JP2011042869A - 還元鉄製造用炭材内装塊成化物およびそれを用いた還元鉄製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、還元鉄を製造するための移動炉床炉の原料として用いられる炭材内装塊成化物であって、SiO2、Al2O3、CaOおよびMgOの合計含有量が7〜15質量%、MgO含有量が0.1〜6質量%、Al2O3/SiO2の質量比が0.34〜0.52、CaO/SiO2の質量比が0.25〜2.0であり、かつ、製造された還元鉄中にCが1〜9質量%残留するようなC含有量である還元鉄製造用炭材内装塊成化物を提供する。
【選択図】 図1
Description
ここに、OD=(CO2+H2O+2O2)/(CO2+H2O+O2+CO+H2)[ただし、CO2、H2O、O2、COおよびH2の単位は容量%]である。
本発明は、炭材内装ブリケットC中のスラグ成分組成および炭素含有量を所定の範囲とすることを特徴とし、これにより、高炉や電気炉、転炉などの鉄原料としてより適した、炭素を十分に含有しつつ、圧潰強度がさらに高められた製品還元鉄が得られる。
炭材内装ブリケットC中における、SiO2、Al2O3、CaOおよびMgOの合計含有量は、炭材内装ブリケットC中のスラグ成分含有量にほぼ相当する。炭材内装ブリケットC中のスラグ成分含有量が低すぎるとスラグ成分の溶融化による金属鉄の焼結促進効果が発現できなくなる。一方、炭材内装ブリケットC中のスラグ成分含有量が高すぎると、還元後の還元鉄F中のスラグ含有量が高くなりすぎて金属鉄の焼結反応を阻害して強度を低下するように作用するとともに、鉄品位が低下する。炭材内装ブリケットC中における、SiO2、Al2O3、CaOおよびMgOの合計含有量の好適範囲は、7〜15質量%である。
MgO含有量が高くなると、スラグの融点が高くなり、スラグの溶融量が減少し、後述の還元鉄Fの強度発現作用を十分に発揮し得なくので、MgO含有量の上限は6質量%とした。一方、製鉄ダスト中には不可避的にMgO成分が含まれることから、MgO含有量の下限は0.1質量%とした。
高炉ダストを含む複数種類の製鉄ダストを混合してなる製鉄ダスト混合物と鉄鉱石の配合割合を調製してスラグ成分組成を種々変更した配合原料を作製し、これを双ロール型ブリケットマシンで体積6〜7cm3の枕形の炭材内装ブリケットに成形し、これを乾燥機で含有水分1質量%以下まで乾燥した。乾燥後のブリケット(以下、「乾燥ブリケット」という。)の化学性状の一例を表1に示す。なお、表中の「T.C」は炭素の全量、「T.Fe」は鉄の全量、「M.Fe」は金属鉄の量を示しており、「T.Fe」にはFe2O3、FeO及び「M.Fe」が含まれる。また、Na,K,Pbは原子の状態では存在せず、酸化物等として存在する。
測定結果を図1に示す。同図に示すように、Al2O3/SiO2の質量比を0.34〜0.52、CaO/SiO2の質量比を0.25〜1.0の範囲とするとすることで、還元鉄の圧潰強度が180kgf/個(約1760N/個)以上と、さらに上昇することを見出した。
炭材内装ブリケットCを還元して得られた製品還元鉄F中のC残留量が低くなりすぎると、高炉や転炉、電気炉等の鉄原料として使用した場合における、製品還元鉄F中に残留する未還元の酸化鉄(FeO等)を還元する還元材としての残留炭素の作用が不十分となるとともに、金属鉄への浸炭による溶融速度の向上効果が得られなくなる。一方、製品還元鉄F中のC残留量が高くなりすぎると、還元鉄F中に残留する多量の炭素粒子が金属鉄粒子の結合を妨げるため還元鉄Fの強度が不足する。炭材内装ブリケットCを還元して得られた製品還元鉄F中のC残留量の好適範囲は1〜9質量%である。
Xc=XcT+XcR …式(1)
ここに、XcT=(12/16)・Xoであり、XcTは、炭材内装ブリケットC中の酸化鉄および酸化亜鉛を完全に金属まで還元するのに必要な理論C量であり、XcRは、この理論C量XcTにより前記酸化鉄および酸化亜鉛が完全に金属まで還元された際における、還元鉄中の残留C量であり、Xoは、炭材内装ブリケットC中における、酸化鉄の酸素と酸化亜鉛の酸素との合計量である。
ここで、OD=(CO2+H2O+2O2)/(CO2+H2O+O2+CO+H2)[ただし、CO2、H2O、O2、COおよびH2の単位は容量%]である。
上記実施形態1では、炭材内装ブリケットC内の物理的構造については特に限定しない場合を例示したが、炭材内装ブリケットC内の物理的構造、特に、炭材内装ブリケットCの気孔率を特定の範囲とすることで、還元して得られた製品還元鉄F中の残留炭素量が多い場合でも、十分に高い圧潰強度が確実に得られる。
気孔率(%)=(1−[見掛け密度]/[真密度])×100
で計算されるが、炭材内装ブリケットの見掛け密度としては、乾燥ブリケットの見掛け密度を測定して使用し、炭材内装ブリケットの真密度としては、炭材内装ブリケットの構成原料それぞれ単独の真密度を配合割合で加重平均して求めた値を使用した。
上記実施形態1および2では、炭材内装ブリケットC中に内装される炭材の粒度については特に限定しない場合を例示したが、炭材の粒度を特定の範囲とすることで、炭材内装ブリケットCを還元して得られた製品還元鉄Fの圧潰強度を確保しつつ、還元鉄F中の残留炭素量をより多くすることができる。
上記実施形態では、炭材内装塊成化物の塊成化物としての形態としてブリケットを例示したが、ペレットでもよい。
Claims (6)
- 還元鉄を製造するための移動炉床炉の原料として用いられる炭材内装塊成化物であって、SiO2、Al2O3、CaOおよびMgOの合計含有量が7〜15質量%、MgO含有量が0.1〜6質量%、Al2O3/SiO2の質量比が0.34〜0.52、CaO/SiO2の質量比が0.25〜2.0であり、かつ、製造された還元鉄中にCが1〜9質量%残留するようなC含有量であることを特徴とする還元鉄製造用炭材内装塊成化物。
- 前記炭材内装塊成化物の気孔率を37.5%以下とする請求項1に記載の還元鉄製造用炭材内装塊成化物。
- 前記炭材内装塊成化物中に含まれる炭材の、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による平均粒径d50を30μm以下とする請求項1または2に記載の還元鉄製造用炭材内装塊成化物。
- 少なくとも製鉄ダストを含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の還元鉄製造用炭材内装塊成化物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の還元鉄製造用炭材内装塊成化物を、移動炉床炉で加熱し還元して還元鉄を製造する方法であって、前記移動炉床炉は炉床の移動方向に複数のゾーンに分割され、その最終ゾーンが酸化性雰囲気であることを特徴とする還元鉄製造方法。
- 前記最終ゾーンの酸化性雰囲気が、ガス酸化度ODで1.0以上である請求項5に記載の還元鉄製造装置。
ここに、OD=(CO2+H2O+2O2)/(CO2+H2O+O2+CO+H2)[ただし、CO2、H2O、O2、COおよびH2の単位は容量%]である。
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