ、粒
状金属鉄の排出がより容易になると共に、微細粒鉄の初
期保護層や堆積物層表面への埋没も抑えられるので好ま
しい。このとき、上記粉状炭素物質中に前記融点調整用
添加剤を適量配合しておけば、当該堆積層内への金属鉄
の埋没も一層効果的に抑えられるので好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態および実施例】以下、本発明の実施
形態を具体例を示す実施例を参照しながら詳細に説明し
ていくが、それらは飽くまで代表例であって、本発明は
図示例に限定されるものではない。

【００１４】図１〜３は本発明が適用される本発明者ら
自身が開発した移動床型還元溶融炉の一例を示す該略説
明図で、ドーナツ状の回転移動床を有するドーム型構造
のものを示しており、図１は概略見取図、図２は図１に
おけるＡ−Ａ線断面相当図、図３は、理解の便のため図
１における回転移動床の回転移動方向に展開して示す概
略断面説明図であり、図中１は回転炉床、２は該回転炉
床をカバーする炉体であり、回転炉床１は、図示しない
駆動装置により適当な速度で回転駆動できる様に構成さ
れている。

【００１５】炉体２の壁面適所には複数の燃焼バーナ３
が設けられており、該燃焼バーナ３の燃焼熱およびその
輻射熱を回転炉床１上の原料塊成物に伝えることによ
り、該塊成物の加熱還元が行われる。図示する炉体２は
好ましい例を示したもので、炉体２内部は１枚の仕切壁
Ｋで還元溶融ゾーンＺ₁と冷却ゾーンＺ₂に仕切られてお
り、該炉体２の回転方向最上流側には回転炉床１を臨ん
で原料および副原料装入手段４が配置されると共に、回
転方向最下流側（回転構造であるため、実際には装入手
段４の直上流側にもなる）には排出手段６が設けられて
いる。

【００１６】この還元溶融炉を稼動するに当たっては、
回転炉床１を所定の速度で回転させておき、該回転炉床
１上に、炭素質還元剤と酸化鉄を含む塊成物を装入装置
４から適当な厚さとなる様に供給していく。炉床１上に
装入された原料塊成物は、還元溶融ゾーンＺ₁を移動す
る過程で燃焼バーナ３による燃焼熱及び輻射熱を受け、
塊成物内に含まれる酸化鉄と炭素質還元剤との反応で生
成する一酸化炭素により酸化鉄は還元され、ほぼ完全に
還元されて生成した還元鉄は、更に炭素リッチ雰囲気下
で加熱されることにより浸炭して溶融し、副生するスラ
グと分離しながら凝集して粒状の溶融金属鉄となった
後、冷却ゾーンＺ₂で任意の冷却手段Ｃで冷却されて固
化し、その下流側に設けられた排出手段６によって順次
掻き出される。この時、副生したスラグも同時に排出さ
れるが、これらはホッパーＨを経た後、任意の分離手段
（篩目や磁選装置など）により粒状の金属鉄とスラグの
分離が行われ、最終的に鉄分純度が９５％程度以上、よ
り好ましくは９８％程度以上でスラグ成分含量の極めて
少ない粒状の金属鉄として得ることができる。

【００１７】本発明では、この様な移動床型還元溶融炉
を用いて高純度の粒状金属鉄を製造する際に、特に回転
炉床１を構成する炉床耐火物の保護に主眼を置く発明で
あるから、以下、炉床耐火物の損傷状況とその補修、更
新を主体にして説明する。しかし本発明が適用される移
動床型還元溶融炉の構成は勿論図１〜３に示した様な形
状・構造のものに限定される訳ではなく、構成要素とし
て移動タイプの炉床を含むものであれば、例えばストレ
ートグレートタイプの如き他の全ゆる構造の移動床型還
元溶融炉にも有効に活用できる。

【００１８】本発明では、上記の様に鉄源として酸化鉄
を含み、該酸化鉄の還元剤として作用する炭素質還元剤
を含む塊成物を移動炉床上で加熱し、酸化鉄を固体状態
で還元し、生成する還元鉄を引き続いて浸炭・溶融・凝
集させてから冷却し、粒状の金属鉄として炉外へ排出さ
せる金属鉄製造設備において、これら固体還元と浸炭・
溶融・凝集が連続的に行われる際の支持層となる炉床耐
火物を保護および自己修復可能にし、それにより炉床耐
火物の寿命を大幅に延長可能にしたもので、その基本的
構成は下記の通りである。

【００１９】まず図４は、本発明の好ましい実施形態を
示す概略断面説明図であり、操業開始時には移動床型還
元溶融炉の炉床耐火物７上に、アルミナ主体の酸化物
［もしくは還元溶融工程で副生するスラグに近似した成
分組成の鉱石混合物（もしくはリサイクルスラグ）］か
らなる初期保護層８を形成しておき、炉床を回転させな
がらその上に原料塊成物Ｇを連続的に供給していく［図
４(Ａ)］。

【００２０】この原料塊成物Ｇは、前記図１〜３で説明
した如く還元溶融炉の還元溶融ゾーンＺ₁を移動する過
程でバーナからの熱および輻射熱を受け、該塊成物中の
酸化鉄は固体還元を受けて還元鉄となった後、更なる加
熱を受けて浸炭され低融点化して溶融すると共に、該溶
融鉄は副生するスラグと分離しながら相互に付着し合っ
て凝集・成長し比較的大きな粒状の金属鉄Ｆｅとなり、
副生スラグＳｇも凝集して両者は分離する［図４(Ｂ)の
状態］。

【００２１】そしてこれを、前述した様な排出装置の直
上流側位置で冷却してから排出装置の設置位置まで移動
させ、凝固した粒状の金属鉄ＦｅとスラグＳｇを該排出
装置により炉床表面から掻き出す［図示せず］。

【００２２】このとき、前記還元溶融過程で副生したス
ラグの溶融物は、前記初期保護層８と合体してスラグ堆
積物層Ｔを形成していくが、上記溶融・凝固過程では、
十分に凝集・成長していない微細な粒状金属鉄（微細粒
鉄ということがある）Ｆｅ_sや高融点スラグＳｇ_sも相当
量生成しており、これらは、前記図１〜３に示した様な
排出装置６と堆積物層Ｔ表面との間を掻い潜ってスラグ
堆積物層Ｔの表面に残存したり、一部は該排出装置６と
の間に挟まって該堆積物層Ｔ内に強引に埋め込まれた状
態となる［図４(Ｃ)参照］。

【００２３】この状態で連続操業を続けると、該スラグ
堆積物層Ｔ表面に残存し或いは埋め込まれた微細粒鉄Ｆ
ｅ_s等が徐々に堆積して肥大化し、排出できなくなるこ
とがある。

【００２４】そこで本発明では、上記微細粒鉄Ｆｅ_s等
の堆積による前記障害を回避するため、スラグ堆積物層
Ｔ表面及び内部に微細粒鉄Ｆｅ_s等がある程度溜まった
時点で、これらを該堆積物層Ｔの一部もしくは全部と共
に削り取る。そうすると、図４(Ｄ)に示す如く炉床上の
堆積物層Ｔ表面は平滑にならされ、操業開始当初に形成
した初期保護層８とその上に薄く堆積物層Ｔが被覆され
た平滑な状態となる。

【００２５】この状態で更に操業を続け、再びスラグ堆
積物層Ｔがある程度付着・堆積した時点で、該堆積物層
Ｔ(又はこれと前記保護層８の一部)を微細粒鉄Ｆｅ_s等
と共に間欠的もしくは連続的に除去し、この作業を適当
な周期で繰り返し実施すると、最初に形成した初期保護
層８の上層側は徐々にスラグ堆積層Ｔによって更新さ
れ、最終的には初期保護層８の殆どがスラグ堆積物層Ｔ
により入れ替わって図４（Ｅ）の状態となり、炉床の表
面はこの状態で安定化する。このとき初期保護層８の一
部は、操業開始後相当期間に亘って炉床耐火物７の表面
に残存し、スラグ堆積物層Ｔの掻き出し条件によっては
少量の初期保護層８が常時残存した状態になることもあ
る。

【００２６】そしてこの状態で操業を継続すれば、該堆
積物層Ｔの表層側では堆積物層Ｔが還元溶融過程で副生
するスラグによって順次更新されるだけで、結果的に炉
床耐火物７には全く損傷を与えることなく炉床表面を常
に平滑な状態に維持することができる。

【００２７】尚上記においてスラグ堆積物層Ｔの厚み
は、該堆積物層Ｔ除去手段（これは、前記排出装置６を
兼用してもよく、あるいは排出装置６とは個別に設けて
も構わない）の上下移動により炉床表面間の間隔を調整
することによって行なえばよく、具体的には、操業開始
後は該除去手段の刃先部を少しづつ上昇させて堆積物層
Ｔ表面との上記間隔を広げていくことによって堆積物層
Ｔが徐々に厚くなる様に制御し、該堆積物層Ｔの表面や
内部への微細粒鉄Ｆｅ_s等の付着・堆積量が増大した時
点で、該除去手段の刃先部を堆積物層Ｔの除去したい深
さ位置まで降下させ、それにより堆積物層Ｔの除去厚さ
や残存厚さを任意に調整すればよい。この上下作動を適
当な周期で間欠的に繰り返し、或いは連続的に繰り返す
ことにより、堆積物層Ｔへの微細粒鉄Ｆｅ_sの過度の堆
積を防止しつつ、その表面を常時平滑に維持することが
可能となる。

【００２８】図５はこの状態を示す概略説明図であり、
図５(Ａ)は、排出装置６の刃先部を少しずつ上昇させて
堆積物層Ｔを厚くしている状態、図５(Ｂ)は、堆積物層
Ｔの表面に残存し或いは内部に埋め込まれた微細粒鉄Ｆ
ｅ_s等の堆積量が増大した時点で、排出装置６の刃先部
を下げてその先端を堆積物層Ｔの除去深さ位置まで降下
させ、堆積物層Ｔを微細粒鉄Ｆｅ_s等と共に排出してい
る状況を示している。

【００２９】なお上記では、排出装置６の刃先部を少し
ずつ上昇させてスラグ堆積物層Ｔを徐々に厚くし、微細
粒鉄Ｆｅ_sの付着・堆積量がある程度増大した時点で、
排出装置６の刃先部を下げてその先端を一気に堆積物層
Ｔの除去深さ位置まで降下させ、堆積物層Ｔの表層部を
所定厚さに除去する例を示したが、この他、操業開始期
に操業しようとするレベルを予め決めておき、その位置
に排出装置６の掻取り刃のレベルを設定して当該レベル
まで初期保護層８を堆積させ、該初期保護層８の浸潤・
侵食と微細粒鉄の堆積がある程度進行した時点で、該掻
取り刃のレベルを一気に下げて堆積物層Ｔの表層部を除
去することも可能である。

【００３０】尚、上記スラグ堆積物層Ｔの除去手段が、
製品金属鉄Ｆｅ排出手段との兼用、もしくは個別の除去
手段であってもよいことは先に述べた通りであるが、除
去手段の具体的な機構や構成も特に制限されるものでは
なく、例えばスクリュータイプ、スクレーパタイプな
ど、要は堆積物層Ｔの一部もしくは全部を効率よく平滑
に除去する機能を備えたものであれば、どの様な除去手
段を採用しても構わない。またその刃先部の上下作動を
行なう具体的な手段にも格別の制限はなく、公知の昇降
手段を任意に選択して適用できる。

【００３１】即ち本発明によれば、炉床耐火物の表面は
操業当初に形成した初期保護層８およびその後の操業過
程で副生するスラグの堆積によって形成される堆積物層
Ｔにより常に保護され、炉床表面に付着・堆積する微細
粒鉄は、定期的もしくは連続的に行なわれる上記スラグ
堆積物層Ｔ表層部の除去に伴って逐次炉床表面から排出
されるので、微細粒鉄の過度の堆積による障害は起こら
ない。

【００３２】また、仮に該スラグ堆積物層Ｔの表面が多
少損傷を受けたとしても、その損傷部は操業過程で副生
するスラグの堆積により自己修復されるので、炉床表面
は特別の事故がない限り半永久的に平滑な表面状態を維
持することが可能となる。ちなみに図６は、スラグ堆積
物層Ｔ表面に窪みができた時の自己修復状況を例示する
概略断面説明図であり、該堆積物層Ｔ表面に窪みＱがで
きても［図６(Ａ)］、次サイクルの還元溶融工程で該窪
み部Ｑに副生スラグＳｇが微細粒鉄Ｆｅ_sなどと共に堆
積し［図６(Ｂ)］、その下流側でこれらスラグＳｇや微
細粒鉄Ｆｅ_sを含む堆積層Ｔの表層部を除去すれば、炉
床表面は平滑に均される［図６(Ｃ)］。また場合によっ
ては、図７(Ａ)〜（Ｃ）に示す如く、該窪み部Ｑに副生
スラグと略同一組成となる様に成分調整した鉱石混合物
Ｏ（またはリサイクルスラグ）を別途供給することによ
っても、同様に修復することができる。

【００３３】尚、こうした副生スラグによる自己修復機
能によって炉床表面を常時平滑に維持するには、該スラ
グ堆積物層Ｔの厚さを適正な範囲、好ましくは数ｍｍ乃
至数十ｍｍの範囲に制御することが望ましい。

【００３４】初期保護層８の構成素材としては、通常の
溶融スラグに対して耐溶損性に優れたアルミナ主体の酸
化物が最も好ましいが、本発明では上記の様に操業過程
で副生するスラグの堆積を利用する方法であるから、初
期保護層８の構成素材として、当該操業時に副生するス
ラグに近似した組成の鉱物質を使用したり、或いはリサ
イクルスラグを利用することも可能である。また、該堆
積物層Ｔは操業開始の初期段階から炉床耐火物表面に徐
々に形成されるので、最初は炉床耐火物保護に必要な最
小限の初期保護層８を形成しておき、その上に副生スラ
グを逐次堆積させることによって十分な炉床耐火物保護
効果を得ることができる。特に長期連続操業を行なう際
には、操業開始期に形成した初期保護層８が副生スラグ
の堆積物層Ｔによって実質的に全てが置き換わることも
多いが、それでも炉床耐火物保護効果は十分有効に発揮
される。

【００３５】ところで前記スラグ堆積物層Ｔは、前述の
如く還元溶融過程で副生する溶融状態乃至半溶融状態の
スラグによって逐次更新されていくが、該スラグ堆積物
層Ｔの表層部の融点が低すぎると、生成する高比重の粒
状金属鉄が該堆積物層Ｔ内に埋り込んでその排出が困難
になるので、該堆積物層Ｔは粒状金属鉄が埋り込まない
程度の硬さに維持することが望ましい。その為の手段と
しては、原料塊成物を調製する段階で、その中に含まれ
るスラグ形成成分の組成を調整し、適度の融点のスラグ
が副生する様に制御することも可能であるが、副生スラ
グの融点が高くなり過ぎると、固体還元によって生成し
た金属鉄と副生スラグの溶融分離が進み難くなり、製品
金属鉄の純度が低下する大きな原因となる。

【００３６】そこで、副生スラグの融点を低レベルに維
持しつつ、しかも更新されていくスラグ堆積物層Ｔの融
点を高めて金属鉄の埋り込みを可及的に抑制すべく研究
を行なったところ、上記スラグ堆積物層Ｔの表層部に、
該堆積物に対して融点上昇作用を示す融点調整用添加剤
を添加すればよいことを知った。即ち前記堆積物層Ｔ上
に、任意の場所で間欠的もしくは連続的に該融点調整用
添加剤を混入させると、副生スラグが低融点のものであ
っても、該融点調整用添加剤の混入によりスラグ堆積物
層Ｔの融点が上昇して硬質化し、該堆積層内への粒状金
属鉄の埋り込みを可及的に防止できるのである。

【００３７】該融点調整用添加剤の種類は、副生スラグ
の成分組成によって異なるが、好ましいものとしては、
アルミナを含む酸化物およびマグネシアを含む酸化物な
どが例示され、これらは単独で使用し得る他、必要によ
り２種以上を併用できる。

【００３８】これら融点調整用添加剤の添加量は、副生
スラグの成分組成に応じて適宜設定すれば良く、またそ
の添加位置も特に制限されないが、通常は、原料塊成物
装入位置の前後もしくは還元溶融ゾーンの適所でスラグ
堆積物層Ｔ上に定期的もしくは連続的に装入すればよ
い。

【００３９】また同様の趣旨で、炉床の下部から水冷ジ
ャケットや冷却用ガスの吹き付けなどによってスラグ堆
積物層Ｔを冷却し、該堆積物層Ｔの固化を進めることに
よって金属鉄が埋り込まない程度の硬さに調整すること
も有効である。なお該堆積物層Ｔの凝固促進に炉床下部
からの冷却を採用するのは、該冷却によって酸化鉄の加
熱還元が阻害されるのを抑えるためである。ちなみに酸
化鉄の加熱・還元は、前述の如く還元溶融炉本体の壁面
に設けた燃焼バーナからの燃焼熱と輻射熱による炉床上
方側からの熱によって行われるので、該還元工程で炉床
表面のスラグ堆積物層Ｔを炉床下部から強制冷却して
も、還元・溶融効率には実質的な悪影響を及ぼす恐れは
ない。

【００４０】ところで、上記スラグ堆積物層Ｔの除去
は、前述の如く製品となる粒状金属鉄の排出と兼用した
排出手段あるいは堆積物層Ｔの除去専用に設けた除去手
段によって行われるが、これら除去手段にかかる負荷を
可及的に低減すると共に、除去後の表面をできるだけ平
滑にするには、掻き取り除去時点でのスラグ堆積物層Ｔ
が固液共存状態のシャーベット状となる様な温度に制御
することが望ましく、その為の手段としては、炉床下面
から水冷ジャケットにより冷却する方法や冷却用ガスの
吹き付けなどが例示される。

【００４１】尚、スラグ堆積物層Ｔからの掻き出し物中
には、スラグ成分と共に相当量の微細粒鉄が含まれてお
り、これらの微細粒鉄も高レベルの鉄含有率を有してい
るので、該排出物は磁選など任意の手段で選別し、微細
粒鉄も製品金属鉄と共に回収することが好ましい。

【００４２】また本発明の更に他の実施形態として、前
記保護層８上あるいはスラグ堆積物層Ｔ上に原料塊成物
を装入するに先立って粉状炭素物質を薄く敷き延べてお
くことも有効である。即ち加熱により固体還元を効率よ
く進めると共に、加熱のための燃焼によって生成する酸
化性ガス（ＣＯ₂やＨ₂Ｏ）による還元鉄の再酸化を防止
するには、炉内の特に原料塊成物近傍の還元ポテンシャ
ルを高めることが有効であり、上記の様に炉床面に予め
粉状炭素物質を敷き延べておけば、これら粉状炭素物質
により炉内の還元ポテンシャルがより高度に維持され、
還元・溶融をより効率よく進めると共に還元鉄の再酸化
を防止することができる。しかも該粉状炭素物質は、ス
ラグ堆積物層Ｔへの金属鉄の付着を抑える作用も発揮
し、粒状金属鉄の炉床面からの離脱を容易にしてその排
出をより円滑にする。

【００４３】ちなみに図８（Ａ）〜（Ｅ）は、上記粉状
炭素物質の敷き延べを採用した場合の還元・溶融と炉床
自己修復状況を示す概略断面説明図であり、スラグ堆積
層Ｔ表面に粉状炭素物質層Ｃ_Lを形成してこの上に原料
塊成物Ｇを供給する他は、前記図４（Ａ）〜（Ｅ）に示
した例と実質的に変わらない。

【００４４】図９は、粉状炭素物質Ｃ_Lの敷き延べを採
用した場合の炉床修復状況を示す概略断面説明図であ
り、スラグ堆積物層Ｔ上に粉状炭素物質Ｃ_Lを敷き延べ
てからその上に原料塊成物Ｇを装入して該原料塊成物Ｇ
の還元溶融を行ない［図９(Ａ)］、スラグ堆積物層Ｔお
よび粉状炭素物質層Ｃ_L内における微細粒鉄Ｆｅ_s等の堆
積量が増大したときに、図９（Ｂ）に示す如く該刃先を
降下させ、微細粒鉄Ｆｅ _s等が溜まったスラグ堆積物層
Ｔの表層部を粉状炭素物質Ｃ_Lと共に除去してスラグ堆
積物層Ｔを水平にならす。そして、炉床が旋回して原料
塊成物Ｇの装入位置に至る前に、副原料装入装置９から
粉状炭素物質Ｃ_Lを所定厚さレベルまで装入し、その上
に原料塊成物Ｇを装入することによって連続操業を行な
えばよい。

【００４５】なお、粉状炭素物質Ｃ_Lの敷延べ厚さは特
に制限されないが、原料塊成物近傍の還元ポテンシャル
を高め、或いは粒状金属鉄の炉床面からの離脱を容易に
するという作用を有効に発揮させる上ではごく薄く敷い
ておくだけでよく、通常は１〜１０ｍｍ程度以下でも十
分に目的を果たすことができる。また、該粉状炭素物質
Ｃ_Lに前述した融点調整用添加剤を適量配合しておき、
該融点調整用添加剤によるスラグ堆積物層Ｔの融点上昇
を併せて行なうことは、実操業上も簡単で有効な方法と
して推奨される。

【００４６】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、移
動床型還元溶融炉の炉床耐火物を、操業時に原料塊成物
から生成するスラグ成分の堆積と、その定期的もしくは
連続的除去によって、連続操業時におけるスラグ堆積物
層上への微細金属鉄の付着・堆積を防止しつつ、該堆積
物層表面の損傷部の自己補修作用によって炉床面を常時
平滑に維持することができ、元々の炉床耐火物を実質的
に殆ど損傷することなく連続操業を行なうことができ、
炉床補修の周期を大幅に延長して連続操業効率を飛躍的
に高めることができる。しかもこの炉床補修は、操業工
程で生成するスラグをそのまま有効に活用する自己補修
作用によって行なうもので、操業開始期に使用する初期
保護層形成用素材を除けば、その後は補修材を外部供給
する必要もないので、極めて経済的な方法である。ま
た、上記初期保護層形成用材料としてリサイクルスラグ
を使用すれば更に経済的となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される円形移動床型還元溶融炉を
例示する概略説明図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面相当図である。

【図３】図１における移動床回転方向に展開して示す断
面説明図である。

【図４】本発明を採用した時のスラグ堆積物層の形成状
況を例示する概念図である。

【図５】本発明の他の実施例にかかる修復状況を示す概
念図である。

【図６】本発明の更に他の実施例にかかる炉床補修状況
を示す概念図である。

【図７】本発明の更に他の実施例にかかる炉床補修状況
を示す概念図である。

【図８】粉状炭素物質の上敷を採用した時の炉床修復状
況を示す概念図である。

【図９】粉状炭素物質の上敷を採用した他の炉床修復状
況を示す概念図である。

【符号の説明】

１移動炉床２炉体３燃焼バーナ４原料（及び副原料）装入装置６排出装置７炉床耐火物８初期保護層Ｔスラグ堆積物層Ｇ原料塊成物Ｆｅ金属鉄（粒状鉄）Ｆｅ_s 微細粒鉄（残留鉄分）ＳｇスラグＳｇ_s 残留スラグＣ_L 粉状炭素物質Ｋ仕切り板Ｃ冷却部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２７Ｄ 1/16 Ｆ２７Ｄ 1/16 Ｗ (72)発明者小林勲大阪市中央区備後町４丁目１番３号株式会社神戸製鋼所大阪支社内 (72)発明者本多啓介大阪市中央区備後町４丁目１番３号株式会社神戸製鋼所大阪支社内 (72)発明者徳田耕司大阪市中央区備後町４丁目１番３号株式会社神戸製鋼所大阪支社内 (72)発明者菊池晶一大阪市中央区備後町４丁目１番３号株式会社神戸製鋼所大阪支社内 (72)発明者伊東修三大阪市中央区備後町４丁目１番３号株式会社神戸製鋼所大阪支社内Ｆターム(参考） 4K012 DE01 DE02 DE03 DE06 DE08 4K050 AA04 BA02 CA09 CB10 CD02 CF22 CG22 4K051 AA07 AB05 BE03 HA00 HA16 LJ01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素質還元剤と酸化鉄を含む塊成物を、
移動床型還元溶融炉の炉床耐火物上に供給して加熱し酸
化鉄を還元溶融した後、得られる金属鉄を冷却してから
前記炉外へ排出して回収する金属鉄の製法であって、上
記還元溶融過程で生成するスラグを含む堆積物層を前記
炉床耐火物上に形成することにより、炉床耐火物を保護
しつつ金属鉄を製造することを特徴とする金属鉄の製
法。
【請求項２】排出装置により、前記堆積物層の全部ま
たは一部を、該堆積物層中に残存する金属鉄と共に定期
的もしくは連続的に除去する請求項１に記載の製法。
【請求項３】前記排出装置の刃先部と前記炉床耐火物
表面との間隔を調整することにより、前記堆積物層の厚
さを調整する請求項２に記載の製法。
【請求項４】前記堆積物層の表層部に、該堆積物の融
点調整用添加剤を定期的もしくは連続的に供給する請求
項１〜３のいずれかに記載の製法。
【請求項５】前記堆積物層を固液共存状態にしてから
除去する請求項２〜４のいずれかに記載の製法。
【請求項６】前記還元溶融炉の炉床下部を強制冷却す
ることにより、前記堆積物層の凝固・形成を促進する請
求項１〜５のいずれかに記載の製法。
【請求項７】前記還元溶融炉の操業開始期に、前記炉
床耐火物上に予め初期保護層を形成しておく請求項１〜
６のいずれかに記載の製法。
【請求項８】前記初期保護層がアルミナを含む酸化物
である請求項７に記載の製法。
【請求項９】前記初期保護層が、前記還元時に生成す
るスラグと略同一組成となる様に予め成分調整した鉱石
混合物もしくはリサイクルスラグである請求項７に記載
の製法。
【請求項１０】前記還元溶融炉の操業中に生じた前記
堆積物層表面の窪みを、前記還元時に生成するスラグと
略同一組成となる様に予め成分調整した鉱石混合物もし
くはリサイクルスラグで充填して補修する請求項１〜９
のいずれかに記載の製法。
【請求項１１】前記塊成物を装入するに先立って、予
め粉状炭素物質を層状に敷き詰める請求項１〜１０のい
ずれかに記載の製法。
【請求項１２】前記粉状炭素物質中に、前記融点調整
用添加剤を配合しておく請求項４〜１１のいずれかに記
載の製法。