JP2002167622A - 還元鉄塊成物の製造方法 - Google Patents

還元鉄塊成物の製造方法

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JP2002167622A
JP2002167622A JP2000359965A JP2000359965A JP2002167622A JP 2002167622 A JP2002167622 A JP 2002167622A JP 2000359965 A JP2000359965 A JP 2000359965A JP 2000359965 A JP2000359965 A JP 2000359965A JP 2002167622 A JP2002167622 A JP 2002167622A
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agglomerate
furnace
agglomerates
rotary hearth
iron oxide
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JP2000359965A
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English (en)
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Hirotoku Naka
広徳 仲
Akira Nobemoto
明 延本
Shigeki Kashio
茂樹 樫尾
Kazuo Onuki
一雄 大貫
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸化鉄と炭材を混合・混練して成形したペレ
ット3が、回転炉床10上に供給された後に生ずる破壊
を抑制できるようにする。 【解決手段】 酸化鉄原料と還元材を混合して成形した
ペレット3を回転床炉1の炉床10上で酸化鉄を還元処
理する方法において、回転炉床10上に供給されたペレ
ット3の温度上昇速度を500℃以下に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化鉄原料を含む
ように成形された塊成物中の該酸化鉄を還元する回転炉
床法において、操業に伴って生成する該炉床上の融着物
の成長を可及的に抑制することができるようにした還元
鉄塊成物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、製鉄所などで発生する鉄分を含む
粉鉄鉱石やダストおよびスケール,スラッジ等を還元処
理し、還元鉄を製造する方法として、炉床が水平面内で
回転する加熱床炉(以下「回転床炉」という)を用いる
方法が注目されている。この方法は、回転床炉の回転床
炉面に、粉状酸化鉄原料と粉状の炭材などを混合・混練
し成形した塊成物を敷き詰め、床炉内で塊成物を移動さ
せながら加熱還元させ、還元鉄を得るものである。
【0003】図1は、この回転床炉の概要一例を示し、
図2は同回転床炉を用いて行う還元鉄の製造プロセスの
一例を示したものである。すなわちこの図2の工程図に
沿って回転床炉による還元鉄の製造例を説明すると次の
通りである。図示するように、上記粉鉄鉱石やダスト,
スケール,スラッジ、ステンレスを製造する工程で発生
するダスト,スケール,スラッジなどの粉状の酸化鉄原
料および粉状の石炭などを混合し、混練機でさらに水分
などを添加して混合する。この混合原料をペレタイザー
やダブルロール圧縮機などの造粒機で塊成化する。この
後、塊成物を水分量調整のために乾燥機により乾燥処理
し、乾燥後、塊成物は回転床炉の原料装入部へ移送して
炉内へ装入する。図1はこの原料塊成物の酸化鉄を還元
処理する回転床炉1を示し、ベルトコンベヤー等で回転
床炉1の上部に送られた塊成物3は、そこから回転炉床
10上に幅広く分散するように装入シュート12等を用
いて装入され、レベラー13などにより該塊成化物は1
0〜20mm程度の薄い厚みにならされ、主に床炉1の
外壁101内面に設けたバーナ101からのガスバーナ
炎102の輻射熱により例えば900℃〜1400℃に
昇温され、回転炉床10の回転移動に伴って1回転され
る間に、塊成物3中の酸化鉄を高温還元して固体状金属
鉄とされる。なお、炉床の回転速度は酸化鉄が金属鉄に
還元する金属化率を所定の値以上となるように調整さ
れ、得られた金属鉄を含む成品塊成物は排出部のスクリ
ューコンベア11から床炉の径外方に掻き出される。
【0004】上記の酸化鉄含有の塊成物から還元処理し
て金属鉄を製造する回転床炉内に装入される塊成物3
は、形状は特に限定されるものではなく、一般通称的に
は、ペレット、ブリケット、押し出し成形して裁断した
ものなどのいずれのものであっても対象とされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、粉状の
酸化鉄と炭材を混合・混練して成形した塊成物を原料材
料とし、また回転床炉にこれを供給して熱処理するとい
う装置との関係において次の問題が考慮されることが重
要であることを本発明者は見出した。
【0006】すなわち、第一は、これらの塊成物は機械
的強度がそれほど高くないために、塊成化された後に回
転床炉へ移送されるまでの間、あるいは塊成物を回転炉
床面に敷設する際に、機械的な衝撃を受けて割れを生ず
ることがあるという問題である。第二は、床炉に供給さ
れた塊成物が加熱過程で割れてしまうことがあるという
問題である。前者の問題については塊成物の移送などの
際にできるだけ機械的に大きな衝撃を与えない工夫に関
する提案がされている。しかし後者については、本発明
者の知る限りにおいては従来特に提案はされていない。
【0007】この塊成物由来の粉体生成は、塊成物の作
製条件や原料粉体の大きさ,塊成物の大きさ,原料物質
や塊成物の組成などにより必ずしも一律的な挙動を示す
ものではないが、このような塊成物の割れ等により粉体
が生ずると、生成した粉の一部は塊成物の表面に付着
し、塊成物が回転炉床上に供給された際などにおいて該
回転炉床表面に落下し、徐々に融着・固化した融着物を
生成させたり、あるいは塊成物の搬出手段であるスクリ
ューコンベアの羽先などで圧延されて結着し、回転炉床
の上に徐々に融着・固化した強固な融着物を生成・成長
させる原因となって、この厚みが大きくなると炉床の運
転に支障をきたすことになる。なお本明細書において
は、回転炉床上に生成・成長される融着物の層を、以下
「堆積層」というものとする。また上記の微粉体が炉内
で浮遊して炉壁に付着すると、この炉を構成している耐
火物を損傷する原因物質となることがある。
【0008】したがって、耐久性の向上や連続運転時間
の長期化が望まれる工業的規模での装置では、回転床炉
に装入する前、あるいは装入後に発生した粉体はこれを
できるだけ除去することが望まれるが、回転床炉に供給
された後に塊成物が特に機械的な衝撃によらない割れを
招くことについては従来検討されていない。
【0009】しかしこの問題は、酸化鉄を還元する程度
(金属化率)、装置の操業効率の向上(操業の連続運転
延長や耐久性の向上)等々において重要であることを、
本発明者は種々のの研究により見出した。
【0010】本発明はかかる知見に基づいて、酸化鉄と
炭材を混合・混練して成形した塊成物(例えばペレッ
ト)が、回転炉床上に供給された後に生ずる塊成物の破
壊を有効に抑制できるようにした提案をするものであ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は以下の通
りである。 (1)酸化鉄原料と炭材を混合して成形した塊成物を還
元回転床炉の炉床上で酸化鉄を還元処理する方法におい
て、上記回転炉床上に供給された塊成物の温度上昇を予
め定めた温度上昇速度に制御することを特徴とする還元
鉄塊成物の製造方法。 (2)上記塊成物の温度上昇速度を500℃/分以下に
制御することを特徴とする還元鉄塊成物の製造方法。 (3)上記塊成物の温度上昇速度を400℃/分以下に
制御することを特徴とする還元鉄塊成物の製造方法。
【0012】上記において「回転床炉」というのは、水
平面内で回転する円盤型の炉床を有していて、この炉床
の上に後記の塊成物を敷きつめて炉内を高温状態に保持
して還元処理する装置をいう。
【0013】「塊成物」というのは限定されるものでは
ないが、主に製鉄所(ステンレスを製造する工程も含
む)で発生する鉄分を含んだダスト,スラッジ,スケー
ルと、石炭(主に粉炭),チャー,オイルコークス等の
炭材に代表される還元材と、必要に応じて添加される
水,澱粉,タール,糖蜜,有機系樹脂,セメント,スラ
グ,ベントナイト等の粘土鉱物,生石灰,軽焼ドロマイ
ト,消石灰などのバインダーとを、混合・混練した後成
形したものをいう。
【0014】「融着物」は、回転床炉の炉床上におい
て、上述した塊成物由来の粉状物を介して該塊成物等が
結着し、分離できない形で強固な一体の層として形成さ
れるものをいい、この融着物を形成し・成長する層を上
記「堆積層」という。この堆積層は成長するとかき出し
装置であるスクリューなどを損傷する原因となる。
【0015】本発明において塊成物の昇温速度は、その
値が高すぎると図4に示すように熱衝撃や塊成物内部に
含まれる水分(付着水,結合水)の急激な蒸発で図4に
示すように爆裂して粉体301の発生を招き、この粉体
が図3(ロ)のように塊成物を融着して回転炉床上に堆
積層を形成・成長させることになり、また、微粉化して
浮遊した粉体301は炉壁にふちゃくすることで、炉壁
耐火物を損傷する原因となる。また、化学反応や伝熱の
阻害により成品品質が低下する問題を招く。したがって
このような融着をできるだけ抑制するように、回転床炉
に供給された塊成物の温度上昇を制御することが望まし
い。本発明者の試験の結果によれば、このような温度制
御は、供給時から例えば900℃〜1300℃まで昇温
させるのに、500℃/分以下、好ましくは300℃/
分以下とするのがよく、昇温速度があまり低いと処理効
率が低下するので、下限としては200℃/分以上とす
るのが好ましい。また、酸化鉄を金属鉄に還元する金属
化率を高くするためには、上記900℃〜1300℃に
2〜20分、好ましくは3〜10分程度保持するように
することが好ましいので、これらの条件を満足するよう
に回転炉床の回転速度などが設定される。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明するが、回転床炉に供給された塊成物3に
対する温度上昇の速度を制御する点などを除いては、図
1,図2に示した従前の方法と同様であり、装置も同様
のものを用いることができる。
【0017】すなわち本発明において用いられる塊成物
3(以下においては「ペレット」という)は、図1に示
した回転床炉1として一般的なものを用いて還元処理す
ることができ、ペレット3の製造も一般的な方法により
行うことができる。ペレット3の大きさは、回転床炉に
よる還元の条件などにより適宜調節してよいが、好まし
くは1つのペレット3の粒径はおよそ8〜25mmとさ
れる。
【0018】ペレット3に配合される成分は、粉状酸化
鉄原料、還元剤、さらに必要に応じて上述した水や水分
以外のバインダーなどが用いられる。
【0019】ペレットの作製には、酸化鉄原料には一般
的には粉状化したものが用いられ、また還元剤として
は、石炭、コークス、チャー、オイルコークス,廃プラ
スチック,廃タイヤチップなどの炭材が好ましく用いら
れる。これらの還元剤も粉状にして粉状の酸化鉄原料と
混ぜ合わせることが好適である。成形されたペレット
は、必要に応じて水分の調整のため乾燥機にかけられ
る。
【0020】本例において、回転炉床1上に供給された
ペレット3の温度上昇を予め定めた温度上昇速度に制御
する手段は、制限されるものではないが、図1の例に則
していえば、炉内温度を高温に保持(維持)するための
手段として設けられているガスバーナが挙げられ、床炉
外壁の周方向に所定間隔で多数設置されているガスバー
ナ101のバーナ炎102により、ペレット3への輻射
熱の影響を制御する方式をとることができる。具体的に
は、ペレット3を床炉1に供給する供給シュートの位置
を最上流として、回転下流側に向かってペレット3に与
える各バーナ炎102の輻射熱が、上記昇温速度の範囲
となるように設定することで与えられる。
【0021】
【実施例】以下、実施例を示し本発明についてより詳し
く説明するが、本発明は下記実施例に限定されるもので
はない。
【0022】<実施例> (1)原料ペレットの製造 図2に示す工程に従って、還元鉄製造用の原料ペレット
を製造した。原料ペレットの配合組成を表1に、また化
学組成を表2に示す。また、各配合成分は混合する前
に、ボールミルを用いて粒度調整を行うと共に加湿器に
より予め水分を添加した。ボールミルによる調整条件を
表3に示し、ペレット3は表4に示す条件で皿型造粒機
を用いて成形し、粒径φ8〜12mmのペレット(生ペ
レット)を得た。生ペレットは、乾燥機にかけて水分1
%以下として、回転床炉に装入する原料ペレット3を得
た。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】
【表4】
【0027】(2)回転床炉による還元鉄の製造 上記の原料ペレットを回転床炉に装入し、回転炉床を回
転させながら原料ペレットを還元し、還元鉄を製造し
た。
【0028】回転床炉の仕様は表6に、回転床炉による
還元条件は表7に示した。
【0029】
【表5】
【0030】
【表6】
【0031】上記の回転床炉の運転条件に従って還元さ
れたペレットの搬出は、スクリューコンベアにより行
い、1回転ごとにペレットの搬出を行った。
【0032】なお、試験は昇温速度370℃/分、40
0℃/分、500℃/分、540℃/分の4点で行い、
融着物成長速度、成品金属化率、粉化率を測定してそれ
ぞれの結果を図5〜図7に示した。
【0033】なお、融着物成長速度、成品金属化率、粉
化率は次のように定義される。
【0034】<堆積層成長速度>540℃/分を基準点
として、これよりも昇温速度の低い試験例を対比した。
具体的には540℃/分での堆積層除去速度指数を
「1」として、他の場合と比較した。結果を図5に示
す。なお、昇温速度は回転炉床の回転面の内径側と外径
側では移動距離が異なるが、回転角速度は同じであるの
で差はないとみなした。
【0035】図5に示されるように、昇温速度を高くす
ると融着物成長速度は大きくなり、特に400℃/分を
越えると融着物成長速度は急激に大きくなることが分か
る。
【0036】<成品金属化率(%)>還元処理後に回収
された成品ペレット中の[金属鉄(還元鉄)の重量]/
[全鉄分の重量]の割合として定義され、試験の結果を
図6に示した。
【0037】この図6から、昇温速度が400℃/分以
下の範囲において90%を越える高い金属化率が達成さ
れることが分かる。
【0038】<粉化率(%)>還元処理後に回収された
成品ペレット中の[粒径1mm以下の粒子の重量]/
[全粒子(ペレット)の重量]の割合として定義され、
試験の結果を図7に示した。
【0039】この図7から、昇温速度が500℃/分を
越えると粉化率が急激に大きくることが分かる。
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、回転炉床面に形成され
る堆積層の除去が容易であり、スクリューコンベアなど
の塊成物の搬出手段の摩耗、損傷を軽減することができ
る。さらに、堆積層が形成されることにより回転床炉の
還元操業を停止して整備する回数を減らし、稼働率の向
上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】回転床炉の概要一例を示した一部断面を含む斜
視図。
【図2】塊成物(ペレット)の形成から回転床炉に塊成
物を装入するまでの工程を示す図。
【図3】回転炉床上の塊成物の状態を示した模式図であ
り、(イ)は粉化していない状態、(ロ)は粉化した状
態を示している。
【図4】塊成物(ペレット)が爆裂した状態を示した模
式図。
【図5】融着物(堆積層)の成長速度を、昇温速度の違
いと関連して示した図。
【図6】成品塊成物(ペレット)の金属化率を昇温速度
の違いと関連して示した図。
【図7】塊成物(ペレット)の粉化室を、昇温速度の違
いと関連して示した図。
【符号の説明】
1・・・回転床炉 10・・・回転炉床 101・・・バーナ 102・・・バーナ炎 11・・・スクリューコンベア 12・・・装入シュート 13・・・ブレード 3・・・塊成物(ペレット) 301・・・粉体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樫尾 茂樹 姫路市広畑区富士町1番地 新日本製鐵株 式会社広畑製鉄所内 (72)発明者 大貫 一雄 姫路市広畑区富士町1番地 新日本製鐵株 式会社広畑製鉄所内 Fターム(参考) 4K001 AA10 BA02 CA18 CA22 CA23 GA12 HA01 4K012 DE03 DE06

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化鉄原料と還元材を混合して成形した
    塊成物を還元回転床炉の炉床上で酸化鉄を還元処理する
    方法において、前記回転炉床上に供給された塊成物の温
    度上昇を予め定めた温度上昇速度に制御することを特徴
    とする還元鉄塊成物の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記塊成物の温度上昇速度を500℃/
    分以下に制御することを特徴とする還元鉄塊成物の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 前記塊成物の温度上昇速度を400℃/
    分以下に制御することを特徴とする還元鉄塊成物の製造
    方法。
JP2000359965A 2000-11-27 2000-11-27 還元鉄塊成物の製造方法 Pending JP2002167622A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010223556A (ja) * 2009-03-25 2010-10-07 Nippon Steel Engineering Co Ltd 回転炉床炉及びその操業方法
JP2017101323A (ja) * 2015-12-02 2017-06-08 ポスコPosco 含炭塊成鉱、含炭塊成鉱の製造方法及びその製造装置

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