JP3856943B2

JP3856943B2 - 還元鉄の製造方法

Info

Publication number: JP3856943B2
Application number: JP11247598A
Authority: JP
Inventors: 恒男池田; 清田中; 修史真島; 俊治高島; 哲治茨城; 博史織田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2018-04-22
Also published as: JPH11302714A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製鉄所や精錬所で発生する種々のダストをリサイクルして再資源化図る際の還元鉄の製造方法に関し、特に還元鉄の製造方法の中で製品の圧潰強度を改善するための還元鉄の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、還元鉄の製造方法としてはＭｉｄｒｅｘ方式やＨＹＬ方式が大半であり、いずれも竪型ガス還元炉で、事前に粒状の焼成物を竪型炉を用いて、８００〜９００℃前後の還元ガスで１０数時間程かけて還元するものである。この還元された還元鉄は冷却されずに、ブリケット設備でバインダーを加えながら圧縮成形する方法である。この圧縮成形して還元鉄をＨＢＩと称し販売されている。このＨＢＩは強度が強く、移送、篩分、利用方法処理等で微細、摩耗等を受けることが少ない優れた製品が得られる方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、含炭鉄酸化鉄を構成原料として造粒した塊成物を還元処理によって還元鉄を製造する方式においては、還元処理時間が１０〜２５分程度と極めて短く、この還元処理時間が短いという長所に対して、逆に還元鉄製品の圧潰強度が弱いという問題がある。従って、例えばカーボンを多量に含んでいる製鉄所で発生するダストを還元鉄としてリサイクル再資源化を図るに当たっては製品である還元鉄の圧潰強度が低く、還元鉄として再利用の障害となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述したように、含炭鉄酸化鉄を構成原料とした還元処理による還元鉄を製造する方式での問題を解消するべく、発明者らは鋭意開発を進めた結果、この含炭鉄酸化鉄を構成原料として造粒した塊成物を還元処理によって還元鉄を製造した粒状還元鉄の大気温度での圧潰強度を支配する要因は、還元鉄の金属鉄の含有量、脈石成分比、残留カーボン量、金属鉄の凝集度や気孔率にあることが判明した。そこで、これらの支配する要因について還元温度、還元時間等の還元条件を経済的に制御することによって製造する場合には、大気温度域での圧潰強度に対して、残留カーボン量が大きく影響することを見出した。
【０００５】
その発明の要旨とするところは、鉄含有量が４０〜５５％の低品位の含鉄原料に還元用の炭材、およびバインダーを添加して混練、造粒した後還元処理するに当たり、残留炭素含有量４．０％以下となるように、還元温度１１００〜１３００℃および還元時間１０〜２５分の条件下で制御することにより、鉄含有量が５６〜７５％、金属化率８５％以上、かつ大気温度域で圧潰強度３５ｋｇ／ｃｍ²以上とすることを特徴とする還元鉄の製造方法にある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に係る原料としては、製鉄所で発生するダストである。その主な成分はＦｅ，Ｚｎ，Ｃおよびスラグである。また、粒子系は殆どが１ｍｍ以下である。従って、以上の原料に還元用の炭材とバインダーを添加し混練した後造粒する。この造粒するに当たっては、適正な付着水分が必要である。従って、付着水分が適正値を越えている場合は原料を乾燥し、不足時は水を添加する必要がある。
【０００７】
球状の造粒物の寸法は直径が８〜１２ｍｍ程度である。また、直径は還元時間と関係し商業生産を前提とすれば、直径が８〜１２ｍｍが望ましく、それ以上直径が大きくなれば還元時間が伸び還元速度が低下する。
さらに、代表的な製鉄ダストを使用すると造粒時の適正な付着水分は１０〜２５％である。この造粒物を乾燥機で付着水分１５％まで乾燥する。この場合、投入する際に壊れないようにバインダーの添加量を増して、耐衝撃強度を強くする。乾燥過程でも造粒物は乾燥と共に耐衝撃強度を強くする。
【０００８】
回転炉床に供給された造粒物は炉の雰囲気が１１００〜１３００℃の中で、付着水分が急激にガス化し造粒物の系外へ排出される。その後、内装物であるＣが還元剤としてＦｅ等を還元する。還元された造粒物は系外へ排出され冷却され、粉をスクリーンで取り除き製品とする。
【０００９】
【実施例】
以下、実施例を示して具体的に本発明について説明する。
図１は本発明の還元鉄を製造するための設備フローを示す図である。製鉄所で発生するダストに還元用の炭材を配合し、ベントナイト等のバインダーを添加した後、これら配合原料を混練機で混練する。また必要に応じて水分を添加し、造粒機で球状に造粒する。造粒物中の−５ｍｍ粉はスクリーンで除き乾燥機で付着水分１５％以下に乾燥し、回転炉床タイプの焼成炉に装入し、還元処理を行う。回転炉内の雰囲気温度は１１００〜１３００で還元時間は１０〜２５分である。還元された造粒物は系外へ排出され、冷却され、粉をスクリーンで取除き残りは製品となる。
【００１０】
還元鉄の圧潰強度を３５ｋｇ／ｃｍ²以上に維持するため、残留カーボンを４．０％以下とする。実際には還元用の炭材を配合比率で制御する場合と還元用の炭材を配合が不要な場合、含炭原料のカーボン濃度を高カーボン濃度ダストと低カーボン濃度ダストの配合比を制御する。表１は製鉄所で発生するダストの化学組成を示す。この表１より、カーボン濃度が０〜８０％の範囲にある。
【００１１】
【表１】

【００１２】
図２は還元鉄中の残留カーボン濃度と還元鉄の圧潰強度の関係を示す図である。試験炉の雰囲気温度が１１００〜１３００℃領域で還元時間が１０〜２５分までの時間であれば、還元鉄の圧潰強度は残留カーボン濃度に依存する。そのためには、還元鉄の圧潰強度を３５ｋｇ／ｃｍ²以上確保するための還元鉄中の残留カーボン濃度は４．０％以下にして置けば良い。実操業では、含鉄原料中のカーボン濃度を残留カーボン濃度は４．０％以下になるように制御する。
図３は還元鉄中の残留カーボン濃度と還元鉄の金属化率の関係を示す。試験炉の雰囲気温度が１１００〜１３００℃領域で還元時間が１０〜２５分であれば、残留カーボンが少ない程金属化率は良いことが判る。
【００１３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により製鉄所から発生するダストから成る圧潰強度の低い還元鉄をブリケット化し圧潰強度を改善するには、新たなブリケット化の設備が必要となる。本発明を利用すると、圧潰強度改善の為の設備が不要となり、そのための製造設備の建設費用が安くなり、かつブリケットに必要なバインダーが不要となり、還元鉄の製造コストが安く、しかも製鉄所で発生するダストのリサイクル率の向上を図ることが出来る極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の還元鉄を製造するための設備フローを示す図である。
【図２】還元鉄中の残留カーボン濃度と還元鉄の圧潰強度の関係を示す図である。
【図３】還元鉄中の残留カーボン濃度と還元鉄の金属化率の関係を示す図である。

Claims

鉄含有量が４０〜５５％の低品位の含鉄原料に還元用の炭材、およびバインダーを添加して混練、造粒した後還元処理するに当たり、残留炭素含有量４．０％以下となるように、還元温度１１００〜１３００℃および還元時間１０〜２５分の条件下で制御することにより、鉄含有量が５６〜７５％、金属化率８５％以上、かつ大気温度域で圧潰強度３５ｋｇ／ｃｍ²以上とすることを特徴とする還元鉄の製造方法。