JP3040978B2

JP3040978B2 - 還元鉄ペレットの製造方法および還元鉄ペレット

Info

Publication number: JP3040978B2
Application number: JP10291979A
Authority: JP
Inventors: 脩土屋; 英年田中; 孝夫原田; 淳神保; 晶一菊池; 泰彦井川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 2000-05-15
Anticipated expiration: 2018-10-14
Also published as: JPH11193423A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転炉床炉等で酸
化鉄ペレットを還元して製造する還元鉄ペレットおよび
還元鉄ペレットの製造方法に関する。

【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（ＭＩＤＲＥＸ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、このミドレックス
法は、燃料としてコストの高い天然ガスを大量に供給す
る必要があるため、プラントの立地条件が天然ガスを産
出する地域に限られるという問題があった。

【０００３】そこで近年では、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ができる還元鉄
の製造方法が注目されている。この還元鉄の製造方法の
例として、米国特許第３４４３９３１号がある。この従
来技術は、鉄鉱石の粉末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
造するものである。この方法は、石炭を還元剤として用
いることができる他にも、鉄鉱石の粉末を直接使用でき
ること、還元が高速であること、製品中の炭素含有量を
調整することができること等の利点を有している。

【０００４】しかし、炭材にはペレットの粒間を互いに
結合する作用がほとんどないため、炭材を内装した酸化
鉄ペレットの強度は、炭材を含まないペレットに比較し
て低い。乾燥する前の生ペレット状態の強度が低いと、
乾燥工程でのハンドリング中に破壊されて粉化し、酸化
鉄ペレットの歩留りが低下する。また、乾燥後の酸化鉄
ペレットの強度が低いと、還元炉に装入する際に破壊さ
れて粉化し、やはり還元鉄ペレットの歩留りが低下す
る。また、還元炉への装入時に起こる粉化は、還元鉄ペ
レットの品質低下にもつながる。

【０００５】乾燥後の酸化鉄ペレットの強度と還元プロ
セスにおける還元鉄ペレットの強度を向上した従来技術
として、特公昭５２−２６４８７号がある。この従来技
術は、微粉状の原料鉱石に炭素質の還元剤を含ませたも
のに、１質量％以上のベントナイト（凝集剤）を添加
し、澱粉等の有機質粘結剤に０．３％以下の分散剤を溶
解した調質用水で混練し、適量の水を散布しながらペレ
ットを造粒するものである。

【０００６】この従来技術によって、ペレットの強度を
向上することはできる。しかし、この従来技術には下記
のような問題点があった。

【０００７】まず、第一の問題点を説明する。凝集剤で
あるベントナイトは膨潤性が強いため、ペレタイザーに
よる造粒に多くの水分を添加する必要がある。このた
め、生ペレットが柔らかく変形し易くなる。この変形に
よって、乾燥工程時に乾燥ガスの通気が阻害されるの
で、十分な乾燥を行うには長時間かかる必要になるとい
う問題があった。また、偏平に変形したペレットは強度
が低下するため、還元炉に装入する際に破壊粉化が起こ
りやすかった。さらに、造粒された生ペレットの平均粒
度がベントナイトの増加に応じて低下するという問題点
もあった。

【０００８】次いで、第二の問題点を説明する。ベント
ナイトは、還元鉄ペレットに不純物として残るため、還
元鉄ペレットを還元して製鋼する際に発生するスラグが
増加するという問題点があった。これは、還元鉄ペレッ
トの製品価値を低下することを意味する。さらに、ベン
トナイトを添加すれば使用コストが増大するという問題
もあった。

【０００９】本発明の目的は、乾燥後の強度が高く、不
純物の含有量の少ない酸化鉄ペレットを製造し、この酸
化鉄ペレットを還元して、より金属化率が高く、歩留り
が高い還元鉄ペレットの製造方法および還元鉄ペレット
を提供することにある。

【００１０】

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の混合原料は、酸
化鉄を主成分とし、酸化鉄を還元するのに十分な量の炭
材と、酸化鉄と炭材とを粘結するのに十分な量の有機質
粘結剤と、０．０５質量％以上１質量％未満の無機質凝
集剤とを含む。この混合原料に水分を添加して生ペレッ
トに造粒する。次いで、この造粒した生ペレットを水分
が１．０質量％以下になるまで乾燥することによって酸
化鉄ペレットを製造する。そして、この酸化鉄ペレット
を還元炉で還元して還元鉄ペレットを製造する。

【００１２】本発明によれば、混合原料の無機質凝集剤
の量を１質量％未満に抑え、この混合原料に水分を添加
して生ペレットを製造している。したがって、生ペレッ
トを造粒する際の水分添加を少なくすることができるの
で、生ペレットの強度が増加して偏平に変形することが
少ない。このため、乾燥ガスの通気が阻害されることが
なく、短時間で水分が１．０質量％以下になるまで乾燥
することができる。また、変形が少ないのでペレットの
強度が向上し、還元炉に装入する際の破壊粉化が起こり
にくい。さらに、造粒された生ペレットの平均粒度も十
分なものとすることができる。また、混合原料の凝集剤
の量を１質量％未満に抑えているので、凝集剤が還元鉄
ペレットに不純物として残ることがなく、還元鉄を製造
する際に発生するスラグの量を低減することができる。

【００１３】また、混合原料に０．１質量％以下の界面
活性作用を有する分散剤（水酸化ナトリウム等）を含ま
せれば好適である。

【００１４】この場合、分散剤が疎水性の炭材を親水性
に変えるため、水分を酸化鉄と炭材との間に十分に行き
渡らせることができる。このため、酸化鉄ペレットの均
質性を向上することができ、酸化鉄ペレットの強度を向
上することができる。

【００１５】また、生ペレットの直径を６〜３０ｍｍに
揃えればさらに好適である。

【００１６】この場合、造粒速度を維持しつつ安定した
造粒を行うことができる。また、還元炉でのハンドリン
グも容易で、ペレットの直径が過大になってペレットの
落下強度が低下することもない。

【００１７】さらに、生ペレットの水分を１１〜１４質
量％にすれば好適である。

【００１８】この場合、造粒工程が容易で生ペレットの
強度も十分になる。水分が１１質量％未満では造粒工程
が困難になり、水分が１４質量％より大きくなると、生
ペレットが柔らかくなり形状が偏平になる。このため、
乾燥に長時間を要する。

【００１９】また、酸化鉄と炭材として、高炉ダスト、
転炉ダスト、焼結ダスト、電炉ダスト、またはこれらの
混合物を用いてもよい。

【００２０】これらのダストを用いることで、産業廃棄
物の量を減少させることができる。また、製品コストを
減少させることができる。さらに、水酸化ナトリウムの
添加をする必要がない。

【００２１】本発明の還元鉄ペレットの製造方法は、上
述した製法で製造された酸化鉄ペレットを、還元炉に装
入して酸化鉄ペレットを還元することによって還元鉄ペ
レットを製造する。

【００２２】本発明では、酸化鉄ペレットの不純物が少
ないため、還元鉄ペレットに含まれる不純物が少なく、
金属化率が高い品質の高い還元鉄ペレットを得ることが
できる。また、酸化鉄ペレットの強度が高いので、還元
炉に装入する際の破壊による粉化が起こりにくく、還元
鉄ペレットの歩留りが向上するとともに、金属化率も向
上する。

【００２３】また、還元炉として、炉内温度１１００〜
１４５０℃に保たれた回転炉床型還元炉を用いれば好適
である。

【００２４】この場合、回転炉床型還元炉による還元工
程においては、酸化鉄ペレットに殆ど荷重や衝撃がかか
らないので、破壊による粉化がさらに起こりにくく、還
元鉄ペレットの歩留りが一層向上する。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の還元鉄ペレットの製造方
法の実施形態を説明する。まず、本発明に係る混合原料
は、酸化鉄を主成分とし、酸化鉄を還元するのに十分な
量の炭材と、酸化鉄と炭材とを粘結するのに十分な量の
有機質粘結剤と、０．０５質量％以上１質量％未満の無
機質凝集剤とを含む。

【００２６】混合原料の主成分である酸化鉄としては、
鉄鉱石の粉末やミルスケールがある。また、高炉ダス
ト、転炉ダスト、焼結ダスト、電炉ダストおよびこれら
の混合物も使用することができる。これらのダストの場
合、炭素成分を含有しているので、新たな炭材の添加は
必要ない。

【００２７】本発明の炭材は、還元炉で酸化鉄ペレット
中の酸化鉄を還元するに必要な還元剤である。したがっ
て、炭素を含むものであれば特に炭材の材料に限定はな
い。本発明に用いられる炭材の例としては、石炭、コー
クス、木炭、炭素を含む高炉ダスト等を挙げることがで
きる。

【００２８】また、本発明の炭材の添加量は、酸化鉄を
還元するのに十分な量であればよい。実際に添加する量
は、酸化鉄ペレット中の酸化鉄の含有量、炭材中の固定
炭素の含有量、還元後の金属化率や残留炭素率等、目標
とする還元鉄ペレットの品質によって変わる。その範囲
は一般的に１０〜３０質量％の範囲である。炭材の添加
量が１０質量％未満では、還元剤として十分でない。ま
た、炭材の添加量が３０質量％を超えると、乾燥後の酸
化鉄ペレットの強度が低下するとともに、炭材が過剰と
なり経済的にも好ましくない。

【００２９】また、本発明の有機質粘結剤は、乾燥後の
酸化鉄ペレットの強度を高めるために添加するものであ
る。有機質粘結剤として、小麦粉、トウモロコシ粉、ポ
テトスターチ、デキストリン等を使用すれば好適であ
る。有機質粘結剤の澱粉質は水に溶け、その水溶液は酸
化鉄と炭材の粒子表面に行き渡るため、水分の添加は少
なくてすむ。

【００３０】有機質粘結剤のうち、小麦粉、トウモロコ
シ粉、ポテトスターチは主成分が澱粉質である。この澱
粉質は、水分を添加して加熱すると５０〜６０℃で糊化
が始まり、８０〜９０℃で粘度が最大となる。一方、デ
キストリンは澱粉質を変質したもので、水分を添加する
とペースト状となり接着力を持つ。本発明では有機質粘
結剤の粘結性を利用して、酸化鉄ペレットの混合原料の
酸化鉄と炭材を強固に結合させる。

【００３１】有機質粘結剤中の澱粉は水に溶け水溶液と
なって、造粒時に酸化鉄と炭材の粒子表面に行き渡り、
乾燥時に温度が上昇すると水溶液中の澱粉は糊化して酸
化鉄ペレットの強度が高くなる。さらに乾燥によって温
度が上昇すると水分が蒸発して澱粉は粘っこいゲル状態
から固体の状態になり、酸化鉄と炭材の粒子を接着する
強度が上昇する。この状態になるまで生ペレットを乾燥
させると、還元工程でのハンドリング作業上問題のない
十分な強度を有する酸化鉄ペレットを得ることができ
る。しかし、乾燥温度が２２０℃を超えると澱粉が燃焼
し始め、ペレット強度が低下する。したがって、生ペレ
ットの乾燥温度は、８０〜２２０℃の範囲が望ましい。

【００３２】また、有機質粘結剤の添加量は、酸化鉄と
炭材とを粘結するのに十分な量であればよい。一般に、
その添加量は、５質量％以下となる。５質量％を超えて
添加しても、粘結剤としての効果は飽和しており粘結効
果が増すことがなく、経済的に不利益なだけである。粘
結剤として最も効果を発揮する添加量は、１〜２質量％
の範囲である。この範囲の有機質粘結剤を添加すれば、
乾燥後のペレットが十分な強度になる。

【００３３】本発明の無機質凝集剤は、乾燥後の酸化鉄
ペレットの強度を増すためのものである。また、高温加
熱下での結合力を保持し、還元後の還元鉄ペレットの強
度を高め、還元鉄ペレットの歩留りを向上させるための
ものである。この機能を果たすものであれば、特に無機
質凝集剤の材質に限定はないが、無機質凝集剤としてベ
ントナイトやシリカフラワー等を用いるのが好適であ
る。

【００３４】酸化鉄ペレットの製造時に少量のベントナ
イトを添加すると、ベントナイトの粒子が酸化鉄や炭材
よりも微粒であるため、ベントナイトの粒子が酸化鉄と
炭材の粒子間に入り込む。そして、有機質粘結剤から生
じた澱粉の糊の中で骨材として作用して、酸化鉄と炭材
の粒子間の結合力を増加し、乾燥後の酸化鉄ペレットの
強度を高める。

【００３５】また、ベントナイトは、二酸化珪素やアル
ミナ以外にナトリウムやカリウムを含んでいる。このた
め、澱粉が結合力を失う還元工程での高温下（１０００
〜１２００℃）においても、ナトリウムシリケート等の
溶融物となり、酸化鉄ペレットの結合力を保持すること
ができる。

【００３６】しかし、ベントナイトは、添加量が多くな
ると酸化鉄ペレットの品位を低下させる。また、ベント
ナイトは膨潤性があるため、水分を添加すると急速に結
合の核となるｓｅｅｄを生成する。このため、酸化鉄ペ
レットの造粒速度が低下し、造粒に多くの水分が必要と
なる。また、生ペレットが柔らかくなって変形すること
によって乾燥効率が低下する。さらに、ペレットの変形
によって乾燥後の酸化鉄ペレット強度が低下する。この
ため、本発明ではベントナイト等の無機質凝集剤の添加
量を０．０５質量％以上１質量％未満としている。０．
０５質量％が無機質凝集剤がその結合機能を果たすこと
ができる下限である。

【００３７】なお、無機質凝集剤の添加量は、０．０８
％以上０．９％以下とすれば、さらに好適である。ま
た、無機質凝集剤の添加量を増やせば、不純物が増加す
るだけでなく、コストも増大するので、０．５％以下で
十分である。さらに、０．１〜０．３質量％の添加量に
すれば、その機能が十分に発揮できるだけでなく、不純
物の混入も十分低い値となるので、ベストである。

【００３８】本発明の実施形態として、混合原料に０．
１質量％以下の界面活性作用を有する分散剤を含ませて
もよい。この分散剤として、水酸化ナトリウムやアルキ
ルベンゼン系の界面活性剤を用いることができる。

【００３９】混合原料に水酸化ナトリウムを分散剤とし
て添加することによって、疎水性の炭材を親水性に変え
て水分を酸化鉄と炭材との間に十分に行き渡らせること
ができる。また、水分を介在させることにより酸化鉄と
炭材の粒子間の結合を強化することができる。

【００４０】水酸化ナトリウム等の分散剤の添加量は、
炭材を疎水性から親水性に変えるに必要な量でよい。必
要以上に添加すると設備等の腐食を招くため、分散剤の
添加量は０．１質量％以下が望ましい。また、０．０１
〜０．０３％くらいが、現実的には好適である。

【００４１】乾燥前の生ペレットの直径（大きさ）は、
造粒速度を維持しつつ安定した造粒を行うために、ロー
ラスクリーン等の篩によって３０ｍｍ以下に揃えること
が望ましい。また、還元炉でのハンドリングの面から６
ｍｍ以上が望ましい。また、酸化鉄ペレットの直径が大
きくなると、酸化鉄ペレットの質量が大きくなって落下
強度が低下する。また、あまり大きくなると還元炉での
還元反応の速度が低下する。以上のような理由から、生
ペレットの直径は１５〜２５mmがより望ましい。さら
に、１７ｍｍプラスマイナス３ｍｍに揃えることが、実
操業上もっとも望ましい。なお、ここでいう粒径の範囲
は、正確に言えば、その殆どの粒（例えば９９％）が入
る範囲を示しており、当然のことながら仕様外の粒径の
ものも僅かながら含まれている。

【００４２】乾燥後の酸化鉄ペレットの強度は、実操業
で発生する粉率と相関性がよいタンブラー強度で規定さ
れる。本実施形態では、タンブラー強度ＴＩ５０指数を
５質量％以下にすることができる。ここで、タンブラー
強度ＴＩ５０指数は、「製銑ハンドブック１９７９」
の１０．７章に記載された鉄鉱石類（焼結鉱）の還元粉
化試験に準拠する。これによれば、内径１２．６６ｃｍ
で長さ２０ｃｍの円筒内に、対向する高さ２．５ｃｍで
厚さ０．６ｃｍの２枚の仕切板を長手方向に設けた金属
製容器に、約１００ｇの乾燥ペレットを入れ、３０ｒｐ
ｍの回転速度で５０回転させたのち篩にかけ、測定され
た３．５５ｍｍ以下のペレットの量を質量％で表したも
のである。この値が小さいほど乾燥ペレットの強度が高
いことを示す。

【００４３】本発明の実施形態の還元鉄ペレットの製造
方法における酸化鉄ペレットの具体的な製造方法を説明
する。まず、主成分たる酸化鉄と、この酸化鉄を還元す
るのに十分な量の炭材と、前記酸化鉄と炭材とを粘結す
るのに十分な量の有機質粘結剤と、０．０５％以上１質
量％未満の無機質凝集剤とを含む混合原料を混合機で均
一になるまで混合する。次いで、この混合原料に、水分
を添加してペレタイザーで生ペレットに造粒する。この
生ペレットの直径は６〜３０ｍｍであり、水分が１１〜
１４質量％である。次いで、ペレタイザーで造粒された
生ペレットを乾燥機に装入し、８０〜２２０℃の温度で
水分が１．０質量％以下になるまで乾燥する。

【００４４】生ペレットへの水分の添加量は、１１〜１
４質量％とすることが望ましい。水分の添加量が１１質
量％未満では、ペレタイザーで造粒することが困難とな
る。一方、水分の添加量が１４質量％を超えると、生ペ
レットが柔らかくなり、生ペレットの形状が偏平にな
る。これによって生ペレットの強度が低下するととも
に、生ペレットの乾燥に長時間かかる。したがって、水
分の添加量は、混合原料の１１〜１４質量％の範囲にす
ることが望ましい。水分は、混合時に混合機で添加して
も良いし、造粒時にペレタイザーに添加してもよい。

【００４５】生ペレットの乾燥温度は、８０〜２２０℃
の温度とすることが望ましい。生ペレットの乾燥温度が
８０℃未満では、有機質粘結剤の澱粉が糊化しない。ま
た、生ペレットの乾燥時間が長くなる。一方、乾燥温度
が２２０℃を超えると、有機質粘結剤が燃焼し始めて粘
結剤としての効果がなくなる。この温度調節は、燃焼排
ガスまたは熱交換された空気あるいは窒素ガス等を用い
ればよい。乾燥に用いるガスには特に制限はない。

【００４６】生ペレットの乾燥後の水分は、１．０質量
％以下にする必要がある。これは、乾燥後の水分を１．
０質量％以下にすることによって乾燥後の酸化鉄ペレッ
ト強度が急激に高くなるためである。１．０％を超える
水分が残っていると、ハンドリング作業等に必要とされ
る強度を保持することができない。

【００４７】ベントナイト等の無機質凝集剤を混合原料
に添加する場合は、ベントナイトが膨潤性であるため、
混合原料に水分を含んでいると混合するのは困難であ
る。このため、混合原料である酸化鉄、炭材、有機質粘
結剤に、乾燥した粉末状態のベントナイトを混合し、粉
末状態の混合原料を混合機を用いて均一に混合する。こ
の後に水分を添加する。

【００４８】水酸化ナトリウム等の分散剤を混合原料に
添加する場合は、固体状態の水酸化ナトリウムを混合原
料に添加したのちに混合機で均一に混合し、その後に水
分を添加してもよい。また、水酸化ナトリウム以外の混
合原料を先に混合し、その後に水酸化ナトリウム溶液を
添加して混合機で混合してもよい。

【００４９】次いで、本発明の還元鉄ペレットの製造方
法の具体的な実施形態を説明する。

【００５０】上述した酸化鉄ペレットを還元炉に装入し
て還元する。還元炉の種類は、特に限定はなく、酸化鉄
を還元することができる炉であれば何でもかまわない。
例えば、ロータリキルンやグレートキルンであってもよ
い。

【００５１】乾燥した酸化鉄ペレットは、ペレタイザー
での造粒量の変動を吸収するために、一旦ホッパーで受
ける。その後、ホッパーから回転炉床型還元炉に装入
し、１１００〜１４５０℃の炉内温度で、酸化鉄ペレッ
トに内装された炭材により酸化鉄を還元する。また、炉
内温度は１２００℃以上であることが望ましい。なお、
ホッパーを経由せず、乾燥機から直接回転炉床型還元炉
に装入してもよい。還元温度は通常行われている温度で
あり、還元時間は８〜１０分程度で十分である。

【００５２】本発明の実施形態では、酸化鉄ペレットの
強度が高いため、回転炉床型還元炉への装入に際して破
壊粉化が起こりにくく、還元後排出された還元鉄ペレッ
トの粉率も少ない。また、不純物である無機質凝集剤の
量が少ないので、還元鉄ペレットの金属化率が高い。ま
た、ペレットに荷重や衝撃が加わることがないので、回
転炉床型還元炉を用いることが望ましい。

【００５３】

【実施例１】表１に示す成分の鉄鉱石（酸化鉄原料）お
よび石炭（炭材）を、表２に示す配合割合で混合機で混
合した。この後、混合原料に水分を添加して混合し、デ
ィスク型ペレタイザーで水分含有量が１２〜１４質量％
の生ペレットに造粒した。造粒後、篩分けられた直径１
６〜１９ｍｍの生ペレットを、電気恒温槽中でペレット
温度１１０℃で１５〜２４時間乾燥し、冷却して乾燥し
た酸化鉄ペレットを得た。この乾燥後の酸化鉄ペレット
について性状の比較試験を行った。乾燥ペレットの水分
と試験結果を表２に示す。

【００５４】ただし、比較例を示す番号２、３と、本発
明の例を示す番号４は、ペレットの水分と強度との関係
を調べるため、乾燥時間を他の番号より短くした。ま
た、比較例を示す番号１は、小麦粉を添付していない。
また、比較例を示す番号６と８は、ベントナイトを添加
していない。

【００５５】酸化鉄ペレットの強度は、落下強度、圧潰
強度、タンブラー強度ＴＩ５０指数で評価した。この表
における落下強度は、酸化鉄ペレットを４５ｃｍの高さ
から水平な鉄板上に落下させた際、破壊せずに形状を保
っていた落下回数で表したものである。

【００５６】表２に示すように、比較例の番号１は小麦
粉等の有機質粘結剤が添加されていないため、落下強度
が３．２回、圧潰強度が９．５ｋｇ／ｐｅｌｌｅｔ、タ
ンブラー強度ＴＩ５０指数が１８．５質量％であった。

【００５７】比較例の番号２、３は、乾燥後の水分が１
質量％を超えているため，タンブラー強度ＴＩ５０指数
が悪化している。本発明例の番号４は乾燥後の水分が
０．５質量％であるため、タンブラー強度ＴＩ５０指数
が改善されている。このように乾燥後の水分が減少する
とタンブラー強度ＴＩ５０指数は改善され、乾燥後の水
分が１質量％以下になるとタンブラー強度ＴＩ５０指数
は５質量％以下になる。また、番号５〜８は、小麦粉の
添加量によって異なるが、１．０質量％の添加（番号
６）で落下強度が６．４回、圧潰強度が１４．５ｋｇ／
ｐｅｌｌｅｔ、タンブラー強度ＴＩ５０指数が３．５質
量％であった。さらに小麦粉の添加量を１．５質量％
（番号８）にすると、乾燥後の酸化鉄ペレットの強度は
さらに高くなる。また、番号６と７の比較でわかるよう
に、小麦粉の添加に加えて、ベントナイトを０．２質量
％、水酸化ナトリウムを０．０２質量％添加すること
で、乾燥後の酸化鉄ペレットの強度はさらに高くなると
ともに、生ペレットの強度も高くなり、乾燥させるまで
のハンドリング中に起こる生ペレットの破壊粉化を防止
することができる。

【００５８】最後に、番号６と８は、乾燥状態での酸化
鉄ペレットの強度は十分であるが、ベントナイトが添加
されていないため、還元炉で高温に晒された場合の強度
は十分ではない。

【００５９】

【表１】

【００６０】

【表２】

【００６１】

【実施例２】実施例２は、有機質粘結剤である小麦粉を
トウモロコシ粉、デキストリンまたはポテトスターチに
代えた例である。表１に示す成分の鉄鉱石および石炭
を、表３に示す配合割合で混合機で混合し、実施例１の
方法で造粒、乾燥して得られた酸化鉄ペレットについて
性状の比較試験を行った。乾燥ペレットの水分と試験結
果を表３に示す。なお、生ペレットの直径は１６〜１９
mmである。

【００６２】表３に示すように、トウモロコシ粉、デキ
ストリン、ポテトスターチを添加した酸化鉄ペレットの
強度は、従来のＣＭＣを主成分とする有機バインダーと
ベントナイトの組み合わせ（表２の比較例番号１）に比
べて、番号１４は圧潰強度がやや低めであるが、落下強
度、タンブラー強度ＴＩ５０指数についてはいずれも向
上している。この表から分かるように、トウモロコシ
粉、デキストリン、ポテトスターチも、小麦粉に替わる
有機質粘結剤として使用するこができる。

【００６３】なお、番号１４〜１６は、ベントナイトと
水酸化ナトリウムを添加していないので、厳密に言うと
本発明例ではない。しかしながら、有機質粘結剤とし
て、小麦粉に代えてトウモロコシ粉、デキストリンまた
はポテトスターチを使用しても、小麦粉と同等の効果が
得れることが見て取れる。

【００６４】

【表３】

【００６５】

【実施例３】実施例３は、連続操業を行った例を示して
いる。まず、表１に示す鉄鉱石に表１に示す石炭を２０
〜２２質量％、小麦粉を１．２質量％、ベントナイトを
０．２質量％、水酸化ナトリウムを０．０２質量％添加
した混合原料を混合機で均一に混合した。その後、水分
を添加してディスク型ペレタイザーに供給し、連続的に
水分含有量が１２〜１３質量％の生ペレットに造粒し
た。造粒後、生ペレットをローラースクリーンにかけ、
直径１６〜２０ｍｍの生ペレットのみを取り出した。こ
の生ペレットを、通気乾燥機で１８０℃の燃焼排ガスで
水分が１質量％未満になるように連続的に乾燥し、酸化
鉄ペレットを製造した。この時の乾燥機出口でのペレッ
ト表面温度は１５０〜１７０℃であった。

【００６６】また、比較例として、ＣＭＣ（ｓｏｄｉｕ
ｍｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓ
ｅ）を０．１質量％、ベントナイトを０．８質量％、水
酸化ナトリウムを０．０２質量％添加した酸化鉄ペレッ
トを製造した。

【００６７】このようにして得られた本発明の還元鉄ペ
レット製造方法による酸化鉄ペレットと，比較例の酸化
鉄ペレットを実操業に使用し、この間の強度分布を観察
した。その結果を図１および図２に示す。

【００６８】図１に示すように、本発明法による酸化鉄
ペレットの落下強度は平均値で５回から１２回に、ま
た、図２に示すように、タンブラー強度ＴＩ５０指数は
７質量％から２質量％に大きく改善された。また、乾燥
後の酸化鉄ペレットは、長期にわたって安定した強度を
有する。

【００６９】

【実施例４】実施例４は、無機質凝集剤であるベントナ
イトが乾燥ペレットの強度に及ぼす影響を示す例であ
る。

【００７０】表１に示す成分の鉄鉱石および石炭を、表
４に示す配合割合で混合機で混合した。その後、水分を
添加してディスク型ペレタイザーに供給し、水分の含有
量が１２〜１３質量％の生ペレットに造粒した。造粒
後、生ペレットをローラースクリーンにかけ、直径１６
〜２０ｍｍの生ペレットのみを取り出した。この生ペレ
ットを、通気乾燥機で１８０℃の燃焼排ガスで水分が１
質量％以下になるように乾燥して酸化鉄ペレットを製造
した。この時の乾燥機出口でのペレット表面温度は、１
５０〜１７０℃であった。このようにして得られた本発
明法による酸化鉄ペレットの強度を調査した。乾燥ペレ
ットの水分と調査結果を表４に、ベントナイト添加量と
強度との関係を図３に示す。

【００７１】図３に示すように、ベントナイトを小麦粉
と組み合わせて少量添加することによって、乾燥後のペ
レット強度が高まる。特に、タンブラー強度ＴＩ５０指
数が大きく向上する。また、ベントナイトは膨潤性であ
るため、ペレタイザーによる造粒に多くの水分を必要と
する。これにより、生ペレットの強度が低下する。した
がって、多量の添加は避けるべきで、ベントナイトの望
ましい添加量は０．１〜０．３質量％の範囲である。

【００７２】

【表４】

【００７３】

【実施例５】実施例５は、酸化鉄である鉄鉱石を高炉ダ
ストおよび転炉ダストに替えた例である。表５に示す高
炉ダストおよび転炉ダストを、表６に示す配合割合で混
合機で混合した。この混合原料に水分を４〜５質量％添
加して混合し、ディスク型ペレタイザーによって水分含
有量１３〜１４質量％の生ペレットに造粒した。造粒
後、篩分けられた直径１６〜２０ｍｍの生ペレットを電
気恒温槽中でペレット温度１１０℃で１５〜２０時間乾
燥した。その後、冷却して乾燥ペレットを得た。この乾
燥後の酸化鉄ペレットについて性状の比較試験を行っ
た。乾燥ペレットの水分と試験結果を表６に示す。な
お、本実施例では高炉ダスト中の炭素成分が還元剤とし
て作用するので、新たな炭材の添加は行っていない。し
たがって、表６の炭材量は高炉ダスト中の炭素成分量を
示し、原料配合割合の内数である。

【００７４】表６に示すように、主成分である酸化鉄源
に高炉ダストおよび転炉ダストを使用した場合であって
ても、本発明法を示す番号２３〜２６は、乾燥後のペレ
ット強度が十分であることがわかる。また、この場合、
還元剤に石炭を使用していないため、水酸化ナトリウム
を添加する必要がない。

【００７５】

【表５】

【００７６】

【表６】

【００７７】

【実施例６】実施例３と同じ乾燥炭材内装酸化鉄ペレッ
トを１２００〜１４５０℃の炉内温度の回転炉床型還元
炉に装入して還元鉄ペレットを製造した。この時の金属
化率と粉率を図４に示す。

【００７８】実施例３の図１および図２に示すように、
酸化鉄ペレットの強度が高くなったため、回転炉床型還
元炉に装入される際に発生する小片や粉が減少した。こ
れを図４に示す。比較例に対して還元鉄ペレットの粉率
は半分以下に減少した。なお、粉率は篩下−３．３５ｍ
ｍの質量％である。

【００７９】また、回転炉床型還元炉に装入される際に
発生する小片や粉は、ペレットに比べ比表面積が大きい
ため、還元後に炉内で再酸化して金属化率が低下する。
また、小片や粉は、小さな粒子であるため、ペレットの
陰に隠れて炉内の輻射熱を受けにくくなる。また、小片
や粉は、還元ガスが留まりにくいため、十分に還元され
ない状態で排出される。以上のことから、小片や粉の金
属化率は、ペレットに比べて２０〜５０％低くなる。し
たがって、本発明によれば、還元後に炉から排出される
小片や粉の発生量が減少するため、小片や粉を含めた還
元後の金属化率が８５．５％〜８９．０％に上昇した。

【００８０】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明の還元鉄ペレット製造方法における酸化鉄ペレッ
トは、乾燥後の強度が高く、不純物の含有量が少なく、
その結果、これを用いた本発明の還元鉄ペレットは、よ
り金属化率が高く、歩留りが高い。

【００８１】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例３における本発明法による乾燥炭材内装
酸化鉄ペレットの実操業における落下強度分布を示すグ
ラフである。

【図２】実施例３における本発明法による乾燥炭材内装
酸化鉄ペレットの実操業におけるタンブラー強度ＴＩ５
０指数の分布を示すグラフである。

【図３】実施例４におけるベントナイト添加量と強度と
の関係を示すグラフである。

【図４】実施例６における還元鉄ペレットの金属化率と
粉率を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者神保淳大阪府大阪市中央区備後町４丁目１番３号株式会社神戸製鋼所大阪支社内 (72)発明者菊池晶一大阪府大阪市中央区備後町４丁目１番３号株式会社神戸製鋼所大阪支社内 (72)発明者井川泰彦大阪府大阪市中央区備後町４丁目１番３号株式会社神戸製鋼所大阪支社内 (56)参考文献特開昭60−220135（ＪＰ，Ａ) 特公昭49−15522（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭45−19569（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭36−17603（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22B 1/14 - 1/244 C22B 7/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主成分たる酸化鉄と、この酸化鉄を還元
するのに十分な量の炭材を添加し、前記酸化鉄と炭材と
を粘結するのに十分な量の小麦粉、トウモロコシ粉、ポ
テトスターチ、デキストリンから選ばれる有機質粘結剤
を添加し、０．０５質量％以上１質量％未満の無機質凝
集剤を添加し、これらの混合原料に水分を添加し、直径
を６〜３０ｍｍに造粒した生ペレットを、前記有機質粘
結剤の燃焼温度以下で、且つ、水分が１．０質量％以下
になるまで乾燥することによって酸化鉄ペレットを製造
し、この酸化鉄ペレットを還元炉に装入し前記酸化鉄ペ
レットを還元することによって製造することを特徴とす
る還元鉄ペレットの製造方法。
【請求項２】前記生ペレットの直径を１５〜２５ｍｍ
とすることを特徴とする請求項１に記載の還元鉄ペレッ
トの製造方法。
【請求項３】前記炭材を１０〜３０質量％添加するこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の還元鉄ペレッ
トの製造方法。
【請求項４】前記有機質粘結剤を５質量％以下添加す
ることを特徴とする請求項３に記載の還元鉄ペレットの
製造方法。
【請求項５】前記生ペレットの水分を１１〜１４質量
％とすることを特徴とする請求項４に記載の還元鉄ペレ
ットの製造方法。
【請求項６】前記混合原料に０．１質量％以下の界面
活性作用を有する分散剤を添加したことを特徴とする請
求項５に記載の還元鉄ペレットの製造方法。
【請求項７】前記酸化鉄と炭材が、高炉ダスト、転炉
ダスト、焼結ダスト、電炉ダストまたはこれらの混合物
であることを特徴とする請求項４または６に記載の還元
鉄ペレットの製造方法。
【請求項８】前記酸化鉄ペレットを、炉内温度１１０
０〜１４５０℃に保たれた回転炉床型還元炉に装入し還
元することを特徴とする請求項５乃至７に記載の還元鉄
ペレットの製造方法。
【請求項９】主成分たる酸化鉄と、この酸化鉄を還元
するのに十分な量の炭材と、前記酸化鉄と炭材とを粘結
するのに十分な量の小麦粉、トウモロコシ粉、ポテトス
ターチ、デキストリンから選ばれる有機質粘結剤と、
０．０５質量％以上１質量％未満の無機質凝集剤とから
なる混合原料に水分を添加し、直径を６〜３０ｍｍに造
粒した生ペレットを、前記有機質粘結剤の燃焼温度以下
で、且つ、水分が１．０質量％以下になるまで乾燥する
ことによって酸化鉄ペレットを製造し、この酸化鉄ペレ
ットを還元炉に装入し前記酸化鉄ペレットを還元するこ
とによって製造されたことを特徴とする還元鉄ペレッ
ト。
【請求項１０】前記生ペレットの直径が１５〜２５ｍ
ｍであることを特徴とする請求項９に記載の還元鉄ペレ
ット。
【請求項１１】前記炭材が１０〜３０質量％添加して
あることを特徴とする請求項９または１０に記載の還元
鉄ペレット。
【請求項１２】前記有機質粘結剤が５質量％以下添加
してあることを特徴とする請求項１１に記載の還元鉄ペ
レット。
【請求項１３】前記生ペレットの水分が１１〜１４質
量％としてあることを特徴とする請求項１２に記載の還
元鉄ペレット。
【請求項１４】前記混合原料が０．１質量％以下の界
面活性作用を有する分散剤を添加してあることを特徴と
する請求項１３に記載の還元鉄ペレット。
【請求項１５】前記酸化鉄と炭材が、高炉ダスト、転
炉ダスト、焼結ダスト、電炉ダストまたはこれらの混合
物であることを特徴とする請求項１３または１４に記載
の還元鉄ペレット。
【請求項１６】前記酸化鉄ペレットを、炉内温度１１
００〜１４５０℃に保たれた回転炉床型還元炉で還元し
たものであることを特徴とする請求項１３乃至１５に記
載の還元鉄ペレット。