JP3020494B2 - 還元鉄塊成物の製造方法 - Google Patents
還元鉄塊成物の製造方法Info
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- JP3020494B2 JP3020494B2 JP11077610A JP7761099A JP3020494B2 JP 3020494 B2 JP3020494 B2 JP 3020494B2 JP 11077610 A JP11077610 A JP 11077610A JP 7761099 A JP7761099 A JP 7761099A JP 3020494 B2 JP3020494 B2 JP 3020494B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動床型加熱炉を
用いて、炭材を含む酸化鉄塊成物を還元して還元鉄塊成
物を製造する技術分野に属するものである。
用いて、炭材を含む酸化鉄塊成物を還元して還元鉄塊成
物を製造する技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】還元鉄の製造方法としては、ミドレック
ス法がよく知られている。このミドレックス法は、天然
ガスから変成した還元性ガスを羽口から吹き込み、シャ
フト炉中を上昇させることによって、炉内に充填された
鉄鉱石や酸化鉄ペレットを還元して還元鉄を得るもので
ある。しかしながら、この方法では燃料として天然ガス
を大量に供給する必要があり、その立地条件が限定され
てしまう。
ス法がよく知られている。このミドレックス法は、天然
ガスから変成した還元性ガスを羽口から吹き込み、シャ
フト炉中を上昇させることによって、炉内に充填された
鉄鉱石や酸化鉄ペレットを還元して還元鉄を得るもので
ある。しかしながら、この方法では燃料として天然ガス
を大量に供給する必要があり、その立地条件が限定され
てしまう。
【０００３】そこで、天然ガスに替えて比較的安価な石
炭を還元剤として使用することのできる還元鉄製造方法
が注目されている。例えば、米国特許第3443931 号や56
01631 号には、粉鉱石と炭材とを混合してペレット化
し、高温雰囲気下で加熱還元することにより還元鉄を製
造するプロセスが記載されている。この方法によれば、
還元剤が石炭ベースであることの他にも、粉鉱石を直接
使用できること、高速還元が可能であること、製品中の
炭素含有量を調整することができる等の利点を有してい
る。
炭を還元剤として使用することのできる還元鉄製造方法
が注目されている。例えば、米国特許第3443931 号や56
01631 号には、粉鉱石と炭材とを混合してペレット化
し、高温雰囲気下で加熱還元することにより還元鉄を製
造するプロセスが記載されている。この方法によれば、
還元剤が石炭ベースであることの他にも、粉鉱石を直接
使用できること、高速還元が可能であること、製品中の
炭素含有量を調整することができる等の利点を有してい
る。
【０００４】これらの米国特許公報に記載された方法で
は、乾燥した酸化鉄塊成物を、回転炉床炉などの移動床
型加熱炉に装入し、炉内を移動する間に加熱し、炭材で
酸化鉄塊成物を還元している。
は、乾燥した酸化鉄塊成物を、回転炉床炉などの移動床
型加熱炉に装入し、炉内を移動する間に加熱し、炭材で
酸化鉄塊成物を還元している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】炭材による酸化鉄塊成
物の還元は、伝熱作用上、塊成物の表面から進行する。
したがって、還元後半においては、塊成物の上面表層部
には金属鉄が析出しているが、温度が低い中心部または
下面部は還元反応が十分に進行しておらず、還元鉄の品
質が十分でない。また、回転炉床炉の温度調整は燃焼バ
ーナーまたは塊成物から発生する可燃性ガスの二次燃焼
によって行なわれるが、燃料原単位を低減するには、燃
料および塊成物から発生する可燃性ガスを炉の出口にお
いて完全燃焼に近づけることが必要である。ところが、
適度な還元雰囲気を保たないと、特に還元ゾーン後半部
にて塊成物が酸化性ガスに曝され、塊成物の表層部の金
属鉄が再酸化され製品品質が低下する。
物の還元は、伝熱作用上、塊成物の表面から進行する。
したがって、還元後半においては、塊成物の上面表層部
には金属鉄が析出しているが、温度が低い中心部または
下面部は還元反応が十分に進行しておらず、還元鉄の品
質が十分でない。また、回転炉床炉の温度調整は燃焼バ
ーナーまたは塊成物から発生する可燃性ガスの二次燃焼
によって行なわれるが、燃料原単位を低減するには、燃
料および塊成物から発生する可燃性ガスを炉の出口にお
いて完全燃焼に近づけることが必要である。ところが、
適度な還元雰囲気を保たないと、特に還元ゾーン後半部
にて塊成物が酸化性ガスに曝され、塊成物の表層部の金
属鉄が再酸化され製品品質が低下する。
【０００６】さらに、酸化鉄塊成物には、操業条件に適
した大きさがある。操業条件に適した大きさのものは還
元後高品位となるが、適した大きさよりも小さいものは
加熱過多で再酸化し、大きいものは加熱不足で還元不足
となる。また、塊成物の粒径にばらつきがあると、製品
全体として還元率・強度とも低下する。
した大きさがある。操業条件に適した大きさのものは還
元後高品位となるが、適した大きさよりも小さいものは
加熱過多で再酸化し、大きいものは加熱不足で還元不足
となる。また、塊成物の粒径にばらつきがあると、製品
全体として還元率・強度とも低下する。
【０００７】本発明の目的は、平均品質が高い還元鉄塊
成物を、高い生産性で得ることができる還元鉄の製造方
法を提供する。
成物を、高い生産性で得ることができる還元鉄の製造方
法を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の還元鉄塊成物の
製造方法では、まず粒径がほぼ10〜30mmの範囲内である
炭材を含む酸化鉄塊成物を製造する。次いで、この炭材
を含む酸化鉄塊成物を、移動床型加熱炉の炉床上に、敷
き密度が1.4kg/m2/mm 以下になるように薄く敷く。その
後、この酸化鉄塊成物が移動床型加熱炉に滞留する時間
の三分の一以内の時間で、この酸化鉄塊成物の表面温度
が1200℃以上になるように、酸化鉄塊成物を急速に加熱
する。そして、この酸化鉄塊成物の金属化率が85％以上
になるまで還元して還元鉄塊成物とした後、この還元鉄
塊成物を移動床型加熱炉から排出する。
製造方法では、まず粒径がほぼ10〜30mmの範囲内である
炭材を含む酸化鉄塊成物を製造する。次いで、この炭材
を含む酸化鉄塊成物を、移動床型加熱炉の炉床上に、敷
き密度が1.4kg/m2/mm 以下になるように薄く敷く。その
後、この酸化鉄塊成物が移動床型加熱炉に滞留する時間
の三分の一以内の時間で、この酸化鉄塊成物の表面温度
が1200℃以上になるように、酸化鉄塊成物を急速に加熱
する。そして、この酸化鉄塊成物の金属化率が85％以上
になるまで還元して還元鉄塊成物とした後、この還元鉄
塊成物を移動床型加熱炉から排出する。
【０００９】炭材を含む酸化鉄塊成物を製造するステッ
プにおいては、酸化鉄塊成物の80％以上を目標粒径の±
2mm 以内に揃えるのが望ましい。また、使用する炭材の
軟化溶融時の最高流動度が0.8 以上とすることが望まし
い。
プにおいては、酸化鉄塊成物の80％以上を目標粒径の±
2mm 以内に揃えるのが望ましい。また、使用する炭材の
軟化溶融時の最高流動度が0.8 以上とすることが望まし
い。
【００１０】この炭材を含む酸化鉄塊成物を製造するス
テップにおいて製造した酸化鉄塊成物の見掛け密度が、
2.3g/cm3以上であることが望ましい。
テップにおいて製造した酸化鉄塊成物の見掛け密度が、
2.3g/cm3以上であることが望ましい。
【００１１】また、炭材を含む酸化鉄塊成物を還元する
ステップにおいては、酸化鉄塊成物から還元中に発生す
るCOガス量が発生ピーク時の四分の一未満に低下する前
に、酸化鉄塊成物を加熱するバーナーの排ガスの還元度
をFeまたはFeO 平衡に制御するのが望ましい。また、還
元後の還元鉄塊成物の見掛け密度を2g/cm3以上とするこ
とが望ましい。
ステップにおいては、酸化鉄塊成物から還元中に発生す
るCOガス量が発生ピーク時の四分の一未満に低下する前
に、酸化鉄塊成物を加熱するバーナーの排ガスの還元度
をFeまたはFeO 平衡に制御するのが望ましい。また、還
元後の還元鉄塊成物の見掛け密度を2g/cm3以上とするこ
とが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】炉内の伝熱形態は、輻射熱が支配
的である。このため、炭材を含む酸化鉄塊成物を炉床上
に重なることなく敷くことが、均一加熱、生産性向上、
品質向上の点から重要である。このため、炉床上の敷き
密度を1.4kg/m2/mm 以下とすることが望ましい。ここ
で、敷き密度の単位中のkg/m2 は、炉床単位面積当たり
の酸化鉄塊成物の質量であり、敷き密度の単位中のmmは
酸化鉄塊成物の平均粒径を示している。
的である。このため、炭材を含む酸化鉄塊成物を炉床上
に重なることなく敷くことが、均一加熱、生産性向上、
品質向上の点から重要である。このため、炉床上の敷き
密度を1.4kg/m2/mm 以下とすることが望ましい。ここ
で、敷き密度の単位中のkg/m2 は、炉床単位面積当たり
の酸化鉄塊成物の質量であり、敷き密度の単位中のmmは
酸化鉄塊成物の平均粒径を示している。
【００１３】また、図５に示すように、1200℃を超える
と還元度（CO/(CO+CO2) ）（図では採取データで示す）
が急激に上昇するため、炉内に装入した酸化鉄塊成物
を、1200℃まで急速加熱させて塊成物の還元を促進させ
ることが重要である。このため、1200℃までの加熱時間
は短いほどよい。しかしながら、実操業の点からの制約
もあり、塊成物の表面温度を装入から炉内滞留時間の 1
/3以内の時間で1200℃まで加熱すればよい。
と還元度（CO/(CO+CO2) ）（図では採取データで示す）
が急激に上昇するため、炉内に装入した酸化鉄塊成物
を、1200℃まで急速加熱させて塊成物の還元を促進させ
ることが重要である。このため、1200℃までの加熱時間
は短いほどよい。しかしながら、実操業の点からの制約
もあり、塊成物の表面温度を装入から炉内滞留時間の 1
/3以内の時間で1200℃まで加熱すればよい。
【００１４】還元中において、酸化鉄塊成物から発生す
るCOガス量が発生ピーク時の 1/4に低下した時点では、
酸化鉄塊成物の中心部は還元され表層部は金属鉄が析出
した状態となっている。このため、この時点でバーナー
の排ガスの還元度をFeまたはFeO 平衡に制御することに
よって、表層部の金属鉄の再酸化を防止するとともに表
層部の還元を促進できる。
るCOガス量が発生ピーク時の 1/4に低下した時点では、
酸化鉄塊成物の中心部は還元され表層部は金属鉄が析出
した状態となっている。このため、この時点でバーナー
の排ガスの還元度をFeまたはFeO 平衡に制御することに
よって、表層部の金属鉄の再酸化を防止するとともに表
層部の還元を促進できる。
【００１５】高流動度の炭材は、軟化溶融時に成形を行
って、塊成物内部の酸化鉄同士の空隙部に炭材を充填す
ることにより、塊成物内の熱伝導率を向上することがで
きる。よって軟化溶融時の最高流動度が 0.8以上の炭材
を使用するのが望ましい。これにより、生産性を上げる
ために炉内ガス温度を上昇させても、炉内で塊成物表面
が溶融することがない。さらに、炭材を含む酸化鉄塊成
物は、加圧成形されるため、これによっても内部の空隙
部が減少して熱伝導率が向上する。酸化鉄塊成物の熱伝
導率の向上により、還元反応が速まり、結果として還元
鉄製造の生産性を向上させることができる。
って、塊成物内部の酸化鉄同士の空隙部に炭材を充填す
ることにより、塊成物内の熱伝導率を向上することがで
きる。よって軟化溶融時の最高流動度が 0.8以上の炭材
を使用するのが望ましい。これにより、生産性を上げる
ために炉内ガス温度を上昇させても、炉内で塊成物表面
が溶融することがない。さらに、炭材を含む酸化鉄塊成
物は、加圧成形されるため、これによっても内部の空隙
部が減少して熱伝導率が向上する。酸化鉄塊成物の熱伝
導率の向上により、還元反応が速まり、結果として還元
鉄製造の生産性を向上させることができる。
【００１６】また、炭材を含む酸化鉄塊成物の見掛け密
度を大きくすることにより、炉床単位面積当たりの酸化
鉄塊成物の質量が増え、結果として生産性が向上する。
したがって、酸化鉄塊成物の見掛け密度を2.3g/cm3以上
にするのが望ましい。
度を大きくすることにより、炉床単位面積当たりの酸化
鉄塊成物の質量が増え、結果として生産性が向上する。
したがって、酸化鉄塊成物の見掛け密度を2.3g/cm3以上
にするのが望ましい。
【００１７】還元鉄塊成物を溶解するに際して、還元鉄
塊成物の見掛け密度が、溶解炉中のスラグより大きい
と、還元鉄塊成物がスラグ上に浮かぶことがないので、
還元鉄塊成物の溶解が速くなる。したがって、還元後の
還元鉄塊成物の見掛け密度を、スラグの一般的な見掛け
密度以上である2g/cm3以上にするのが望ましい。
塊成物の見掛け密度が、溶解炉中のスラグより大きい
と、還元鉄塊成物がスラグ上に浮かぶことがないので、
還元鉄塊成物の溶解が速くなる。したがって、還元後の
還元鉄塊成物の見掛け密度を、スラグの一般的な見掛け
密度以上である2g/cm3以上にするのが望ましい。
【００１８】また、炭材を含む酸化鉄塊成物の粒径は、
均一であるほど炉床上に重なることなく敷くことができ
る。また、加熱過多や加熱過少による品質低下がなくな
り、均質な製品を得ることができる。したがって、炭材
を含む酸化鉄塊成物の80％以上が目標粒径の±2mm 以内
であるように、粒径を管理するのが望ましい。
均一であるほど炉床上に重なることなく敷くことができ
る。また、加熱過多や加熱過少による品質低下がなくな
り、均質な製品を得ることができる。したがって、炭材
を含む酸化鉄塊成物の80％以上が目標粒径の±2mm 以内
であるように、粒径を管理するのが望ましい。
【００１９】この炭材を含んだ酸化鉄塊成物の造粒にお
いて、原料の加熱混合工程、加圧成形工程および脱ガス
工程で発生するガスを回収し、この回収ガスを還元用の
バーナの燃料として利用することで燃料原単位を低減す
ることができる。また、回収ガスを還元炉の還元末期に
吹き込むことで、還元鉄塊成物の再酸化を防止すること
ができる。
いて、原料の加熱混合工程、加圧成形工程および脱ガス
工程で発生するガスを回収し、この回収ガスを還元用の
バーナの燃料として利用することで燃料原単位を低減す
ることができる。また、回収ガスを還元炉の還元末期に
吹き込むことで、還元鉄塊成物の再酸化を防止すること
ができる。
【００２０】還元ゾーンで炭材を含む酸化鉄塊成物から
発生するCO、H2等の可燃性ガスを被加熱物である酸化鉄
塊成物の近傍で効率良く燃焼させ、被加熱物への供給熱
源とすることで移動床型加熱炉への供給燃料を低減させ
ることができる。このため、２次燃焼用空気を供給して
可燃性ガスを燃焼させるのが望ましい。
発生するCO、H2等の可燃性ガスを被加熱物である酸化鉄
塊成物の近傍で効率良く燃焼させ、被加熱物への供給熱
源とすることで移動床型加熱炉への供給燃料を低減させ
ることができる。このため、２次燃焼用空気を供給して
可燃性ガスを燃焼させるのが望ましい。
【００２１】
【実施例】以下に、実施例を挙げて、本発明をさらに詳
細に説明する。
細に説明する。
【００２２】実施例１ 表１に示す成分の鉄鉱石（78.3％）と石炭（20.0％)
に、バインダー:1.7％を混合してなる酸化鉄塊成物を、
炉床上に敷き密度 1.0kg/m2/mmに敷き、生産性 100kg/m
2/hrで回転炉床炉を用いて還元した。その結果を図１に
示す。図中の比較例は敷き密度を 1.5kg/m2/mmに変更し
たものである。図１から明らかなように、塊成物の敷き
密度が 1.4kg/m2/mmを超えると金属化率の低下が見られ
る。還元鉄塊成物の品位を上げるには、層厚を１より小
さく、具体的には敷き密度を 1.4kg/m2/mm以下にするこ
とが望ましい。
に、バインダー:1.7％を混合してなる酸化鉄塊成物を、
炉床上に敷き密度 1.0kg/m2/mmに敷き、生産性 100kg/m
2/hrで回転炉床炉を用いて還元した。その結果を図１に
示す。図中の比較例は敷き密度を 1.5kg/m2/mmに変更し
たものである。図１から明らかなように、塊成物の敷き
密度が 1.4kg/m2/mmを超えると金属化率の低下が見られ
る。還元鉄塊成物の品位を上げるには、層厚を１より小
さく、具体的には敷き密度を 1.4kg/m2/mm以下にするこ
とが望ましい。
【００２３】
【表１】
【００２４】実施例２ 実施例１と同じ炭材を含む酸化鉄塊成物を炉床上に重な
らないように、敷き密度1.1kg/m2/mm 、生産性80kg/m2/
hrで回転炉床炉を用いて還元した。このときの塊成物の
大きさは、その80％が目標粒径±2mm に入るように調整
した。その結果、図２に示す品位の還元鉄塊成物を得
た。なお、比較例の敷き密度は 1.5〜1.75kg/m2/mmであ
る。図２から明らかなように、比較例は敷き密度が大き
いため、塊成物が重なっている部分の還元鉄塊成物の金
属化率が、本発明例に比較して30％程度低下している。
一方、本発明例は、金属化率も96％で安定した品質の還
元鉄塊成物が得られている。
らないように、敷き密度1.1kg/m2/mm 、生産性80kg/m2/
hrで回転炉床炉を用いて還元した。このときの塊成物の
大きさは、その80％が目標粒径±2mm に入るように調整
した。その結果、図２に示す品位の還元鉄塊成物を得
た。なお、比較例の敷き密度は 1.5〜1.75kg/m2/mmであ
る。図２から明らかなように、比較例は敷き密度が大き
いため、塊成物が重なっている部分の還元鉄塊成物の金
属化率が、本発明例に比較して30％程度低下している。
一方、本発明例は、金属化率も96％で安定した品質の還
元鉄塊成物が得られている。
【００２５】また、このときの還元鉄塊成物の粒径と金
属化率との関係を図３に示す。図３に示すように、還元
鉄塊成物の粒径が13〜16mmに金属化率のピークがあり、
この粒径から外れると金属化率が低下する。この結果か
らでは、目標粒径±1.5mm に全て入れることが最善とな
るが、塊成物をパンペレタイザーで造粒し、ローラース
クリーンで分粒したのでは、この目標粒径±1.5mm を達
成するのは容易ではない。そこで、酸化鉄塊成物を加圧
成形することで、その80％を目標粒径±2mm に入れるこ
とができる。操業条件によって異なるが、通常、塊成物
の粒径は10〜30mmである。
属化率との関係を図３に示す。図３に示すように、還元
鉄塊成物の粒径が13〜16mmに金属化率のピークがあり、
この粒径から外れると金属化率が低下する。この結果か
らでは、目標粒径±1.5mm に全て入れることが最善とな
るが、塊成物をパンペレタイザーで造粒し、ローラース
クリーンで分粒したのでは、この目標粒径±1.5mm を達
成するのは容易ではない。そこで、酸化鉄塊成物を加圧
成形することで、その80％を目標粒径±2mm に入れるこ
とができる。操業条件によって異なるが、通常、塊成物
の粒径は10〜30mmである。
【００２６】実施例３ 実施例１と同じ炭材を含む酸化鉄塊成物を回転炉床炉に
装入し、雰囲気温度1300℃のもと 9分間で還元を行っ
た。このときの敷き密度は1.15kg/m2/mmである。燃焼ガ
スの酸化度〔(CO2+ H2O)/(CO+H2+CO2+H2O)〕は、前半を
1.0 、後半を 0〜1.0 の範囲で変化させた。また前半と
後半の切替え時間も 0〜8 分の間で変化させた。後半の
燃焼ガスの酸化度と金属化率との関係を図４に示す。
装入し、雰囲気温度1300℃のもと 9分間で還元を行っ
た。このときの敷き密度は1.15kg/m2/mmである。燃焼ガ
スの酸化度〔(CO2+ H2O)/(CO+H2+CO2+H2O)〕は、前半を
1.0 、後半を 0〜1.0 の範囲で変化させた。また前半と
後半の切替え時間も 0〜8 分の間で変化させた。後半の
燃焼ガスの酸化度と金属化率との関係を図４に示す。
【００２７】図４に示すように、燃焼ガスの還元度の低
下とともに、また低い酸化度に早く切り替えることで金
属化率は上昇する。後半の燃焼ガスの酸化度を0.53に 6
分以内に切り替えると金属化率85％以上、 4分以内に切
り替えると金属化率90％以上が得られるが、切替え時間
が 8分と遅い場合には、金属化率は85％未満である。ま
た、切替え後の燃焼ガスの酸化度が 0であれば、切替え
時間が遅い 6分であっても金属化率は90％以上を確保で
きる。ちなみに、切替え時間が 4分の塊成物からのCO発
生量は発生ピーク時の80％、 6分では発生ピーク時の47
％、 8分では発生ピーク時の13％であった。したがっ
て、塊成物からのCO発生量が発生ピーク時の 1/4未満に
低下してから燃焼ガスの酸化度を低還元度に切り替えて
も金属化率の向上は望めない。
下とともに、また低い酸化度に早く切り替えることで金
属化率は上昇する。後半の燃焼ガスの酸化度を0.53に 6
分以内に切り替えると金属化率85％以上、 4分以内に切
り替えると金属化率90％以上が得られるが、切替え時間
が 8分と遅い場合には、金属化率は85％未満である。ま
た、切替え後の燃焼ガスの酸化度が 0であれば、切替え
時間が遅い 6分であっても金属化率は90％以上を確保で
きる。ちなみに、切替え時間が 4分の塊成物からのCO発
生量は発生ピーク時の80％、 6分では発生ピーク時の47
％、 8分では発生ピーク時の13％であった。したがっ
て、塊成物からのCO発生量が発生ピーク時の 1/4未満に
低下してから燃焼ガスの酸化度を低還元度に切り替えて
も金属化率の向上は望めない。
【００２８】実施例４ 実施例１と同じ炭材を含む酸化鉄塊成物を、重ならない
ように敷き密度1.04kg/m2/mmで回転炉床炉に装入し還元
を行った。このときの還元条件の一部と還元鉄塊成物の
品位を表２に示す。ここに示すバーナーの排ガスの還元
度は Fe2O3平衡である。この還元は、バーナーの排ガス
の還元度をFeまたは FeO平衡に制御しなくても高金属化
率が得られる操業条件が存在することを示している。こ
れは以下のように推測される。すなわち、図５に示すよ
うに、炉内温度を上昇させるにつれ塊成物温度も上昇
し、ソルーションロス反応が活性化して、CO/(CO+CO2)
値が上昇している。CO/(CO+CO2) 値はバーナー排ガスの
還元度を示し、この値がFeとFeOの境界線から離れるほ
ど、還元ポテンシャルは向上する。よって、この高温操
業により塊成物の周辺は還元性の非常に高い雰囲気とな
り、バーナーの排ガスの還元度による影響が低下するも
のと推測される。
ように敷き密度1.04kg/m2/mmで回転炉床炉に装入し還元
を行った。このときの還元条件の一部と還元鉄塊成物の
品位を表２に示す。ここに示すバーナーの排ガスの還元
度は Fe2O3平衡である。この還元は、バーナーの排ガス
の還元度をFeまたは FeO平衡に制御しなくても高金属化
率が得られる操業条件が存在することを示している。こ
れは以下のように推測される。すなわち、図５に示すよ
うに、炉内温度を上昇させるにつれ塊成物温度も上昇
し、ソルーションロス反応が活性化して、CO/(CO+CO2)
値が上昇している。CO/(CO+CO2) 値はバーナー排ガスの
還元度を示し、この値がFeとFeOの境界線から離れるほ
ど、還元ポテンシャルは向上する。よって、この高温操
業により塊成物の周辺は還元性の非常に高い雰囲気とな
り、バーナーの排ガスの還元度による影響が低下するも
のと推測される。
【００２９】
【表２】
【００３０】実施例５ 図６に流動度が異なる５種類の炭材Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｈ、Ｉ
を用いた塊成物を1300℃の雰囲気温度で加熱した際の加
熱時間と塊成物中心温度との関係を示す。図６に示すよ
うに、高流動性の炭材 (炭材Ｈ、Ｉ) が低流動性の炭材
(炭材Ａ、Ｃ)に比較して1300℃に到達するまでの時間
が短い。また、還元反応は約 800℃から始まることか
ら、昇温過程の温度履歴も重要であり、高流動性の炭材
を用いた場合、塊成物内部の昇温も速い。なお、この還
元過程における塊成物の断面組織の観察から、高流動性
の炭材を使用した際は、酸化鉄粒子の固体炭素質による
連結構造が形成されることが確認された。このことか
ら、軟化溶融時の最高流動度が0.8 以上の炭材を使用す
るのが望ましい。
を用いた塊成物を1300℃の雰囲気温度で加熱した際の加
熱時間と塊成物中心温度との関係を示す。図６に示すよ
うに、高流動性の炭材 (炭材Ｈ、Ｉ) が低流動性の炭材
(炭材Ａ、Ｃ)に比較して1300℃に到達するまでの時間
が短い。また、還元反応は約 800℃から始まることか
ら、昇温過程の温度履歴も重要であり、高流動性の炭材
を用いた場合、塊成物内部の昇温も速い。なお、この還
元過程における塊成物の断面組織の観察から、高流動性
の炭材を使用した際は、酸化鉄粒子の固体炭素質による
連結構造が形成されることが確認された。このことか
ら、軟化溶融時の最高流動度が0.8 以上の炭材を使用す
るのが望ましい。
【００３１】実施例６ 表１に示す鉄鉱石と粉砕石炭を、鉄鉱石78％、石炭22％
の割合で混合した後、450℃に加熱し、 39MPaの加圧力
で 2〜5cm3の塊成物を熱間成形した (熱間成形ブリケッ
ト) 。比較例として、同一混合比で鉄鉱石と粉砕石炭を
混合し、これにバインダーとしてベントナイトを 1％程
度添加し、造粒機で体積2cm3の塊成物に成形した (ペレ
ット) 。それぞれの見掛け密度を図７に示す。図７に示
すように、熱間成形塊成物の方が見掛け密度は40％高
い。
の割合で混合した後、450℃に加熱し、 39MPaの加圧力
で 2〜5cm3の塊成物を熱間成形した (熱間成形ブリケッ
ト) 。比較例として、同一混合比で鉄鉱石と粉砕石炭を
混合し、これにバインダーとしてベントナイトを 1％程
度添加し、造粒機で体積2cm3の塊成物に成形した (ペレ
ット) 。それぞれの見掛け密度を図７に示す。図７に示
すように、熱間成形塊成物の方が見掛け密度は40％高
い。
【００３２】次に、熱間成形した塊成物と造粒塊成物を
1300℃に保持した還元炉で還元試験を行なった。その結
果を図８に示す。図から明らかなように、同一体積では
塊成物の見掛け密度が大きくなるに従って還元時間が短
縮されている。したがって、塊成物の見掛け密度の向上
により生産性も向上する。熱間成形した塊成物還元後の
塊成物の見掛け密度を図９に示す。図に示すように、還
元前の塊成物の見掛け密度が大きくなると、これに比例
して還元後の塊成物の見掛け密度も大きくなる。また、
図９は、熱間成形塊成物に 500℃、30分の脱ガス処理を
行なうと還元工程での塊成物の膨れがなくなり、還元鉄
の見掛け密度が2g/cm3以上になることも示している
1300℃に保持した還元炉で還元試験を行なった。その結
果を図８に示す。図から明らかなように、同一体積では
塊成物の見掛け密度が大きくなるに従って還元時間が短
縮されている。したがって、塊成物の見掛け密度の向上
により生産性も向上する。熱間成形した塊成物還元後の
塊成物の見掛け密度を図９に示す。図に示すように、還
元前の塊成物の見掛け密度が大きくなると、これに比例
して還元後の塊成物の見掛け密度も大きくなる。また、
図９は、熱間成形塊成物に 500℃、30分の脱ガス処理を
行なうと還元工程での塊成物の膨れがなくなり、還元鉄
の見掛け密度が2g/cm3以上になることも示している
【００３３】図１０は見掛け密度1.6g/cm3と2.4g/cm3の
還元鉄塊成物を坩堝で溶解した実験結果である。通常溶
融スラグ密度は2g/cm3程度であり、これよりも還元鉄塊
成物の見掛け密度が小さいと、図示のように塊成物がス
ラグ表面に浮かび溶解が遅れる。逆に還元鉄塊成物の見
掛け密度が大きいと、塊成物はスラグ中に沈み込み溶解
が促進される。試験の結果、塊成物の見掛け密度が1.6g
/cm3の場合、溶解速度は0.5kg/min で、見掛け密度が2.
4g/cm3の場合、溶解速度は2kg/min である。このように
還元鉄塊成物の見掛け密度を溶解炉中のスラグの見掛け
密度よりも大きくすることにより溶解速度は４倍に向上
している。
還元鉄塊成物を坩堝で溶解した実験結果である。通常溶
融スラグ密度は2g/cm3程度であり、これよりも還元鉄塊
成物の見掛け密度が小さいと、図示のように塊成物がス
ラグ表面に浮かび溶解が遅れる。逆に還元鉄塊成物の見
掛け密度が大きいと、塊成物はスラグ中に沈み込み溶解
が促進される。試験の結果、塊成物の見掛け密度が1.6g
/cm3の場合、溶解速度は0.5kg/min で、見掛け密度が2.
4g/cm3の場合、溶解速度は2kg/min である。このように
還元鉄塊成物の見掛け密度を溶解炉中のスラグの見掛け
密度よりも大きくすることにより溶解速度は４倍に向上
している。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明によれば、粒径が±2mm の範囲内にそろい、かつ
見掛け密度が2.3g/cm3以上である炭材を含む酸化鉄塊成
物を敷き密度が1.4kg/m2/mm 以下になるように移動床型
加熱炉の炉床の上に薄く敷き、炭材を含む酸化鉄塊成物
が移動床型加熱炉に滞留する時間の三分の一以内の時間
で、表面温度が1200℃以上になるように急速に加熱して
金属化率が85％以上になるまで還元するため、平均品質
が高い還元鉄塊成物を、高い生産性で得ることができ
る。さらに、還元後の還元鉄塊成物の見掛け密度が2g/c
m3以上であるため、後工程の溶解時に還元鉄塊成物はス
ラグ中に沈み込み溶解が促進される。
本発明によれば、粒径が±2mm の範囲内にそろい、かつ
見掛け密度が2.3g/cm3以上である炭材を含む酸化鉄塊成
物を敷き密度が1.4kg/m2/mm 以下になるように移動床型
加熱炉の炉床の上に薄く敷き、炭材を含む酸化鉄塊成物
が移動床型加熱炉に滞留する時間の三分の一以内の時間
で、表面温度が1200℃以上になるように急速に加熱して
金属化率が85％以上になるまで還元するため、平均品質
が高い還元鉄塊成物を、高い生産性で得ることができ
る。さらに、還元後の還元鉄塊成物の見掛け密度が2g/c
m3以上であるため、後工程の溶解時に還元鉄塊成物はス
ラグ中に沈み込み溶解が促進される。
【図１】塊成物の敷き密度と金属化率との関係を示す図
である。
である。
【図２】実施例２における還元鉄塊成物の金属化率と比
較例との差を示す図である。
較例との差を示す図である。
【図３】還元鉄塊成物の粒径と金属化率との関係を示す
図である。
図である。
【図４】実施例３における還元後半の燃焼ガスの還元度
と金属化率との関係を示す図である。
と金属化率との関係を示す図である。
【図５】実施例４における塊成物の中心温度とガス酸化
度との関係を示す図である。
度との関係を示す図である。
【図６】流動度が異なる５種類の炭材を用いた塊成物を
1300℃の雰囲気温度で加熱した際の加熱時間と塊成物中
心温度との関係を示す図である。
1300℃の雰囲気温度で加熱した際の加熱時間と塊成物中
心温度との関係を示す図である。
【図７】本発明の熱間成形した塊成物 (熱間成形ブリケ
ット) と比較例の乾燥後の生塊成物 (ペレット) につい
ての見掛け密度の比較を示す図である。
ット) と比較例の乾燥後の生塊成物 (ペレット) につい
ての見掛け密度の比較を示す図である。
【図８】見掛け密度の大きさを変えた熱間成形塊成物と
造粒塊成物について、1300℃に保持した還元炉で行なっ
た還元試験結果を示す図である。
造粒塊成物について、1300℃に保持した還元炉で行なっ
た還元試験結果を示す図である。
【図９】還元前の塊成物の見掛け密度と還元鉄塊成物の
見掛け密度との関係を示す図である。
見掛け密度との関係を示す図である。
【図10】見掛け密度1.6g/cm3と2.4g/cm3の還元鉄塊成物
を坩堝で溶解した実験結果を示す図である。
を坩堝で溶解した実験結果を示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 杉山 健 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目６番14号 株式会社インダストリアルサービス・ インターナショナル内 (72)発明者 竹中 芳通 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社 神戸製鋼所 加古川製鉄所内 (72)発明者 宮川 一也 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社 神戸製鋼所 加古川製鉄所内 (72)発明者 城内 章治 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社 神戸製鋼所 加古川製鉄所内 (72)発明者 岩切 治久 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社 神戸製鋼所 加古川製鉄所内 (72)発明者 西村 真 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (72)発明者 梅木 隆夫 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社 神戸製鋼所 加古川製鉄所内 (72)発明者 橋本 澄人 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社 神戸製鋼所 加古川製鉄所内 (72)発明者 上原 輝久 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社 神戸製鋼所 加古川製鉄所内 (56)参考文献 特開 平10−152711（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−32243（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21B 13/00 - 13/10
Claims (6)
- 【請求項１】 還元鉄塊成物の製造方法であって、粒径
が10〜30mmの範囲内である炭材を含む酸化鉄塊成物を、
移動床型加熱炉の炉床上に、敷き密度が1.4kg/m2/mm 以
下になるように敷き、この酸化鉄塊成物が移動床型加熱
炉に滞留する時間の三分の一以内の時間で、表面温度が
1200℃以上になるように加熱し、金属化率が85％以上に
なるまで還元することを特徴とする還元鉄塊成物の製造
方法。 - 【請求項２】 上記炭材を含む酸化鉄塊成物の80％以上
が目標粒径の±2mm以内である請求項１に記載の還元鉄
塊成物の製造方法。 - 【請求項３】 上記炭材を含む酸化鉄塊成物に使用する
炭材の軟化溶融時の最高流動度が 0.8以上である請求項
１または２に記載の還元鉄塊成物の製造方法。 - 【請求項４】 上記炭材を含む酸化鉄塊成物の還元中
に、この酸化鉄塊成物から発生するCOガス量が発生ピー
ク時の四分の一未満に低下する前に、この酸化鉄塊成物
を加熱するバーナーの排ガスの還元度をFeまたはFeO 平
行に制御する請求項１、２または３に記載の還元鉄塊成
物の製造方法。 - 【請求項５】 上記炭材を含む酸化鉄塊成物の還元前の
見掛け密度が2.3g/cm3以上である請求項１、２、３また
は４に記載の還元鉄塊成物の製造方法。 - 【請求項６】 上記炭材を含む酸化鉄塊成物を還元した
還元後の還元鉄塊成物の見掛け密度が2g/cm3以上である
請求項１、２、３、４または５に記載の還元鉄塊成物の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11077610A JP3020494B2 (ja) | 1998-03-24 | 1999-03-23 | 還元鉄塊成物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-76032 | 1998-03-24 | ||
| JP7603298 | 1998-03-24 | ||
| JP11077610A JP3020494B2 (ja) | 1998-03-24 | 1999-03-23 | 還元鉄塊成物の製造方法 |
| US09/275,017 US6129777A (en) | 1998-03-24 | 1999-03-24 | Method of producing reduced iron agglomerates |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11335713A JPH11335713A (ja) | 1999-12-07 |
| JP3020494B2 true JP3020494B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=27302028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11077610A Expired - Lifetime JP3020494B2 (ja) | 1998-03-24 | 1999-03-23 | 還元鉄塊成物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3020494B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102933727A (zh) * | 2010-06-07 | 2013-02-13 | 株式会社神户制钢所 | 用于制备粒状金属的方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009008270A1 (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-15 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 炭材内装酸化鉄塊成化物及びその製造方法 |
| JP5608144B2 (ja) * | 2011-10-19 | 2014-10-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 還元鉄の製造方法 |
-
1999
- 1999-03-23 JP JP11077610A patent/JP3020494B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102933727A (zh) * | 2010-06-07 | 2013-02-13 | 株式会社神户制钢所 | 用于制备粒状金属的方法 |
| CN102933727B (zh) * | 2010-06-07 | 2014-12-24 | 株式会社神户制钢所 | 用于制备粒状金属的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11335713A (ja) | 1999-12-07 |
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