JP3539263B2

JP3539263B2 - Method for producing reduced metal from metal-containing material and mobile hearth furnace for producing reduced metal

Info

Publication number: JP3539263B2
Application number: JP06752599A
Authority: JP
Inventors: 義孝澤; 哲也山本; 幹治武田; 宏板谷
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2019-03-12
Also published as: JP2000292069A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属含有物からの還元金属の製造方法および還元金属製造用移動型炉床炉に関し、とくに加熱される炉内を水平方向に移動する炉床上に金属含有物を装入し堆積させ、その炉床が移動する間に該金属含有物を加熱還元して還元金属を連続的に製造するほとこの方法の実施に用いられる移動型炉床炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼は、一般に転炉か電気炉にて製造されるのが普通である。このうち、電気炉法は、スクラップや還元鉄を、電気エネルギーを使って加熱溶融し、場合によっては、さらに精錬することにより鋼にしている。ただし、近年、スクラップ需給が逼迫していること、およびより高品質の鋼への要求が高くなってきたことから、スクラップに代えて還元鉄を使用する傾向が見られる。
【０００３】
こうした要請に応えられるべく開発された還元鉄製造プロセスのひとつとして、水平方向に移動する炉床上に、鉄鉱石と固体還元剤とを装入し、上方から輻射伝熱によって鉄鉱石を加熱, 還元することにより還元鉄を製造する、移動炉床炉法が知られている (特開昭63−108188号公報) 。この方法の実施に際して用いられる移動型炉床炉は、図示されているように、炉床が水平に移動する過程で装入原料を加熱できる形式の炉であり、水平に移動する炉床が、図１に示すような環状 (旋回) 移動する形式をとるのが普通であり、この形態の移動型炉床炉を通常、回転炉床炉とも呼んでいる。
【０００４】
従来、この回転炉床炉は、図１（ａ）に示すように、原料の供給側から排出側に向かって、予熱帯10ａ、還元帯10ｂおよび冷却帯10ｄに区画された環状の炉体10を有し、その炉体内には、環状の炉床11が回転移動するように支持してある。その回転する炉床11上には、図１（ｂ）に示すように、例えば鉄鉱石と固体還元剤との混合物からなる原料２が装入される。その原料としては、炭材内装ペレットが好適に用いられる。なお、この炉床11は、表面に耐火物が施工してあるが、たとえば粒状耐火物を堆積させたものであってもよい。そして、この炉体10の上部には、バーナー13を配設し、このバーナー13を熱源として、炉床11上に堆積させた鉄鉱石等の金属含有酸化物を還元剤介在の下に加熱して還元し還元鉄とする。
なお、図１において、符号14は原料を炉床上へ装入する装入装置、符号15は還元物を排出する排出装置である。
【０００５】
上記の移動型炉床炉の操業に当たって、炉体10内の雰囲気温度は通常、1300℃程度にするのが好適である。そして、還元処理が終了した後の還元生成物は、炉外での酸化防止と、ハンドリングを容易にするために、回転する炉床11上の冷却帯10ｄにおいて冷却した上で炉外に排出する。
【０００６】
なお、従来の移動型炉床炉法 (特開昭63−108188号公報) の操業においては、鉄鉱石と固体還元剤との間で起こる還元反応によって還元を進行させるが、原料層の厚みを薄くし、炉床の移動速度を速くすることで生産性の向上を図っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的な金属含有物、例えば鉄鉱石は、その産地によって差はあるものの、多くの脈石成分を含み、一方、固体還元剤である石炭、石炭チャー、コークスには多くの灰分が含まれている。そのために、還元反応によってのみ還元鉄を製造しようとすると、製品である還元鉄に多くの脈石が残留することが避けられず、さらには還元剤中の灰分もこの還元鉄中に付着して混入するという問題があった。
【０００８】
もし、脈石や灰分を多く含む還元鉄を電気炉に装入すると、脱燐および脱硫を行うためのスラグ塩基度調整用石灰の使用量が多くなり、コストの増加を招くだけでなく、石灰の滓化に必要な熱量増加に伴う電力使用量の増加を余儀なくされるという課題があった。
さらに、還元反応のみによって得られた還元鉄というのは、通常、多くの気孔が存在し、そのために大気中に保管すると再酸化される割合が高く、製品品質の低下を招くだけでなく、再酸化時の発熱で火災を起こす危険さえもあった。また、このような還元鉄は、気孔の存在でその見かけ密度が小さく、電気炉で使用する時にスラグ上に浮遊し、溶解精錬がスムーズにできないこともあった。しかも、得られた還元鉄が大きすぎると、電気炉での溶解に時間がかかり、電気炉の生産性を低下させるので、適当な大きさのものにすることが不可欠であった。
【０００９】
従って、従来の移動型炉床炉の操業では、できるだけ脈石成分の少ない高品位鉄鉱石を使用すると共に、還元剤としても灰分の少ないものを使用することが求められていた。しかし、良質の鉄鉱石や良質の石炭資源は不足しているのが実情であり、現実には低品位のものを使用せざるを得ないのが実情である。
【００１０】
このような背景から、移動型炉床炉法の操業にあっては、金属成分と脈石成分とを効果的に分離回収する方法の確立が必要になってきた。すなわち、金属成分と脈石成分を完全に分離するには、還元操業に際して還元鉄と脈石および灰分とを溶融分離することが有効である。つまり、この還元操業に当たって、溶融メタルと溶融スラグを生成させればよいことがわかる。
【００１１】
本発明の主たる目的は、脈石や灰分の含有率ならびに気孔が少なく適当な大きさの良品質の還元金属を製造することにある。
本発明の他の目的は、良品質の還元金属を耐火物原単位や電気エネルギーの増大をもたらすことなく低コストで容易に製造する技術を確立することにある。
本発明のさらに他の目的は、製品の保管性に優れ、ハンドリングに便利な還元金属を製造することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】従来技術が抱える上述した課題を解決する方法として、本発明は第１に、金属含有物および固体還元剤を含む原料を、移動型炉床炉の水平移動する炉床上に装入し、その炉床が炉内で移動する間に前記原料を加熱することにより還元金属を得るに当たり、前記炉床上に装入堆積させた原料を加熱還元すると同時に、少なくとも一度は溶融状態に導き、還元生成物としてメタル、スラグを生成させ、該還元生成物から塊状メタル、塊状スラグを篩分けして得られる篩下の粉状回収物の全部または一部を、上記原料中に混合して再使用することを特徴とする金属含有物からの還元金属の製造方法を提案する。
また、この第１の発明については、さらに次のような応用技術がある。即ち、
金属含有物および固体還元剤を含む原料を、移動型炉床炉の水平移動する炉床上に装入し、その炉床が炉内で移動する間に前記原料を加熱することにより、還元金属を得るに当たり、前記原料中の固体還元剤以外の全部または一部を、移動炉床炉外において予熱し、その後固体還元剤と混合した上で炉床上の前記固体還元剤層上に装入して、該原料を加熱還元すると同時に、少なくとも一度は溶融状態に導くことを特徴とする金属含有物からの還元金属の製造方法。
【００１３】
本発明は第２に、金属含有物および固体還元剤を含む原料を、移動型炉床炉の水平移動する炉床上に装入し、その炉床が炉内で移動する間に前記原料を加熱することにより還元金属を得るに当たり、前記炉床上に固体還元剤層を形成するとともに、その固体還元剤層上に前記原料を装入堆積させて加熱還元し、少なくとも一度は溶融状態に導き、還元生成物としてメタル、スラグを生成し、該還元生成物から塊状メタル、塊状スラグを篩分けして得られる篩下の粉状回収物の全部または一部を、上記原料中に混合して再使用することを特徴とする金属含有物からの還元金属の製造方法を提案する。
また、この第２の発明については、さらに次のような応用技術がある。即ち、
金属含有物および固体還元剤を含む原料を、移動型炉床炉の水平移動する炉床上に装入し、その炉床が炉内で移動する間に前記原料を加熱することにより還元金属を得るに当たり、前記炉床上に固体還元剤層を形成するとともに、前記原料中の固体還元剤以外の全部または一部を、移動炉床炉外において予熱し、その後固体還元剤と混合した上で炉床上の前記固体還元剤層上に装入して、該原料を加熱還元すると同時に、少なくとも一度は溶融状態に導くことを特徴とする金属含有物からの還元金属の製造方法。
【００１４】
本発明は第３に、金属含有物および固体還元剤を含む原料を、移動型炉床炉の水平移動する炉床上に装入し、その炉床が炉内で移動する間に前記原料を加熱することにより還元金属を得るに当たり、前記炉床上に固体還元剤層を形成するとともに、その固体還元剤層上に前記原料を装入堆積させて加熱還元し、少なくとも一度は溶融状態に導き、かつ得られた溶融物粒子を固体還元剤層表面に点在保持して冷却した還元生成物としてメタル、スラグを生成し、該還元生成物から塊状メタル、塊状スラグを篩分けして得られる篩下の粉状回収物の全部または一部を、上記原料中に混合して再使用することを特徴とする金属含有物からの還元金属の製造方法を提案する。
また、この第３の発明については、さらに次のような応用技術がある。即ち、
金属含有物および固体還元剤を含む原料を、移動型炉床炉の水平移動する炉床上に装入し、その炉床が炉内で移動する間に前記原料を加熱することにより還元金属を得るに当たり、前記炉床上に固体還元剤層を形成するとともに、前記原料中の固体還元剤以外の全部または一部を、移動炉床炉外において予熱し、その後固体還元剤と混合した上で炉床上の前記固体還元剤層上に装入して、該原料を加熱還元すると同時に、少なくとも一度は溶融状態に導き、かつ得られた溶融物粒子を固体還元剤層表面に点在保持して冷却することを特徴とする金属含有物からの還元金属の製造方法。
【００１５】
本発明は第４に、金属含有物および固体還元剤を含む原料を、移動型炉床炉の水平移動する炉床上に装入し、その炉床が炉内で移動する間に前記原料を加熱することにより還元金属を得るに当たり、前記炉床上に固体還元剤層を形成するとともに、その固体還元剤層上への原料の装入に際して、固体還元剤層の表面に多数の凸凹が生成するように堆積させ、その後加熱還元すると同時に、少なくとも一度は溶融状態に導き、かつ得られた溶融物粒子を固体還元剤層表面に点在保持して冷却することを特徴とする金属含有物からの還元金属の製造方法を提案する。
【００１６】
本発明は第５に、金属含有物および固体還元剤を含む原料を、移動型炉床炉の水平移動する炉床上に装入し、その炉床が炉内で移動する間に前記原料を加熱することにより還元金属を得るに当たり、前記炉床上に固体還元剤層を形成するとともに、その固体還元剤層の表面に多数の凹部を形成し、その固体還元剤層の上面に前記原料を装入堆積させて加熱還元し、かつ原料を炉床上で少なくとも一度は溶融状態に導き、かつ得られた溶融物粒子を固体還元剤層表面に点在保持して冷却することを特徴とする金属含有物からの還元金属の製造方法を提案する。
【００１７】
本発明においては、炉床上を覆う固体還元剤層中もしくはその表面にフラックスを混入または散在させることが好ましい。
本発明においては、炉床表面を覆う固体還元剤層の少なくとも炉床に接する側に、不軟化溶融層を設けることが好ましい。
本発明においては、炉床上を覆う固体還元剤の層厚を５mm以上にすることが好ましい。
本発明においては、上記原料を固体還元剤層上に装入堆積させる際、異種の原料を積層して堆積層とすることが好ましい。
本発明においては、還元生成物のうち塊状メタル、塊状スラグを篩分けして得られる篩下の粉状回収物の全部または一部を、上記原料中に混合して再使用することが好ましい。
本発明においては、上記原料は、金属含有物中にZnおよび／またはPbを含むことが好ましい。
本発明においては、移動型炉床炉内の雰囲気は、少なくとも原料が溶融する領域を還元性にすることが好ましい。
本発明においては、上記原料の中の固体還元剤以外の全部または一部を、移動型炉床炉外において予熱し、その後固体還元剤と混合した上で移動型炉床炉内に装入することが好ましい。
【００１８】
本発明において用いる原料について、金属含有物としては、鉄鉱石、Cr鉱石、Ni鉱石、砂鉄、還元鉄粉、製鉄ダスト、ステンレス精錬ダスト、製鉄スラッジなどの鉄分, Ni分, Cr分等の金属を含有するものが用いられる。また、固体還元剤としては、石炭チャー、コークス、一般炭、無煙炭などが使用できる。
これらの金属含有物および固体還元剤は、それぞれ単一の種類のものを使用してもよいし、また各々２種以上のものを混合して使用してもよい。このような金属含有物と固体還元剤とを混合して装入原料とする。
装入原料中の固体還元剤の量は５０重量％以下が好ましい。固体還元剤が最大でも５０重量％程度混合されていれば、通常の金属含有物の還元は十分達成できるからである。また、固体還元剤が過剰に混合されていると装入原料の溶融時にメタルやスラグの凝集を阻害して、生成する粒子が小粒径となることがあるので、生成するメタルを所定の大きさにしたい場合は、装入原料中の固体還元剤の重量比は３０重量％以下がより好ましい。
なお、この原料には、溶融時に還元金属、灰分の溶融を容易にするために、副原料を添加してもよい。その副原料としては、製鋼スラグ、石灰石、蛍石、蛇紋石、ドロマイトなどが使用できる。
また、この原料は、８mm程度以下の粉、あるいはあらかじめブリケットやペレット等の塊状化したものが使用できる。
【００１９】
一方、炉床上に敷きつめる形態で用いられる上記固体還元剤層は、原料中に混合するものと同じ還元剤を使用しても良いし、別種の固体還元剤を使用してもよい。
この固体還元剤の粒径は、上記原料の溶融時に固体還元剤層を浸透して炉床耐火物へ溶融物が達しない程度の大きさに調整すればよい。このためには８mmていど以下の粉を使用できる。より好ましくは５mm程度以下に調整すればよい。
【００２０】
炉床またはその上に形成した上記固体還元剤層の上に装入した原料は、加熱還元、溶融されてメタルとスラグとを生成する。このとき、原料の装入は、伝熱効率を考慮して炉床上のほぼ全表面に均一に堆積させることが好ましい。
そして、原料が昇温され溶融してメタルおよびスラグに分離したときには、メタルおよびスラグはそれぞれに凝集し、それらが自身の表面張力により、固体還元剤層表面において分散状態で点在した状態を維持する。このメタル・スラグの点在を確実に実現するために本発明では、好ましくは、固体還元剤層の表面に凹部を形成してそこに集めることで、メタルおよびスラグの点在化と分離格納を実現する。
【００２１】
炉床上に装入する原料の量については、次のように考えられる。
通常、溶融したメタル、スラグの体積は、原料の体積に対して１０〜６０ vol％程度に収縮する。従って、固体還元剤層表面に形成した凹部の内部空間の総体積に対して、その１０倍程度までの量の原料を装入することができる。望ましくは、炉内への原料の装入量を、固体還元剤層表面に凹部が形成されていれば、その凹部内を溶融メタルおよびスラグが充満する程度を限度とする。
【００２２】
また、本発明は、還元金属製造方法の実施に当たっては、下記の要旨構成にかかる移動型炉床炉を用いることが有効である。即ち、その移動型炉床炉は、水平移動する炉床と、その炉床の上を覆う炉体と、まず前記炉床上に複数の凸部もしくは凹部を設けてなる前記固体還元剤層を形成し、次いで該固体還元剤層上に金属含有物および固体還元剤等からなる装入物を点在装入するための装入装置と、炉床上の装入物を加熱する加熱手段と、装入物の加熱によって生成した還元生成物とスラグを冷却する冷却手段と、冷却された還元生成物とスラグを排出する排出手段とを有する移動型炉床炉であって、前記装入装置から排出装置に向かう炉体内に、装入物を予熱する予熱帯と、装入物を還元する還元帯と、装入物を溶融, 還元して還元生成物とスラグとを分離生成させる溶融帯と、そして溶融した還元生成物とスラグとを冷却する冷却帯とを設けてなる還元金属製造用移動型炉床炉である。
【００２３】
とくに、この移動型炉床炉では、炉床の上面および炉体の内側面はいずれも耐火物で形成し、高温の炉内温度に耐える構造にすることが好ましい。この炉には加熱手段が設けられるが、例えば炉内の炉床上方に燃料ガスや液体燃料等の燃焼バーナーを配設することにより、その燃焼熱により装入物を直接加熱するか、炉体内壁の昇温を導いてその輻射熱で装入物を加熱するものが好ましい。その例としては、炉床や炉壁に設けた電気ヒーターで加熱するなどの方法でもよい。
前記した予熱帯、還元帯、溶融帯、冷却帯は、物理的な仕切り等は特に設けなくとも、炉内温度を適宜に調整することで実現してもよいが、溶融帯と冷却帯あるいは還元帯とのそれぞれの境界には、炉体に仕切りを配設しておくことで、溶融帯における高温保持を容易にすることは有効である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明は、金属含有物と固体還元剤を含む原料を、移動型炉床炉の回転移動する炉床上に供給し、その炉床が炉内を回転移動する間に加熱還元し、さらには少なくとも一度は溶融させることにより、金属含有物の還元物 (還元生成物) を生成させると同時に、この還元生成物中のメタル分と脈石および灰分からなるスラグとを分離する還元金属の製造方法である。またさらに、生成したメタルの形状が適当な大きさになるようにすることで、排出、その後のハンドリングを容易にすることのできる、還元金属の製造方法である。以下に、本発明についてさらに詳述する。
【００２５】
本発明においては、金属含有物および固体還元剤を含む原料を炉床上に装入し、この原料を加熱して還元し、さらには少なくとも一度は溶融させるので、還元生成物中のメタルをスラグから分離した状態で得ることができる。従って、このメタルを電気炉などの原料として使用するとき、スラグの混入がないため、電気炉操業において脱燐や脱硫を行うためのスラグ塩基度調整用石灰の使用量を低減することができる。
また、本発明においては、炉床上に固体還元剤の粒子を敷きつめるように供給して固体還元剤層を形成し、その固体還元剤層の上に、前記原料を堆積させると、原料中の固体還元剤が還元反応によって全部消費されてしまった後においても、原料中の金属含有物、とくに溶融した金属に対して、炉床上の前記固体還元剤層から常に炭素源を供給することができる態勢を維持し、還元生成物 (メタル) も再酸化しない。
このことは、たとえ炉内の上部に酸化性ガスが滞留していても、原料層や還元生成物層の直上は常に、還元雰囲気になることを意味している。このようにすれば、還元、溶融操作に変動があっても、還元金属を常に安定して製造することができる。また、原料に偏析があって、局部的に原料中の固体還元剤が足りない場合があっても、原料堆積層直下の固体還元剤層が炭素分を補完できるので、円滑に還元反応を起こさせることができる。
さらに、この固体還元剤層の存在は、還元生成物である溶融メタルと炉床とが直接接触するのを防止し、金属溶湯による炉床の侵食防止に効果がある。
【００２６】
さらに、本発明において重要なことは、還元生成物を炉床上に適当な大きさをもって島状に分散した状態 (点在化) にすることにある。即ち、溶融した還元生成物が、炉床上で再凝固したあとも、その凝固物が分散した状態を維持し、かつひとつひとつの凝固物の大きさが小さく、重量の小さい状態にし、いわゆる炉外に排出する時に容易に排出することができるようにする。また、凝固物が炉外に排出されるとき、炉床に衝撃を加えることになるが、ひとつひとつの凝固物が小さく、かつ重量も小さいと、その衝撃力も小さくなり、炉床を傷める機会も少なくなる。
なお、炉体には、生成したメタル, スラグの凝固物を炉外へ排出するために、少なくともその凝固物の大きさ以上の排出口、または排出するための排出装置を備えるための開口部が必要で、凝固物が小さければこれらを小さくでき、炉内外のシールが容易にできる。
【００２７】
本発明においては、上記固体還元剤層の表面に多数の凹部を形成しておくことが、上述した還元生成物の点在化に有効である。というのは、炉床上に形成した固体還元剤層上に装入堆積した原料は、加熱によって還元され、さらには溶融されてメタルとスラグとを生成するが、そのメタルおよびスラグはそれぞれに凝集して粒状化し、その表面張力により前記固体還元剤層表面の各凹部内に移動し、埋設したように収まって、島状に分散した状態となる。
【００２８】
炉床上もしくは固体還元剤層上に装入し堆積させた原料は、加熱−還元の過程において、原料中に含まれている揮発分が排ガス中に移行し、金属酸化物中に含まれる酸素分も固体還元剤によって還元されて排ガス中に移行する。従って、炉床上に残留するのは、溶融金属分と、SiO₂, Al₂O₃などの脈石分および固体還元剤である。
【００２９】
次に、本発明の還元鉄製造プロセスの好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。まず、回転移動する炉床上には、原料の装入に先立ち、粒状の固体還元剤を散布堆積させて固体還元剤層を形成する。炉床上に形成されたこの固体還元剤層は、基本的に還元剤の集まりではあるが、金属含有物を混合していないため、操業中に揮発分が失われること以外、ほとんど変化しない。通常、固体還元剤には、灰分が１０％程度含まれているが、残部は大半が炭素質物質であり、1000〜1500℃程度の高温にあっても固体状態を維持する。従って、固体還元剤層自体が移動炉床の上面の耐火物に溶着するようなことはない。この意味において、かかる固体還元剤層は炉床上の耐火物の保護層として機能することになる。
【００３０】
炉床上に形成した上記固体還元剤層上には、金属含有物と固体還元剤との混合物、または金属含有物と固体還元剤と副原料との混合物を、装入し堆積させる。そして、その炉床が回転して炉内を移動する間に加熱して還元すると同時に、発生した還元物をさらに溶融するまでに保持し、そしてこのときに生成した還元生成物 (メタル, スラグ) は島状に点在した状態にする。このことは、適当な大きさに整粒された還元金属を連続的に製造できることを意味している。
【００３１】
さて、図２(a), (b), (c) および(d) は、上記移動型炉床炉における炉床上での原料積層構造の例と、還元、溶融までの過程を説明する図である。
上述したように、原料の装入に先立ち、移動する炉床11上には、まず固体還元剤を敷き詰めて固体還元剤層１を形成するとともに、好ましくはその固体還元剤層１上に複数の凹部１ａを形成する (図３) 。次いで、このようにして形成された固体還元剤層１上には原料２を装入し堆積させる。その後、炉体の上方からバーナー13を使って加熱し還元する。その結果、図２(c) に示すように、原料２中の金属含有物は共に混合された固体還元剤 (内装炭材) の作用により還元され、脈石を含んだ還元生成物３を生成すると同時に、原料中に含まれる還元剤として用いられた固体還元剤の灰分を主とするスラグを生成する。なお、原料の配合方法および使用する金属含有物、固体還元剤によっても異なるが、原料中の固体還元剤が還元反応により消費されるため、脈石を含んだ還元物および灰分 (還元生成物３) の体積は原料に比べて減少する。
【００３２】
ここで、上記主原料に添加する副原料は、還元物や灰分が溶融する際に、溶融を容易ならしめるために加えられるものであって、製鋼スラグ、石灰石、蛍石、蛇紋岩、ドロマイトなどが好適である。これらは溶融する前までに結晶水の蒸発、一部の分解反応（例えば、石灰石の主成分であるCaCO₃ はCaＯに熱分解されている）を起こしているものの、固体の状態を維持している。
【００３３】
次いで、原料の加熱が進むと、原料および副原料は単に還元されるというだけに止まらず、さらには溶融を開始し、図２(d) に示すように、メタル４およびスラグ５に溶融分離する。このとき、金属含有物と固体還元剤とからなる原料、または金属含有物、固体還元剤および副原料を混合した原料は、固体還元剤層１の上に点在するため、前記メタル４およびスラグ５は、固体還元剤層１上に生成する。このとき、図２(d) に示すように、固体還元剤層１の表面に凹部１ａを形成しておくと、還元生成物であるメタル４およびスラグ５は、溶融物の表面張力および重力の作用によって、固体還元剤層１のいずれかの凹部１ａ内に自然と移動して収まり、固体還元剤層１上に凹部１ａ単位ごとに分割された状態となる。いわゆるメタル, スラグの塊りが島状に点在した状態におかれる。
【００３４】
このように、還元生成物が固体還元剤層に設けた凹部１ａ内に分散した状態になれば、メタル, スラグは、各凹部１ａ単位ごとに分割された適当な大きさになる。しかも、生成したメタルおよびスラグは、その体積が、原料の１０〜６０％程度しかないため、固体還元剤層中に埋没したように点在し、これらが互いに接することがなくなる。
なお、メタルおよびスラグの比重は、固体還元剤層１より大きいため、これらが固体還元剤層１の下に潜り込むことが予想されるが、実際にはメタル、スラグひとつひとつは小さな塊りになり、しかも表面張力の作用によって、固体還元剤層の表面に保持されたままの状態を維持する。
【００３５】
回転移動する炉床上をこのような状態で生成したスラグ, メタルは、冷却帯に達して冷却される。要するに、凝固したメタルおよびスラグは、固体還元剤層の存在によって炉床からは離れた状態にあり、かつひとつひとつが小さな塊りになることから、炉外へは容易に排出することができる。
なお、もし固体還元剤層表面を凹部を設けることなく平坦にした場合は、冷却後のメタルおよびスラグが小さく分割されないことになり、時には大きな塊りを形成するため、炉外への排出にあたって、炉床上のメタル, スラグを破砕する破砕機が必要となる場合がある。従って、固体還元剤層表面には、好ましくは凹部を形成することが推奨される。
【００３６】
このことは、固体還元剤層の表面形状について発明者らが行った実験からも確かめられた。即ち、この実験は、粒径８mm以下の粉鉄鉱石、コークス粉、石灰石粉を重量比で７：３：１の割合で混合し、原料となる混合粉を作製した。そして、図４に示すような原料積層条件１に基づき、コークス粉で形成した固体還元剤層１の表面に凹凸を作り、その上に上記混合粉２を積み、これを図５に示すような実験装置に入れて1480〜1500℃に保持して還元し溶融してメタル, スラグを生成させた。このときの実験結果を表１に示す。なお、図５は、この実験に使用した加熱炉を例示するものであって、炉床11′が昇降装置16によって昇降し、炉体10′内へセットされた構造例を示している。この11′上に形成した固体還元剤層１および原料堆積層２ａは、バーナー13′により加熱され、上述したと同じ熱履歴を受けて、還元, 溶融される。
かかる固体還元剤層１に形成する凹部の形状としては、図６に示すような角型（原料積層条件２）や、図７に示すような大きさの異なる円形の組み合わせ（原料積層条件３）についても実験を行った。表１において、穴の形状とは、固体還元剤層１に形成した凹部の形状, 寸法のことである。表中のＬは、穴の形状と同一面積に相当する円の直径 (円相当直径) を表す。原料積層条件３のように、多種の形状を形成する場合は、それらの内の最大値を示した。
また、図４、図６および図７のそれぞれ（ａ）は、固体還元剤層１の表面に形成した凹部１ａの断面形状であり、原料粉の最も厚い層厚Ｌ₁と固体還元剤単体の層表面の凸部で原料粉の最も薄い層厚Ｌ₂とからなる。なお、表１に示したように、実験後のメタルは各凹部内に分散して得られた。
【００３７】
【表１】

【００３８】
さて、炉床上に上述した固体還元剤層を形成する方法としては、固体還元剤の粒子を一定の厚さになるように敷きつめた固体還元剤層の表面に多数の凹部を形成する方法が基本である。この形成方法は、凹部を確実に形成することができ、しかも容易に形状変更が可能で、凹部の周期性を求める場合に有効である。凹部の形成手段としては、表面に凸部を有するローラやスタンプを固体還元剤層の表面へ押しつける手段などが適宜採用できる。
【００３９】
その他の方法としては、まず炉床上に固体還元剤粒子を一定の層厚となるように敷きつめ、上部からブリケット状にした原料塊等の塊状の原料を落下させ、その衝撃によって凹部を形成し、さらにそれらのブリケット間に別の金属含有物および固体還元剤を装入して一定層厚の凹部つき堆積層とする方法がある。あるいは、上記塊状の原料を他の粉状原料と共に落下させ、装入する方法も有効である。
【００４０】
さらに他の方法としては、下層に予め固体還元剤を敷きつめ、得られた一定層厚の固体還元剤層の表面に原料を装入堆積させる際に、その原料堆積層の表面に多数の凹凸が生じるように積みつける方法であってもよい。即ち、この方法は、炉床上の固体還元剤層１に上述した凹部１ａを設ける代わりに、装入原料の堆積層を制御して凹凸をつける方法である。
この方法により形成した堆積層を炉内で溶融させることにより、凸部を形成した部分で生成するメタル、スラグへ周囲で生成したスラグ、メタルが表面張力により集まるため、溶融後のスラグ、メタルが粒子状に固体還元剤層表面に点在保持された状態となり、実質的に同じ作用効果を実現することができる。また、塊状の原料を固体還元剤層表面上へ分散状態に装入堆積させることによっても、実質的に同じ作用効果を実現することができる。
【００４１】
炉床上に敷きつめた固体還元剤層の役割は、溶融金属への浸炭源、溶融金属へ炭素分を供給し、原料の還元反応を補完すること、ならびに、溶融物と炉床とが直接接触することを防止し、溶融物による炉床の侵食を防止することにある。従って、この固体還元剤層は実質的にこうした作用が確保できる限り、炭材の他に、他の物質を混入させてもよい。例えば、この固体還元剤層中にはフラックスを均一に混合したり、その濃度が不均一となる傾斜配合になるように混合したり、あるいはこのフラックスを該固体還元剤層の表層にのみ積層させてもよい。この混入したフラックスは、固体還元剤層中のＳ分を吸収することで、溶融金属中のＳを低減するのに有効に働く成分である。
【００４２】
上記固体還元剤層の構成成分としては、石炭チャー、コークス、一般炭、粘結炭、無煙炭などが使用できる。これらはいずれも炭素分を含んでおり、溶融金属への浸炭源としての役割を担い、溶融金属へ炭素分を供給し、還元を補完する。なお、その固体還元剤の中には粘結炭のように加熱されることによって軟化溶融するものがある。こうしたものはその後収縮し、マクロ的に亀裂が生じることがあり、固体還元剤層上の溶融物が亀裂に浸透する可能性を生じる。しかしながら、炉床上に敷きつめる固体還元剤層において少なくとも炉床に接する部分を不軟化溶融層としておけば、溶融物と炉床とが直接接触することを防止することができ、溶融物による炉床の侵食を確実に防止できる。
なお、この不軟化溶融層は、固体還元剤の軟化溶融挙動は固体還元剤の種類とともに加熱パターンの与え方によって変化するので、操業条件、使用する固体還元剤によって層厚や積層する炭材の種類を適宜に選択して行う。
【００４３】
かかる固体還元剤層は、上述したような作用効果を有するが、炉床上に敷きつめる量が少ないと、浸炭、還元による消費によって機能し得ない場合が生じる。たとえ消費しなくても、炉の振動によって炉床上に敷きつめた固体還元剤の層が部分的に無くなることもあり得る。そのため、溶融物と炉床とが直接接触することを防止し、溶融物による炉床の侵食防止をより確実にするために、本発明においては、炉床上に敷きつめる固体還元剤の層厚を５mm以上、好ましくは１０mm以上とすることが望ましい。
【００４４】
本発明において、金属含有物および固体還元剤を含む原料を、固体還元剤層上に装入堆積させる際、単一種の原料を一定の層厚に積み上げるだけでなく、異種の原料を多段に積層してもよい。たとえば、固体還元剤層の表面に還元がかなり進行した金属含有物に固体還元剤の配合割合いを減じた原料を積層し、さらにその上にそれとは違う金属含有物および固体還元剤からなる原料を積層させた場合においても、問題なく還元金属が得られる。このような装入方法によれば、還元がかなり進行した金属含有物の場合、通常よりも還元が早く進行し、その分、溶融浸炭が早く、それを溶融の起点として上部の層の還元、溶融を促進することになるので、本発明の効果を助勢する。
また、原料の装入に当たっては、粒子のパーコレーション作用を利用して、意図的に原料を偏析させ、原料堆積層を例えば下に粒子の大きなものを堆積させ、そして上に小粒子の原料を分布させるように装入してもよい。
ここで、異種の原料を多段に積層する場合としては、単に金属含有物と固体還元剤との配合割合いを変更したものを採用するだけでなく、例えば上層側に高炉乾式集塵ダスト、下層側に鉄鉱石および固体還元剤を含む原料を積層する等、金属含有物および固体還元剤の種類を変更する方法であってもよい。
【００４５】
冷却後のメタル、スラグは、排出装置で排出しやすいように、炉内において粉砕してもよい。このときメタル、スラグの微粉が発生する。また、溶融物粒子を固体還元剤表面に点在保持して冷却して得たメタル、スラグの小塊であっても、炉外でハンドリングの過程で微粉化する。さらに、炉からの回収方法によっては、炉床上の敷きつめた固体還元剤が共に炉外へ排出される。
以上説明したように、金属原料となる塊メタルおよび副産物である塊スラグの回収は、炉外で篩分けするのが最も簡便であるが、このときにもその篩下に、粉状メタル、粉状スラグ、固体還元剤粉の混合物が得られる。
そこで、本発明では、こうした篩下に発生した粉状メタルや粉状スラグ、残留固体還元剤粉の混合物は、これらを回収して装入原料中に添加し、再度炉に供給することで、メタル、スラグ、固体還元剤の完全リサイクルを実現する。
このような操作を行うと、金属分の回収率の向上、固体還元剤原単位の低減を図ることができる。なお、篩下回収物粉を前記原料として固体還元剤層上に装入するとき、これを上述した異種の原料の１つとして多段に積層させる技術に応用することができる。
【００４６】
本発明の他の好適実施形態としては、装入原料中に、ZnやPbの如き揮発性の高い金属元素を含有させることがとりわけ有効である。というのは、原料に含まれるこれらZn, Pbは加熱で極めて容易に蒸気化して排ガス中に移行する。そこで、かかるZn, Pb蒸気含有排ガスに、水噴霧等の急冷処理などを加えることで、Zn、Pb分を効果的に回収することが可能になる。もし、原料中に鉄やCr、Niなどが含まれる場合、これらは炉床上に残留することから、 (Zn, Pb) 分と (Fe, Cr, Ni) 分との分離が自然とできるようになる。従って、このような原料を用いた場合には、良質のZn, Pb製造用原料、あるいはFe, Cr, Ni製造用原料を得ることができる。
なお、排ガスの温度、酸素分圧によっては、前記Zn, Pbが再酸化し、固体状態になることもあるが、これは粒子径が非常に小さく、いずれにしても排ガスに乗って炉外に排出される。
【００４７】
本発明方法の下での炉操業において、炉床上に装入堆積した原料が溶融する際、そこでの雰囲気を還元性にすると酸素分圧が低下し、炉床上に敷きつめた固体還元剤からメタルへの浸炭を迅速に行うことができる。さらに、雰囲気調整を、炭素を含有するガスで行う場合には、雰囲気ガスからの浸炭も行うことができる。これによってメタルの融点が低下して溶融が促進され、生産性が向上する。さらには酸素分圧が低下し、スラグ−メタル間の硫黄分配に作用し、メタル中の硫黄分を効果的に低減する。
【００４８】
本発明方法において重要なことは、炉内雰囲気を還元性にすることにある。即ち、炉床上に堆積した原料層を覆うように還元性ガスを供給すること、とくに、少なくとも溶融帯域については、還元性にすることで同一効果が得られる。バーナー燃焼によって加熱する方法を採用している場合、バーナーの燃焼制御によって炉内全体の雰囲気を還元性にするだけでなく、還元性ガスを別経路で原料層表面近傍に導入してもよい。
【００４９】
なお、本発明において用いる原料については、炉内への装入に先立って予熱することが有効である。この場合、混合した原料を炉外において予熱をした場合、その石炭の種類、予熱温度によっては石炭が軟化溶融し、予熱工程において、ハンドリングトラブルを起こす危険がある。
このような場合、生産性向上の元である予熱は、移動型炉床炉外において、金属含有物および固体還元剤を主とする原料中の固体還元剤以外の全部または一部に対して施し、原料を移動型炉床炉に供給する直前において混合し、場合によっては塊成化し、移動型炉床炉に供給することでハンドリングトラブルを回避しながら生産性向上を図ることができる。
【００５０】
本発明の実施形態では、原料の装入の仕方、炉温等によっても変わるが、原料が炉に供給されてから排出するまでの炉内での原料の滞留時間は数十分程度であって、この間に原料は加熱され還元され、そして溶融する。この意味において、原料の加熱を早めることができれば、移動型炉床炉の生産性を向上させることができる。即ち、原料を上述したように移動型炉床炉外において予熱することによって、その分炉内での滞留時間を短縮することにより、移動型炉床炉の生産性を向上させることができる。
【００５１】
移動型炉床炉の加熱に当たっては、バーナー燃焼による方法を採用することができる。バーナーには天然ガス、コークス炉ガス、重油などの燃料、空気、酸素などの助燃剤が供給されるが、この燃料または助燃剤は炉からの排ガスとの熱交換によって予熱することで、バーナーへの燃料の供給を減少、すなわち製造エネルギー原単位を低下させることが可能である。
【００５２】
そして、このバーナー燃焼による方法を採用する時、上記の原料の予熱に当たっては、発生する排ガスの温度が1000℃程度あるいはそれ以上になるため、この排ガスを原料の炉外での予熱に利用することは好ましい。これによって上述のように移動型炉床炉の生産性を向上させることはもちろんのこと、原料を予熱するためのエネルギーを移動型炉床炉に供給する必要がなくなり、その分エネルギー原単位を低下させることが可能である。
【００５３】
また、本発明においては、炉内に装入した原料は、還元後に溶融される。そのためには、耐火物、炉体構造はその高温に耐えうるだけのものにする必要がある。これには設備コストの上昇を伴う。原料の還元は高温であるほど速いが、溶融するほどの高温にしなくても実用的な還元速度は確保できる。一方、溶融を行うゾーンが必要以上に短いと、溶融に必要な滞留時間を確保するために移動型炉床炉の水平移動する炉床の移動速度を低下させ、炉内での滞留時間が結果的に長くなり、生産性を下げてしまう。すなわち、生産性の維持と設備コストの抑制の両者の点から溶融を行うゾーンの長さを適正に選択する。
【００５４】
炉床上で溶融したメタル、スラグの製品類は、炉外に排出する前に凝固させる。このとき、バーナーに供給する天然ガス、コークス炉ガス、重油などの燃料、空気、酸素などの助燃剤に、冷却媒体としての役割も担わせ、燃料、助燃剤の予熱を行い、製造エネルギー原単位を低下させることが可能である。また、窒素、還元性ガス等を用いて、炉床上で溶融したメタル、スラグの製品類を冷却し、それによって予熱された窒素、還元性ガス等を溶融時の炉の雰囲気を制御することに用いることもできる。
なお、メタル、スラグの炉外の排出の際、排出装置、方法によっては、メタル、スラグだけでなく固体還元剤層の全部または一部が排出される。また、実質的にメタル、スラグだけを排出することも可能である。移動型炉床炉が回転炉であって、固体還元剤が一部排出、または実質的に排出されない場合は、固体還元剤が炉床に残されたまま原料供給部に移動する。この時、原料供給部では消費した分だけ固体還元剤を供給する。
【００５５】
【実施例】
実施例１
この実施例は、直径2.2 ｍの移動型炉床の上面に、アルミナ系の耐火物を施工した回転炉床と、この炉床上方にバーナーを配設してなり、これらを環状の炉体で覆った、図８に示す回転炉床炉を用いて、以下の操業を行った。
図８に示すように、この回転炉炉床は、予熱帯10ａ、還元帯10ｂ、溶融帯10ｃおよび冷却帯10ｄに区画されている。また、この回転炉炉床の上には、鉄含有物と固体還元剤から主としてなる原料を装入し堆積させて原料層２を形成する。なお、この設備のうち、図１に示した符号と同じ符号は同様の構成を示す。また、符号17は、還元鉄を冷却して取り出すために排出口前に配設した冷却器である。また、図９には、この操業に用いた排出口付近の模式図を示す。メタルは排出装置15で排出した後、磁石によってメタルとスラグとを分離した。場合によっては破砕機18を使用した。
また、この実施例において、炉の供給口における原料の装入堆積方法は、装入装置14により金属含有物および固体還元剤などの原料を、図10、図11、図12、図13に示した４種類の原料積層例に示す条件で、それぞれ回転炉床11上に堆積させた。なお、この例では、固体還元剤層の表面に形成する凹部は、固体還元剤層を形成した後に、表面に凸部のあるローラーを押し付けることで形成した。
金属含有物としては、脈石分（SiO₂、Al₂O₃等) を７％以上含有する、表２に示す成分組成の鉄鉱石を用い、そして固体還元剤は灰分を６〜11％含有する、表３に示す成分組成のものを用い、これらは篩目を３mm以下に調整して用いた。
以上の実施例の操業結果を表４に示す。適合例を示すNo. １〜６は、図10の堆積形状の例である。いずれの条件においても炉床の耐火物の損傷がなく、製品排出のトラブルもなく、製品への鉄回収率が97.4％以上と高く、脈石、灰分がほとんど除去された状態で回収できたし、生産性の著しい低下もなかった。また、No. ５については、２〜３個の凹部中のメタルやスラグがおのおの合体して大きな塊となっている部分があったが、排出にはとくに問題なかった。
適合例No. ７、８は、図11の堆積形状の例であるが、固体還元剤層を介して、原料が直接炉床に接触しないように、小区画化して点在させて積層したものである。この積層条件では、脈石、灰分除去操作のため、還元鉄、灰分を溶融させても、固体還元剤層によって炉床耐火物と隔てられているため、スラグ、溶融鉄によって炉床耐火物が損傷することはなかった。しかし、堆積時から、固体還元剤層が表面にでているため、この部分への輻射熱の利用が若干劣るため、適合例No. １〜６に比べると若干生産性が低かった。
適合例No. ９、10は、図12の積層条件であって、固体還元剤層表面を平滑に堆積させ、その上の全面に原料混合粉を層状に堆積させた例である。この例において、脈石や灰分を除去するため、還元鉄、灰分を溶融させたところ、スラグ、メタルが共に大きな板のような状態になり、冷却過程での収縮で部分的な割れはあるものの、冷却後のメタル、スラグは大きな板状であり、排出口から図９における冷却器17付近にまで繋がっているものもあった。そこで、これらの適合例においては、排出装置前に破砕機を設け、製品を炉外に排出する前に炉床上で破砕するようにした。破砕機設置分の設備費やランニングコストの増大はあったが、この対策によってこれらの適合例においても操業が可能であり、メタルの製造ができた。
適合例のNo. 11は、図13の積層条件であって、固体還元剤の層なしに炉床耐火物の上に原料２を層状に積んだ例である。このような原料堆積層において、脈石と灰分の除去操作のため、還元鉄、灰分を溶融させたところ、原料を炉床耐火物に直接を積載しているため、炉床耐火物が溶融物によって溶損を受けた。また、スラグ、メタルは共に大きな板のような状態になり、冷却過程での収縮で部分的な割れはあるものの、冷却後のメタル、スラグは大きな板状であり、排出口から図９における冷却器17付近まで繋がっているものもあった。そこで、排出装置前に破砕機を設け、製品を炉外に排出する前に炉床上で破砕した。この対策によって、破砕機設置分の設備費の増大や、破砕機稼動のための電力などのランニングコスト、また、炉床耐火物の若干の溶損に関してコスト上昇があったものの、操業は可能となり、メタルの製造ができた。
なお、この例においてNo. 1 〜10のいずれもが排出部付近において、炉床に接する部分の固体還元剤層１は軟化溶融はしなかった。
【００５６】
【表２】

【表３】

【表４】

【００５７】
実施例２
実施例１と同一の装置を用いて、以下の操業を行った。炉の供給口における原料の積みつけは、装入装置14により、図10に示す積層条件で回転炉床11上に装入堆積させた。ただし、固体還元剤層１中には石灰石を重量比で５％添加した。表５に示すように、操業の条件はほぼ同一にした場合において、固体還元剤層に石灰石を配分したものの方が回収メタル中のＳが低下していることがわかった。
【００５８】
【表５】

【００５９】
実施例３
実施例１と同一の装置を用いて、以下の操業を行った。炉の供給口における原料の積み付けは、装入装置14により、図14の原料の積層条件で行った。図中、原料 (下層) 21、原料 (上層) 22は、表６のように配合が違うものである。適合例16は原料 (下層) 21に金属含有物として表２の鉄含有物だけでなく、表７の粉銑鉄を配合した。表６に示すように、単位面積当たりの鉄分装填量が同一であって、炉の回転速度以外の操業の条件もほぼ同一にした場合において、原料 (下層) 21に粉銑鉄を配合した条件では回転速度を早くしても生産でき、すなわち生産速度を上昇させることができた。適合例17は、原料 (上層) 22に表９の高炉乾式集塵ダスト、原料 (下層) 21には適合例16と同一のものを用いた。
上層の原料の性質が違うので直接生産性の比較はできないが、問題なく生産できた。
【００６０】
【表６】

【表７】

【００６１】
実施例４
実施例１と同一の装置を用いて、以下の操業を行った。炉の供給口における原料の積みつけは、装入装置14により、図10に示す積層条件で炉床11上に装入し堆積させた。固体還元剤層１上に生成した塊状物を排出装置15で排出した後、全量を３mmの篩いにかけた。そして、篩下を全量原料に混入し、リサイクルした。原料中のリサイクル分は原料中の1.5 〜２％になった。表８に示すように、操業の条件はほぼ同一にした場合において、メタルの回収率を上昇させることができた。
【００６２】
【表８】

【００６３】
実施例５
実施例１と同一の装置を用いて、以下の操業を行った。ただし、炉からの排ガスに対して、水噴霧を行い、排ガスを冷却すると共に、排ガス中のダスト類を水中にトラップして回収した。原料を装入装置14により、図10に示す積層条件で炉床11上に積みつけた。ただし、原料は高炉の乾式集塵ダストであって、金属分としてFe以外、Zn, Pbが含有するものを用いた。また、乾式集塵ダスト中には高炉に装入されるコークスの一部が含まれている。この組成を表９に示す。その結果、表10に示すように、水中にトラップした二次ダスト中にZnＯおよび金属Pbが回収できた。ここで、この二次ダスト中にはFe分はほとんど含まれていない。また、炉内で溶融、凝固し、回収したメタルは、大半がFeであって、Zn, Pbは皆無であった。
【００６４】
【表９】

【表１０】

【００６５】
実施例６
実施例１と同一の装置を用いて、以下の操業を行った。ただし、溶融帯での温度補償を純酸素プロパンバーナー燃焼で行い、しかも、空気比の制御によって燃焼後排ガスの酸化度を調整した。原料を装入装置14により、図10に示す積層条件で回転炉床11上に積みつけた。その操業結果を表11に示す。燃焼後ガスの酸化度、すなわち雰囲気の還元性、および炉の回転速度以外の操業の条件をほぼ同一にした場合において、雰囲気の還元性を高めた方が若干生産性を上げることができた。
【００６６】
【表１１】

【００６７】
実施例７
実施例１と同一の装置を用いて、以下の操業を行った。ただし、図15のように内径１ｍ、長さ３ｍのロータリーキルン型予熱装置を用い、この装置内に鉱石とともに移動型炉床炉からの排ガスを導入し、この排ガスによる鉱石の予熱を行った。排ガスは1000℃から1100℃で変化していて、予熱された鉱石は 500℃前後に加熱された。予熱された鉱石は混合機 (内径１ｍ、長さ３ｍ) に導入して常温の固体還元剤 (表12の石炭) と混合し、次いで図８に示す装入装置14により、図10に示す積層条件で移動型炉床炉の炉床11上に積みつけた。このときの操業結果を表13に示す。鉱石を予熱をしない操業では、バーナー用燃料、消費固体還元剤などへの投入エネルギーは7.0 Gcal/t-metalであったが、予熱鉱石を用いた場合では約6.8 Gcal/t-metalに低下した。
【００６８】
【表１２】

【表１３】

【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡便な設備を用いながらも、金属含有物と固体還元剤とから、脈石、灰分の混入がない還元鉄、すなわち電気炉等で精錬する際の原料として評価の高い還元金属を得ることができる。また、炉床上に固体還元剤層を形成しておくことで、設備の損傷を回避することができる。さらに、炉床上の固体還元剤層の上に還元金属を点在させて生成させることにより、還元金属のハンドリングが極めて容易となり、電気炉の原料として好適な還元金属を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】移動型炉床炉の説明図である。
【図２】本発明に適合する炉床上への原料積みつけ状態と還元生成物を溶融したときの変化の説明図である。
【図３】本発明に適合する移動炉床上に固体還元剤層を介して原料が炉床に直接接触しないように点在させて積みつける方法の説明図である。
【図４】実験に用いた積層条件１の説明図である。
【図５】実験に用いた加熱炉の説明図である。
【図６】実験に用いた積層条件２の説明図である。
【図７】実験に用いた積層条件３の説明図である。
【図８】実施例で用いた移動型炉床炉の説明図である。
【図９】実施例で用いた排出装置の説明図である。
【図１０】実施例で採用した原料の積層条件Ａの説明図である。
【図１１】実施例で採用した原料の積層条件Ｂの説明図である。
【図１２】実施例で採用した原料の積層条件Ｃの説明図である。
【図１３】実施例で採用した原料の積層条件Ｄの説明図である。
【図１４】実施例３で採用した原料の積層条件の説明図である。
【図１５】実施例７で採用した原料の予熱装置である。
【符号の説明】
１固体還元剤層
１ａ凹部
２原料
２ａ混合粉
３還元生成物
４メタル
５スラグ
１０, １０′ 炉体
１０ａ予熱帯
１０ｂ還元帯
１０ｃ溶融帯
１０ｄ冷却帯
１１, １１′ 炉床
１３, １３′ バーナー
１４装入装置
１５排出装置
１６昇降装置
１７冷却器
１８破砕機
２１原料 (下層)
２２原料 (上層)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing reduced metal from metal-containing material and a movable hearth furnace for producing reduced metal, in particular, charging and depositing metal-containing material on a hearth moving horizontally in a furnace to be heated. The present invention also relates to a movable hearth furnace used for performing the method by continuously reducing and reducing the metal-containing material while the hearth moves.
[0002]
[Prior art]
Steel is usually produced in converters or electric furnaces. Among these, the electric furnace method heats and melts scrap and reduced iron using electric energy and, in some cases, further refines it into steel. However, in recent years, there has been a tendency to use reduced iron instead of scrap because of the tight supply and demand of scrap and the increasing demand for higher quality steel.
[0003]
As one of the reduced iron production processes developed to meet such demands, iron ore and a solid reducing agent are charged on a horizontally moving hearth, and the iron ore is heated and reduced by radiant heat transfer from above. There is known a moving hearth furnace method for producing reduced iron by performing the method (JP-A-63-108188). The movable hearth furnace used in carrying out this method is, as shown, a furnace of a type that can heat the charged material in the process of moving the hearth horizontally, and the hearth that moves horizontally, It usually takes the form of an annular (swirl) movement as shown in FIG. 1, and this type of movable hearth furnace is usually called a rotary hearth furnace.
[0004]
Conventionally, as shown in FIG. 1A, this rotary hearth furnace has an annular furnace body 10 divided into a pre-tropical zone 10a, a reduction zone 10b, and a cooling zone 10d from the supply side of the raw material to the discharge side. In the furnace, an annular hearth 11 is supported so as to rotate. As shown in FIG. 1 (b), a raw material 2 composed of a mixture of iron ore and a solid reducing agent is loaded on the rotating hearth 11, for example. As the raw material, carbonaceous material interior pellets are suitably used. In addition, although the refractory is applied to the surface of the hearth 11, for example, a granular refractory may be deposited thereon. A burner 13 is disposed above the furnace body 10, and a metal-containing oxide such as iron ore deposited on the furnace floor 11 is heated using the burner 13 as a heat source under a reducing agent. To reduce iron.
In FIG. 1, reference numeral 14 denotes a charging device for charging the raw material onto the hearth, and reference numeral 15 denotes a discharge device for discharging the reduced product.
[0005]
In the operation of the above movable hearth furnace, it is preferable that the atmosphere temperature in the furnace body 10 is usually about 1300 ° C. Then, the reduction product after the completion of the reduction treatment is cooled in a cooling zone 10d on the rotating hearth 11 and discharged outside the furnace in order to prevent oxidation outside the furnace and facilitate handling. .
[0006]
In the operation of the conventional movable hearth furnace method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-108188), the reduction proceeds by a reduction reaction occurring between the iron ore and the solid reducing agent, but the thickness of the raw material layer is reduced. The productivity is improved by reducing the thickness and increasing the moving speed of the hearth.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, general metal contents, such as iron ore, contain many gangue components, although there is a difference depending on the place of production, while coal, coal char and coke, which are solid reducing agents, contain a lot of ash. Have been. Therefore, if it is attempted to produce reduced iron only by a reduction reaction, it is inevitable that many gangues remain in the product reduced iron, and furthermore, ash in the reducing agent also adheres to this reduced iron. There was a problem of mixing.
[0008]
If reduced iron containing a large amount of gangue and ash is charged into the electric furnace, the amount of lime used for adjusting the basicity of slag for dephosphorization and desulfurization increases, which not only increases the cost but also increases the lime. There has been a problem that the amount of power consumption must be increased due to the increase in the amount of heat required for slagging.
Furthermore, the reduced iron obtained only by the reduction reaction usually has many pores, and therefore, when stored in the air, the ratio of reoxidation is high. There was even a risk of starting a fire due to the heat generated during oxidation. In addition, such reduced iron has a small apparent density due to the presence of pores, and floats on slag when used in an electric furnace, so that melting and refining may not be performed smoothly. In addition, if the obtained reduced iron is too large, it takes a long time to dissolve it in an electric furnace, which lowers the productivity of the electric furnace.
[0009]
Therefore, in the operation of the conventional movable hearth furnace, it has been required to use a high-grade iron ore having as little gangue component as possible and to use a reducing agent having a low ash content. However, the fact is that there is a shortage of high-quality iron ore and high-quality coal resources, and in reality, low-grade iron ore must be used.
[0010]
From such a background, in the operation of the mobile hearth furnace method, it has become necessary to establish a method for effectively separating and recovering the metal component and the gangue component. That is, in order to completely separate the metal component and the gangue component, it is effective to melt and separate the reduced iron, the gangue, and the ash during the reduction operation. In other words, it is understood that the molten metal and the molten slag may be generated in the reduction operation.
[0011]
A main object of the present invention is to produce a high quality reduced metal of a suitable size having a small content of gangue and ash and a small amount of pores.
Another object of the present invention is to establish a technology for easily producing low-quality refractory metals of good quality at low cost without increasing the basic unit of refractory or electric energy.
Still another object of the present invention is to produce a reduced metal which is excellent in storage stability of a product and convenient for handling.
[0012]
As a method for solving the above-mentioned problems of the prior art, the present invention firstly moves a raw material containing a metal-containing material and a solid reducing agent horizontally in a movable hearth furnace. In order to obtain reduced metal by heating the raw material while charging the hearth while the hearth moves in the furnace, at the same time as heating and reducing the raw material charged and deposited on the hearth, at least once Lead to molten stateMetal and slag are generated as reduction products, and all or part of a powdery recovered material obtained by sieving massive metal and massive slag from the reduced product is mixed with the raw material. To reuseA method for producing a reduced metal from a metal-containing material is proposed.
Further, the first invention has the following applied technology. That is,
A raw material containing a metal-containing material and a solid reducing agent is charged onto a horizontally moving hearth of a movable hearth furnace, and the reduced metal is heated by heating the raw material while the hearth moves in the furnace. In obtaining, all or a part other than the solid reducing agent in the raw material is preheated outside the moving hearth furnace, and then mixed with the solid reducing agent and charged onto the solid reducing agent layer on the hearth. A method for producing reduced metal from a metal-containing material, wherein the raw material is heated and reduced and, at the same time, brought into a molten state at least once.
[0013]
In the second aspect of the present invention, a raw material containing a metal-containing material and a solid reducing agent is charged onto a horizontally moving hearth of a movable hearth furnace, and the raw material is heated while the hearth moves in the furnace. In order to obtain the reduced metal by performing the above, a solid reducing agent layer is formed on the hearth, the raw material is charged and deposited on the solid reducing agent layer, and the material is heated and reduced, and is brought into a molten state at least once.Metal or slag as a reduction product, and a lump of metal or slag is sieved from the reduction product, and all or a part of a powdery recovered material under a sieve obtained by sieving the lump is mixed with the raw material. To reuseA method for producing a reduced metal from a metal-containing material is proposed.
Further, the second invention has the following applied technology. That is,
A raw material containing a metal-containing material and a solid reducing agent is loaded on a horizontally moving hearth of a movable hearth furnace, and the reduced material is obtained by heating the raw material while the hearth moves in the furnace. At the same time, a solid reducing agent layer is formed on the hearth, and all or a part of the raw material other than the solid reducing agent is preheated outside the moving hearth furnace, and then mixed with the solid reducing agent, and then mixed with the solid reducing agent. The method for producing a reduced metal from a metal-containing material, wherein the raw material is heated and reduced at the same time as being introduced into the molten state at least once.
[0014]
Third, the present invention loads a raw material containing a metal-containing substance and a solid reducing agent onto a horizontally moving hearth of a movable hearth furnace, and heats the raw material while the hearth moves in the furnace. In order to obtain a reduced metal by doing, a solid reducing agent layer is formed on the hearth, and the raw material is charged and deposited on the solid reducing agent layer to reduce by heating, at least once to a molten state, and The obtained melt particles are kept dotted on the surface of the solid reducing agent layer and cooled.Metal or slag is generated as the reduced product, and all or a part of the powdery recovered material obtained by sieving the massive metal and the massive slag from the reduced product is mixed with the raw material. ReuseA method for producing a reduced metal from a metal-containing material is proposed.
Further, the third invention has the following applied technology. That is,
A raw material containing a metal-containing material and a solid reducing agent is loaded on a horizontally moving hearth of a movable hearth furnace, and the reduced material is obtained by heating the raw material while the hearth moves in the furnace. At the same time, a solid reducing agent layer is formed on the hearth, and all or a part of the raw material other than the solid reducing agent is preheated outside the moving hearth furnace, and then mixed with the solid reducing agent, and then mixed with the solid reducing agent. The raw material is heated and reduced at the same time as the above-mentioned solid reducing agent layer, and at the same time, is brought into a molten state at least once, and the obtained molten particles are cooled while being scattered on the surface of the solid reducing agent layer. A method for producing a reduced metal from a metal-containing material.
[0015]
Fourth, the present invention comprises charging a raw material containing a metal-containing substance and a solid reducing agent onto a horizontally moving hearth of a movable hearth furnace, and heating the raw material while the hearth moves in the furnace. In order to obtain the reduced metal by performing, a solid reducing agent layer is formed on the hearth, and when charging the raw material onto the solid reducing agent layer, many irregularities are generated on the surface of the solid reducing agent layer. At the same time as heating and reducing, leading to a molten state at least once, keeping the obtained melt particles dotted on the surface of the solid reducing agent layer, and cooling the metal-containing material. A metal production method is proposed.
[0016]
Fifthly, according to the present invention, a raw material containing a metal-containing substance and a solid reducing agent is charged onto a horizontally moving hearth of a movable hearth furnace, and the raw material is heated while the hearth moves in the furnace. In order to obtain the reduced metal by doing, a solid reducing agent layer is formed on the hearth, a large number of recesses are formed on the surface of the solid reducing agent layer, and the raw material is charged on the upper surface of the solid reducing agent layer. A metal-containing material which is deposited, heated and reduced, the raw material is brought into a molten state at least once on a hearth, and the obtained molten particles are cooled while being scattered on the surface of the solid reducing agent layer. We propose a method for producing reduced metals from methane.
[0017]
In the present invention, it is preferable to mix or disperse the flux in or on the surface of the solid reducing agent layer covering the hearth.
In the present invention, it is preferable to provide an unsoftened molten layer on at least the side of the solid reducing agent layer covering the hearth surface, which is in contact with the hearth.
In the present invention, it is preferable that the layer thickness of the solid reducing agent covering the hearth is 5 mm or more.
In the present invention, when the above raw materials are charged and deposited on the solid reducing agent layer, it is preferable that different types of raw materials are stacked to form a deposited layer.
In the present invention, it is preferable that the whole or a part of the powdery recovered material obtained by sieving the lump metal and lump slag among the reduction products is mixed with the above-mentioned raw materials and reused.
In the present invention, the raw material preferably contains Zn and / or Pb in the metal-containing material.
In the present invention, it is preferable that the atmosphere in the movable hearth furnace has a reducing property at least in a region where the raw material is melted.
In the present invention, all or a part of the raw material other than the solid reducing agent is preheated outside the moving hearth furnace, and then mixed with the solid reducing agent and charged into the moving hearth furnace. Is preferred.
[0018]
With respect to the raw materials used in the present invention, as the metal-containing material, iron ore such as iron ore, Cr ore, Ni ore, sand iron, reduced iron powder, iron making dust, stainless steel refining dust, iron making sludge, etc. What is contained is used. As the solid reducing agent, coal char, coke, steam coal, anthracite, and the like can be used.
Each of these metal-containing substances and solid reducing agents may be used alone or in combination of two or more. Such a metal-containing material and a solid reducing agent are mixed to prepare a charge.
The amount of the solid reducing agent in the charge is preferably 50% by weight or less. This is because if the solid reducing agent is mixed at a maximum of about 50% by weight, ordinary reduction of metal-containing substances can be sufficiently achieved. Also, if the solid reducing agent is excessively mixed, the aggregation of the metal or slag is inhibited when the charged raw material is melted, and the generated particles may have a small particle size. If it is desired, the weight ratio of the solid reducing agent in the raw material is more preferably 30% by weight or less.
In addition, an auxiliary material may be added to this raw material in order to facilitate the melting of the reduced metal and ash during melting. As the auxiliary material, steelmaking slag, limestone, fluorite, serpentine, dolomite, and the like can be used.
Further, as this raw material, powder having a size of about 8 mm or less or agglomerated materials such as briquettes and pellets can be used.
[0019]
On the other hand, the solid reducing agent layer used in the form of being laid on the hearth may use the same reducing agent as that mixed in the raw material, or may use another type of solid reducing agent.
The particle size of the solid reducing agent may be adjusted to a size such that the solid reducing agent layer does not penetrate the solid reducing agent layer when the raw material is melted and does not reach the hearth refractory. For this purpose, the following powders of 8 mm can be used. More preferably, it may be adjusted to about 5 mm or less.
[0020]
The raw material charged on the hearth or on the solid reducing agent layer formed thereon is heated and reduced and melted to generate metal and slag. At this time, it is preferable that the charging of the raw material is uniformly deposited on almost the entire surface on the hearth in consideration of the heat transfer efficiency.
Then, when the raw material is heated and melted and separated into metal and slag, the metal and slag are agglomerated, respectively, and maintain their dispersed state on the surface of the solid reducing agent layer due to their own surface tension. I do. In order to surely realize the scatter of the metal slag, in the present invention, it is preferable to form a concave portion on the surface of the solid reducing agent layer and collect the concave portion therein, so that the scattered metal and the slag are separated and stored. Realize.
[0021]
The amount of raw materials to be charged on the hearth is considered as follows.
Usually, the volume of the molten metal or slag shrinks to about 10 to 60 vol% with respect to the volume of the raw material. Therefore, the raw material can be charged in an amount up to about 10 times the total volume of the internal space of the concave portion formed on the surface of the solid reducing agent layer. Desirably, the amount of the raw material charged into the furnace is limited to the extent that the molten metal and the slag fill the concave portion if the concave portion is formed on the surface of the solid reducing agent layer.
[0022]
In the practice of the present invention, it is effective to use a movable hearth furnace having the following gist configuration. That is, the movable hearth furnace includes a hearth that moves horizontally, a furnace body that covers the hearth,First, a plurality of convex portions or concave portions are provided on the hearthSaidForming a solid reducing agent layer, and then forming the solid reducing agent layerUpToCharge consisting of metal-containing material and solid reducing agentDottedChargingDoFor heating the charge on the hearth, cooling means for cooling the reduction products and slag generated by heating the charge, and discharging the cooled reduction products and slag A hearth furnace having a discharge means for discharging, a pre-tropical zone for preheating the charge, a reduction zone for reducing the charge, and a charging zone in the furnace body from the charging device to the discharging device. Melting and reduction of materialTo separate and generate the reduction product and slag.This is a mobile hearth furnace for reducing metal production, comprising a melting zone, and a cooling zone for cooling the molten reduction product and slag.
[0023]
In particular, in this movable hearth furnace, it is preferable that both the upper surface of the hearth and the inner surface of the furnace body are formed of refractory material and have a structure that can withstand a high furnace temperature. This furnace is provided with a heating means.For example, by disposing a combustion burner such as fuel gas or liquid fuel above the hearth in the furnace, the charge is directly heated by the heat of combustion, or Preferably, the wall is heated to heat the charge with its radiant heat. As an example, a method of heating with an electric heater provided on a hearth or a furnace wall may be used.
The above-mentioned pre-tropical zone, reduction zone, melting zone, and cooling zone may be realized by appropriately adjusting the furnace temperature without providing a physical partition or the like. It is effective to easily maintain high temperature in the melting zone by disposing a partition on the furnace body at each boundary with the zone.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention supplies a raw material containing a metal-containing substance and a solid reducing agent onto a rotatable hearth of a movable hearth furnace, and heat-reduces the hearth while the hearth rotates in the furnace. A method of producing a reduced metal by melting once to generate a metal-containing reduced product (reduction product), and at the same time, separate the metal component in this reduction product from slag consisting of gangue and ash. is there. Further, the present invention is a method for producing a reduced metal, in which discharge and subsequent handling can be facilitated by adjusting the shape of the generated metal to an appropriate size. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
[0025]
In the present invention, a raw material containing a metal-containing material and a solid reducing agent is charged onto a hearth, and the raw material is heated and reduced, and further at least once melted, so that the metal in the reduced product is converted from slag. It can be obtained in a separate state. Therefore, when this metal is used as a raw material for an electric furnace or the like, since slag is not mixed, the amount of lime for adjusting slag basicity used for dephosphorization and desulfurization in electric furnace operation can be reduced.
Further, in the present invention, the solid reducing agent particles are supplied so as to be spread over the hearth to form a solid reducing agent layer, and the raw material is deposited on the solid reducing agent layer. Even after the solid reducing agent has been completely consumed by the reduction reaction, a carbon source can always be supplied from the solid reducing agent layer on the hearth to the metal-containing material in the raw material, particularly the molten metal. Maintains posture and does not reoxidize the reduction products (metals).
This means that even if the oxidizing gas stays in the upper part of the furnace, the reducing atmosphere is always present immediately above the raw material layer and the reduction product layer. In this way, the reduced metal can always be stably produced even if the reduction and melting operations vary. In addition, even if the raw material has segregation and the amount of the solid reducing agent in the raw material is insufficient locally, the solid reducing agent layer immediately below the raw material deposition layer can supplement the carbon content, so that the reduction reaction occurs smoothly. Can be done.
Further, the presence of the solid reducing agent layer prevents the molten metal, which is a reduction product, from coming into direct contact with the hearth, and is effective in preventing the erosion of the hearth by the molten metal.
[0026]
Further, what is important in the present invention is to make the reduced product in an island-like state (dotted) having an appropriate size on the hearth. That is, even after the molten reduction product is re-solidified on the hearth, the coagulated material is maintained in a dispersed state, and the size of each solid is small and the weight is small. When discharging, make it easy to discharge. In addition, when the solidified material is discharged outside the furnace, an impact is applied to the hearth, but if each solidified material is small and the weight is small, the impact force is reduced, and the chance of damaging the hearth is reduced. Become.
The furnace body has at least a discharge port of at least the size of the solidified metal or slag for discharging the solidified metal or slag to the outside of the furnace, or an opening for providing a discharge device for discharging the solidified solid. Necessary, if the coagulated material is small, these can be made small and the inside and outside of the furnace can be easily sealed.
[0027]
In the present invention, it is effective to form a large number of recesses on the surface of the solid reducing agent layer in order to make the above-mentioned reduction products dotted. That is, the raw material charged and deposited on the solid reducing agent layer formed on the hearth is reduced by heating and further melted to generate metal and slag, and the metal and slag are agglomerated respectively. The solid reducing agent layer moves into each concave portion on the surface of the solid reducing agent layer due to its surface tension, and is settled as if buried, and is dispersed in an island shape.
[0028]
The raw material charged and deposited on the hearth or on the solid reducing agent layer is subjected to a heating-reduction process in which volatile components contained in the raw material are transferred to the exhaust gas, and the oxygen content contained in the metal oxide is reduced. Is also reduced by the solid reducing agent and moves into the exhaust gas. Therefore, what remains on the hearth is the molten metal, SiO 2_Two, Al_TwoO_ThreeGangue and solid reducing agents.
[0029]
Next, a preferred embodiment of the reduced iron production process of the present invention will be described with reference to the drawings. First, prior to charging the raw material, a solid reducing agent layer is formed by spraying and depositing a granular solid reducing agent on the rotating hearth. Although this solid reducing agent layer formed on the hearth is basically a collection of reducing agents, since it does not contain any metal-containing material, it hardly changes except that volatile components are lost during operation. Normally, the solid reducing agent contains about 10% of ash, but most of the rest is a carbonaceous substance and maintains a solid state even at a high temperature of about 1000 to 1500 ° C. Therefore, the solid reducing agent layer itself does not adhere to the refractory on the upper surface of the moving hearth. In this sense, the solid reducing agent layer functions as a protective layer for the refractory on the hearth.
[0030]
On the solid reducing agent layer formed on the hearth, a mixture of a metal-containing material and a solid reducing agent, or a mixture of a metal-containing material, a solid reducing agent, and an auxiliary material is charged and deposited. Then, while the hearth rotates and moves inside the furnace, it is heated and reduced, and at the same time, the generated reduced product is held until further melting, and the reduced product (metal, slag) generated at this time Shall be in a state of being scattered in an island shape. This means that a reduced metal sized to an appropriate size can be continuously produced.
[0031]
FIGS. 2 (a), (b), (c) and (d) are diagrams illustrating an example of a raw material layered structure on the hearth in the above movable hearth furnace, and a process from reduction to melting. is there.
As described above, prior to charging the raw materials, a solid reducing agent is first spread over the moving hearth 11 to form the solid reducing agent layer 1, and preferably a plurality of solid reducing agent layers are formed on the solid reducing agent layer 1. The recess 1a is formed (FIG. 3). Next, the raw material 2 is charged and deposited on the solid reducing agent layer 1 thus formed. After that, it is heated and reduced using the burner 13 from above the furnace body. As a result, as shown in FIG. 2 (c), the metal-containing material in the raw material 2 is reduced by the action of the solid reducing agent (interior carbonaceous material) mixed therewith, and a reduction product 3 containing gangue is formed. At the same time, slag mainly containing ash of the solid reducing agent used as the reducing agent contained in the raw material is generated. It should be noted that although it differs depending on the method of compounding the raw materials, the metal-containing material used, and the solid reducing agent, the solid reducing agent in the raw material is consumed by the reduction reaction. ) Volume is reduced compared to the raw material.
[0032]
Here, the auxiliary raw material added to the main raw material is added for facilitating the melting when the reductant or ash is melted, and is made of steel slag, limestone, fluorite, serpentine, dolomite, etc. Is preferred. These are vaporized water of crystallization and some decomposition reactions (for example, CaCO which is a main component of limestone) before melting._Three Is thermally decomposed into CaO), but maintains a solid state.
[0033]
Next, as the heating of the raw material proceeds, the raw material and the auxiliary raw material are not limited to being simply reduced, and further start melting, and are melted and separated into metal 4 and slag 5 as shown in FIG. . At this time, the raw material composed of the metal-containing material and the solid reducing agent, or the raw material in which the metal-containing material, the solid reducing agent and the auxiliary raw material are mixed, is scattered on the solid reducing agent layer 1, so that the metal 4 and the slag are mixed. 5 is formed on the solid reducing agent layer 1. At this time, as shown in FIG. 2 (d), if the concave portion 1a is formed on the surface of the solid reducing agent layer 1, the metal 4 and the slag 5, which are the reduction products, cause the surface tension of the molten material and the gravity. By action, it naturally moves and fits in any of the concave portions 1a of the solid reducing agent layer 1, and the solid reducing agent layer 1 is divided into units of the concave portions 1a. The so-called lumps of metal and slag are scattered like islands.
[0034]
As described above, when the reduction products are dispersed in the concave portions 1a provided in the solid reducing agent layer, the metal and the slag have an appropriate size divided for each concave portion 1a. Moreover, since the volume of the generated metal and slag is only about 10 to 60% of the raw material, the metal and the slag are scattered as if buried in the solid reducing agent layer, and they do not come into contact with each other.
Since the specific gravity of the metal and the slag is larger than that of the solid reducing agent layer 1, it is expected that the metal and the slag will enter under the solid reducing agent layer 1, but in reality, each of the metal and the slag becomes a small lump, In addition, the state of the surface of the solid reducing agent layer is maintained by the action of the surface tension.
[0035]
Slag and metal generated in such a state on the rotating hearth reach the cooling zone and are cooled. In short, the solidified metal and slag are separated from the hearth due to the presence of the solid reducing agent layer, and each solidified into small lumps, so that they can be easily discharged outside the furnace.
If the surface of the solid reducing agent layer is flattened without providing recesses, the metal and slag after cooling will not be divided into small pieces, and sometimes large lumps will be formed. A crusher for crushing metal and slag on the hearth may be required. Therefore, it is recommended to form a recess on the surface of the solid reducing agent layer.
[0036]
This was also confirmed from experiments performed by the inventors on the surface shape of the solid reducing agent layer. That is, in this experiment, iron ore, coke powder, and limestone powder having a particle size of 8 mm or less were mixed at a weight ratio of 7: 3: 1 to prepare a mixed powder as a raw material. Then, based on the raw material laminating conditions 1 as shown in FIG. 4, irregularities are formed on the surface of the solid reducing agent layer 1 formed of coke powder, and the mixed powder 2 is stacked thereon, and this is mixed as shown in FIG. Metals and slag were produced by reducing and melting in an experimental apparatus maintained at 1480-1500 ℃. Table 1 shows the experimental results at this time. FIG. 5 illustrates a heating furnace used in this experiment, and shows a structural example in which a hearth 11 'is raised and lowered by a lifting device 16 and set in a furnace body 10'. The solid reducing agent layer 1 and the raw material deposition layer 2a formed on this 11 'are heated by the burner 13' and subjected to the same heat history as described above to be reduced and melted.
The shape of the concave portion formed in the solid reducing agent layer 1 may be a square (raw material laminating condition 2) as shown in FIG. 6 or a combination of circular shapes having different sizes as shown in FIG. 7 (raw material laminating condition 3). Was also tested. In Table 1, the shape of the hole means the shape and size of the concave portion formed in the solid reducing agent layer 1. L in the table represents the diameter of a circle (circle equivalent diameter) corresponding to the same area as the shape of the hole. When a variety of shapes are formed as in the raw material lamination condition 3, the maximum value is shown.
4 (a), 6 (a), and 7 (a) show the cross-sectional shape of the concave portion 1a formed on the surface of the solid reducing agent layer 1 and the thickest layer thickness L of the raw material powder.₁And the thinnest layer thickness L of the raw material powder at the convex portion on the layer surface_TwoConsists of In addition, as shown in Table 1, the metal after the experiment was obtained by being dispersed in each concave portion.
[0037]
[Table 1]

[0038]
Now, as a method of forming the above-described solid reducing agent layer on the hearth, a method of forming a large number of concave portions on the surface of the solid reducing agent layer in which particles of the solid reducing agent are spread so as to have a constant thickness is basically used. It is. This forming method can reliably form the concave portion, can easily change the shape, and is effective when the periodicity of the concave portion is required. As a means for forming the concave portion, a means for pressing a roller or a stamp having a convex portion on the surface against the surface of the solid reducing agent layer can be appropriately employed.
[0039]
As another method, first, the solid reducing agent particles are laid on the hearth so as to have a certain layer thickness, a massive raw material such as a briquetted raw material mass is dropped from the upper part, and a concave portion is formed by the impact, Further, there is a method in which another metal-containing substance and a solid reducing agent are charged between the briquettes to form a recessed deposited layer having a constant thickness. Alternatively, a method of dropping and charging the bulk raw material together with other powdery raw materials is also effective.
[0040]
Still another method is to spread a solid reducing agent in advance in the lower layer and charge and deposit the raw material on the surface of the obtained solid reducing agent layer having a constant thickness. It may be a method of packing as it occurs. In other words, this method is a method in which the recessed portion 1a is provided in the solid reducing agent layer 1 on the hearth, and irregularities are formed by controlling the deposited layer of the charged material.
By melting the deposited layer formed by this method in the furnace, the metal generated in the portion where the convex portion is formed, the slag generated around the slag, and the metal gather due to surface tension, so the slag and metal after melting A state in which the particles are scattered and held on the surface of the solid reducing agent layer is obtained, and substantially the same function and effect can be realized. Further, substantially the same function and effect can be realized by charging and depositing a massive raw material in a dispersed state on the surface of the solid reducing agent layer.
[0041]
The role of the solid reducing agent layer laid on the hearth is to supply the carburizing source to the molten metal, supply the carbon to the molten metal and complement the reduction reaction of the raw material, and make the molten material and the hearth come into direct contact To prevent erosion of the hearth by the melt. Therefore, the solid reducing agent layer may be mixed with other substances in addition to the carbonaceous material as long as such an action can be substantially ensured. For example, in the solid reducing agent layer, the flux is mixed uniformly, or the mixture is mixed so that the concentration becomes non-uniform, or the flux is laminated only on the surface layer of the solid reducing agent layer. You may. The mixed flux is a component that effectively functions to reduce S in the molten metal by absorbing S in the solid reducing agent layer.
[0042]
As a component of the solid reducing agent layer, coal char, coke, steam coal, caking coal, anthracite, or the like can be used. Each of these contains a carbon content and plays a role as a carburizing source for the molten metal, supplies the carbon content to the molten metal, and complements the reduction. Some of the solid reducing agents soften and melt when heated, such as caking coal. These may then shrink and crack macroscopically, creating the potential for the melt on the solid reductant layer to penetrate the cracks. However, if at least a portion of the solid reducing agent layer laid on the hearth that is in contact with the hearth is formed as an unsoftened molten layer, it is possible to prevent the melt from directly contacting the hearth, Erosion can be reliably prevented.
In addition, since the softening and melting behavior of the solid reducing agent varies depending on the type of the solid reducing agent and the manner in which the heating pattern is applied, the thickness and the thickness of the carbon material to be laminated depend on the operating conditions and the solid reducing agent used. The type is appropriately selected.
[0043]
Such a solid reducing agent layer has the above-mentioned effects, but if the amount of the solid reducing agent layer laid on the hearth is small, the solid reducing agent layer may not function due to consumption by carburization or reduction. Even if not consumed, the vibration of the furnace may cause the solid reducing agent layer laid on the hearth to partially disappear. Therefore, in order to prevent the melt from directly contacting the hearth and to more reliably prevent the hearth from being eroded by the melt, in the present invention, the layer thickness of the solid reducing agent laid on the hearth is reduced. It is desirable that the thickness be 5 mm or more, preferably 10 mm or more.
[0044]
In the present invention, when a raw material containing a metal-containing material and a solid reducing agent is charged and deposited on a solid reducing agent layer, not only a single type of raw material is stacked to a certain layer thickness, but also different types of raw materials are stacked in multiple stages. May be. For example, on the surface of the solid reducing agent layer, a raw material in which the mixing ratio of the solid reducing agent is reduced is laminated on a metal-containing material that has been considerably reduced, and a raw material composed of a different metal-containing material and a solid reducing agent is further formed thereon Can be obtained without any problem. According to such a charging method, in the case of a metal-containing material whose reduction has progressed considerably, the reduction progresses faster than usual, and accordingly, the molten carburization is faster, and the reduction of the upper layer with the melting as a starting point for melting, Since the melting is promoted, the effect of the present invention is assisted.
In addition, in charging the raw material, the raw material is intentionally segregated by utilizing the percolation effect of the particles, the raw material deposition layer is deposited, for example, large particles are deposited below, and the raw material of small particles is distributed above. You may charge so that it may be made.
Here, when the different kinds of raw materials are stacked in multiple stages, not only the one in which the mixing ratio of the metal-containing material and the solid reducing agent is changed, but also, for example, blast furnace dry dust collection dust on the upper layer side, lower layer A method of changing the type of the metal-containing material and the solid reducing agent, such as laminating a raw material containing the iron ore and the solid reducing agent on the side, may be used.
[0045]
The metal and slag after cooling may be pulverized in a furnace so as to be easily discharged by a discharge device. At this time, fine powder of metal and slag is generated. Further, even a small lump of metal or slag obtained by cooling while holding the melt particles scattered on the surface of the solid reducing agent is pulverized during the handling process outside the furnace. Further, depending on the method of recovery from the furnace, the solid reducing agent spread on the hearth is discharged together with the furnace.
As described above, it is most convenient to collect lump metal as a metal raw material and lump slag as a by-product outside the furnace, but at this time, the powdery metal, powder A mixture of slag and solid reducing agent powder is obtained.
Therefore, in the present invention, such a mixture of powdery metal and powdery slag generated under the sieve and a powder of the residual solid reducing agent is collected, added to the charged raw material, and supplied to the furnace again. Completely recycle metal, slag, and solid reducing agents.
By performing such an operation, it is possible to improve the recovery rate of the metal component and to reduce the unit consumption of the solid reducing agent. In addition, when charging the under-sieved recovered powder as the raw material on the solid reducing agent layer, it can be applied to the above-described technique of stacking in multiple stages as one of the different raw materials.
[0046]
As another preferred embodiment of the present invention, it is particularly effective to include a highly volatile metal element such as Zn or Pb in the charge. That is, these Zn and Pb contained in the raw material are very easily vaporized by heating and are transferred into exhaust gas. Therefore, by adding a quenching treatment such as water spray to the Zn and Pb vapor-containing exhaust gas, it is possible to effectively recover the Zn and Pb components. If iron, Cr, Ni, etc. are contained in the raw material, these will remain on the hearth, so that the (Zn, Pb) and (Fe, Cr, Ni) components can be separated naturally. Become. Therefore, when such a raw material is used, a high-quality raw material for producing Zn and Pb or a raw material for producing Fe, Cr and Ni can be obtained.
Depending on the temperature of the exhaust gas and the oxygen partial pressure, the Zn and Pb may be re-oxidized and become a solid state, but this has a very small particle size, and in any case, it goes outside the furnace on the exhaust gas. Is discharged.
[0047]
In the furnace operation under the method of the present invention, when the raw material charged and deposited on the hearth is melted, if the atmosphere there is made reducing, the oxygen partial pressure is reduced, and the solid reducing agent laid on the hearth is converted to metal. Carburizing can be performed quickly. Further, when the atmosphere adjustment is performed using a gas containing carbon, carburization from the atmosphere gas can also be performed. This lowers the melting point of the metal and promotes the melting, thereby improving the productivity. Further, the oxygen partial pressure is reduced, which acts on the distribution of sulfur between the slag and the metal, thereby effectively reducing the sulfur content in the metal.
[0048]
What is important in the method of the present invention is to make the atmosphere in the furnace reducible. That is, the same effect can be obtained by supplying a reducing gas so as to cover the raw material layer deposited on the hearth, in particular, at least in the melting zone, by reducing the melting zone. When the method of heating by burner combustion is employed, not only the atmosphere in the entire furnace can be made reducible by combustion control of the burner, but also a reducing gas may be introduced into the vicinity of the surface of the raw material layer through another route.
[0049]
In addition, it is effective to preheat the raw materials used in the present invention before charging them into the furnace. In this case, when the mixed raw material is preheated outside the furnace, the coal softens and melts depending on the type of coal and the preheating temperature, and there is a risk of causing handling trouble in the preheating process.
In such a case, preheating, which is a source of productivity improvement, is performed on all or a part of the raw material mainly containing metal and solid reducing agent other than the solid reducing agent outside the moving hearth furnace. The raw materials are mixed immediately before being supplied to the movable hearth furnace, agglomerated in some cases, and supplied to the movable hearth furnace, whereby productivity can be improved while avoiding handling troubles.
[0050]
In the embodiment of the present invention, the residence time of the raw material in the furnace from the supply of the raw material to the discharge of the raw material is about several tens of minutes, although it varies depending on the method of charging the raw material, the furnace temperature, and the like. During this time, the raw materials are heated, reduced, and melted. In this sense, if the heating of the raw material can be accelerated, the productivity of the movable hearth furnace can be improved. That is, the productivity of the movable hearth furnace can be improved by preheating the raw material outside the movable hearth furnace as described above, thereby shortening the residence time in the furnace.
[0051]
In heating the movable hearth furnace, a method using burner combustion can be employed. The burner is supplied with fuel such as natural gas, coke oven gas, and heavy oil, and a combustion aid such as air and oxygen.The fuel or combustion aid is preheated by exchanging heat with the exhaust gas from the furnace, and the burner is supplied to the burner. It is possible to reduce the fuel supply, that is, to reduce the production energy intensity.
[0052]
When using the method by burner combustion, the temperature of the generated exhaust gas is about 1000 ° C. or more when preheating the above-mentioned raw material, so this exhaust gas should be used for preheating the raw material outside the furnace. Is preferred. This not only improves the productivity of the mobile hearth furnace as described above, but also eliminates the need to supply energy to the mobile hearth furnace for preheating the raw materials, thereby reducing the energy intensity. It is possible to do.
[0053]
In the present invention, the raw materials charged into the furnace are melted after reduction. For that purpose, the refractory and the furnace body structure must be able to withstand the high temperature. This is accompanied by increased equipment costs. The reduction of the raw material is faster as the temperature is higher, but a practical reduction rate can be ensured even if the temperature is not high enough to melt. On the other hand, if the zone for melting is shorter than necessary, the moving speed of the horizontally moving hearth of the movable hearth furnace is reduced in order to secure the residence time required for melting, and the residence time in the furnace results. Lengthens, and lowers productivity. That is, the length of the zone in which the melting is performed is appropriately selected from the viewpoint of both maintaining the productivity and suppressing the equipment cost.
[0054]
Metals and slag products melted on the hearth are solidified before being discharged out of the furnace. At this time, natural gas supplied to the burner, coke oven gas, fuel such as heavy oil, and auxiliary agents such as air and oxygen also play a role as a cooling medium, preheat the fuel and auxiliary agents, and reduce the unit production energy. Can be reduced. In addition, using nitrogen, reducing gas, etc. to cool the metal and slag products melted on the hearth, thereby controlling the furnace atmosphere when melting preheated nitrogen, reducing gas, etc. It can also be used.
When the metal and slag are discharged outside the furnace, not only the metal and slag but also all or a part of the solid reducing agent layer is discharged depending on the discharge device and method. It is also possible to substantially discharge only metal and slag. If the movable hearth furnace is a rotary furnace, and the solid reducing agent is partially discharged or substantially not discharged, the solid reducing agent moves to the raw material supply unit while remaining on the hearth. At this time, the raw material supply section supplies the solid reducing agent by the consumed amount.
[0055]
【Example】
Example 1
In this embodiment, a rotary hearth on which an alumina-based refractory is applied, and a burner are disposed above the hearth on the upper surface of a movable hearth having a diameter of 2.2 m. The following operation was performed using the covered rotary hearth furnace shown in FIG.
As shown in FIG. 8, the rotary hearth is divided into a pre-tropical zone 10a, a reduction zone 10b, a melting zone 10c, and a cooling zone 10d. A raw material mainly composed of an iron-containing material and a solid reducing agent is charged and deposited on the rotary hearth to form a raw material layer 2. In this equipment, the same reference numerals as those shown in FIG. 1 indicate the same configuration. Reference numeral 17 denotes a cooler disposed in front of the discharge port for cooling and removing the reduced iron. FIG. 9 shows a schematic diagram of the vicinity of the discharge port used for this operation. After the metal was discharged by the discharge device 15, the metal and the slag were separated by a magnet. In some cases, a crusher 18 was used.
Further, in this embodiment, the method of charging and depositing the raw material at the supply port of the furnace is such that the raw material such as the metal-containing material and the solid reducing agent is shown in FIGS. 10, 11, 12, and 13 by the charging device 14. Each of the four types of raw material was deposited on the rotary hearth 11 under the conditions shown in the examples. In this example, the concave portion formed on the surface of the solid reducing agent layer was formed by pressing a roller having a convex portion on the surface after forming the solid reducing agent layer.
As metal inclusions, gangue (SiO_Two, Al_TwoO_ThreeAnd the like, and iron ore having a composition shown in Table 2 containing 7% or more, and a solid reducing agent having a composition shown in Table 3 containing 6 to 11% ash is used. Was adjusted to 3 mm or less.
Table 4 shows the operation results of the above examples. Nos. 1 to 6 showing the conforming examples are examples of the deposition shape in FIG. Under all conditions, there was no damage to the refractory of the hearth, no trouble in product discharge, and the iron recovery rate to the product was as high as 97.4% or higher. Also, there was no significant decrease in productivity. For No. 5, there was a portion where the metal and slag in the two or three concave portions were united to form a large lump, but there was no particular problem in discharging.
Compatibility Examples Nos. 7 and 8 are examples of the deposition shape shown in FIG. 11, but they are stacked in small compartments and scattered so that the raw material does not directly contact the hearth via the solid reducing agent layer. It is. Under this lamination condition, even if the reduced iron and ash are melted for the gangue and ash removal operation, the hearth refractory is separated by the slag and molten iron because the solid reductant layer separates it from the hearth refractory. There was no damage. However, since the solid reducing agent layer was exposed on the surface from the time of deposition, the utilization of radiant heat to this portion was slightly inferior, and therefore, the productivity was slightly lower than that of conforming examples Nos. 1 to 6.
The adaptation examples Nos. 9 and 10 are examples in which the surface of the solid reducing agent layer is deposited smoothly and the raw material mixed powder is deposited in a layer on the entire surface under the lamination conditions of FIG. In this example, when reducing iron and ash were melted to remove gangue and ash, slag and metal both became large plates, and although there were partial cracks due to shrinkage in the cooling process, The metal and slag after cooling had a large plate shape, and some were connected from the discharge port to the vicinity of the cooler 17 in FIG. Therefore, in these adaptation examples, a crusher is provided before the discharge device, and the product is crushed on the hearth before discharging the product outside the furnace. Although there was an increase in equipment costs and running costs for the installation of the crusher, this measure enabled operation in these conforming cases and enabled the production of metal.
No. 11 of the adaptation example is an example in which the raw material 2 is layered on the hearth refractory without the layer of the solid reducing agent under the lamination condition of FIG. In such a raw material sedimentary layer, reduced iron and ash were melted for the operation of removing gangue and ash, but the raw material was directly loaded on the hearth refractory. Suffered erosion. Also, both the slag and the metal are in a state of a large plate, and although there are partial cracks due to shrinkage during the cooling process, the metal and the slag after the cooling are large plates, and the cooling shown in FIG. Some were connected to the vicinity of vessel 17. Therefore, a crusher was provided before the discharge device, and the product was crushed on the hearth before discharging the product outside the furnace. These measures have made it possible to operate equipment despite the increase in equipment costs for the installation of the crusher, running costs such as electric power for operating the crusher, and slight erosion of the hearth refractory. , Metal production.
In this example, the solid reducing agent layer 1 in the portion in contact with the hearth did not soften and melt in the vicinity of the discharge part in any of Nos. 1 to 10.
[0056]
[Table 2]

[Table 3]

[Table 4]

[0057]
Example 2
Using the same apparatus as in Example 1, the following operation was performed. The raw materials were stacked at the supply port of the furnace by the charging apparatus 14 under the stacking conditions shown in FIG. However, limestone was added to the solid reducing agent layer 1 at a weight ratio of 5%. As shown in Table 5, when the operating conditions were almost the same, it was found that S in the recovered metal was lower when the limestone was distributed to the solid reducing agent layer.
[0058]
[Table 5]

[0059]
Example 3
Using the same apparatus as in Example 1, the following operation was performed. The loading of the raw materials at the supply port of the furnace was performed by the charging device 14 under the raw material stacking conditions shown in FIG. In the figure, the raw material (lower layer) 21 and the raw material (upper layer) 22 have different compositions as shown in Table 6. In the adaptation example 16, the raw material (lower layer) 21 was mixed not only with the iron-containing material shown in Table 2 but also with the powdered pig iron shown in Table 7 as the metal-containing material. As shown in Table 6, when the iron loading per unit area was the same and the operating conditions other than the furnace rotation speed were almost the same, the conditions in which the raw material (lower layer) 21 was mixed with powdered pig iron were It was possible to produce even if the rotation speed was increased, that is, it was possible to increase the production speed. In the adaptation example 17, the raw material (upper layer) 22 was the blast furnace dry dust collected in Table 9 and the raw material (lower layer) 21 was the same as in the adaptation example 16.
Because the properties of the raw materials in the upper layer are different, it is not possible to directly compare productivity, but production was possible without any problems.
[0060]
[Table 6]

[Table 7]

[0061]
Example 4
Using the same apparatus as in Example 1, the following operation was performed. The raw materials were stacked at the supply port of the furnace by the charging device 14 on the hearth 11 under the lamination conditions shown in FIG. After the lump formed on the solid reducing agent layer 1 was discharged by the discharge device 15, the whole amount was sieved through a 3 mm sieve. Then, the entire under-sieve was mixed with the raw material and recycled. The recycled content in the raw material was 1.5 to 2% of the raw material. As shown in Table 8, when the operating conditions were almost the same, the metal recovery rate could be increased.
[0062]
[Table 8]

[0063]
Example 5
Using the same apparatus as in Example 1, the following operation was performed. However, the exhaust gas from the furnace was sprayed with water to cool the exhaust gas, and dust in the exhaust gas was trapped and collected in water. The raw materials were stacked on the hearth 11 by the charging device 14 under the lamination conditions shown in FIG. However, the raw material used was dry dust collected from a blast furnace, which contained Zn and Pb in addition to Fe as the metal component. In addition, part of the coke charged into the blast furnace is included in the dry dust collection dust. The composition is shown in Table 9. As a result, as shown in Table 10, ZnO and metal Pb could be recovered in the secondary dust trapped in the water. Here, the secondary dust contains almost no Fe component. Most of the metal that was melted and solidified in the furnace and recovered was Fe, and there was no Zn or Pb.
[0064]
[Table 9]

[Table 10]

[0065]
Example 6
Using the same apparatus as in Example 1, the following operation was performed. However, the temperature compensation in the melting zone was performed by pure oxygen propane burner combustion, and the degree of oxidation of the exhaust gas after combustion was adjusted by controlling the air ratio. The raw materials were stacked on the rotary hearth 11 by the charging device 14 under the lamination conditions shown in FIG. Table 11 shows the operation results. When the operating conditions other than the degree of oxidation of the post-combustion gas, that is, the reducing properties of the atmosphere, and the rotational speed of the furnace were almost the same, the productivity could be slightly increased by increasing the reducing properties of the atmosphere.
[0066]
[Table 11]

[0067]
Example 7
Using the same apparatus as in Example 1, the following operation was performed. However, as shown in FIG. 15, a rotary kiln type preheating apparatus having an inner diameter of 1 m and a length of 3 m was used, and ore and exhaust gas from a movable hearth furnace were introduced into the apparatus, and the ore was preheated by the exhaust gas. The exhaust gas varied from 1000 ° C to 1100 ° C, and the preheated ore was heated to around 500 ° C. The preheated ore is introduced into a mixer (inside diameter 1 m, length 3 m) and mixed with a solid reducing agent at room temperature (coal in Table 12). Then, the charging apparatus 14 shown in FIG. It was stacked on the hearth 11 of a mobile hearth furnace under the conditions. Table 13 shows the operation results at this time. In operations without preheating ore, the energy input to fuel for burners, consumed solid reductants, etc. was 7.0 Gcal / t-metal, but it decreased to approximately 6.8 Gcal / t-metal when preheating ore was used. .
[0068]
[Table 12]

[Table 13]

[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, while using simple equipment, from the metal-containing material and the solid reducing agent, gangue, reduced iron that is not mixed with ash, that is, a raw material for refining in an electric furnace or the like As a result, a highly evaluated reduced metal can be obtained. Further, by forming a solid reducing agent layer on the hearth, damage to the equipment can be avoided. Further, by generating the reduced metal on the solid reducing agent layer on the hearth in a dotted manner, the handling of the reduced metal becomes extremely easy, and a reduced metal suitable as a raw material for an electric furnace can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view of a movable hearth furnace.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a state in which raw materials are stacked on a hearth according to the present invention and a change when a reduction product is melted.
FIG. 3 is an explanatory view of a method of stacking raw materials on a moving hearth suitable for the present invention by interspersing the raw materials via a solid reducing agent layer so as not to directly contact the hearth.
FIG. 4 is an explanatory diagram of lamination condition 1 used in an experiment.
FIG. 5 is an explanatory view of a heating furnace used in the experiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram of lamination condition 2 used in an experiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram of lamination condition 3 used in an experiment.
FIG. 8 is an explanatory view of a movable hearth furnace used in an example.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a discharge device used in the embodiment.
FIG. 10 is an explanatory diagram of lamination conditions A of raw materials used in Examples.
FIG. 11 is an explanatory diagram of lamination conditions B of raw materials used in Examples.
FIG. 12 is an explanatory diagram of lamination conditions C of raw materials employed in Examples.
FIG. 13 is an explanatory diagram of lamination conditions D of raw materials used in Examples.
FIG. 14 is an explanatory diagram of lamination conditions of raw materials employed in Example 3.
FIG. 15 is a raw material preheating apparatus employed in Example 7.
[Explanation of symbols]
1 solid reducing agent layer
1a recess
2 Raw materials
2a Mixed powder
3 Reduction products
4 Metal
5 Slug
10, 10 'furnace body
10a Pre-tropical
10b Reduction zone
10c melting zone
10d cooling zone
11, 11 'hearth
13, 13 'burner
14 Charging device
15 Discharge device
16 Lifting device
17 Cooler
18 Crusher
21 Raw materials (lower layer)
22 Raw materials (upper layer)

Claims

A raw material containing a metal-containing material and a solid reducing agent is loaded on a horizontally moving hearth of a movable hearth furnace, and the reduced material is obtained by heating the raw material while the hearth moves in the furnace. At the same time, a solid reducing agent layer is formed on the hearth, and at the time of charging the raw material onto the solid reducing agent layer, the solid reducing agent layer is deposited so that many irregularities are generated on the surface of the solid reducing agent layer. A method of producing a reduced metal from a metal-containing material, wherein the method comprises the steps of: bringing a molten state into the molten state at least once, keeping the obtained molten particles scattered on the surface of the solid reducing agent layer, and cooling.

A raw material containing a metal-containing material and a solid reducing agent is loaded on a horizontally moving hearth of a movable hearth furnace, and the reduced material is obtained by heating the raw material while the hearth moves in the furnace. In the meantime, while forming a solid reducing agent layer on the hearth, forming a number of recesses on the surface of the solid reducing agent layer, charging and depositing the raw material on the upper surface of the solid reducing agent layer, and heat reducing, A method for producing a reduced metal from a metal-containing material, wherein the method is conducted at least once, and the obtained molten particles are cooled while being dotted on a surface of a solid reducing agent layer.

The method according to any one of claims 1 to 2 , wherein a flux is mixed or dispersed in the solid reducing agent layer covering the hearth or on the surface thereof.

On the side in contact with at least the hearth of the solid reductant layer covering the hearth surface, the manufacturing method according to any one of claims 1 to 2, wherein providing a non-softened molten layer.

The method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the layer thickness of the solid reductant covering the hearth is not less than 5 mm.

The method according to any one of claims 1 to 2 , wherein when the raw materials are charged and deposited on the solid reducing agent layer, different kinds of raw materials are stacked to form a deposited layer.

All or a part of the powdery recovered material under the sieve obtained by sieving the lump metal and lump slag among the reduction products is mixed with the raw material and reused. 3. The production method according to any one of 2 .

The method according to any one of claims 1 to 2 , wherein the raw material contains Zn and / or Pb in the metal-containing material.

The manufacturing method according to any one of claims 1 to 2 , wherein the atmosphere in the movable hearth furnace has a reducing property at least in a region where the raw material is melted.

All or part of the raw material other than the solid reducing agent is preheated outside the moving hearth furnace, and then mixed with the solid reducing agent and charged into the moving hearth furnace. the method according to any one of claims 1-2.

A raw material containing a metal-containing material and a solid reducing agent is loaded on a horizontally moving hearth of a movable hearth furnace, and the reduced material is obtained by heating the raw material while the hearth moves in the furnace. At the same time, the raw material charged and deposited on the hearth is heated and reduced, and at the same time is led to a molten state at least once to generate metal and slag as reduction products. A method for producing a reduced metal from a metal-containing material, wherein all or a part of a powdery recovered material obtained under a sieve obtained by mixing is mixed with the above-mentioned raw material and reused.

A raw material containing metal contents and a solid reducing agent is loaded onto the horizontally moving hearth of a movable hearth furnace. In order to obtain reduced metal by heating the raw material while the hearth moves in the furnace, a solid reducing agent layer is formed on the hearth and the raw material is mounted on the solid reducing agent layer. Pulverized, heated and reduced, led to a molten state at least once, generates metal and slag as reduction products, and collects slag from the reduced products to obtain powdery material under a sieve obtained by sieving massive metal and massive slag. A method for producing a reduced metal from a metal-containing material, wherein all or a part of the product is mixed with the raw material and reused.

A raw material containing a metal-containing material and a solid reducing agent is charged onto a horizontally moving hearth of a movable hearth furnace, and the reduced metal is heated by heating the raw material while the hearth moves in the furnace. In obtaining, while forming a solid reducing layer on the hearth, the raw material is charged and deposited on the solid reducing agent layer and reduced by heating, led to a molten state at least once, and obtained melt particles are obtained. Metals and slags are generated as a reduced product cooled while being scattered and held on the surface of the solid reducing agent layer, and a lump of metal and slag are all sieved from the reduced product. Alternatively, a method for producing a reduced metal from a metal-containing material, wherein a part of the reduced metal is mixed with the raw material and reused.

A raw material containing a metal-containing material and a solid reducing agent is charged onto a horizontally moving hearth of a movable hearth furnace, and the reduced metal is heated by heating the raw material while the hearth moves in the furnace. In obtaining, all or a part other than the solid reducing agent in the raw material is preheated outside the moving hearth furnace, and then mixed with the solid reducing agent and charged onto the solid reducing agent layer on the hearth. A method for producing a reduced metal from a metal-containing material, wherein the raw material is heated and reduced and, at the same time, brought into a molten state at least once.

A raw material containing a metal-containing material and a solid reducing agent is loaded on a horizontally moving hearth of a movable hearth furnace, and the reduced material is obtained by heating the raw material while the hearth moves in the furnace. At the same time, a solid reducing agent layer is formed on the hearth, and all or a part of the raw material other than the solid reducing agent is preheated outside the moving hearth furnace, and then mixed with the solid reducing agent, and then mixed with the solid reducing agent. The method for producing a reduced metal from a metal-containing material, wherein the raw material is heated and reduced at the same time as being introduced into the molten state at least once.

A raw material containing a metal-containing material and a solid reducing agent is loaded on a horizontally moving hearth of a movable hearth furnace, and the reduced material is obtained by heating the raw material while the hearth moves in the furnace. At the same time, a solid reducing agent layer is formed on the hearth, and all or a part of the raw material other than the solid reducing agent is preheated outside the moving hearth furnace, and then mixed with the solid reducing agent, and then mixed with the solid reducing agent. , The raw material is heated and reduced, and at the same time, is brought into a molten state at least once, and the obtained molten particles are cooled while being scattered on the surface of the solid reducing agent layer. A method for producing a reduced metal from a metal-containing material.

Metal and hearth moving horizontally, the furnace body covering the top of the hearth, first forming a solid reductant layer formed by providing a plurality of convexo-concave portion or recess in the furnace floor, and then the solid reductant layer A charging device for interspersed charging of a charge comprising inclusions and a solid reducing agent, a heating means for heating the charge on the hearth, and a reduction product generated by heating the charge. A moving hearth furnace having cooling means for cooling slag, and discharge means for discharging the cooled reduction product and slag, wherein the charge is charged into a furnace body from the charge device to the discharge device. a preheating zone for preheating the reducing zone to reduce the charge, charge melting, and the molten zone and the reduction product is reduced and slag Ru is separated generate, and the reduction product was molten and the slag A movable hearth furnace for producing reduced metal, comprising a cooling zone for cooling.