JP2003183716A

JP2003183716A - 回転床炉を用いた還元鉄製造方法

Info

Publication number: JP2003183716A
Application number: JP2001379485A
Authority: JP
Inventors: Hirotoku Naka; 広徳仲; Tadashi Manabe; 忠司真鍋; Shigeki Kashio; 茂樹樫尾; Kazuo Onuki; 一雄大貫; Akira Nobemoto; 明延本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2003-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】回転床炉を用いて効率よく還元鉄を製造する
ことを課題とし、具体的には、燃料を過剰に使用するこ
となく十分に還元を進行させ、最小限の燃料費で品質の
高い還元鉄を得ることができる還元鉄の製造方法を提供
することを課題とする。【解決手段】酸化鉄含む塊成物を回転床炉の回転炉床
上に装入し、回転炉床を回転移動させながら塊成物を加
熱して還元鉄を製造する過程で、還元処理操業中の回転
床炉内のガスの亜鉛ダスト濃度を測定して、塊成物の脱
亜鉛化率を求め、脱亜鉛化率に基づいて塊成物の金属化
率を推定して、当該金属化率に基づいて回転床炉による
還元条件を調節する。

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
還元鉄の製造に関し、詳しくは、ガス燃料の使用量を最
小限に抑えつつ、十分に還元された鉄を製造する、回転
床炉を用いた還元鉄製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉鉄鉱石や、製鉄所などで発生する鉄分
を含む、ダスト、スケールおよびスラッジなどを処理
し、還元鉄を製造する方法として、炉床が水平に回転移
動する加熱床炉（以下「回転床炉」という）を用いる方
法が注目されている。この方法は一般的には、回転床炉
の回転炉床面に、粉状酸化鉄原料と粉状の還元剤などを
混合・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、還元鉄を得るというもので
ある。

【０００３】図１は、回転床炉を用いて行う還元鉄の製
造プロセスの一例である。こ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、粉鉄鉱石、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、スラッジなどの粉体酸化鉄原料および粉石炭など
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またはダブルロール圧
縮機などの造粒機で塊成化する。通常この後塊成物は水
分量の調整のために乾燥機により乾燥処理される。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
入される。

【０００４】図２は、回転床炉の一例を示す。塊成物３
は、ベルトコンベヤーなどにより回転床炉１の上部に送
られ、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などを用いて装入され、レベラー１３
などによりならされる。装入された塊成物は、回転床炉
１の外壁１０１および内壁１０２の床炉内側面に設けら
れたバーナおよびエア導入孔１０３（内壁１０２側のバ
ーナは不図示）の輻射熱により、およそ９００〜１４０
０℃に昇温される。回転炉床１０は炉床１０上に示す矢
印の方向へ移動し、回転炉床１０が１回転する過程で塊
成物３中の酸化鉄が高温還元され固体状金属鉄が製造さ
れる。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により炉床から炉外に掻き出され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】加熱還元処理された塊
成物は、十分に還元され、全鉄分（T・Fe）中の還元鉄
（Fe）の割合（金属化率）が十分高いことが望まれる。
他方、加熱還元するための燃料費などは極力低く抑制す
ることが求められる。回転床炉による還元鉄製造は一般
に大規模であることもあって、燃料を効率よく利用する
ことが強く求められている。

【０００６】本発明は、以上のような観点からなされた
ものであり、回転床炉を用いて効率よく還元鉄を製造す
ることを課題とし、具体的には、燃料を過剰に使用する
ことなく十分に還元を進行させ、最小限の燃料費で品質
の高い還元鉄を得ることができる還元鉄の製造方法を提
供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】効率よく高品質の還元鉄
製造を行うには、適切な還元条件を設定することが重要
である。そのためには、回転炉床上を移動しながら還元
処理される原材料の還元進行状況を適切に把握し、還元
の進行状況に応じて回転床炉を制御し、常に適切な還元
条件を設定することが必要である。例えば、炉の中間地
点で既に還元が完了したとすれば、残りの部分はガス燃
料を浪費していることになる。かといって、燃料をいた
ずらに減らしたり、常に一定にしたのでは、原材料の質
や量、操業時における天候などの外部環境条件などによ
っては、十分な加熱が行われず、満足のいく金属化率を
有する還元鉄が得られないおそれがある。すなわち、様
々な条件によって、適切な還元条件や炉内の状態は変動
する可能性があるので、回転床炉は常時適切な還元条件
となるように制御することが望ましい。

【０００８】本発明者らは、鋭意研究を進めたところ、
操業中の回転床炉内に発生している所定のガス成分を分
析することにより、還元の状況を的確に把握できるとい
う知見を見出し、さらにはガス成分の分析結果に基づい
て回転床炉を制御するということに想到し、本発明を完
成させた。

【０００９】すなわち、本発明は次の通りである。（１）酸化鉄、亜鉛類および還元剤を含む塊成物を回転
床炉の回転炉床上に装入し、回転炉床を回転移動させな
がら塊成物を加熱して還元鉄を得る還元鉄製造方法であ
って、還元処理操業中の回転床炉内のガスの亜鉛ダスト
濃度を測定して、塊成物の脱亜鉛化率を求め、脱亜鉛化
率に基づいて塊成物の金属化率を推定して、当該金属化
率に基づいて回転床炉による還元条件を調節する、回転
床炉による還元鉄製造方法。（２）回転床炉内のガスを、回転床炉に設けられたガス
排気口の近傍から採取して、亜鉛ダスト濃度を測定す
る、前記（１）に記載の回転床炉による還元鉄製造方
法。（３）還元処理操業中の回転床炉内のガスの一酸化炭素
濃度を測定して、還元の進行状況を推定し、回転床炉に
よる還元条件を調節する、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）塊成物の還元処理完了予定位置にて採取したガス
の一酸化炭素濃度を測定する、前記（３）に記載の回転
床炉による還元鉄製造方法。（５）回転床炉に備えられた加熱手段に供給される燃料
量及び／又は電力量、前記燃料を燃焼させるための燃焼
用エアの導入量、並びに炉床の回転速度、から選ばれる
回転床炉の制御条件のうちの少なくとも１種を制御する
ことにより回転床炉による還元条件を調節する、前記
（１）から（４）のいずれかに記載の回転床炉による還
元鉄製造方法。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明では、回転床炉を用いて還
元鉄を製造する。回転床炉は、所定の位置から原材料が
装入され、床炉が回転移動していく間に、床炉上に敷設
された原材料が還元処理され、所定の位置から搬出され
る設備である。還元処理は、一般的に、還元剤と共に酸
化鉄を含む原料（以下、「酸化鉄原料」という）を加熱
することにより行われる。そのため、回転床炉には、例
えばガスバーナ、赤外線ヒーター、誘導加熱、マイクロ
波を用いた加熱などの加熱手段が備えられる。加熱手段
は、還元処理を行う炉内の温度条件を適切に調節できる
ように、還元処理を行う区間に分散して複数設けられる
のが一般的である。炉床が移動に伴って塊成物が移送さ
れつつ還元処理が進行するので、回転床炉による還元鉄
製造においては、回転床炉内の位置によって、還元の進
行程度が異なる。回転床炉は酸化鉄を製造するために用
いられる設備として既に知られており、本発明において
は、図２に例示されるような既に知られている回転床炉
を用いてよい。

【００１１】回転床炉での還元鉄製造では、通常、酸化
鉄原料を成形して塊成物とし、この塊成物を回転床炉に
装入する。塊成物とは、ペレット、ブリケット、押し出
し成形して裁断した成形品、粒度調整された塊状物など
の粒状物・塊状物のことをいう。塊成物は回転床炉を用
いて酸化鉄を還元する際に一般的に用いられるものを用
いることができ、その製造もこのような塊成物を成形す
る一般的な方法により行うことができる。塊成物の大き
さは、原料の質、回転床炉の仕様などにより適宜調節し
てよいが、好ましくは１つの塊成物の粒径はおよそ８〜
２５ｍｍである。

【００１２】塊成物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水分、水分以外のバイ
ンダーなどである。

【００１３】酸化鉄原料としては、粉状の鉄鉱石の他
に、製鉄所で発生する鉄分を含んだ各種のダストやスラ
ッジ、スケールなどが使用できる。また、ステンレスを
製造する過程で発生するダスト、スケール、スラッジな
どを用いることも可能である。塊成物にするために、通
常、酸化鉄原料は粉状化したものが用いられる。

【００１４】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、廃タイヤな
どが使用可能であり、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。

【００１５】酸化鉄原料と還元剤は、混合して成形され
るが、その際必要に応じバインダーなどが添加される。
バインダーとしては、例えば、水分、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、生
石灰、軽焼ドロマイト、消石灰などが挙げられる。定法
に従い成形された塊成物は、水分の調整のため乾燥機に
かけられる場合がある。

【００１６】また、粉状酸化鉄原料には亜鉛類が含まれ
ているのが普通であるが、本発明は脱亜鉛減少を制御に
用いるので、亜鉛類が微量である場合には、必要に応じ
て酸化亜鉛等の粉状亜鉛あるは粉状亜鉛を含む原料を混
合してもよい。本明細書において、亜鉛類とは、亜鉛お
よび亜鉛化合物のことであり、例えば、亜鉛（Zn）、酸
化亜鉛（ZnO）などが挙げられる。亜鉛類は、塊成物中
に亜鉛に換算で０．５〜３質量％程度含む場合に比較的
測定精度を確保しやすい。なお、本発明では、亜鉛ダス
ト濃度を１つの指標としているが、塊成物中の亜鉛類の
含有量は本発明を限定するものではない。

【００１７】回転床炉内では、バーナの輻射熱などによ
って回転床炉内に装入された塊成物が加熱され、酸化鉄
の還元反応が進行する。塊成物は、例えば９００〜１４
００℃に昇温される。温度の調節は、加熱手段による加
熱程度の強弱、例えば、ガスバーナであれば、ＬＮＧ、
ＬＰＧなどのガス燃料の供給量を調節することにより行
うことができる。また、回転床炉内は閉鎖的な空間であ
るため、ガス燃料を円滑に燃やすために、燃焼用エアが
供給される。燃焼用エアは、酸素を含んでいればよく、
外気を燃焼用エアとして用いることができる。すなわ
ち、火力の調節は、ガス燃料、燃焼用エアの供給量を調
整して行うことができる。

【００１８】また、燃焼用エアが外部から装入された
り、また炉内での化学反応によってガスが発生するた
め、回転床炉にはガスの排気口が一般的に設けられてい
る（図３）。本発明では、ガス排気口の位置は特に限定
されないが、塊成物の装入口から炉床の進行方向のやや
前方に備えられる型の回転床炉が今のところ多い。

【００１９】本発明では、回転床炉内ガスの亜鉛ダスト
濃度から塊成物の金属化率を求める。金属化率は、「金
属鉄質量」を「全鉄分質量」で除し、百分率によって示
される。全鉄分量とは、Fe、FeO、Fe_２O_３などの鉄およ
び鉄化合物中の鉄分（Fe）の総質量である。金属鉄質量
とは、Feの質量のことである（全鉄を「T.Fe」、金属鉄
を「M.Fe」と記載することがある）。したがって、金属
化率によって、原料に含まれる鉄分のうちどの程度が還
元されたかが示される。本来、このような金属化率は、
化学分析を行って求められる。化学分析では、試料の粉
砕などの事前処理が必要であり、迅速な分析が難しい。
そのため、金属化率を測定して還元操業の制御をリアル
タイムで行うことは難しい。

【００２０】本発明では、回転床炉の操業にリアルタイ
ムで対応するために、炉床内の亜鉛ダスト濃度から、鉄
分の金属化率を推定し、その情報に基づいて回転床炉を
制御する。なお、本明細書では、亜鉛ダスト濃度に基づ
いて推定される鉄分の金属化率のことを「推定金属化
率」という場合がある。

【００２１】まず回転床炉内のガスの亜鉛ダスト濃度の
測定方法について説明する。亜鉛ダスト濃度測定のため
の測定サンプル（以下「測定サンプル」のことを単に
「サンプル」という）は、回転床炉内から採取する。サ
ンプルを採取する場所としては、床炉内ガスが集まって
くる部分で採取することが好ましい。図３、図４に示す
ように、一般に回転床炉には、床炉内のガスを外部へと
排気する排気口１４が設けられており、この部分には回
転床炉の各所からガスが流れて集まってくる。そのた
め、亜鉛ダスト濃度測定のためのサンプルの好ましい場
所の具体例としては、ガスを床炉外へと排気する排気口
の近傍などが挙げられる。また、サンプルを採取する場
所は炉床内の複数箇所に設けてもよい。サンプルとなる
ガスを捕集するために、ファンやポンプなどの吸引手段
を設けてもよい。

【００２２】亜鉛ダスト濃度の測定方法には特に限定は
なく、例えば、電気加熱原子吸光法、ＩＣＰ発光分析
法、フレーム原子吸光法などの分析法が挙げられる。一
例としてフレーム原子吸光法による測定法について概説
する（図５）。床炉内から採取したガスは、炉内ガス移
送配管２３を通じてガス捕集ビン２０へと移送される。
ガス捕集ビン２０内にはアルカリ又は酸の溶液が入って
おり、炉内ガス移送配管２３を通じて送られてきたガス
は溶液内に吹き込まれる。ガス成分が溶け込んだ捕集ビ
ン２０内の溶解液は噴霧・燃焼される。火炎には光源か
ら光が照射され透過した光線が吸光度測定器２１に至
る。吸光度測定器２１では、特定波長の強度を測定し、
不図示の演算処理手段により、溶解液中に溶け込んだ亜
鉛によって形成された火炎を通過したことにより減衰率
が求められ、さらにガス中の亜鉛ダスト濃度が求められ
る。このようにして還元鉄製造中にリアルタイムで回転
床炉を制御することができる。

【００２３】次に、実測して求められた亜鉛ダスト濃度
から、以下のようにして金属化率を求めることができ
る。まず下記式（I）により、塊成物から発生した亜鉛
ダストの量、すなわち脱亜鉛量を求める。脱亜鉛量は、
単位時間当たりの脱亜鉛量（kg/h）として示すことがで
きる。

【００２４】

【式１】

【００２５】式（Ｉ）中、「排ガス量」は、回転床炉内
から炉外へと排気されるガスの量であり、排気ガスの量
をガス排気口において実測することにより求めることが
できる。言い換えると、「排ガス量」は、操業中に回転
床炉内で見かけ上増加するガスの量に等しく、回転床炉
内に装入されるガス燃料量、燃焼用エア量、塊成物から
発生するガス量と各々の組成に応じて決まる。したがっ
て「排出量」として、回転床炉内に装入されるガス燃料
量、燃焼用エア量、塊成物から発生するガス量とから想
定される量を用いてもよい。

【００２６】上記式（Ｉ）で求められる脱亜鉛量（kg/
h）によりある時点で塊成物からどの程度亜鉛ダストが
生じているかがわかる。脱亜鉛率（％）は、この脱亜鉛
量（kg/h）を用いて求めるでき、式（Ｉ）で求められた
脱亜鉛量（kg/h)を、還元処理される塊成物から発生し
得る最大の亜鉛ダスト量（単位時間当たり）で除したも
のを百分率で表して示される。すなわち、脱亜鉛率
（％）は、下記式（II）により求めることができる。

【００２７】

【式２】

【００２８】なお、脱亜鉛率（％）は、「処理前の塊成
物中に含まれる亜鉛含有量」から「処理後の塊成物中の
亜鉛含有量」を減じた値を「処理前の塊成物中に含まれ
る亜鉛含有量」で除して求めることもできる。

【００２９】金属化率（％）は脱亜鉛率（％）に比例
し、金属化率が高いほど脱亜鉛率（％）も高い（図
８）。図８に示されるグラフは、上記のようにして亜鉛
ダスト量から脱亜鉛率を求めるとともに、還元処理後の
塊成物（成品塊成物）の金属化率を化学分析し、その相
関を求めて得られたグラフである。図８のような相関グ
ラフを用いることにより、脱亜鉛率から金属化率を推定
することが可能である。以上のようにして、排気ガス中
の亜鉛ダスト濃度から推定金属化率を求めることができ
る。

【００３０】本発明の還元鉄製造方法では、推定金属化
率に基づき、回転炉床を制御し、還元条件を最適に調節
する。例えば、回転床炉の制御は次のように行われる。

【００３１】推定金属化率が所望の値より低い場合に
は、還元反応が十分に行われていない状況で操業してい
るということである。そこで、所望の金属化率にまで上
昇させるために、(i)バーナなどの加熱手段のガス燃料
量、および／または、ガス燃料を燃やすための燃焼用エ
アの量を増やし、炉内の温度をより高くするように回転
床炉を制御する、(ii)炉床の回転速度を遅くして加熱す
る時間を延ばす、という２つの具体的制御方法が挙げら
れる。これらは、いずれか一方のみを実施してもよい
し、双方を併用してもよいが、生産性という観点からは
より短時間で所定の金属化率を達成できる(i)の方法が
好ましく、燃料量の低減、省エネルギー操業という観点
からは(ii)の方法が好ましい。

【００３２】一般的には、金属化率はより高いことが望
まれることが多いと考えられるが、所望の金属化率より
高い場合、燃料削減のために上記(i)とは反対の制御を
するとう選択も可能である。

【００３３】次にＣＯ濃度の測定とこれに基づく制御に
ついて説明する。回転床炉内のガスを所定の位置から採
取し、一般的な手法により採取したガス中のＣＯ濃度を
測定する。採取ガスの採取位置に制限はなく、亜鉛ダス
トの捕集位置と同じにしてもよいし、これとは別途に設
けてもよい。炉内の全体のＣＯ濃度の変動を知るために
は、回転床炉内の全体にわたって複数箇所で採取するよ
うにしてもよい。

【００３４】さらに、ＣＯのみならず、ＣＯ_２濃度、Ｏ
_２濃度なども併せて測定し、参酌して還元条件を制御し
てもよい。

【００３５】ＣＯ、ＣＯ_２、Ｏ_２の測定方法は、常法に
従って行うことができ、例えば、ＣＯ、ＣＯ_２は赤外線
分析法、Ｏ_２は磁気圧力式検出法などにより行うことが
できる。

【００３６】還元反応の活性化に伴いＣＯ濃度は上昇
し、還元反応が終息に向かうのに伴ってＣＯ濃度は低下
する傾向がある。しかし、ＣＯ濃度は酸化鉄の還元量の
みならず、バーナー燃焼排ガスの量によっても変動し得
るので、ＣＯ濃度を指標とする制御は、上記の亜鉛ダス
ト濃度に基づく金属化率を指標とした制御と組み合わせ
て行うことが好ましい。

【００３７】また、ＣＯ、ＣＯ_２、Ｏ_２だけで制御しよ
うにも、還元反応後に塊成物に残留したカーボン分が燃
焼しているのか、酸化鉄が還元しているのか、分析精度
のばらつきを考慮すると判断が難しい状況が生じ得る。
そこで、従来の実操業では、予定される還元に必要な最
低限の時間よりも長い時間をかけて、あるいは炉温より
も高い温度に設定して還元処理を行ってきたが、本発明
によれば、このような余分な時間を短縮、あるいは温度
を低めにして燃料の削減が可能である。

【００３８】上記のように、本発明によれば高い金属化
率を維持しつつ操業できるため、塊成物の破損による粉
化を抑制することができる。塊成物が破損すると粉化
し、炉床に粉状物が堆積して炉床融着物の形成すること
につながるが、本発明では塊成物の破損を抑制すること
ができるため、炉床融着物に起因する様々な弊害を抑制
することができる。具体的には、例えば、炉床融着物が
形成されると塊成物の掻き出し装置が破損または摩耗し
やすいが、炉床融着物の形成が抑制されることにより掻
き出し装置の寿命を延長し得る。

【００３９】

【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。

【００４０】＜実施例１＞（１）原料ペレットの製造還元鉄製造用の原料ペレットを、図１に示す工程に従っ
て製造した。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に示す。ペレットは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、乾燥機にかけ水分１％以下として、回転床
炉に装入する原料ペレットを得た。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】（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。

【００４５】原料ペレットを、装入口を通じ回転炉床の
回転移動に伴って炉床面上に敷設し、レベラーでペレッ
トの敷設層の表面を一様にならした。ペレットの装入量
は、ペレットの装入により敷設層が８〜２０mm程度（ペ
レット１〜２個分の厚み）加わるように装入した。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って行い、１回転ごとに
ペレットの搬出を行った。回転床炉の仕様は表４に、回
転床炉による還元条件は表５に示す。

【００４６】

【表４】

【００４７】

【表５】

【００４８】回転床炉運転中は、常時、ガスバーナの燃
料であるＬＮＧの使用量、燃焼用に床炉内に装入される
外気の量、排気煙突から排出される排気ガスの量、さら
に床炉内ガスの亜鉛ダスト濃度、ＣＯ濃度をそれぞれ測
定し、これらの測定データに基づいて、回転床炉の制御
を行った。亜鉛ダスト濃度を測定するためのガスの採取
はガス捕集位置ａ〜ｃにて行い、（図６、図７）ＣＯの
濃度を測定するためのガスの採取はａ〜ｆ（図７）にて
行った。

【００４９】亜鉛ダスト濃度は、床炉内のガスを捕集
し、吸光度分析によって求めた。金属化率の進行程度を
推定するための指標とする亜鉛ダスト濃度を測定するた
めに、床炉内ガスサンプルを、床炉に設けられている排
気煙突へと床炉内のガスが流入する入り口付近（図６：
ガス捕集位置ａ）から採取した。

【００５０】他方、ＣＯ濃度を測定するための床炉内ガ
スサンプルは、還元処理が完了する位置の近傍、具体的
には塊成物の搬出口近傍のカーテンウォールの手前の部
分（図６：ガス捕集位置ｃ）と炉長の１／６だけ上流の
位置（図６：ガス捕集位置ｂ）にて採取した。ＣＯ濃度
の測定は赤外線分析法で求めた。

【００５１】

【表６】

【００５２】脱亜鉛率を主たる指標とし、ＣＯ濃度を参
考にしつつ、ペレットがカーテンウォール１５の手前で
還元完了するように、バーナのガス燃料、燃焼用エア
（外気）の導入量を調節しながら、還元鉄の連続製造を
行った。基本的な制御条件を表６に示す。

【００５３】操業中の還元条件の調節は、脱亜鉛率から
求められる金属化率を測定結果の出力するモニターで随
時確認し、金属化率が９０％となるように炉内の各ゾー
ンの温度を調節して行った。特に、炉長の後半１／３の
温度を１３００℃から１３５０℃の間で適宜調整した。
炉長とはペレット装入位置からペレット排出位置までの
長さのことである。回転速度は生産性を高めるため、１
２分一定とした。また、還元した鉄分が再酸化するのを
防ぐために、炉長の最終長さ１／６の部分では、バーナ
ー燃焼の空気比が１．０以上とならないようにした。バ
ーナの燃焼空気比とは、「バーナで供給される燃焼用エ
ア／バーナで供給されるガス燃料の理論エア量」で求め
られる値である。結果として、カーテンウォール１５直
前部分でＣＯ濃度の変動は２〜７％(V/V)の間で変動
し、平均５％(V/V)となった。

【００５４】なお、炉床の最終１／６長さの部分におい
ては、還元によって発生するＣＯを燃焼させるための燃
焼用エアを導入しないため、最終１／６長さの部分で発
生したＣＯはペレットと向流しながら回転床炉の前半部
分に流れ込む。これらのＣＯは回転床炉前半部分で燃焼
に必要なエアを導入することで完全燃焼させた。

【００５５】＜比較例＞ガス燃料および燃焼用エアの単
位時間当たり使用量、並びに、回転炉床の回転速度を一
定のまま、回転床炉を操業した。すなわち、操業中に、
亜鉛ダスト濃度のデータに基づいて回転床炉を制御せず
に、還元鉄を製造した。ただし、比較検討のため、ＣＯ
濃度のデータに基づいた制御は行い、金属化率の測定は
行った。

【００５６】まず、炉長の最終１／６長さの部分が、バ
ーナー燃焼の空気比が１．０以上とならないようにしつ
つ、カーテンウォール１５直前部分でＣＯ濃度が５％(V
/V)になるように各ゾーン温度を調整した（比較例
１）。結果として金属化率は目標としている９０％に及
ばなかった。原因としては、カーテンウォール１５直前
でも盛んに還元反応が起こっている状況にもかかわら
ず、カーテンウォール１５近傍のバーナー燃焼により生
じる排ガス量が多いため、相対的にＣＯ濃度が低くなっ
てしまいる状況を還元終了と判断してしまったためと推
定された。

【００５７】次に、ガス捕集位置ｃで採取したガスのＣ
Ｏ濃度が３％（V/V）になるように各ゾーンの温度を調
整した（比較例２）。その結果、金属化率は９０％に近
い値となったが、ＬＮＧ原単位が悪化した。

【００５８】＜ガス燃料使用量の比較＞実施例１、２と
比較例とでそれぞれ２４時間連続操業した際の、ＬＮＧ
の使用量を比較した。結果を図９に示す。図９は、実施
例（制御あり）の方法で使用したＬＮＧの使用量を
「１」として指標化したものである。図９に示されると
おり、実施例のようにして回転床炉を制御することによ
りバーナの燃料をほぼ１５％削減することができた。

【００５９】＜成品塊成物の金属化率＞実施例１と比較
例とで加熱還元処理して得られた成品塊成物の金属化率
（M.Fe÷T.Fe×100）を化学分析により求めた。結果を
図１０に示す。図１０に示されるとおり、比較例１，２
（制御なし）では、最終的に７６．８９％程度の金属化
率に留まってしまったが、実施例（制御あり）では、常
時金属化率を推定しながら最適の還元条件となるように
回転床炉を制御しているので、金属化率は９０％を超え
た。

【００６０】還元後塊成物の金属化率が低いと、十分な
強度がないため、スクリューで排出するときに破損す
る。塊成物が破損すると粉化し、炉床に堆積して炉床融
着物を形成し、スクリュー刃先の磨耗を発生させる。ス
クリュー刃先の磨耗が進行すると、遂には成品を排出で
きなくなり、スクリューの交換に至る。

【００６１】このようにスクリューは交換が必要であ
り、これをスクリュー寿命と呼んでいる。

【００６２】図１１は比較例１の操業を数日間続けた
後、化学分析で得られた金属化率を基に目標とするガス
中のCO濃度を変更して操業することを繰り返したときを
「制御なし」とし、実施例を「制御あり」としてスクリ
ュー寿命を比較した。なお、スクリュー寿命は制御なし
のといきの寿命を「１」として指標化したものである。

【００６３】図１１に示されるとおり、実施例のように
して回転床炉を制御することにより、スクリュー寿命を
６倍以上に延長することができた。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、ガス燃料を過剰に使用
することなく、十分に還元を進行させて、最小限の燃料
費で品質の高い還元鉄を得ることができる。

【００６５】また、金属化率が高く強度の高い成品塊成
物を得やすいため、塊成物の粉砕に伴う炉床融着物の形
成を抑制し、ひいては塊成物の掻き出し装置の寿命を延
ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】塊成物の形成から、回転床炉に塊成物を装入
し、還元鉄を搬出するまでの工程を示す図である。

【図２】回転床炉の内部を示す斜視図である。

【図３】回転床炉の外観を示す斜視図である。

【図４】回転床炉の装入シュート、排気煙突付近の内部
状態を示す図である。

【図５】亜鉛ダスト濃度の測定装置を示す図である。

【図６】回転床炉の各部位、ガスの捕集位置などの位置
関係を示す平面図である。

【図７】図６に示した回転床炉の展開断面図である。

【図８】金属化率と脱亜鉛率との相関を示す図である。

【図９】ガス燃料使用量の実施例と比較例との比較を示
す図である。

【図１０】成品金属化率の実施例と比較例との比較を示
す図である。

【図１１】スクリュー寿命指標の制御なしと制御ありと
の比較を示す図である。

【符号の説明】

１・・・回転床炉１０・・・回転炉床１１・・・スクリューコンベア１２・・・装入シュート１３・・・レベラー１４・・・排気煙突１５・・・カーテンウォール２０・・・ガス捕集ビン２１・・・吸光度測定器２２・・・ポンプ２３・・・炉内ガス移送配管２４・・・送気管２５・・・燃焼筒１０１・・・外壁１０２・・・内壁１０３・・・バーナおよびエア導入孔１０４・・・バーナの炎

───────────────────────────────────────────────────── 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鐵所内 (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 BA02 BA05 BA14 BA15 CA22 CA23 HA00 4K012 DE03 DE06 4K056 AA00 BA02 BA06 BB01 CA02 FA03 FA11 FA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化鉄、亜鉛類および還元剤を含む塊成
物を回転床炉の回転炉床上に装入し、回転炉床を回転移
動させながら塊成物を加熱して還元鉄を得る還元鉄製造
方法であって、還元処理操業中の回転床炉内のガスの亜
鉛ダスト濃度を測定して、塊成物の脱亜鉛化率を求め、
脱亜鉛化率に基づいて塊成物の金属化率を推定して、当
該金属化率に基づいて回転床炉による還元条件を調節す
る、回転床炉による還元鉄製造方法。
【請求項２】回転床炉内のガスを、回転床炉に設けら
れたガス排気口の近傍から採取して、亜鉛ダスト濃度を
測定する、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】還元処理操業中の回転床炉内のガスの一
酸化炭素濃度を測定して、還元の進行状況を推定し、回
転床炉による還元条件を調節する、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】塊成物の還元処理完了予定位置にて採取
したガスの一酸化炭素濃度を測定する、請求項３に記載
の回転床炉による還元鉄製造方法。
【請求項５】回転床炉に備えられた加熱手段に供給さ
れる燃料量及び／又は電力量、前記燃料を燃焼させるた
めの燃焼用エアの導入量、並びに炉床の回転速度、から
選ばれる回転床炉の制御条件のうちの少なくとも１種を
制御することにより回転床炉による還元条件を調節す
る、請求項１から４のいずれかに記載の回転床炉による
還元鉄製造方法。