JP3295673B2 - マイクロ波利用の鉄粉製造法 - Google Patents
マイクロ波利用の鉄粉製造法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，マイクロ波を利用した
鉄粉の製造法に関する。
鉄粉の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】周波数が１〜数１００ＧＨz の電磁波
(マイクロ波) を誘電体に照射してこれを加熱するマイ
クロ波加熱技術は, 調理用電子レンジはもとより，工業
的にもゴム加硫装置, 各種材料の乾燥装置, 解凍装置,
溶融装置等の分野で広く利用されている。
(マイクロ波) を誘電体に照射してこれを加熱するマイ
クロ波加熱技術は, 調理用電子レンジはもとより，工業
的にもゴム加硫装置, 各種材料の乾燥装置, 解凍装置,
溶融装置等の分野で広く利用されている。
【０００３】このマイクロ波加熱を金属酸化物の還元に
利用しようとする提案がワーナ氏によって例えば特開昭
64-52028号公報においてなされた。該公報によれば，各
種の酸化物系の鉱石と炭素源との混合物をアプリケータ
内に装入してマイクロ波を照射すると，該混合物が高温
に加熱され, 還元反応が進行すると教示する。
利用しようとする提案がワーナ氏によって例えば特開昭
64-52028号公報においてなされた。該公報によれば，各
種の酸化物系の鉱石と炭素源との混合物をアプリケータ
内に装入してマイクロ波を照射すると，該混合物が高温
に加熱され, 還元反応が進行すると教示する。
【０００４】一方，粉状鉄鉱石を固体状態で鉄にまて還
元することによって鉄粉を製造する技術には，ヘガネス
鉄粉等に見られるように，鉄鉱石と炭材を容器に装填し
これをトンネル炉に装入して外部加熱する方法がある。
元することによって鉄粉を製造する技術には，ヘガネス
鉄粉等に見られるように，鉄鉱石と炭材を容器に装填し
これをトンネル炉に装入して外部加熱する方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ワーナ氏は前記の公報
において，マイクロ波による鉄鉱石の還元について赤鉄
鉱(Fe2O3) から磁鉄鉱(Fe3O4) に還元されたことを報じ
ている。この磁鉄鉱をさらに金属鉄にまで還元するに
は, バス精錬炉での精錬を推奨している (例えば当該公
報の実験例２）。
において，マイクロ波による鉄鉱石の還元について赤鉄
鉱(Fe2O3) から磁鉄鉱(Fe3O4) に還元されたことを報じ
ている。この磁鉄鉱をさらに金属鉄にまで還元するに
は, バス精錬炉での精錬を推奨している (例えば当該公
報の実験例２）。
【０００６】鉄鉱石に炭素源を配合し，この混合物がマ
イクロ波に当たれば昇温することは確かである。炭素源
（石炭やコークス等のカーボン）はマイクロ波をよく吸
収するから，マイクロ波によって高温に加熱され，混合
物全体を還元が進行する温度にまで昇温させることがで
きる。また Fe3O4も一般にはマイクロ波をよく吸収する
ので，カーボン程ではないがマイクロ波によって加熱さ
れ得る。だが Fe2O3は一般には加熱されない。
イクロ波に当たれば昇温することは確かである。炭素源
（石炭やコークス等のカーボン）はマイクロ波をよく吸
収するから，マイクロ波によって高温に加熱され，混合
物全体を還元が進行する温度にまで昇温させることがで
きる。また Fe3O4も一般にはマイクロ波をよく吸収する
ので，カーボン程ではないがマイクロ波によって加熱さ
れ得る。だが Fe2O3は一般には加熱されない。
【０００７】一方，トンネル炉による鉄粉（スポンジ
鉄）製造では鉄酸化物の還元に要する熱の供給効率が低
く，長い反応時間と膨大な熱の供給が必要なことから，
エネルギー効率および操業能率の点で問題がある。
鉄）製造では鉄酸化物の還元に要する熱の供給効率が低
く，長い反応時間と膨大な熱の供給が必要なことから，
エネルギー効率および操業能率の点で問題がある。
【０００８】本発明は，このような実状に鑑み，ワーナ
氏の提案に係るマイクロ波利用技術を一層発展させ，粉
状の鉄酸化物を実質上溶融することなく金属鉄にまでマ
イクロ波加熱で固体還元する技術の確立を課題としたも
のである。
氏の提案に係るマイクロ波利用技術を一層発展させ，粉
状の鉄酸化物を実質上溶融することなく金属鉄にまでマ
イクロ波加熱で固体還元する技術の確立を課題としたも
のである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば，粉状の
鉄酸化物原料に炭材と炭酸塩を配合してなる精錬材料を
容器に装填し，この材料装填容器をマイクロ波が投射さ
れているアプリケータ内に所定の時間滞在させることに
より該鉄酸化物を鉄にまで還元する方法であって，該炭
材を該鉄酸化物の還元に要する当量（酸化鉄の酸素＋炭
素＝ＣＯ2 の反応式に従う化学量論量）の２倍以上の量
で配合することを特徴とするマイクロ波利用の鉄粉製造
法を提供する。
鉄酸化物原料に炭材と炭酸塩を配合してなる精錬材料を
容器に装填し，この材料装填容器をマイクロ波が投射さ
れているアプリケータ内に所定の時間滞在させることに
より該鉄酸化物を鉄にまで還元する方法であって，該炭
材を該鉄酸化物の還元に要する当量（酸化鉄の酸素＋炭
素＝ＣＯ2 の反応式に従う化学量論量）の２倍以上の量
で配合することを特徴とするマイクロ波利用の鉄粉製造
法を提供する。
【００１０】
【作用】精錬材料中に，鉄酸化物の還元に要する当量よ
りも過剰量の炭材を配合すると例えば後記の図４に示す
ように，マイクロ波加熱によって鉄酸化物を鉄にまで高
い還元率で還元させることができる。この炭材量の配合
量を適切に調節することが還元速度と還元率を高めるう
えで重要な作用をはたす。好ましい炭材の配合量は，鉄
酸化物の還元に要する当量の２倍以上，好ましくは４倍
以上６倍までである。
りも過剰量の炭材を配合すると例えば後記の図４に示す
ように，マイクロ波加熱によって鉄酸化物を鉄にまで高
い還元率で還元させることができる。この炭材量の配合
量を適切に調節することが還元速度と還元率を高めるう
えで重要な作用をはたす。好ましい炭材の配合量は，鉄
酸化物の還元に要する当量の２倍以上，好ましくは４倍
以上６倍までである。
【００１１】炭酸塩を精錬材料中に配合すると，同じマ
イクロ波照射時間内においては，より高い還元率が得ら
れる。これは炭酸塩の熱分解によって生じたＣＯ2がＣ
と反応し，直接還元反応にあずかるＣＯ濃度が増大する
からであると考えられる。後述の図５に見られるよう
に，炭酸塩のうちでは炭酸カルシウムがその作用が大き
い。
イクロ波照射時間内においては，より高い還元率が得ら
れる。これは炭酸塩の熱分解によって生じたＣＯ2がＣ
と反応し，直接還元反応にあずかるＣＯ濃度が増大する
からであると考えられる。後述の図５に見られるよう
に，炭酸塩のうちでは炭酸カルシウムがその作用が大き
い。
【００１２】Fe3O4はマイクロ波を吸収して発熱する性
質があるのに対し Fe2O3はその性質が弱い。したがっ
て，鉄鉱石のうちでも Fe2O3を主成分とするヘマタイト
系のものを使用する場合には，マイクロ波加熱による自
己発熱は期待できない。したがって，ヘマタイトを鉄原
料とする場合には Fe3O4原料も配合することが有利とな
る。 Fe3O4を主成分とするもの（実施例ではミルスケー
ル）を全鉄酸化物に対して40％以上配合すると，マイク
ロ波の吸収性の性質だけでは予期しえないような高い還
元率が得られる (例えば後述の図６）。
質があるのに対し Fe2O3はその性質が弱い。したがっ
て，鉄鉱石のうちでも Fe2O3を主成分とするヘマタイト
系のものを使用する場合には，マイクロ波加熱による自
己発熱は期待できない。したがって，ヘマタイトを鉄原
料とする場合には Fe3O4原料も配合することが有利とな
る。 Fe3O4を主成分とするもの（実施例ではミルスケー
ル）を全鉄酸化物に対して40％以上配合すると，マイク
ロ波の吸収性の性質だけでは予期しえないような高い還
元率が得られる (例えば後述の図６）。
【００１３】高い還元速度と還元率を得るうえでは炭材
としてチャー炭が有利である。また炭材はその粒度がを
小さくすればする程，高い還元速度と還元率が得られ
る。コークスを使用する場合には１５０μm 以下の粒度
のものを使用するのがよい。
としてチャー炭が有利である。また炭材はその粒度がを
小さくすればする程，高い還元速度と還元率が得られ
る。コークスを使用する場合には１５０μm 以下の粒度
のものを使用するのがよい。
【００１４】炭材の少なくとも一部を，鉄酸化物原料と
は層状に分離するように容器内に装填して還元処理する
と，還元産物のメタル鉄品位を９２％以上にできる。
は層状に分離するように容器内に装填して還元処理する
と，還元産物のメタル鉄品位を９２％以上にできる。
【００１５】鉄粉製造のうえからは，鉄酸化物から鉄に
まで固体状態で還元を進行させ，溶融が生じないように
反応温度をコントロールすることが有利である。これは
アプリケータ内に装入された容器へのマイクロ波照射量
の調節によって行なうことができ，例えば過度に高温に
なるのを防止するうえからは，アルミナ製のカバー等を
用いればよい。精錬容器もマイクロ波が透過するアルミ
ナやシリカ等の耐火物材料のものを用いるのがよい。
まで固体状態で還元を進行させ，溶融が生じないように
反応温度をコントロールすることが有利である。これは
アプリケータ内に装入された容器へのマイクロ波照射量
の調節によって行なうことができ，例えば過度に高温に
なるのを防止するうえからは，アルミナ製のカバー等を
用いればよい。精錬容器もマイクロ波が透過するアルミ
ナやシリカ等の耐火物材料のものを用いるのがよい。
【００１６】
【実施例】以下の実験において，マイクロ波照射還元装
置としては，出力５００Ｗ，周波数2.45ＧＨzの電子オ
ーブンを使用した。このオーブンの底部に厚さ11mmの磁
性板を置き, この磁性板の上に精錬容器を載せ, マイク
ロ波の照射は特に断らない限り10分間の一定とした。精
錬容器は内容積３０mlのアルミナ製磁性るつぼを用い
た。温度の測定は，オーブン上部に穿った穴から磁性管
を挿入し，この磁性管を容器装入物中の底より７mmの位
置にまで挿入し，この磁性管の底部をフアイバー式放射
温度計を用いて測温した。
置としては，出力５００Ｗ，周波数2.45ＧＨzの電子オ
ーブンを使用した。このオーブンの底部に厚さ11mmの磁
性板を置き, この磁性板の上に精錬容器を載せ, マイク
ロ波の照射は特に断らない限り10分間の一定とした。精
錬容器は内容積３０mlのアルミナ製磁性るつぼを用い
た。温度の測定は，オーブン上部に穿った穴から磁性管
を挿入し，この磁性管を容器装入物中の底より７mmの位
置にまで挿入し，この磁性管の底部をフアイバー式放射
温度計を用いて測温した。
【００１７】精錬に供した材料は次のとおりである。 〔粉状の鉄酸化物原料〕 鉄鉱石：インド国 Bailadila鉱山産の粒度−60meshのヘ
マタイト ミルスケール：製鉄所圧延工場で発生する粒度−32mesh
の酸化鉄粉(Fe3O4) 〔炭材〕 チャー炭，コークス粉またはホンゲイ炭 〔炭酸塩〕 足立鉱山産の粒度−48meshの石灰石粉 (CaCO3)
マタイト ミルスケール：製鉄所圧延工場で発生する粒度−32mesh
の酸化鉄粉(Fe3O4) 〔炭材〕 チャー炭，コークス粉またはホンゲイ炭 〔炭酸塩〕 足立鉱山産の粒度−48meshの石灰石粉 (CaCO3)
【００１８】各実験において，マイクロ波照射を終えた
試料は温度が高く, そのまま放置すると再酸化するの
で，照射後はただちにＮ2ガスを吹き込んで急速に冷却
し，室温に到達したあとで容器 (るつぼ) から取り出
し, ハンドマグネットで磁着分と非磁着分に分離後, 磁
着分中の金属鉄を化学分析し，還元によって生成された
金属鉄と鉄酸化物原料中の鉄分量との比の百分率をもっ
て還元率を算出した。
試料は温度が高く, そのまま放置すると再酸化するの
で，照射後はただちにＮ2ガスを吹き込んで急速に冷却
し，室温に到達したあとで容器 (るつぼ) から取り出
し, ハンドマグネットで磁着分と非磁着分に分離後, 磁
着分中の金属鉄を化学分析し，還元によって生成された
金属鉄と鉄酸化物原料中の鉄分量との比の百分率をもっ
て還元率を算出した。
【００１９】〔実施例１〕本例ではヘマタイト10ｇ，石
灰石１ｇの条件で一定とし，これらに加えるチャー炭量
を3g, 5gおよび10gの３段階に変化させ，ヘマタイトの
還元速度に及ぼすチャー炭添加量の影響を調べた。その
結果を図１に示した。
灰石１ｇの条件で一定とし，これらに加えるチャー炭量
を3g, 5gおよび10gの３段階に変化させ，ヘマタイトの
還元速度に及ぼすチャー炭添加量の影響を調べた。その
結果を図１に示した。
【００２０】図１から明らかなように，チャー炭添加量
3gの場合では誘導期間 (inductionperiod) の存在によ
る逆Ｓ字型の速度曲線を示し, 定常状態に達してもヘマ
タイトの還元速度は小さい。これはヘマタイトの還元反
応の引金となりうる反応系の温度上昇に時間がかかるた
めであると解される。一方, チャー炭量5gおよび10gの
条件下では誘導期間は認められず, 一般的にはチャー炭
量の増加とともに還元速度は増大する傾向が認められ
る。
3gの場合では誘導期間 (inductionperiod) の存在によ
る逆Ｓ字型の速度曲線を示し, 定常状態に達してもヘマ
タイトの還元速度は小さい。これはヘマタイトの還元反
応の引金となりうる反応系の温度上昇に時間がかかるた
めであると解される。一方, チャー炭量5gおよび10gの
条件下では誘導期間は認められず, 一般的にはチャー炭
量の増加とともに還元速度は増大する傾向が認められ
る。
【００２１】図２は，図１から50％還元までの時間を求
め, その逆数をもって平均速度を計算し，チャー炭量に
対しプロットしたものである。図２の結果から明らかな
ように，Ｒ50はチャー炭添加量の増加とともにほぼ直線
的に増大する。チャー炭添加量が約2.5g以下ではＲ50は
０になるが，このことはこの範囲のチャー炭添加量では
ヘマタイトの50％還元が達成されないことを意味すると
考えられる。
め, その逆数をもって平均速度を計算し，チャー炭量に
対しプロットしたものである。図２の結果から明らかな
ように，Ｒ50はチャー炭添加量の増加とともにほぼ直線
的に増大する。チャー炭添加量が約2.5g以下ではＲ50は
０になるが，このことはこの範囲のチャー炭添加量では
ヘマタイトの50％還元が達成されないことを意味すると
考えられる。
【００２２】一方, 図３はチャー炭のみを容器に装填
し，この容器をアルミナ製のカバーで覆ったうえでマイ
クロ波加熱を行った場合のチャー炭層の昇温速度を測定
したものである。この図に明らかなようにチャー炭量を
増すにつれ，チャー炭層の温度上昇速度ならびに最高到
達温度は増大する傾向が認められる。この結果は図１お
よび図２の結果の妥当性を示している。
し，この容器をアルミナ製のカバーで覆ったうえでマイ
クロ波加熱を行った場合のチャー炭層の昇温速度を測定
したものである。この図に明らかなようにチャー炭量を
増すにつれ，チャー炭層の温度上昇速度ならびに最高到
達温度は増大する傾向が認められる。この結果は図１お
よび図２の結果の妥当性を示している。
【００２３】〔実施例２〕図１のヘマタイトの還元速度
曲線から判るようにチャー炭添加量5gおよび10gの条件
下では，マイクロ波照射開始10分後の金属鉄への還元率
はその条件下における最大還元率の85％近くにまで到達
している。したがってマイクロ波照射開始を一定条件
(10分間) に固定し，今度はミルスケールについての還
元反応開始10分後の還元産物のメタル鉄品位に及ぼすチ
ャー炭添加量の影響を調べた。そのさい，ミルスケール
の添加量は10ｇ, 石灰石の添加量は１ｇの一定とし，チ
ャー炭の添加量を変化させた。その結果を図４に示し
た。
曲線から判るようにチャー炭添加量5gおよび10gの条件
下では，マイクロ波照射開始10分後の金属鉄への還元率
はその条件下における最大還元率の85％近くにまで到達
している。したがってマイクロ波照射開始を一定条件
(10分間) に固定し，今度はミルスケールについての還
元反応開始10分後の還元産物のメタル鉄品位に及ぼすチ
ャー炭添加量の影響を調べた。そのさい，ミルスケール
の添加量は10ｇ, 石灰石の添加量は１ｇの一定とし，チ
ャー炭の添加量を変化させた。その結果を図４に示し
た。
【００２４】図４の下段横軸はミルスケールに対するチ
ャー炭の重量比を，また上段横軸はミルスケールに対す
るチャー炭の当量比を示す。当量比は Fe3O4をＣで還元
してＣＯ2 を生成する反応式（ Fe3O4中の酸素＋炭素＝
ＣＯ2 ）に基づく当量比である。
ャー炭の重量比を，また上段横軸はミルスケールに対す
るチャー炭の当量比を示す。当量比は Fe3O4をＣで還元
してＣＯ2 を生成する反応式（ Fe3O4中の酸素＋炭素＝
ＣＯ2 ）に基づく当量比である。
【００２５】図４の結果から明らかなように，チャー炭
の当量比が増大するにつれて還元産物中のメタル鉄品位
は急激に高くなる。チャー炭の当量比が１付近ではメタ
ル鉄品位は２０％にも満たず，当量比が２付近からメタ
ル鉄品位が５０％を超えるようになり，当量比が４近傍
からはメタル鉄品位はほぼ飽和状態に達する傾向が見ら
れる。
の当量比が増大するにつれて還元産物中のメタル鉄品位
は急激に高くなる。チャー炭の当量比が１付近ではメタ
ル鉄品位は２０％にも満たず，当量比が２付近からメタ
ル鉄品位が５０％を超えるようになり，当量比が４近傍
からはメタル鉄品位はほぼ飽和状態に達する傾向が見ら
れる。
【００２６】すなわち炭材を該鉄酸化物の還元に要する
当量（酸化鉄の酸素＋炭素＝ＣＯ2の反応式に従う化学
量論量）で配合しても，鉄への還元は殆んど進行せず，
少なくとも当量比で２倍以上，好ましくは３倍以上，よ
り好ましくは４倍以上の量で炭材を配合することがマイ
クロ波加熱による鉄酸化物の金属鉄への還元には必要で
あることがわかる。しかし当量比で６を超えて炭材を配
合しても，それだけではメタル鉄品位をそれほど高くす
ることはできない。
当量（酸化鉄の酸素＋炭素＝ＣＯ2の反応式に従う化学
量論量）で配合しても，鉄への還元は殆んど進行せず，
少なくとも当量比で２倍以上，好ましくは３倍以上，よ
り好ましくは４倍以上の量で炭材を配合することがマイ
クロ波加熱による鉄酸化物の金属鉄への還元には必要で
あることがわかる。しかし当量比で６を超えて炭材を配
合しても，それだけではメタル鉄品位をそれほど高くす
ることはできない。
【００２７】〔実施例３〕本例では炭酸塩の還元率に及
ぼす影響を調べた。鉄酸化物としてはミルスケール6g＋
ヘマタイト4gの混合物，炭材としてはチャー炭 (−16me
sh) 5gを使用し，炭酸塩としてはＣaＣＯ3 とＭgＣＯ3
・Ｍg(ＯＨ)2をそれぞれ１ｇ配合した。またこれらを配
合しない試験と，比較のためにＣaＯとＭgＯを１ｇ配合
した試験も行った。マイクロ波照射時間はいずれも10分
の一定である。その結果を図５に示した。
ぼす影響を調べた。鉄酸化物としてはミルスケール6g＋
ヘマタイト4gの混合物，炭材としてはチャー炭 (−16me
sh) 5gを使用し，炭酸塩としてはＣaＣＯ3 とＭgＣＯ3
・Ｍg(ＯＨ)2をそれぞれ１ｇ配合した。またこれらを配
合しない試験と，比較のためにＣaＯとＭgＯを１ｇ配合
した試験も行った。マイクロ波照射時間はいずれも10分
の一定である。その結果を図５に示した。
【００２８】図５から明らかなように，同じマイクロ波
加熱時間において，炭酸塩を添加するれば，より高い還
元率が得られ, 炭酸カルシウムはその効果が大きいこと
がわかる。
加熱時間において，炭酸塩を添加するれば，より高い還
元率が得られ, 炭酸カルシウムはその効果が大きいこと
がわかる。
【００２９】〔実施例４〕本例は Fe2O3が主成分でマイ
クロ波の吸収性が低いヘマタイトと,Fe3O4が主成分でマ
イクロ波の吸収性が高いミルスケールを鉄酸化物原料と
した場合に，両者の混合割合に適切な範囲が存在するか
否かを調べた。
クロ波の吸収性が低いヘマタイトと,Fe3O4が主成分でマ
イクロ波の吸収性が高いミルスケールを鉄酸化物原料と
した場合に，両者の混合割合に適切な範囲が存在するか
否かを調べた。
【００３０】試験は，鉄酸化物原料＝10ｇ，石灰石＝１
ｇ，炭材（チャー炭）＝５ｇとし，鉄酸化物原料10ｇの
うちミルスケールとヘマタイトの混合比を変化させ，前
記同様のマイクロ波加熱試験を行って還元率を調べた。
その結果を図６に示した。
ｇ，炭材（チャー炭）＝５ｇとし，鉄酸化物原料10ｇの
うちミルスケールとヘマタイトの混合比を変化させ，前
記同様のマイクロ波加熱試験を行って還元率を調べた。
その結果を図６に示した。
【００３１】図６に明らかなように，ミルスケール添加
量が40％以下ではミルスケールとヘマタイトの加成性と
して理解できるような還元挙動をするのに対し, それ以
上ミルスケールを混在させると加成性から予期される以
上の還元率が得られた。この現象は再現性の良好なもの
である。
量が40％以下ではミルスケールとヘマタイトの加成性と
して理解できるような還元挙動をするのに対し, それ以
上ミルスケールを混在させると加成性から予期される以
上の還元率が得られた。この現象は再現性の良好なもの
である。
【００３２】すなわち，ミルスケール添加量が40％まで
はマイクロ波吸収性のよいミルスケールの増量に伴って
還元率が向上するが，ミルスケール添加量がさらに多く
なるとマイクロ波吸収性の違いだけでは予期しえない高
い還元率が得られた。
はマイクロ波吸収性のよいミルスケールの増量に伴って
還元率が向上するが，ミルスケール添加量がさらに多く
なるとマイクロ波吸収性の違いだけでは予期しえない高
い還元率が得られた。
【００３３】〔実施例５〕本例は炭材の種類を変えて行
った試験結果を示す。炭材としてチャー炭，コークス粉
およびホンゲイ炭を選び，いずれも−32＋80meshに整粒
して使用した。鉄酸化物原料には，ミルスケールとヘマ
タイトの混合物（重量比60：40）を使用した。鉄酸化物
原料：炭材：石灰石の混合割合はいずれの試験でも10
g：5g：1gとした。各炭材を配合した場合のマイクロ波
照射時間と還元率との関係を図７にしめした。
った試験結果を示す。炭材としてチャー炭，コークス粉
およびホンゲイ炭を選び，いずれも−32＋80meshに整粒
して使用した。鉄酸化物原料には，ミルスケールとヘマ
タイトの混合物（重量比60：40）を使用した。鉄酸化物
原料：炭材：石灰石の混合割合はいずれの試験でも10
g：5g：1gとした。各炭材を配合した場合のマイクロ波
照射時間と還元率との関係を図７にしめした。
【００３４】図７の結果みられるようにチャー炭では極
めて速く還元され，５分のマイクロ波照射により既に75
％の還元率に達するのに対し, コークスを用いた場合の
還元率は極めて低く, マイクロ波照射15分後の還元率
も，わずかに13％である。
めて速く還元され，５分のマイクロ波照射により既に75
％の還元率に達するのに対し, コークスを用いた場合の
還元率は極めて低く, マイクロ波照射15分後の還元率
も，わずかに13％である。
【００３５】かような差異が現れた理由については必ず
しも明確ではない。SEM写真で各炭材の表面を観察する
と肉眼的にはホンゲイ炭の表面が極めて平滑性を示すこ
と以外には大きな差異が認められず，またチャー炭とコ
ークスでは揮発分には大きな差異はあるものの固定炭素
含量には，それほど大きな違いが認められない。揮発分
の影響と考えるならば揮発分含量がチャー炭とほぼ同じ
ホンゲイ炭を用いた実験での還元速度が低いことが説明
できない。
しも明確ではない。SEM写真で各炭材の表面を観察する
と肉眼的にはホンゲイ炭の表面が極めて平滑性を示すこ
と以外には大きな差異が認められず，またチャー炭とコ
ークスでは揮発分には大きな差異はあるものの固定炭素
含量には，それほど大きな違いが認められない。揮発分
の影響と考えるならば揮発分含量がチャー炭とほぼ同じ
ホンゲイ炭を用いた実験での還元速度が低いことが説明
できない。
【００３６】そこで各炭材だけのマイクロ波加熱試験を
行った。その結果を図８に示した，試験はいずれの炭材
も−32＋80meshに整粒し，10gをそれぞれるつぼへ入れ
てマイクロ波照射し温度測定をしたもので，この結果を
みると明らかにチャー炭の昇温が圧倒的に速い。その結
果から，図７のようにチャー炭を用いた還元が最も大き
い還元速度を示し, 高い還元率を達成したものと見てよ
い。
行った。その結果を図８に示した，試験はいずれの炭材
も−32＋80meshに整粒し，10gをそれぞれるつぼへ入れ
てマイクロ波照射し温度測定をしたもので，この結果を
みると明らかにチャー炭の昇温が圧倒的に速い。その結
果から，図７のようにチャー炭を用いた還元が最も大き
い還元速度を示し, 高い還元率を達成したものと見てよ
い。
【００３７】一方, 図８に見られるようにコークスの昇
温速度は, チャー炭のそれに次ぐものがあるが，最高到
達温度はホンゲイ炭に比して低く, その差がコークスと
ホンゲイ炭を用いた場合の還元率の差として現れたと考
えられる。
温速度は, チャー炭のそれに次ぐものがあるが，最高到
達温度はホンゲイ炭に比して低く, その差がコークスと
ホンゲイ炭を用いた場合の還元率の差として現れたと考
えられる。
【００３８】〔実施例６〕本例は炭材の粒度が還元率に
及ぼす影響を調べたものである。炭材として粒度の異な
るコークスを用いた。酸化物原料にはミルスケールとヘ
マタイトの混合物（重量比60：40）を使用し，鉄酸化物
原料：コークス：石灰石の混合割合はいずれの試験でも
10g：5g：1gである。コークスの平均粒度と還元率との
関係を図９に示した。
及ぼす影響を調べたものである。炭材として粒度の異な
るコークスを用いた。酸化物原料にはミルスケールとヘ
マタイトの混合物（重量比60：40）を使用し，鉄酸化物
原料：コークス：石灰石の混合割合はいずれの試験でも
10g：5g：1gである。コークスの平均粒度と還元率との
関係を図９に示した。
【００３９】図９から明らかなように, 同じコークスで
あっても粒度が細かくなるにつれて還元率は大幅に上昇
し，平均粒径が１５０μm 以下のものであれば還元率は
５０％以上とすることができる。これは, コークスの粒
度が細かくなると鉄鉱石とコークスの接触が良くなり,
間隙が小さくなることによりＣＯの濃度が高まることに
よるものと考えられる。
あっても粒度が細かくなるにつれて還元率は大幅に上昇
し，平均粒径が１５０μm 以下のものであれば還元率は
５０％以上とすることができる。これは, コークスの粒
度が細かくなると鉄鉱石とコークスの接触が良くなり,
間隙が小さくなることによりＣＯの濃度が高まることに
よるものと考えられる。
【００４０】〔実施例７〕本例は炭材と鉄酸化物原料と
を分離して容器に装填して還元試験を行った例である。
試験は，ミルスケール６ｇ，ヘマタイト４ｇ，チャー炭
（−16mesh)1.2ｇを混合して第一混合物とし，他方，チ
ャー炭3.8gと石灰石１ｇを混合して第二混合物とした。
第一混合物はこれを紙でくるみ，これを第二混合物で囲
むようにして容器に装填した。また，比較のために，全
装入物を均一に混合したものの試験も行った。各試験に
おけるマイクロ波照射時間と還元産物のメタル鉄品位
(％)の関係を調べ，図１０の結果を得た。
を分離して容器に装填して還元試験を行った例である。
試験は，ミルスケール６ｇ，ヘマタイト４ｇ，チャー炭
（−16mesh)1.2ｇを混合して第一混合物とし，他方，チ
ャー炭3.8gと石灰石１ｇを混合して第二混合物とした。
第一混合物はこれを紙でくるみ，これを第二混合物で囲
むようにして容器に装填した。また，比較のために，全
装入物を均一に混合したものの試験も行った。各試験に
おけるマイクロ波照射時間と還元産物のメタル鉄品位
(％)の関係を調べ，図１０の結果を得た。
【００４１】図１０から明らかなように，混合装入では
マイクロ波照射時間を長くしても還元産物中のメタル鉄
品位はは約８７％程度にまでしか達しないが，分離装入
を行った場合には還元産物中のメタル鉄品位が９２％ま
で達するようになる。
マイクロ波照射時間を長くしても還元産物中のメタル鉄
品位はは約８７％程度にまでしか達しないが，分離装入
を行った場合には還元産物中のメタル鉄品位が９２％ま
で達するようになる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によると，
鉄酸化物原料から鉄にまで固体状態で還元が進行し，そ
の還元反応は極めて短時間で且つ還元率も高い。このた
め，粉状の鉄酸化物を用いることによって鉄粉が高いエ
ネルギー効率のもとで収率よく製造できる。
鉄酸化物原料から鉄にまで固体状態で還元が進行し，そ
の還元反応は極めて短時間で且つ還元率も高い。このた
め，粉状の鉄酸化物を用いることによって鉄粉が高いエ
ネルギー効率のもとで収率よく製造できる。
【図１】チャー炭添加量が鉄酸化物の還元率に及ぼす影
響を示す図である。
響を示す図である。
【図２】チャー炭添加量が鉄酸化物の還元速度に及ぼす
影響を示す図である。
影響を示す図である。
【図３】チャー炭のみをマイクロ波加熱した場合の加熱
速度を示す図である。
速度を示す図である。
【図４】配合されたチャー炭の当量比と還元産物のメタ
ル鉄品位との関係を示す図である。
ル鉄品位との関係を示す図である。
【図５】炭酸塩の種類と還元率の関係を示す図である。
【図６】ミルスケールとヘマタイトの混合比が還元率に
及ぼす影響を示す図である。
及ぼす影響を示す図である。
【図７】炭材の種類と還元率との関係を示す図である。
【図８】マイクロ波加熱される炭材の種類と昇温速度と
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図９】コークスの平均粒径と還元率との関係を示す図
である。
である。
【図１０】鉄酸化物と炭材を分離装入した場合と混合装
入した場合の還元産物のメタル鉄品位を比較した図であ
る。
入した場合の還元産物のメタル鉄品位を比較した図であ
る。
Claims (6)
- 【請求項１】 粉状の鉄酸化物原料に炭材と炭酸塩を配
合してなる精錬材料を容器に装填し，この材料装填容器
をマイクロ波が投射されているアプリケータ内に所定の
時間滞在させることにより該鉄酸化物を鉄にまで還元す
る方法であって，該炭材を該鉄酸化物の還元に要する当
量（酸化鉄の酸素＋炭素＝ＣＯ2 の反応式に従う化学量
論量）の２倍以上の量で配合することを特徴とするマイ
クロ波利用の鉄粉製造法。 - 【請求項２】 炭酸塩は炭酸カルシウムである請求項１
に記載のマイクロ波利用の鉄粉製造法。 - 【請求項３】 鉄酸化物原料は，その少なくとも一部が
Fe2O3を主成分とするヘマタイトであり，残部が Fe3O4
を主成分とする原料である請求項１または２に記載のマ
イクロ波利用の鉄粉製造法。 - 【請求項４】 鉄酸化物原料中の Fe3O4を主成分とする
原料割合が４０重量％以上である請求項３に記載のマイ
クロ波利用の鉄粉製造法。 - 【請求項５】 炭材は微粉状のチャー炭または平均粒度
が１５０μm 以下の粉コークスである請求項１に記載の
マイクロ波利用の鉄粉製造法。 - 【請求項６】 炭材の少なくとも一部は，鉄酸化物原料
とは層状に分離するように容器内に装填される請求項１
または２に記載のマイクロ波利用の鉄粉製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09197793A JP3295673B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | マイクロ波利用の鉄粉製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09197793A JP3295673B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | マイクロ波利用の鉄粉製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06279824A JPH06279824A (ja) | 1994-10-04 |
| JP3295673B2 true JP3295673B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=14041572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09197793A Expired - Lifetime JP3295673B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | マイクロ波利用の鉄粉製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3295673B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102794455A (zh) * | 2012-09-05 | 2012-11-28 | 昆明理工大学 | 一种内外配炭相结合、微波加热制备一次还原铁粉的方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1201021C (zh) | 2001-02-14 | 2005-05-11 | 川崎制铁株式会社 | 海绵铁的制造方法、还原铁粉及其制造方法 |
| DE10257696A1 (de) * | 2002-12-11 | 2004-06-24 | Solvay Soda Deutschland Gmbh | Ultratrockenes Calciumcarbonat |
| JP5066690B2 (ja) * | 2006-02-01 | 2012-11-07 | 和宏 永田 | 溶鉱炉及びそれを用いた銑鉄の製造方法 |
| DE102007050010A1 (de) * | 2007-10-17 | 2009-06-25 | Jan-Philipp Mai | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Silizium |
| JP5218196B2 (ja) * | 2009-03-25 | 2013-06-26 | 新日鐵住金株式会社 | 酸化鉄含有物質の還元方法 |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP09197793A patent/JP3295673B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102794455A (zh) * | 2012-09-05 | 2012-11-28 | 昆明理工大学 | 一种内外配炭相结合、微波加热制备一次还原铁粉的方法 |
| CN102794455B (zh) * | 2012-09-05 | 2014-10-01 | 昆明理工大学 | 一种内外配炭相结合、微波加热制备一次还原铁粉的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06279824A (ja) | 1994-10-04 |
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