JP2018095895A - Production method of high quality iron source - Google Patents

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毅郎 足立
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a high quality iron source in which the vein stone rate is rendered 10% or smaller, without applying high temperature heating or adding a flux.SOLUTION: In a production method of high quality iron source, with a total iron amount Total. Fe, a SiOamount, and an AlOamount (% by mass) relative to a raw material ore, to a bony iron ore having a vein stone rate expressed by (SiO+AlO)/Total. Fe×100 of 15% or higher, reduction is performed with the bony iron ore as the raw material ore, the raw material ore 1 after reduction is electromagnetically separated to produce a high quality iron source of which the vein stone rate is rendered 10% or lower, in which the raw material ore is reduced with a reductive gas containing at least one kind of hydrogen gas, methane gas, or carbon monoxide gas, and the raw material ore is reduced such that between a reduction time for reducing the raw material ore t, a concentration of hydrogen gas PH, a concentration of methane gas PCH, and a concentration carbon monoxide gas PCO, a predetermined relationship is established.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、劣質鉄鉱石の鉄品位を向上させて、鉄鋼原料として使用可能な高品位鉄源を製造する高品位鉄源の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a high-grade iron source that improves the iron grade of inferior iron ore and produces a high-grade iron source that can be used as a steel raw material.

従来より、鉄鋼原料である鉄鉱石の品位は含有する脈石の少なさで決定される。つまり、脈石成分としては主にSiO2、Al2O3が挙げられ、脈石成分（不要成分）であるSiO2やAl2O3が少なければ少ないほど鉄鉱石は高品位とされている。そのため、従来より高炉で使用される鉄鉱石は、鉄鉱石中のTotal.Fe、SiO2量、Al2O3量(質量％)を用いて(SiO2+Al2O3)/Total.Fe×100で表される脈石率(％)で品位が評価され、脈石率(％)が10％以下のものを使用することとされていた。 Conventionally, the quality of iron ore, which is a raw material for steel, is determined by the small amount of gangue contained. In other words, SiO 2 and Al 2 O 3 are mainly listed as gangue components, and the lower the gangue components (unnecessary components), SiO 2 and Al 2 O 3, the higher the quality of iron ore. . Therefore, iron ore conventionally used in blast furnaces is (SiO 2 + Al 2 O 3 ) /Total.Fe using the total Fe, SiO 2 content and Al 2 O 3 content (mass%) in the iron ore. The grade was evaluated by the gangue rate (%) represented by × 100, and the gangue rate (%) was supposed to be 10% or less.

しかし、近年は良質鉄源の枯渇に伴い、脈石分の少ない鉄鉱石を入手することが困難となりつつある。上述のように高炉には脈石率10%以下の鉄鉱石が使用されるため、10%以上の鉄鉱石については選鉱して脈石分を落としてから使用する必要がある。
このような選鉱の方法としては、粉砕した鉄鉱石を浮選あるいは磁選することにより品位を向上させる手法が行われてきた。ただ、従来より行われてきた粉砕鉱石の浮選や磁選は、酸化鉄中に脈石分が固溶した鉄鉱石を用いる場合や、微細な脈石分が分散した鉄鉱石を用いる場合には、あまり効果がない。それゆえ、このように脈石分が固溶または微分散された低品位鉱石に対しても脈石分を効果的に除去する技術として、以下の特許文献１〜３のようなものが開発されている。 However, in recent years, with the depletion of high-quality iron sources, it has become difficult to obtain iron ores with little gangue. As described above, iron ores with a gangue rate of 10% or less are used in the blast furnace. Therefore, iron ores with a gangue rate of 10% or more need to be selected and used after dropping the gangue.
As such a beneficiation method, a method has been performed in which the quality is improved by flotation or magnetic separation of crushed iron ore. However, the flotation and magnetic separation of pulverized ore that have been performed in the past can be used when using iron ore in which gangue is dissolved in iron oxide, or when using iron ore in which fine gangue is dispersed. , Not very effective. Therefore, the following Patent Documents 1 to 3 have been developed as techniques for effectively removing the gangue from even the low-grade ore in which the gangue is dissolved or finely dispersed. ing.

例えば、特許文献１には、低品位鉱石の有効利用を可能とする、製造効率良く還元鉄である粒鉄を製造可能な、鉱石を用いた粒鉄製造方法が開示されている。この特許文献１の粒鉄製造方法は、鉱石と、炭素系固体還元材と、造滓材とを、混合した混合原料を移動型炉床上に積載し、該炉床上部から熱供給して混合原料を還元し、更に溶融させて還元鉄である粒鉄を製造するものとなっている。また、この粒鉄製造方法では、造滓材の少なくとも一部としてＮａ及び／またはＫの化合物を使用することとされている。   For example, Patent Document 1 discloses a method for producing granular iron using ore that enables effective use of low-grade ore and that can produce granular iron that is reduced iron with high production efficiency. In the method for producing granular iron disclosed in Patent Document 1, a mixed raw material in which ore, a carbon-based solid reducing material, and a slagging material are mixed is loaded on a movable hearth and mixed by supplying heat from the upper portion of the hearth. The raw material is reduced and further melted to produce granular iron which is reduced iron. Further, in this method for producing granular iron, a compound of Na and / or K is used as at least a part of the ironmaking material.

また、特許文献２には、酸化鉄含有物質と炭素質還元剤を含む塊成物を還元した後、磁選することで鉄純度の高い金属鉄を製造する金属鉄の製造方法が開示されている。この特許文献２の金属鉄の製造方法は、酸化鉄含有物質および炭材を含む塊成物を加熱して金属鉄含有焼結体を製造し、得られた金属鉄含有焼結体の少なくとも一部を粉砕し、スラグを除去して金属鉄を製造するものとなっている。この方法によれば、酸化鉄含有物質として、脈石含有量の多い低品位な酸化鉄含有物質を用いた場合であっても、金属鉄含有焼結体からのスラグ除去率を高めることができるとされている。   Patent Document 2 discloses a method for producing metallic iron that produces metallic iron with high iron purity by magnetic separation after reducing an agglomerate containing an iron oxide-containing substance and a carbonaceous reducing agent. . In the method for producing metallic iron of Patent Document 2, an agglomerate containing an iron oxide-containing substance and a carbonaceous material is heated to produce a metallic iron-containing sintered body, and at least one of the obtained metallic iron-containing sintered bodies is obtained. A part is grind | pulverized and slag is removed and metal iron is manufactured. According to this method, even when a low-grade iron oxide-containing substance with a high gangue content is used as the iron oxide-containing substance, the slag removal rate from the sintered metal-containing sintered body can be increased. It is said that.

さらに、特許文献３には、酸化鉄原料を還元性ガスで還元して還元鉄を製造する方法において、排出ガス、又は導入する還元ガス組成を所定の組成範囲に制御する方法が開示されている。この特許文献３の方法によれば、直接還元製鉄法における還元装置の操業をより安定化することができるとされている。   Furthermore, Patent Document 3 discloses a method of controlling the exhaust gas or the reducing gas composition to be introduced within a predetermined composition range in a method for producing reduced iron by reducing an iron oxide raw material with a reducing gas. . According to the method of this patent document 3, it is supposed that the operation | movement of the reduction | restoration apparatus in a direct reduction iron manufacturing method can be stabilized more.

特開２０１１−１３２５７８号公報JP 2011-132578 A 特開２０１６−０１４１８４号公報JP 2006-014184 A 特開２０１４−１１１８１３号公報JP 2014-1111813 A

ところで、特許文献１の技術は、炭素系固体還元材を内装して還元を行うため、混合原料を1200℃以上、好ましくは1450℃以上に加熱することが必要となる。また、一部を溶融させるために脈石同様に不純物となるフラックスの添加が必要であり、後で不純物であるフラックスを除去する工程が必要となるため効率の良い方法とは言えない。さらに、炭素系固体還元材を使用することにより、炭素系固体還元材に由来する硫黄分が回収鉄中にも含まれることになるため、後工程（使用時）に脱硫処理が必要となる。   By the way, in the technique of Patent Document 1, since the reduction is performed with the carbon-based solid reducing material incorporated therein, it is necessary to heat the mixed raw material to 1200 ° C. or higher, preferably 1450 ° C. or higher. Moreover, in order to melt a part, it is necessary to add a flux as an impurity as in the case of a gangue, and a process for removing the flux as an impurity is required later, which is not an efficient method. Furthermore, by using the carbon-based solid reducing material, the sulfur content derived from the carbon-based solid reducing material is also contained in the recovered iron, so that a desulfurization process is required in the subsequent step (when used).

また、特許文献２の技術は、脈石分が溶融したスラグから、粉砕後の平均粒径を４５μｍとしてスラグ除去率を高めるものであり、本発明のように酸化鉄中に脈石分が固溶した鉄鉱石や微細な脈石分が分散した鉄鉱石を対象とするものではない。つまり、特許文献２の技術は、本発明とは脈石の存在形態が異なるため、本発明のように粉砕により劣質鉄鉱石の鉄品位を向上させる方法の指針とはなり得ないものとなっている。   Further, the technique of Patent Document 2 is to increase the slag removal rate from the slag in which the gangue is melted by setting the average particle size after pulverization to 45 μm, and the gangue is solidified in the iron oxide as in the present invention. It does not target molten iron ore or iron ore in which fine gangue is dispersed. In other words, since the technique of Patent Document 2 is different from the present invention in the presence of gangue, it cannot serve as a guideline for a method for improving the iron quality of inferior iron ore by grinding as in the present invention. Yes.

加えて、特許文献２の技術も、炭素質還元剤を内装して還元を行うため、塊成物を1200℃以上に加熱することが必要となる。また、塊成物の一部を溶融させるために脈石同様に不純物となるフラックスの添加が必要であり、後で不純物であるフラックスを除去する工程が必要となるため効率の良い方法とは言えない。
さらに、特許文献３の還元鉄の製造方法は、塊成物が炉内で粉化しないよう還元形態を制御するものであり、脈石分の分離を目的としていないため、本発明のように還元及び磁選により劣質鉄鉱石の脈石分を取り除いて鉄品位を向上させる方法の指針とはなり得ないものとなっている。 In addition, since the technique of Patent Document 2 also performs reduction by incorporating a carbonaceous reducing agent, it is necessary to heat the agglomerate to 1200 ° C. or higher. In addition, in order to melt a part of the agglomerate, it is necessary to add a flux that becomes an impurity like a gangue, and a process for removing the flux that is an impurity later is required, which is an efficient method. Absent.
Furthermore, the method for producing reduced iron in Patent Document 3 controls the reduction form so that the agglomerate is not pulverized in the furnace, and is not intended for separation of gangue, so it is reduced as in the present invention. In addition, it cannot become a guideline for a method of improving the iron quality by removing the gangue of the inferior iron ore by magnetic separation.

つまり、上述した特許文献１〜３の技術は、酸化鉄中の脈石分を除去して劣質鉄鉱石の鉄品位を向上可能なものではあっても、脈石分を除去する際に高温加熱が必要であったり、溶銑中に持ち込まれたフラックスや硫黄分を後で除去することが必要となったりするものであり、加熱設備に余計なコストが必要となったり余計な後工程が必要となったりして脈石分の除去を簡便且つ効率的に行えるものではなかった。   In other words, even if the techniques of Patent Documents 1 to 3 described above can improve the iron quality of the inferior iron ore by removing the gangue in the iron oxide, high temperature heating is performed when removing the gangue. It is necessary to remove the flux and sulfur introduced into the hot metal later, which requires extra cost for the heating equipment or extra post-process. As a result, the removal of the gangue was not easy and efficient.

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、高温加熱やフラックス添加などを行わなくても、高炉で利用可能な脈石分が10%以下とされた高品位鉄源を簡便且つ効率的に製造することができる高品位鉄源の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a high-grade iron source having a gangue content of 10% or less that can be used in a blast furnace without using high-temperature heating or flux addition is simple and easy. It aims at providing the manufacturing method of the high quality iron source which can be manufactured efficiently.

上記課題を解決するため、本発明の高品位鉄源の製造方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の高品位鉄源の製造方法は、原料鉱石に対する総鉄量Total.Fe、SiO2量、Al2O3量（質量％）を用いて、(SiO2+Al2O3)/Total.Fe×100で表される脈石率が15％以上とされた劣質鉄鉱石に対して、当該劣質鉄鉱石を原料鉱石として還元を行い、還元後の原料鉱石を磁選して脈石率が10%以下とされた高品位鉄源を製造する高品位鉄源の製造方法であって、水素ガス、メタンガス、又は一酸化炭素ガスのうち、少なくとも１種類以上を含む還元性のガスを用いて前記原料鉱石の還元を行うものとし、前記原料鉱石を還元する還元時間をｔ［min.］、前記水素ガスの濃度をPH2［体積%］、メタンガスの濃度をPCH4［体積%］、一酸化炭素ガスの濃度をPCO［体積%］とした場合に、式（１）の関係が成立するように、前記原料鉱石を還元することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the method for producing a high-grade iron source of the present invention employs the following technical means.
That is, the method for producing a high-grade iron source according to the present invention uses the total iron amount Total.Fe, the SiO 2 amount, and the Al 2 O 3 amount (mass%) relative to the raw ore to obtain (SiO 2 + Al 2 O 3 ). The inferior iron ore with a gangue rate of 15% or more represented by /Total.Fe×100 is reduced using the inferior iron ore as a raw ore, and the reduced raw ore is magnetically selected and gangue A method for producing a high-grade iron source for producing a high-grade iron source with a rate of 10% or less, comprising a reducing gas containing at least one of hydrogen gas, methane gas, and carbon monoxide gas. The raw material ore is used for reduction, the reduction time for reducing the raw material ore is t [min.], The hydrogen gas concentration is PH 2 [vol%], and the methane gas concentration is PCH 4 [vol%]. In the case where the concentration of carbon monoxide gas is PCO [volume%], the raw material ore is reduced so that the relationship of formula (1) is satisfied. To do.

本発明の高品位鉄源の製造方法によれば、高温加熱やフラックス添加などを行わなくても、高炉で利用可能な脈石分が10%以下とされた高品位鉄源を簡便且つ効率的に製造することができる。   According to the method for producing a high-grade iron source of the present invention, a high-grade iron source having a gangue content of 10% or less that can be used in a blast furnace without using high-temperature heating or flux addition is simple and efficient. Can be manufactured.

本発明に係る高品位鉄源の製造方法の手順を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the procedure of the manufacturing method of the high quality iron source which concerns on this invention. 実施例及び比較例に用いられた原料鉱石の粒度分布を示す図である。It is a figure which shows the particle size distribution of the raw material ore used for the Example and the comparative example. パラメータＸと、鉄鉱石の脈石率との相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation with the parameter X and the gangue rate of an iron ore.

［第１実施形態］
以下、本発明の高品位鉄源の製造方法の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図１は、本実施形態の高品位鉄源の製造方法を模式的に示したものである。
図１に示すように、本実施形態の高品位鉄源の製造方法は、（１）鉄鉱石中（原料鉱石１中）の酸化鉄６を金属鉄４に還元する還元工程、（２）還元工程で還元された後の鉄鉱石を磁選する磁選工程の２つの工程に従って高品位鉄源を製造するものとなっている。 [First Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of a method for producing a high-grade iron source of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows a method for producing a high-grade iron source according to this embodiment.
As shown in FIG. 1, the high-grade iron source manufacturing method of the present embodiment includes (1) a reduction step of reducing iron oxide 6 in iron ore (in raw material ore 1) to metallic iron 4, and (2) reduction A high-grade iron source is manufactured according to two processes of the magnetic separation process which magnetically selects the iron ore after being reduced in the process.

次に、本実施形態の高品位鉄源の製造方法を構成する各工程について説明する。
まず、本実施形態の高品位鉄源の製造方法に原料鉱石として用いられる劣質鉱石について説明する。この劣質鉱石は、一般に高炉に原料鉱石として投入可能な脈石率が10%以下の鉄鉱石ではなく、脈石率(％)が15％以上とされたものであり、不純物を多く含有するものとなっている。 Next, each process which comprises the manufacturing method of the high quality iron source of this embodiment is demonstrated.
First, the inferior ore used as a raw material ore in the manufacturing method of the high grade iron source of this embodiment is demonstrated. This inferior ore is not an iron ore with a gangue rate of 10% or less that can generally be input as a raw ore to a blast furnace, but has a gangue rate (%) of 15% or more and contains a large amount of impurities. It has become.

なお、脈石率とは、原料鉱石中に含まれる不純物成分(質量％)、すなわちSiO2量や Al2O3量(質量％)を、原料鉱石（鉄鉱石）中のTotal.Fe (質量％)で除したものであり、以下の式（２）のように定義されるものである。 The gangue rate refers to the impurity component (mass%) contained in the raw ore, that is, the amount of SiO 2 and Al 2 O 3 (mass%), and the total Fe (mass%) in the raw ore (iron ore). %) And is defined as the following formula (2).

還元工程は、原料鉱石中に含まれる酸化鉄６を金属鉄４に還元するものであり、本実施形態では高温とされた雰囲気中に位置する原料鉱石に、還元性のガスを接触させることで、原料鉱石の還元を行うものとなっている。
上述した還元処理は、原料鉱石を容器などに収容して高温状態で還元性のガスと反応させることで実施されるものであり、還元性のガスを貯留すると共に加熱可能な加熱炉を用いて行われる。例えば、本実施形態では、回転する円筒型（ドラム型）の回転加熱炉の内部に原料鉱石を装入し、炉内を950℃程度の温度に加熱しつつ、還元性ガスを送り込んで還元を行うものとなっている。 In the reduction step, iron oxide 6 contained in the raw material ore is reduced to metallic iron 4, and in this embodiment, a reducing gas is brought into contact with the raw material ore located in the atmosphere at a high temperature. The raw ore is reduced.
The reduction treatment described above is carried out by storing the raw ore in a container or the like and reacting with the reducing gas at a high temperature, and using a heating furnace capable of storing and heating the reducing gas. Done. For example, in this embodiment, raw material ore is charged into a rotating cylindrical (drum-type) rotary heating furnace, and the inside of the furnace is heated to a temperature of about 950 ° C., while reducing gas is fed to perform reduction. It is to do.

また、本実施形態の還元処理で用いられる還元性のガスは、還元成分として水素ガス（H2）、メタンガス（CH4）、一酸化炭素ガス（CO）の中から、少なくとも１種類以上を含む混合ガスとなっている。これらの混合ガスを用いることで1000℃以下となるような比較的低温であっても酸化鉄６の還元反応が可能となる。つまり、本実施形態の還元処理では1000℃を超える高温の加熱は必要ではなく、昇温に時間やコストが必要となることはない。 Further, the reducing gas used in the reduction treatment of the present embodiment includes at least one or more of hydrogen gas (H 2 ), methane gas (CH 4 ), and carbon monoxide gas (CO) as a reducing component. It is a mixed gas. By using these mixed gases, the iron oxide 6 can be reduced at a relatively low temperature of 1000 ° C. or lower. That is, in the reduction treatment of the present embodiment, heating at a high temperature exceeding 1000 ° C. is not required, and time and cost are not required for temperature increase.

具体的には、上述した還元性のガスには、在来型の天然ガスや、シェールガス、タイトサンドガス、コールベッドメタン、メタンハイドレードのような非在来型の天然ガスのように自然界で産出されるガスだけでなく、高炉炉頂ガス、コークス炉ガスなどのような製鉄所内で人工的に発生する副生ガスなどを、単独又は混合して用いることができる。
磁選工程は、還元工程で還元された原料鉱石１を、磁石の磁力を用いて、磁石に磁着する粒子（磁着粒子２）と磁着しない粒子（非磁着粒子３）とに分別する工程である。本実施形態の磁選工程では、上述した還元工程において原料鉱石中の酸化鉄６が金属鉄４に還元されているため、還元後の原料鉱石１（鉄鉱石）の粒子に金属鉄４が多く含まれている場合はその粒子は磁石に磁着し、金属鉄４が少ししか含まれていない場合はその粒子は磁石に磁着しない。 Specifically, the reducing gas mentioned above includes natural gas such as conventional natural gas and unconventional natural gas such as shale gas, tight sand gas, coal bed methane, and methane hydride. In addition to the gas produced in the above, by-product gas artificially generated in an ironworks such as blast furnace top gas and coke oven gas can be used alone or in combination.
In the magnetic separation process, the raw ore 1 reduced in the reduction process is separated into particles magnetized on the magnet (magnetized particles 2) and particles not magnetized (non-magnetized particles 3) using the magnetic force of the magnet. It is a process. In the magnetic separation process of this embodiment, since the iron oxide 6 in the raw material ore is reduced to the metallic iron 4 in the reduction process described above, a large amount of the metallic iron 4 is contained in the particles of the raw material ore 1 (iron ore) after the reduction. If the particles are magnetically attached to the magnet, the particles are not magnetically attached to the magnet.

本発明の磁選工程は、上述した金属鉄４の磁着特性を利用した磁選機を用いて行われるものであり、本実施形態ではベルト式の磁選機を用いて還元後の原料鉱石１の粒子の中から金属鉄４を多く含む粒子を乾式で磁選する構成となっている。なお、本発明の磁選工程には、ドラム式磁選機や吊り下げ式磁選機のようなベルト式以外の磁選機を用いても良いし、乾式磁選ではない湿式磁選を採用しても良い。また、本実施形態の磁選機の場合であれば、直下位置においてガウスメータで測定した場合に1200［Ｇ］となるような磁石（磁力）が使用されている。   The magnetic separation process of the present invention is performed using a magnetic separator utilizing the magnetic adhesion characteristics of the metal iron 4 described above. In this embodiment, the particles of the raw ore 1 after reduction using a belt-type magnetic separator. It is the structure which magnetically selects the particle | grains containing many metal irons 4 from among these. In the magnetic separation process of the present invention, a magnetic separator other than a belt type such as a drum type magnetic separator or a suspended magnetic separator may be used, or a wet magnetic separation that is not dry magnetic separation may be employed. Further, in the case of the magnetic separator of the present embodiment, a magnet (magnetic force) that is 1200 [G] when measured with a gauss meter at a position immediately below is used.

上述した還元工程を行えば、原料鉱石１の粒子の中には還元によって金属鉄４が多く含まれるようになった粒子と金属鉄４をあまり含んでいない粒子とが含まれるようになる。それゆえ、還元工程に続く磁選工程で還元後の原料鉱石１の粒子を処理すると、金属鉄４を多く含む粒子は磁着粒子２として磁石に磁着し、脈石分５のような金属鉄４をあまり含まない原料鉱石１の粒子は非磁着粒子３として磁石に磁着しないので、磁着特性を具備するかどうかで還元後の原料鉱石１の粒子を磁着粒子２と非磁着粒子３とに分別することができる。そのため、劣質鉱石から脈石分５を確実に分離して高品位鉄源を製造することが可能となる。   If the reduction | restoration process mentioned above is performed, in the particle | grains of the raw material ore 1, the particle | grains which contained much metal iron 4 by reduction | restoration and the particle | grains which do not contain much metal iron 4 will be contained. Therefore, if the particles of the raw ore 1 after the reduction are processed in the magnetic separation process subsequent to the reduction process, the particles containing a large amount of metallic iron 4 are magnetized as magnetized particles 2 on the magnet. Since the particles of the raw ore 1 that do not contain so much 4 do not magnetically adhere to the magnet as non-magnetized particles 3, the particles of the raw ore 1 after reduction are non-magnetized with the magnetized particles 2 depending on whether or not they have magnetic adhesion characteristics It can be separated into particles 3. Therefore, it becomes possible to manufacture the high-grade iron source by reliably separating the gangue portion 5 from the inferior ore.

ところで、本実施形態の高品位鉄源の製造方法は還元工程の還元条件を規定するものであり、この還元条件は上述した磁着粒子２と非磁着粒子３との分別に大きく影響する。具体的には、本実施形態の製造方法では、まず水素ガス、メタンガス、又は一酸化炭素ガスのうち、少なくとも１種類以上を含む還元性のガスを用いて原料鉱石の還元を行うものとし、原料鉱石を還元する還元時間をｔ［min.］、水素ガスの濃度をPH2［体積%］、メタンガスの濃度をPCH4［体積%］、一酸化炭素ガスの濃度をPCO［体積%］とした場合に、以下の式（１）の関係が成立することを特徴としている。 By the way, the manufacturing method of the high quality iron source of this embodiment prescribes | regulates the reduction conditions of a reduction | restoration process, and this reduction conditions have big influence on the classification | category of the magnetically adhering particle 2 and the non-magnetically adhering particle 3 mentioned above. Specifically, in the manufacturing method of the present embodiment, the raw material ore is first reduced using a reducing gas containing at least one or more of hydrogen gas, methane gas, or carbon monoxide gas. The reduction time for reducing the ore is t [min.], The hydrogen gas concentration is PH 2 [volume%], the methane gas concentration is PCH 4 [volume%], and the carbon monoxide gas concentration is PCO [volume%]. In this case, the relationship of the following formula (1) is established.

つまり、本実施形態の製造方法は、還元性のガスに含まれる複数のガス成分について、還元性を備えたものを選択し、それぞれのガス成分の還元力に応じた係数を掛け合わせてパラメータＸとして表現し、パラメータＸが所望の値以上とされているかどうかで、劣質鉱石中の酸化鉄６が確実に金属鉄４に還元されているかどうかを判断している。
言い換えれば、パラメータＸは、還元性のガスの還元力（還元の影響度合い）を数値化したものである。このパラメータＸが大きくなればなるほど、還元性のガスの還元力が大きくなり、パラメータＸが小さくなればなるほど、還元性のガスの還元力が小さくなる。 That is, in the manufacturing method of the present embodiment, a plurality of gas components included in the reducing gas are selected from those having reducing properties, and multiplied by a coefficient corresponding to the reducing power of each gas component, so that the parameter X It is determined whether or not the iron oxide 6 in the inferior ore is reliably reduced to the metallic iron 4 depending on whether or not the parameter X is a desired value or more.
In other words, the parameter X is a numerical value of the reducing power (the degree of influence of reduction) of the reducing gas. As the parameter X increases, the reducing power of the reducing gas increases. As the parameter X decreases, the reducing power of the reducing gas decreases.

具体的には、還元性のガスに含まれる水素ガスの係数を「１」とした場合、還元力が水素ガスより大きいメタンは係数が「２」となる。また、同様な理由から、還元力が水素ガスより小さい一酸化炭素ガスは係数が「０．３」となる。言い換えれば、このパラメータＸに含まれる各係数は、還元に対するそれぞれのガス成分の影響度合いを示すものである。それゆえ、上述したパラメータＸが５００以上となるように、在来型の天然ガスや副生ガスを適宜混合すると、原料鉱石１中の酸化鉄６を確実に金属鉄４に還元することができる。   Specifically, when the coefficient of the hydrogen gas contained in the reducing gas is “1”, the coefficient of methane whose reducing power is larger than the hydrogen gas is “2”. For the same reason, the carbon monoxide gas whose reducing power is smaller than the hydrogen gas has a coefficient of “0.3”. In other words, each coefficient included in the parameter X indicates the degree of influence of each gas component on the reduction. Therefore, the iron oxide 6 in the raw ore 1 can be reliably reduced to the metallic iron 4 by appropriately mixing the conventional natural gas and by-product gas so that the parameter X described above is 500 or more. .

このようにパラメータＸが５００以上となるような還元条件で原料鉱石を還元すれば、原料鉱石に含まれる酸化鉄６が確実に還元されて金属鉄４になり、原料鉱石から鉄源（金属鉄４）を精度良くかつ効率的に分離（選別）することが可能となる。
つまり、本実施形態の高品位鉄源の製造方法であれば、還元工程に1000℃以上の高温加熱を行わなくても、また後工程で除去が必要となるフラックスや炭素質還元剤（コークス）を使用しなくても、脈石率(％)が15％以上の劣質鉱石から、脈石率10%以下の高品位鉄源を製造することが可能となる。また、本実施形態の高品位鉄源の製造方法では、1000℃以上の高温加熱をしなくても、またフラックスや炭素質還元剤（コークス）を用いなくても還元が可能であるため、脈石率10%以下の高品位鉄源を低い製造コストで且つ高効率に製造することも可能となるのである。 If the raw material ore is reduced under such a reduction condition that the parameter X is 500 or more, the iron oxide 6 contained in the raw material ore is reliably reduced to become metallic iron 4, and the iron source (metallic iron from the raw material ore is reduced. 4) can be separated (selected) accurately and efficiently.
In other words, with the high-grade iron source manufacturing method of the present embodiment, the flux or carbonaceous reducing agent (coke) that needs to be removed in the subsequent process without performing high-temperature heating at 1000 ° C. or higher in the reduction process. Even without using, it is possible to produce a high-grade iron source with a gangue rate of 10% or less from an inferior ore with a gangue rate (%) of 15% or more. Further, in the method for producing a high-grade iron source according to the present embodiment, the reduction is possible without heating at a high temperature of 1000 ° C. or higher, and without using a flux or a carbonaceous reducing agent (coke). It is also possible to produce a high-grade iron source with a stone ratio of 10% or less at a low production cost and with high efficiency.

次に、実施例及び比較例を用いて、本実施形態の高品位鉄源の製造方法が有する作用効果について、さらに詳しく説明する。
上述した実施例及び比較例は、上述した還元工程の処理条件（還元条件）、磁選工程の処理条件（磁選条件）のうち、還元工程の還元条件のみを変更した場合に、分離回収された鉄源の脈石率がどのように変化するかを実験したものである。 Next, the effect which the manufacturing method of the high quality iron source of this embodiment has is demonstrated in detail using an Example and a comparative example.
In the above-described examples and comparative examples, the iron recovered and recovered when only the reduction condition of the reduction process is changed among the above-described reduction process condition (reduction condition) and magnetic separation process condition (magnetic separation condition). This is an experiment on how the source gangue rate changes.

なお、実施例及び比較例に用いられた原料鉱石は、以下の組成を有するものとなっている。   In addition, the raw material ore used for the Example and the comparative example has the following compositions.

また、実施例及び比較例に用いられた原料鉱石（上述した表１の原料鉱石）を、還元前に粒度計測すると、図２に示すような粒度分布結果を示す。
なお、上述した還元条件及び磁選条件の詳細は、以下の通りとなっている。
実施例及び比較例の還元工程は、内径が130mmφで長さ200mmのドラム型の回転加熱炉の炉内に上述した原料鉱石を装入し、炉内を950℃に加熱し、2rpmで回転する回転加熱炉の内部に還元ガスを供給して還元を行ったものである。 Moreover, when the particle size of the raw material ore used in Examples and Comparative Examples (the raw material ore in Table 1 described above) is measured before reduction, a particle size distribution result as shown in FIG. 2 is shown.
The details of the above-described reduction condition and magnetic separation condition are as follows.
In the reduction process of the example and the comparative example, the raw material ore described above is charged into a drum-type rotary heating furnace having an inner diameter of 130 mmφ and a length of 200 mm, the furnace is heated to 950 ° C., and rotated at 2 rpm. Reduction is performed by supplying a reducing gas into the rotary heating furnace.

なお、炉内に供給される還元性のガスは、H2、CO、CH4、CO2、N2などのガスを混合したものであり、還元成分としてH2、CO、CH4を含んでいる。具体的には、H2が0〜80[vol％]、COが0〜80[vol％]、CH4が0〜35[vol％]、CO2が0〜15[vol％]、N2が0〜60[vol％]とされている。これらの組成の還元性のガスは、在来型の天然ガス、非在来型の天然ガス、高炉ガス、あるいはそれぞれの還元成分のみで形成されたガス（単独のガス）を適宜混合することで得ることができる。 The reducing gas supplied into the furnace is a mixture of H 2 , CO, CH 4 , CO 2 , N 2, etc., and contains H 2 , CO, and CH 4 as reducing components. Yes. Specifically, H 2 is 0 to 80 [vol%], CO is 0 to 80 [vol%], CH 4 is 0 to 35 [vol%], CO 2 is 0 to 15 [vol%], N 2 Is 0 to 60 [vol%]. The reducing gas having these compositions can be obtained by appropriately mixing conventional natural gas, non-conventional natural gas, blast furnace gas, or a gas formed by only the respective reducing components (single gas). Can be obtained.

また、実施例及び比較例では、炉内に還元ガスが供給されてからの経過時間、つまり還元工程が行われる還元時間を、5min、10min、30min、60minの４水準で変化させた。
実施例及び比較例の磁選工程は、ベルト式の磁選機を用いて磁着高さ（粉砕後の原料鉱石と磁石との距離）を10mmに固定して粒子を選別（磁選）したものである。なお、ベルト式の磁選機に用いられる磁石には、磁石直下で1200Gの磁力を有する磁石が利用されている。 In the examples and comparative examples, the elapsed time since the reducing gas was supplied into the furnace, that is, the reduction time during which the reduction process is performed, was changed at four levels of 5 min, 10 min, 30 min, and 60 min.
The magnetic separation process of Examples and Comparative Examples is a method of selecting particles (magnetic separation) by fixing the magnetic deposition height (distance between the raw ore after pulverization and the magnet) to 10 mm using a belt type magnetic separator. . A magnet having a magnetic force of 1200 G directly under the magnet is used as the magnet used in the belt type magnetic separator.

脈石率は、磁選後の原料鉱石１について、原料鉱石１中に含まれる総鉄量「T.Fe」、不純物として含まれるSiO2やAl2O3（脈石分５）の鉱石中での濃度を分析で求め、求められた分析値を上述した式（１）を用いて求めたものである。
分離回収された鉄源の脈石率の計測結果を表２に示す。 The gangue rate is the total amount of iron “T.Fe” contained in the raw ore 1 after magnetic separation in the ore of SiO 2 and Al 2 O 3 (ganic block 5) contained as impurities. Is obtained by analysis, and the obtained analytical value is obtained by using the above-described equation (1).
Table 2 shows the measurement results of the gangue rate of the separated and recovered iron source.

還元性のガスのうち、還元成分としてH2を0〜80[vol％]、COを0〜80[vol％]、CH4を0〜35 [vol％]と高濃度に含む実施例（「実験番号No.1」〜「実験番号No.11」）は、パラメータＸが583〜6990となり、「Ｘ≧500」という条件をいずれも満足している。そのため、実施例については、還元条件の「判定」を合格（○）とした。これら「判定」が合格となる実施例は脈石率が7.5%〜9.4%となっており、脈石率が10%以下まで低減された高品位鉄源が製造されていることが確認された。 Among the reducing gases, as examples, the reducing components include H 2 in a high concentration of 0 to 80 [vol%], CO in a range of 0 to 80 [vol%], and CH 4 in a concentration of 0 to 35 [vol%] (“ In Experiment No. 1 ”to“ Experiment No. 11 ”), the parameter X is 583 to 6990, which satisfies the condition“ X ≧ 500 ”. Therefore, about the Example, the "determination" of reduction conditions was set as the pass ((circle)). Examples in which these “judgments” passed passed showed a gangue rate of 7.5% to 9.4%, and it was confirmed that a high-grade iron source with a gangue rate reduced to 10% or less was produced. .

これに対して、還元成分であるH2、CO、CH4が低濃度であったり、還元時間が短い比較例（「実験番号No.11」〜「実験番号No.15」）は、パラメータＸが75〜450であり、「Ｘ≧500」という条件をいずれも満足していなかった。そのため、比較例については、還元条件の「判定」を不合格（×）とした。これら「判定」が不合格となる比較例は脈石率が11.5%〜16.1%となっており、脈石率が10%を超える品位が良くない鉄源が製造されていることが確認された。 On the other hand, comparative examples ("Experiment No. 11" to "Experiment No. 15") having low concentrations of reducing components H 2 , CO, and CH 4 and having a short reduction time have parameters X Was 75 to 450, and none of the conditions of “X ≧ 500” was satisfied. Therefore, about the comparative example, "determination" of reduction conditions was made into failure (x). In the comparative examples in which these “judgments” fail, the gangue rate is 11.5% to 16.1%, and it was confirmed that an iron source with poor quality exceeding 10% was manufactured. .

一方、上述した表２の結果は、脈石率とパラメータＸとの相関関係をまとめた図３においても明らかである。つまり、横軸にパラメータＸを採り、縦軸に脈石率を採ると、パラメータＸが０から順に増加していくと、脈石率が急激に減少し、ある脈石率でそれ以上は低下しなくなるような変化傾向を示す。この脈石率の低下がおちつくパラメータＸが500であり、この点から判断すると脈石率を10％以下にするためにはパラメータＸを500以上としなくてはならないことがわかる。   On the other hand, the results of Table 2 described above are also apparent in FIG. 3 in which the correlation between the gangue rate and the parameter X is summarized. In other words, when the parameter X is taken on the horizontal axis and the gangue rate is taken on the vertical axis, when the parameter X increases in order from 0, the gangue rate decreases rapidly, and further decreases at a certain gangue rate. It shows a change tendency that will not be done. The parameter X that causes a decrease in the gangue rate is 500, and judging from this point, it is understood that the parameter X must be 500 or more in order to make the gangue rate 10% or less.

以上のことから、パラメータＸが500以上となるように還元を行えば、脈石率が10%以下まで低減された高品位鉄源を製造可能と判断される。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。 From the above, if reduction is performed so that the parameter X is 500 or more, it is determined that a high-grade iron source with a gangue rate reduced to 10% or less can be manufactured.
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. In particular, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.

１ 還元後の原料鉱石
２ 磁着粒子
３ 非磁着粒子
４ 金属鉄
５ 脈石分
６ 酸化鉄
T.Fe 総鉄量
M.Fe 総金属鉄量 1 Raw material ore after reduction 2 Magnetized particles 3 Non-magnetized particles 4 Metallic iron 5 Coral stone 6 Iron oxide
T.Fe Total iron content
M.Fe Total metal iron content

Claims (1)

原料鉱石に対する総鉄量Total.Fe、SiO2量、Al2O3量（質量％）を用いて、(SiO2+Al2O3)/Total.Fe×100で表される脈石率が15％以上とされた劣質鉄鉱石に対して、当該劣質鉄鉱石を原料鉱石として還元を行い、還元後の原料鉱石を磁選して脈石率が10%以下とされた高品位鉄源を製造する高品位鉄源の製造方法であって、
水素ガス、メタンガス、又は一酸化炭素ガスのうち、少なくとも１種類以上を含む還元性のガスを用いて前記原料鉱石の還元を行うものとし、
前記原料鉱石を還元する還元時間をｔ［min.］、前記水素ガスの濃度をPH2［体積%］、メタンガスの濃度をPCH4［体積%］、一酸化炭素ガスの濃度をPCO［体積%］とした場合に、式（１）の関係が成立するように、前記原料鉱石を還元することを特徴とする高品位鉄源の製造方法。
Using the total iron amount Total.Fe, SiO 2 amount, and Al 2 O 3 amount (mass%) with respect to the raw ore, the gangue rate represented by (SiO 2 + Al 2 O 3 ) /Total.Fe×100 Reducing the inferior iron ore to 15% or more using the inferior iron ore as a raw ore, and magnetically selecting the reduced raw ore to produce a high-grade iron source with a gangue rate of 10% or less A method for producing a high-grade iron source
The raw ore is reduced using a reducing gas containing at least one of hydrogen gas, methane gas, or carbon monoxide gas,
The reduction time for reducing the raw material ore is t [min.], The hydrogen gas concentration is PH 2 [vol%], the methane gas concentration is PCH 4 [vol%], and the carbon monoxide gas concentration is PCO [vol%]. ], The raw material ore is reduced so that the relationship of formula (1) is satisfied.
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