JP2003027118A

JP2003027118A - 回転床炉による還元鉄製造方法

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Publication number: JP2003027118A
Application number: JP2001205959A
Authority: JP
Inventors: Hirotoku Naka; 広徳仲; Takeshi Morita; 武森田; Masashi Yamamuro; 政志山室; Riichi Aoki; 利一青木; Shigeki Kashio; 茂樹樫尾; Akira Nobemoto; 明延本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2003-01-29
Anticipated expiration: 2021-07-06
Also published as: JP4105856B2

Abstract

(57)【要約】【課題】回転床炉を用いた還元鉄の製造において、成
品歩留まり、金属化率を向上させること、さらには、燃
料原単位、炭材使用量などを低減させることを課題とす
る。【解決手段】製鉄工程で生じる酸化鉄系副産物を含む
塊成物を回転床炉に装入して、炉内を回転移動する炉床
上に前記塊成物を敷設し、炉内を加熱すると共に炉床を
回転移動させながら酸化鉄の加熱還元処理を行い、還元
処理された塊成物を回転床炉外へ搬出する、回転床炉に
よる還元鉄製造方法で、還元初期段階での加熱温度を８
００〜１３００℃に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転床炉を用いた
還元鉄の製造方法に関し、詳しくは、成品歩留まり、金
属化率などに優れた、回転床炉による還元鉄を製造する
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。製鐵
所内などで従来処分に苦慮していた粉鉄鉱石やダストな
どを有効利用し得るというメリットがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、回転床炉によ
る還元鉄の製造にあたっては、特に成品歩留まり（成品
化率ともいう）、金属化率、燃料の軽減などの効率面に
おいて、いまだ実地操業レベルとしては満足のいくもの
ではないのが実情であり、さまざまな改良が試みられて
いる。特に酸化鉄原料（本明細書では、「酸化鉄原料」
とは、酸化鉄を含んでおり、還元処理に供する塊成物の
原材料となるもののことをいう）として、製鉄工程（ス
テンレス製造工程を含む）で発生するダスト類、スラッ
ジ、スケール等の従来廃棄する以外になかった酸化物系
副産物を原材料として用いる場合には、これらの粒度、
品質等にばらつきがあり、爆裂しやすい塊成物が含まれ
てしまう、あるいは成品歩留まり、金属化率を向上させ
ることが難しいなどの問題がある。

【０００４】特開平１１−２７９６１１号公報において
は、回転炉床式加熱炉内で酸化鉄を急速かつ効率的に還
元するための改良方法が記載されている。当該公報に記
載の方法によれば、塊成物（当該公報では「コンパク
ト」と称している）の還元に際し、１ないし３分の第１
の期間の加熱温度を約１３１５℃ないし約１４３０℃の
温度にすると記載されている。しかし、最近では塊成物
の装入口部の近傍に床炉内からのガスを排出するための
排気口が設けられているタイプの回転床炉が一般的にな
ってきており、このようなタイプの回転床炉では、炉内
温度を高く維持するために燃料原単位が高くなってしま
う。また、単に「コンパクト」とのみ記載されている
が、ダストなどのように変質しているものが含まれ、ロ
ットごとの品質ばらつきが大きいものを原料とする場
合、還元後の成品歩留まり、金属率を上がらず、所定の
品質の塊成物を安定して製造することが困難であった。

【０００５】また、特開平１１−３１０８３２号公報に
は、回転床炉を用いて、製鋼廃棄物から鉄、亜鉛、鉛成
分を分離、回収する方法が記載されており、塊成物（ブ
リケット）中に還元材となる炭材を全炭素含有量１６〜
２２％程度配合することが記載されている。この炭素含
有量は、酸化物の還元可能な化学量論的な要求に合致す
る量より約５％炭素含有量を引き上げるに足る量として
設定されている。しかし、このことは炭素を余分に用い
ているということでもあり、その使用量の低減が望まれ
る。

【０００６】本発明は、以上のような課題を解決し、成
品歩留まり、金属化率を向上させること、さらには、燃
料原単位、炭材使用量などを低減させることを課題とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために、様々な検討を加えたところ、回転床炉
の還元初期温度を、本来の還元温度よりも低めに設定
し、さらに所定の塊成物を用いることなどにより、塊成
物の爆裂などによる損傷を抑制し、成品歩留まり、金属
化率などの効率を向上させることに成功し、本発明を完
成させた。すなわち、本発明は以下の通りである。（１）製鉄工程で生じる酸化鉄系副産物を含む塊成物を
回転床炉に装入して、炉内を回転移動する炉床上に前記
塊成物を敷設し、炉内を加熱すると共に炉床を回転移動
させながら酸化鉄の加熱還元処理を行い、還元処理され
た塊成物を回転床炉外へ搬出する、回転床炉による還元
鉄製造方法であって、還元初期段階での加熱温度を８０
０〜１３００℃に設定する、回転床炉による還元鉄製造
方法。（２）前記回転床炉に備わる、塊成物を装入する装入部
の塊成物進行方向側近傍に、回転床炉内のガスを排出す
る排気口が配置された回転床炉である、前記（１）に記
載の回転床炉による還元鉄製造方法。（３）前記製鉄工程で生じる酸化鉄系副産物が、高炉ダ
スト、転炉ダスト、転炉ＯＧダスト、集塵ダスト、換気
集塵ダスト、スケールおよびスラッジからなる群より選
ばれる１種または２種以上であることを特徴とする、前
記（１）または（２）に記載の回転床炉による還元鉄製
造方法。（４）回転床炉に装入する塊成物の全重量の９０％が、
前記塊成物の平均粒径から±２ｍｍのばらつきの範囲に
入る粒径を有する塊成物であることを特徴とする、前記
（１）から（３）のいずれか一項に記載の回転床炉によ
る還元鉄製造方法。（５）前記塊成物が、有機系粘結材を含むことを特徴と
する、前記（１）から（４）のいずれか一項に記載の回
転床炉による還元鉄製造方法。（６）前記塊成物が、圧縮成型により造粒された塊成物
であることを特徴とする、前記（１）から（５）のいず
れか一項に記載の回転床炉による還元鉄製造方法。（７）前記塊成物が、圧縮成型後直ちに乾燥処理が施さ
れた塊成物であることを特徴とする、前記（６）に記載
の回転床炉による還元鉄製造方法。（８）塊成物の製造から回転床炉に装入するまでの塊成
物の搬送経路に、衝撃緩衝手段を設けることを特徴とす
る、請求項１から７のいずれか一項に記載の回転床炉に
よる還元鉄製造方法。

【０００８】

【発明の実施の形態】まず、酸化鉄を含む塊成物を製造
し、これを回転床炉に装入して還元鉄を製造方法の概要
を説明する。

【０００９】図１は、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１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、製鉄工程
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２はこの原料塊成物中に含
まれる酸化鉄を還元処理する回転床炉１の一例を示す。
また、図３は、回転床炉の内部を表した平面図、図４
は、塊成物進行方向断面を模式的に直線にして示した図
である。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１０〜２０ｍｍ程度の
薄い厚みにならされ、主に床炉１の外壁１０２内面に設
けたバーナ１０４からのガスバーナ炎１０２の輻射熱に
より加熱され、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。また、図２では、内壁面側のバーナは
省略している。なお、図３ではバーナは３および４ゾー
ン近辺の位置でのみ示している。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。以上が、回転床炉に装入して還元鉄を製
造方法の概要である。

【００１０】本発明の還元鉄の製造方法では、還元初期
段階での塊成物に対する加熱温度を８００〜１３００
℃、より好ましくは９００〜１１００℃、特に好ましく
は９００〜１０００℃に調整する。すなわち、還元処理
のために通常望ましいと考えられている標準温度よりも
若干相対的に低く設定する。還元初期段階とは、回転床
炉内で加熱還元処理をする工程における初期の段階であ
り、数値的に明確な線引きをすることは困難であるが、
目安を示すと、回転床炉をほぼ１回転するうちの最初か
ら１／３〜１／４程度、あるいは移動時間としておよそ
最初の２〜３分間程度である。また、図３、図４に示さ
れるような塊成物を装入する部分（装入シュート１２）
と、床炉内のガスを排出する排気口１４が近接するよう
なタイプの回転床炉の場合には、装入部から排気口１４
の下あるいは通過したところまでが還元初期段階として
好適な領域である。図３に示すタイプの回転床炉では、
バーナー１０４による加温調整を６つのゾーンに分けて
行うようにしており、還元初期段階としては１ゾーン、
または１ゾーン及び２ゾーンが好適である。すなわち、
バーナーによる１ゾーン、または１ゾーン及び２ゾーン
での加熱温度を８００〜１３００℃に調節する。

【００１１】なお、還元初期段階を経過した後は、炉内
の温度は好ましくは下限が１３００℃より高く、上限は
１４００℃程度になるように調節する。床炉が一回転す
る間に塊成物を所定の金属化率にまで還元させるために
は、主に炉内の温度と床炉の移動速度を調整すればよ
い。

【００１２】このように還元初期段階の温度を調節する
ことにより、塊成物の爆裂などの損傷を抑制することが
できる。塊成物が損傷するということは、塊成物として
回転床炉から搬出されず成品歩留まりの低下につなが
る。また、塊成物が損傷するとその塊成物が粉化するこ
とになる。酸化鉄系副産物の粉状物は塊成物よりも金属
化率が低下しやすいため、結果として塊成物の損傷によ
り金属化率も招く。さらに塊成物の損傷により生じた粉
状物は回転床炉の炉床に堆積し、融着物として固化し堆
積層を形成する。堆積層は、塊成物を床炉外へ搬出する
スクリューコンベアの刃先を摩耗させるなどの弊害を生
む。すなわち、本発明の方法によれば、塊成物の爆裂な
どによって粉化が生じることによる様々なデメリットを
軽減することが可能である。

【００１３】本発明で用いられる回転床炉は、還元初期
の段階の加熱温度とそれ以外の領域での加熱温度とを調
節することができるものであれば、特に制限はなく、従
来用いられている回転床炉を用いることができる。ま
た、図３に示した回転床炉は、塊成物を装入する装入部
１２の塊成物進行方向側近傍に、回転床炉内のガスを排
出する排気口１４が配置されているタイプであるが、こ
のタイプに限定されるわけではない。ただし、排気口か
らはガスが排出されるため、塊成物の装入部と排気口と
が近接せず離れている回転床炉においては、排気口周辺
の領域の温度を他の領域と同じにするためには、通常、
他の領域よりも多量の加熱原単位を要する。しかし、塊
成物の装入部と排気口が近接している場合、すなわち還
元初期ゾーン内またはその近傍に排気口が配置されてい
る場合には、排気口のある位置が相対的に低温に設定し
た領域に当たるために加熱燃料原単位を節約することが
できるという利点が得られる。

【００１４】さらに、還元初期ゾーン内またはその近傍
に排気口が配置されている場合には、次のような利点も
ある。還元処理が進行すると塊成物からＣＯガスが発生
する。ＣＯガスが塊成物を覆う状態であるとＣＯ₂によ
る再酸化が抑制される。しかし、排気口がある領域を、
他の領域と同じ温度にするためには、燃焼用のガスの流
入量を増やす必要があり、塊成物近辺に漂うＣＯガスを
吹き飛ばしてしまい、ＣＯ₂の接触量が増えて、再酸化
を招きやすい。還元初期ゾーン内またはその近傍に排気
口が配置されている場合にはこのような再酸化を抑制す
ることができる。

【００１５】本発明で用いられる塊成物は、製鉄所など
の製鉄工程で生じる酸化鉄系副産物を酸化鉄原料として
用いる。製鉄工程で生じる酸化鉄系副産物として具体的
には、高炉ダスト、転炉ダスト、転炉ＯＧダスト、集塵
ダスト、換気集塵ダスト、スケール、スラッジなどが例
示される。本明細書中ではこれらを総称し「ダスト類」
ともいう。これらダスト類は１種または２種以上を混合
して酸化鉄原料として用いてよい。これらのダスト類
は、製鐵所などにおいて酸化鉄を含む廃材として処分さ
れていたものであり、その粒度、品質等はばらつきが大
きい。また、ダスト類は金属鉄を含む場合があり、酸化
による変質を起こしやすい。このようなダスト類を用い
て製造された塊成物の品質を均一にするのは極めて困難
であり、製造された塊成物のうちには、加熱されると爆
裂しやすいものなどが含まれてしまう。しかし、上記の
ように回転床炉の還元初期温度を調節することにより、
ダスト類を用いても塊成物の爆裂などによる粉化が抑制
される。ダスト類を原料とする塊成物であって、脱水・
乾燥などの処置を施してもなお高温の還元炉では損傷し
やすいような塊成物に対する処置方法として、本発明は
有用である。

【００１６】塊成物は、酸化鉄原料として酸化鉄系副産
物と、還元材として炭材と、好ましくは有機系粘着材と
を混合し、必要に応じて水を添加し、混合・混練した後
成型して作製される。混練にはローラミルや高速羽根攪
拌ミルなどが用いられる。成型された塊成物は、必要に
応じて水分の調整のため乾燥機にかけられる。

【００１７】酸化鉄系副産物は上記で説明したものであ
って、酸化鉄原料としては一般的には粉状化したものが
用いられる。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。有機系粘結材を混合することにより、塊成物の
強度を向上させ、加熱還元処理中の爆裂を抑制すること
ができる。有機系粘結材として、好ましくは、カルボキ
シメチルセルロース（CMC）、リグニンなどの有機系高
分子化合物、澱粉、タール、糖蜜などが挙げられ、特に
好ましくは澱粉が用いられる。

【００１８】塊成物の大きさは、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
塊成物の粒径、球形でない場合には縦横、厚みの各々
が、およそ８〜２８ｍｍとされる。ただし、塊成物の爆
裂を抑制するためには、回転床炉に装入する塊成物の全
重量の９０％にあたる塊成物の１つ１つの粒径が、塊成
物の平均粒径から±２ｍｍのばらつきの範囲に収まるよ
うにすることが望ましい。図５は、粒径がばらついてい
る塊成物を炉床に敷設した場合の輻射熱のあたり方
（ａ）と均一な塊成物を炉床に敷設した場合の輻射熱の
あたり方（ｂ）を模式的に示した図である。図５（ａ）
では上部に重なった塊成物に輻射熱の照射が阻害されて
しまう塊成物３２が生じ得る。このような塊成物３２は
熱供給量が少なくなるため、還元されにくい。（ａ）中
の塊成物３２は、還元が遅れるため、排出時に本来予定
されている成品強度が得られず、排出スクリュー等によ
る塊成物の排出時に粉化を生じる原因となりやすい。こ
れに対し（ｂ）ではそのようなことが生じにくい。

【００１９】塊成物の形状は粒状、塊状、球状、楕円球
状、円柱状など特に制限はないが、所定の均一な形状を
選択することが望ましい。また塊成物の成型方法にも特
に制限はないが、好ましくは、圧縮成型することにより
塊成物を作製することが塊成物の破損防止のためには好
適である。一般通称的にはブリケットといわれるものが
好適である。成型には、ダブルロール圧縮機が好適に用
いられる。

【００２０】成型後、塊成物は必要に応じて水分の調整
のため乾燥機にかけられるが、乾燥機の燃料原単位を削
減させるためには、成型後直ちに乾燥処理を行うことが
好ましい。成型直後、特に圧縮成型の直後であると、加
工発熱による熱量を利用できるためである。

【００２１】また、塊成物は成型または乾燥処理後に回
転床炉まで搬送される。製鐵所内などでは通常ベルトコ
ンベアなどの搬送手段が用いられる。塊成物を複数のベ
ルトコンベアを乗り継がせる場合、一般的にベルトコン
ベアの連接部分では、一方のベルトコンベアの端部と他
方のベルトコンベアの端部とを段差を設けて重ね合わせ
る。そのような場合には、塊成物が一方のベルトコンベ
アの端部から落下して他方のベルトコンベアの端部へ着
地する際の衝撃で破損し、粉化する場合がある。そこ
で、ベルトコンベア同士の連接部に緩衝手段を設けるこ
とが塊成物の粉化防止のために好ましい。具体的な形態
例としては、図６に示すように、連接部に乗り継ぎ板を
介在させ、塊成物の落下を段階的に行うようにする。ま
た別の形態としては、図７に示すように、連接部にゴム
板を斜めに配置し、塊成物がゴム板状を転がって一方の
端部から他方の端部へと移動するようにする。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を示し本発明について
より詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定され
るものではない。

【００２３】＜１＞ブリケット等の製造及び回転床炉を
用いた還元処理塊成物としてブリケットまたはペレット（実施例欄にお
いて「ブリケット等」ともいう）を製造し、ブリケット
等を回転床炉に装入して還元鉄を製造した。具体的に
は、実施例１〜６、比較例のようにしてそれぞれ還元鉄
の製造を行った。各例の製造工程のフローを図８（比較
例）、図９（実施例１〜３）、図１０（実施例４〜６）
に、また各例の相異点を一覧にしたものを表１に示す。
また、回転床炉内の温度調整を図１１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】さらに、ブリケット等の配合組成を表２お
よび表３に記載する。表２の配合組成について説明する
と、配合比９０：１０となるように転炉ダストおよび集
塵ダストを配合してダスト原料とし、このダスト原料に
粉炭が、ダスト原料及び粉炭の全重量の１４％となるよ
うに添加し、さらに、ダスト原料と粉炭との混合物に、
セメントがダスト原料、粉炭およびセメントの全重量の
６％となるように添加した。表３も同様である。

【００２６】

【表２】

【００２７】

【表３】

【００２８】実施例１〜３および比較例におけるペレッ
トは、直径４．５ｍの皿型造粒機を用いて成型した（転
動造粒法）。他方、実施例４〜６におけるブリケット
は、ブリケットマシン（ツインロール式、ロール径φ７
５０ｍｍ）により（圧縮成型法）、ブリケット大きさ；
縦２５ｍｍ×横１８ｍｍ×厚１７ｍｍのアーモンド型に
成型した。

【００２９】供試する塊成物の全重量の９０％ついて、
各々の粒径のばらつきが平均粒径の±２ｍｍ以内になる
ようにする場合には、成型した各塊成物を篩にかけて選
別を行った。

【００３０】セメントをバインダーとして配合した場
合、成型後に強度がでるまで、山積にして静置し、養生
を行った。実施例４の仮置きは、成型直後に乾燥機によ
る乾燥をせず一定期間経過してから乾燥にかける目的で
行った。

【００３１】成型機による造粒後、乾燥機によるブリケ
ットの乾燥を行う場合は、バンド乾燥機を用い、表４の
ような設定で行った。

【００３２】

【表４】

【００３３】回転床炉の仕様を、表５に示す。また、回
転床炉内の温度設定を図１１に示す。排気口ゾーンは隣
接したゾーンの炉温に依存する。概ね、隣接ゾーンから
流れ込むガス量と温度を加重平均した数値となる傾向が
ある。具体的には、（１ゾーン排ガス量×１ゾーン温度＋２ゾーン排ガス量
×２ゾーン温度）÷（１、２ゾーン排ガス量合計）＝排
気口ゾーン温度という式で概算される。回転床炉の操業条件について
は、温度の設定以外はすべて同じとした。

【００３４】

【表５】

【００３５】実施例３、４、６については、ブリケット
等の製造後、回転床炉へ装入するまでのベルトコンベア
での搬送経路において、衝撃緩衝のためにゴム板を設置
した。ゴム板は、１つのベルトコンベアともう１つのベ
ルトコンベアの連接部分において段差がある部分に図７
のようにして設置した。

【００３６】＜２＞比較検討上記のようにして実施した各例に関し、以下の事項につ
き比較した。

【００３７】（２−１）金属化率のばらつき（図１２）実施例１とペレットおよび実施例２の還元処理後のペレ
ットについて、それぞれランダムにペレットを採取して
粒径を測定し、ばらつきを測定したところ、実施例１の
ペレットは、±７ｍｍ、実施例２のペレットは±２ｍｍ
以内であった。

【００３８】ランダムに採取した実施例１および２のペ
レット各５個についての金属化率を測定した。金属化率
は、化学分析を行い、「金属鉄質量／全鉄分質量」によ
り表した。金属鉄質量とはFeの質量のことであり、全鉄
分質量とはFe、FeO、Fe₂O₃などの鉄および鉄化合物の鉄
の総質量である。図１２に実施例１および２の金属化率
について示した。

【００３９】図１２に示すとおり、ペレットの粒径が±
２ｍｍ以内の方が金属化率のばらつきが少なかった。

【００４０】（２−２）有機系粘結材と圧縮成型の適用
（図１３、１４）転炉ＯＧダストについて、(i)有機系粘結材を配合して
加工した場合と、配合しないで加工した場合と分けて塊
成物の強度測定すると共に、(ii)圧縮成型において加圧
の大きさを変えて塊成物の強度を測定した。試験に用い
た塊成物は、φ１５ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円盤状の試験
片を作製して用いた。また、強度試験は、円周方向に圧
力を加え圧壊したときの強度を求めることにより行っ
た。結果を図１３に示す。

【００４１】有機系粘結材を配合することにより、強度
が上昇することが分かる。また、成型圧力を高めるほど
強度が上昇することがわかる。

【００４２】また、粘結材（バインダーともいう）がセ
メントである実施例１、２および比較例と、バインダー
が澱粉である実施例４〜６について、ランダムにブリケ
ット等を採取し、圧壊強度を測定し度数分布を求めた。
結果を図１４に示す。

【００４３】図１４からも明らかなように、バインダー
として有機系粘結材である澱粉を用いた方が、セメント
を用いた場合よりも強度の強いものが多い。すなわち、
有機系粘結材を用いた方が強度が強いため、還元処理ま
での成品歩留まり（成品化率）にも優れる。セメント入
りのペレットは強度がでるまで山積みして養生すること
が一般的なため、山の表面、内側で養生条件に差が生
じ、強度に差がでることがあるものと推測される。

【００４４】また、有機系粘結材を使うことによりセメ
ント等で要求される養生の期間を省くことができる。

【００４５】（２−３）成型直後の乾燥（図１５）成型直後の乾燥機による乾燥を施した場合と、成型後５
日間放置した場合とで、塊成物中のダストの酸化度（ダ
スト酸化度）の違いを測定した。具体的には、実施例４
と実施例６のダスト酸化度を測定した。なお、ダスト酸
化度は下記式（Ｉ）により求め、式中の各酸素量は化学
分析法により測定した。

【００４６】

【数１】

【００４７】成型直後に放置期間を設けず直ちに乾燥処
理した方（実施例６）が、ダストの酸化が進行しておら
ず、還元に必要な炭材を低減できることが明らかになっ
た。

【００４８】また、乾燥機の出側で塊成物を採取し、ふ
るい分けして８ｍｍ以下を粉と定義して実施例４と実施
例６におけるブリケットの粉化率を測定した。その結果
を図１６に示す。成型直後に乾燥した場合には、ダスト
の酸化が進行していないので、酸化に伴う膨張が抑制さ
れ、粉化率が低減されたものと考えられる。

【００４９】さらに、圧縮成型後のブリケットの温度の
推移を測定した。結果を図１７に示す。図１７に示され
るように、成型後３０分程度放置してしまうと、３０℃
まで温度が下がり、乾燥のための燃料原単位の軽減には
ほとんどつながらない。成型後２〜３分以内で乾燥機に
かけることが好ましいことがわかった。

【００５０】（２−４）搬送過程での衝撃緩和（図１
８）成型後、回転床炉までブリケット等をベルトコンベアを
乗り継いで搬送する際に、乗り継ぎ部分の段差にゴム板
を設けて落下の衝撃を和らげた場合（実施例５）と、ゴ
ム板を設けなかった場合（実施例６）とについて、粉化
率を測定した。測定サンプルは、ベルトコンベアの終
点、即ち回転床炉の装入シュートに入れる直前のブリケ
ットから採取した。粉化率の測定方法は上記（２−３）
と同じである。結果を図１８に示す。図１８に示される
とおり、搬送中の衝撃を緩和することにより粉化率を低
減することができることが明らかになった。

【００５１】（２−５）燃料原単位の比較（図１９）還元初期ゾーン（図１１中、１ゾーン、２ゾ
ーンおよび排気口ゾーン）の温度を９００〜１３００℃
になるように調節した場合（実施例１）と、還元初期ゾ
ーンも他のゾーンと略同様の温度設定とした場合（比較
例１）の燃料原単位を比較した。具体的には、比較例の
場合にガスバーナで燃焼させたガス燃料の量を１００と
して、実施例の場合と比較した。結果を図１９に示す。
なお、炉内全体の温度設定については図１１に示す。

【００５２】図１９に示されるとおり、還元初期ゾーン
の温度設定を他のゾーンより低めに設定したところ、燃
料原単位を約２０程度削減できた。

【００５３】（２−６）成品歩留まり（図２０）実施例１〜６および比較例の成品歩留まりを比較した。
成品歩留まりは、還元処理後に回転床炉から排出される
ブリケット等を採取して粒径を測定し、８ｍｍ以上の粒
径を有するブリケット等の総重量を、採取したブリケッ
ト等の総重量で割って百分率で表した。結果を図２０に
示す。

【００５４】図２０に示されるとおり、実施例のように
還元初期ゾーンの温度を適切に調整することにより、成
品歩留まりを向上することが明らかになった。また、実
施例の中でも、諸条件により成品歩留まりをさらに向上
させることができることが明らかになった。

【００５５】（２−７）金属化率（図２１）実施例１〜６および比較例の金属化率を比較した。金属
化率は、還元処理後に回転床炉から排出されるブリケッ
ト等を採取して化学分析し、「金属鉄質量／全鉄分質
量」により表した。結果を図２１に示す。

【００５６】図２１に示されるとおり、実施例のように
還元初期ゾーンの温度を適切に調整することにより、金
属化率が向上することが明らかになった。また、実施例
の中でも、諸条件により金属化率をさらに向上させるこ
とができることが明らかになった。粉体は塊成物より還
元率が低く、実施例の方法の方が粉化率を低減できるこ
とが金属化率の向上につながる一因と考えられる。

【００５７】（２−８）炭材使用量の比較（図２２）還元初期ゾーン（図１１中、１ゾーン、２ゾーンおよび
排気口ゾーン）の温度を９００〜１３００℃になるよう
に調節した場合（実施例１）と、還元初期ゾーンも他の
ゾーンと略同様の温度設定とした場合（比較例１）の炭
材使用量について比較した。炭材使用量の比較は、所定
の程度まで還元を進行させるために要する炭材量を求め
ることにより行った。具体的には、ペレットに配合する
炭材の量を変えてペレットを作製し、還元処理完了後の
ペレットに残留する炭素量が３％になるときの炭材の配
合量どおしを、比較例を１００として指標して比較し
た。図２２に結果を示す。

【００５８】図２２に示されるとおり、還元初期ゾーン
の温度を適正化することにより炭材の使用量を削減でき
ることが明らかになった。

【００５９】（２−９）乾燥機燃料原単位の比較（図２
３）圧縮成型直後に乾燥した場合（実施例６）と、成型後５
日間放置（仮置き）した後に乾燥した場合（実施例４）
とで、乾燥機で乾燥するために要した燃料の量を比較し
た。結果を図２３に示す。

【００６０】図２３に示されるように、圧縮成型直後に
乾燥した場合、乾燥に要する燃料原単位を削減できるこ
とが明らかになった。圧縮成型直後は加工熱が残ってい
るためと考えられる（図１７）。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、回転床炉による還元鉄
の製造において、成品歩留まり、金属化率を向上させる
ことができる。また、本発明によれば、塊成物中の還元
材の配合量を減らすことができる。

【００６２】さらに、塊成物を装入する装入部の塊成物
進行方向側近傍に、回転床炉内のガスを排出する排気口
が配置された回転床炉である、回転床炉内の加熱に要す
る燃料原単位を減らすことができる。

【００６３】また、塊成物を圧縮成型する場合、成型直
後に乾燥処理を施すことにより乾燥機に要する燃料原単
位を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】塊成物の製造から回転床炉での還元鉄の製造ま
での工程を示すフロー図である。

【図２】回転床炉の概観、内部構造を示す図である。

【図３】回転床炉の構成部材の位置、排気ガスの流れ、
塊成物の移動方向を示す回転床炉の平面図である。

【図４】回転床炉の構成部材の位置、排気ガスの流れ、
塊成物の移動方向を示す回転床炉の側断面を模式的に直
線にして示した図である。

【図５】塊成物に輻射熱が照射する様子を示す図であ
る。

【図６】塊成物の搬送手段に設けられた衝撃緩衝手段を
示す図である。

【図７】塊成物の搬送手段に設けられた衝撃緩衝手段を
示す図である。

【図８】比較例の製造工程を示すフロー図である。

【図９】実施例１〜３までの製造工程を示すフロー図で
ある。

【図１０】実施例４〜６までの製造工程を示すフロー図
である。

【図１１】実施例１−６および比較例の回転床炉内の温
度設定を示す図である。

【図１２】塊成物の粒径差と金属化率との関係を示す図
である。

【図１３】塊成物を製造する際の成型圧力と塊成物の強
度および有機系粘結材の有無による影響を示す図であ
る。

【図１４】圧壊強度の度数分布を示す図である。

【図１５】成型直後の乾燥処理の有無による酸化度を比
較した図である。

【図１６】成型直後の乾燥処理の有無による粉化率を比
較した図である。

【図１７】圧縮成型後の塊成物の温度変化を示す図であ
る。

【図１８】塊成物の製造から回転床炉への搬送過程に衝
撃緩衝手段を設けることによる粉化率の相違を示す図で
ある。

【図１９】排気口に隣接するゾーンの温度を調整した場
合の床炉加熱用燃料原単位の使用量の軽減を示す図であ
る。

【図２０】成品歩留まりを示す図である。

【図２１】金属化率を示す図である。

【図２２】実施例１と比較例１との炭材使用量の差を比
較した図である。

【図２３】実施例４と実施例６の乾燥機燃料原単位を比
較した図である。

【符号の説明】

１・・・回転床炉１０１・・・内壁１０２・・・外壁１０３・・・ガスバーナ炎１０４・・・バーナおよびエア導入機１０・・・炉床１１・・・成品払出スクリュー１２・・・装入シュート１３・・・仕切壁１４・・・排ガス煙突３・・・塊成物３１・・・輻射熱が直接当たる塊成物３２・・・輻射熱が直接は当たらない塊成物４・・・ベルトコンベア（塊成物搬送手段）４１・・・乗り継ぎ板（衝撃緩衝手段）４２・・・ゴム（衝撃緩衝手段）

フロントページの続き (72)発明者山室政志姫路市広畑区富士町１番地新日本製鐵株式会社広畑製鐵所内 (72)発明者青木利一姫路市広畑区富士町１番地新日本製鐵株式会社広畑製鐵所内 (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鐵所内 (72)発明者延本明姫路市広畑区富士町１番地新日本製鐵株式会社広畑製鐵所内Ｆターム(参考） 4K001 AA10 BA14 BA15 BA22 CA29 CA30 HA01 4K012 DE01 DE03 DE06 DE08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】製鉄工程で生じる酸化鉄系副産物を含む
塊成物を回転床炉に装入して、炉内を回転移動する炉床
上に前記塊成物を敷設し、炉内を加熱すると共に炉床を
回転移動させながら酸化鉄の加熱還元処理を行い、還元
処理された塊成物を回転床炉外へ搬出する、回転床炉に
よる還元鉄製造方法であって、還元初期段階での加熱温
度を８００〜１３００℃に設定する、回転床炉による還
元鉄製造方法。
【請求項２】前記回転床炉に備わる、塊成物を装入す
る装入部の塊成物進行方向側近傍に、回転床炉内のガス
を排出する排気口が配置された回転床炉である、請求項
１に記載の回転床炉による還元鉄製造方法。
【請求項３】前記製鉄工程で生じる酸化鉄系副産物
が、高炉ダスト、転炉ダスト、転炉ＯＧダスト、集塵ダ
スト、換気集塵ダスト、スケールおよびスラッジからな
る群より選ばれる１種または２種以上であることを特徴
とする、請求項１または２に記載の回転床炉による還元
鉄製造方法。
【請求項４】回転床炉に装入する塊成物の全重量の９
０％が、前記塊成物の平均粒径から±２ｍｍのばらつき
の範囲に入る粒径を有する塊成物であることを特徴とす
る、請求項１から３のいずれか一項に記載の回転床炉に
よる還元鉄製造方法。
【請求項５】前記塊成物が、有機系粘結材を含むこと
を特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の
回転床炉による還元鉄製造方法。
【請求項６】前記塊成物が、圧縮成型により造粒され
た塊成物であ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回転床炉による還元鉄製造方法。
【請求項７】前記塊成物が、圧縮成型後直ちに乾燥処
理が施された塊成物であることを特徴とする、請求項６
に記載の回転床炉による還元鉄製造方法。
【請求項８】塊成物の製造から回転床炉に装入するま
での塊成物の搬送経路に、衝撃緩衝手段を設けることを
特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の回
転床炉による還元鉄製造方法。