JP3046473B2 - フェライト用酸化鉄の製造方法 - Google Patents

フェライト用酸化鉄の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼板等の鋼材酸洗廃液
からスプレー焙焼によりフェライト用酸化鉄を製造する
技術に関する。
【0002】
【従来の技術】フェライト用酸化鉄は一般に、鋼材等の
酸洗時に発生する廃塩酸をスプレー焙焼して製造してい
る。そして、このようなフェライト用酸化鉄の品質は、
粉体特性値、すなわち、例えば、嵩密度(BD),平均
粒径(d),仮焼成前密度(ρ 1 ),仮焼成後密度(ρ
2 ),直径方向収縮率(SH−D),高さ方向収縮率
(SH−H)、また、残留塩素(Cl)分によって格付
けされている。
【0003】ところで、フェライト用酸化鉄のユーザー
はフェライト用酸化鉄に対し、ある一定の品質(粉体特
性値、残留Cl分)を要求している。この粉体特性値が
一定でないと、焼成時の収縮率がばらつくので、フェラ
イトコア焼成時に割れ,歪,寸法異常等の不良が発生
し、また、製品フェライトコアの磁気特性を一定とする
ことができない。また残留Cl分が多いとフェライトの
品質に割れ、歪み等の影響を及ぼすだけでなく、フェラ
イト製造設備の腐食の問題が生じる。
【0004】スプレー焙焼による酸化鉄の製造は、図1
に示すような焙焼炉1にて、廃塩酸をスプレーヘッダー
2より燃焼バーナ4でつくり出した熱風旋回流5と接触
させることで行う。熱風は焙焼炉直胴部の下方に接線方
向を向いた燃焼バーナ4にて発生し、炉内壁に沿って上
昇旋回流となる。その旋回流中にスプレーされた廃塩酸
中の塩化鉄分が、酸化反応により酸化第2鉄となり、焙
焼炉1の底部より抜き出される。このスプレー焙焼によ
る酸化鉄製造では、例えば焙焼胴部温度での温度管理
している。焙焼胴部温度とは、図1に示すようにスプレ
ー焙焼炉1の燃焼バーナ4上部に設置された感熱管3の
検出温度である。その場合、当然、その胴部温度によっ
て粉体特性と残留Clは左右される。例えば特開昭61
−86425号の本文中にも示されている通り焙焼胴部
温度が高ければ、SH−Dは低下し、残留Clも低下す
る。焙焼胴部温度管理だけでは粉体特性と残留Clをそ
れぞれ独立して制御できない。
【0005】また、特公昭54−28626号において
は傾斜をつけたスプレーヘッダーの位置と方向が調節で
きる装置を用いた残留Clの低減方法が報じられてお
り、この方法においては、例として、スプレー粒子が未
焙焼のまま(残留Clが高い)の場合には、傾斜をもた
せたヘッダーの向きを炉壁側へ向けるか、あるいはスプ
レーヘッダーの位置を上げる、もしくはその両方で対処
するようになっている。しかし、その報告のなかでは酸
化鉄の製造における、焙焼の完了として着目されている
だけで、酸化鉄品質、特に粉体特性値についてはなんら
考察されていないという問題点があった。
【0006】残留Clと粉体特性の制御について特開昭
61−86425号では廃塩酸のスプレー流量を操作す
ることで達成しようとする方法が報告されている。しか
しながらこの方法においては、目的とする粉体特性を制
御するべくスプレー流量を決定しており、酸化鉄の製造
し生産量が粉体特性によって制限されるため実用的
でないという問題点があった。
【0007】また、特開平04−270127号ではス
プレー粒子径と最適なスプレーヘッダー位置を組み合わ
せることで、残留Clを低く押さえ、かつ粉体特性を制
御する方法が報告されている。しかしながらこの方法で
は、スプレーヘッダー位置を操作するという機械的操作
が必要であり、容易に取り得る対策でないという問題点
があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】廃塩酸のスプレー焙焼
によるフェライト用酸化鉄の製造において、品質の安定
した酸化鉄を製造するため、得られる酸化鉄の残留Cl
を低く抑えながら、粉体特性値を任意の値に制御する方
法の確立が望まれてきた。特開昭61−86425号に
おいては残留Clを抑えた上で粉体特性が制御できるも
ののスプレー流量による操作であるため、酸化鉄の生産
量を増加させなくてはならない実際の生産状況からして
経済的に不利である。特開平04−270127号にお
いては、同様の効果があるものの、機械的操作であり、
容易に取り得る対策でない、あるいは対策を容易に取り
得るように機械的装置を考慮した場合、装置費用が非常
に高価となる。
【0009】本発明は、管理温度を一定としたうえで燃
焼ガスバーナーの空気比(m値、空気比とは燃料が燃焼
する時に必要な最低限の空気量(理論燃焼空気量)に対
する比)を操作することにより酸化鉄の残留Clを抑え
ながら粉体特性を制御し得る実用的な酸化鉄の製造方法
を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者は、廃塩酸(塩
化鉄溶液)のスプレー粒子が焙焼炉の燃焼ガス旋回流内
で受ける熱的影響により酸化反応を経て酸化鉄になるこ
とに着目し、焙焼炉内でのスプレー粒子の熱履歴を操作
することで上述した特開昭61−86425号の問題点
が解決できるものと考えた。そこで、互いに関連する、
胴部温度、m値による、スプレー粒子への熱的影響を調
査した。m値によるスプレー粒子の熱的挙動を調査する
べく焙焼炉内の温度分布、燃焼ガス速度分布を計算し、
その中でのスプレー粒子の挙動のモデル計算を行った。
その結果、m値がスプレー粒子の熱的挙動および酸化反
応に影響することを見いだした。
【0011】そしてm値、焙焼炉胴部温度と酸化鉄品質
との関連について実機的に検討し、実機操業により確認
した結果、この発明を完成するに至った。
【0012】酸化鉄の粉体特性値であるSH−Dは特開
昭61−86425号に記載されているように熱負荷が
大きくなるにつれ低下する。従って、対応策として焙焼
炉胴部温度を下げればSH−Dは大きくなるが、内部の
旋回流が弱まることで残留Clも上昇する結果を引き起
こす。
【0013】本発明はm値を操作することにより目的に
あった粉体特性値の酸化鉄を製造するべく炉内の燃焼ガ
ス旋回流を任意に調節し、すなわちスプレー粒子の受け
る熱負荷を調整することで目的とする酸化鉄の品質を得
ようとするものである。この方法により、酸化鉄の生産
量ならびに品質面の操作の両方とも満足することが可能
となった。
【0014】すなわち、本発明は、鋼板酸洗で発生する
廃塩酸をスプレー焙焼炉でスプレー焙焼し、燃焼ガス施
回流により酸化鉄を製造する際、焙焼炉胴部温度を一定
としながら燃焼バーナーでの空気比m値を1.3〜1.
7に操作し、施回流の強弱を調節することにより、焙焼
炉で生成する酸化鉄の粉体特性値を実質的に残留Clと
は無関係に任意に制御することを特徴とするフェライト
用酸化鉄の製造方法を提供するものである。
【0015】
【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本発明
は、フェライト用酸化鉄をスプレー焙焼法により製造す
る方法に関し、原料としては鋼板酸洗で発生する廃塩酸
を用いるのが好適である。この廃塩酸を図1に示すよう
なスプレー焙焼炉で焙焼し、フェライト用酸化鉄を製造
する。
【0016】図1において、焙焼炉1には廃塩酸をスプ
レーヘッダー2より、Cガスなどの燃料および空気を燃
焼バーナ4で燃焼させて得た熱風を燃焼炉の炉壁接線方
向に流してつくり出した旋回流5中にスプレーし、塩
酸、水分などを蒸発させるとともに廃塩酸中の鉄分を酸
化してフェライト用酸化鉄を得る。
【0017】フェライト用酸化鉄はユーザーに応じて粉
体特性値、残留塩素(Cl)分などの品質が要求され
る。従来これを解決すべく種々の提案がなされていた
が、満足できる提案がなかったのは前述の通りである。
【0018】そこで、本発明においては、図1に例示す
るような装置において、鋼板酸洗で発生する廃塩酸をス
プレー焙焼炉でスプレー焙焼し、酸化鉄を製造する際、
焙焼炉胴部温度を一定としながら燃焼バーナーでの空気
比m値を1.3〜1.7に操作することにより、焙焼炉
で生成する酸化鉄の粉体特性値を実質的に残留Clとは
無関係に任意に制御する。
【0019】鋼板酸洗にて発生する廃塩酸(FeCl2 ,Fe
Cl3 溶液)をスプレー焙焼炉1でスプレー焙焼する際、
スプレー焙焼設備の操業に関し、燃焼バーナ4のm値を
調整し目的の品質の酸化鉄を得ようとするものである。
酸化鉄の品質である残留Cl分、粉体特性(収縮率、仮
焼成前後密度、平均粒径等)はスプレーヘッダー2より
スプレーされた粒子液滴が炉底に達するまでに受けた炉
内での熱履歴により決定される。スプレー粒子の受ける
熱履歴は炉内の旋回流の状態で大きく変化する。
【0020】本発明においては、焙焼炉胴部温度を一定
としながらm値を1.3〜1.7に操作しながら操業す
る。焙焼炉胴部温度は、前述したように、図1の感熱管
3により測定する。これを一定に制御することにより、
基本的に酸化鉄の品質を安定させることができる。同時
に、m値(燃料が燃焼する時に必要な最低限の空気量
(理論燃料空気量)に対する比)を1.3〜1.7に制
御する。1.3未満だと燃焼温度上昇によるバーナータ
イルの溶融の問題が生じ、また、1.7超であると炉内
雰囲気温度が下がるとともに焙焼不完全の問題が生じ、
好ましくない。また、ガス量が増えたことによって、炉
内を負圧に制御するための吸引式のブロアの能力が不足
となる装置的な問題も生じる。このように両者を合わせ
て制御することにより、焙焼炉で生成する酸化鉄の粉体
特性値を実質的に残留Clとは無関係に制御することが
できる。
【0021】次に、本発明の具体的な構成を挙げて説明
する。例えば、図1のようなスプレー焙焼炉1の操業は
焙焼胴部温度を管理指針とし一定操業を行っている。そ
の例としてスプレー量3.4m3/hr 、スプレー圧力3kg
/cm2でスプレーヘッダー2より廃塩酸をスプレーし、焙
焼している。燃料としてはコークス炉ガス(Cガス)を
用いている。実機操業の焙焼炉においてはCガス燃焼バ
ーナ4は炉の周方向に4本あり、炉内に旋回流を形成す
るよう各々接線方向へ向けられている。炉内の代表温度
である胴部温度3は、燃焼バーナー位置より1.5m上
部で炉内壁から約10cm内部の点(雰囲気温度)を測
定しており、m値を増加することで、旋回流が強まり、
感熱雰囲気温度は上昇する。その結果、感熱焙焼胴部温
度一定に操業を行うことで、使用燃料であるCガス量が
減少するが、炉内旋回流速度は過剰空気量にて保たれて
おり、残留Clを抑えたままSH−Dを制御することが
できる。それに対し、焙焼炉胴部温度だけで熱負荷を下
げると、旋回流が弱まり残留Clが上昇する。
【0022】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。 (実施例) 図1に示す6×14mの円筒状焙焼炉を用い、スプレー
量3.4m3/hr 、スプレー圧力3kg/cm2で廃塩酸をスプ
レーし、焙焼した。このとき、焙焼炉胴部温度およびm
値を表1に示すように種々変えて粉体特性値、残留Cl
に及ぼす影響を測定した。その結果を合わせて表1に示
す。通常のm値、焙焼炉胴部温度に対するSH−D1
8.9に比較し、焙焼炉胴部温度を下げた比較例では、
Cガス量が減り、粒子が受ける熱負荷が下がる結果、収
縮率は上昇するが、それとともにClも上昇する。それ
に対し、焙焼炉胴部温度を一定としm値を上げた発明例
1では熱風旋回流は保たれ、Cl分は若干上昇する程度
に抑えながらSH−Dを上げることが可能であった。ま
たm値を下げた発明例2では、ガス量が多くなり(投入
熱量が増加)、Cl、SH−Dともに低下した結果を得
た。
【0023】
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明により、管理温度
を一定とし燃焼ガスのm値を操作することにより、特開
昭61−86425号で問題であった、スプレー流量の
面での不経済性を克服し、残留Clを低く抑えたまま製
品酸化鉄の粉体特性を制御することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】スプレー焙焼炉の概略図である。
【符号の説明】
1 スプレー焙焼炉 2 スプレーヘッダー 3 感熱管 4 燃焼バーナ 5 旋回流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−357117(JP,A) 特開 平4−270127(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01G 49/00 - 49/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼板酸洗で発生する廃塩酸をスプレー焙焼
    炉でスプレー焙焼し、燃焼ガス施回流により酸化鉄を製
    造する際、焙焼炉胴部温度を一定としながら燃焼バーナ
    ーでの空気比m値を1.3〜1.7に操作し、施回流の
    強弱を調節することにより、焙焼炉で生成する酸化鉄の
    粉体特性値を実質的に残留Clとは無関係に任意に制御
    することを特徴とするフェライト用酸化鉄の製造方法。
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ATE222568T1 (de) * 1996-12-27 2002-09-15 Michael Johann Dipl In Ruthner Verfahren und vorrichtung zur herstellung von eisenoxiden aus salzsauren eisenchloridhaltigen lösungen
JP4599991B2 (ja) * 2004-10-29 2010-12-15 Jfeスチール株式会社 酸化鉄製造方法および装置
AT9645U1 (de) * 2006-12-12 2008-01-15 Gerhard Dr Frithum Verfahren zur erhöhung der spezifischen oberfläche von eisenoxiden aus sprühröstanlagen

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