JP3944378B2

JP3944378B2 - 酸化金属塊成物の製造方法

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Publication number: JP3944378B2
Application number: JP2001326201A
Authority: JP
Inventors: 理彦鉄本; 健杉山
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2021-10-24
Also published as: US20040216280A1; EP1306452A2; CA2405951A1; JP2003129142A; EP1306452A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
回転炉床炉等で還元される酸化金属塊成物とその製造方法に関し、特に、酸化金属塊成物の原料として、アルカリ金属元素を高濃度に含有する金属精錬ダストを利用する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＩＤＲＥＸ法やＨｙＬ法に代表されるシャフト還元炉を用いる還元鉄製造法は、天然ガスを使用して鉄鉱石や酸化鉄ペレットから還元鉄を製造する。しかし、本法はコストの高い天然ガスを改質して還元ガスとするために、プラントの立地条件が天然ガスを産出する地域に限られるという問題があった。
【０００３】
そこで近年では、天然ガスに代わる還元剤として石炭等の炭材を使用して還元鉄を製造する方法が注目され、例えば米国特許第３，４４３，９３１号には、粉状鉄鉱石と石炭とを混合してペレット化し、このペレットを乾燥後、ロータリーハース（回転炉床炉）上に載置して炉内を移動させつつ加熱還元して還元鉄を製造する方法が開示されている。
【０００４】
この方法は、石炭を還元剤として用いることができる他、粉状の鉄鉱石を直接使用できること、還元が高速であること、製品中の炭素含有量を調整できること等の利点を有している。
【０００５】
しかし、石炭などの炭材にはペレットの粒間を互いに結合する作用がほとんどないため、炭材を内装した酸化鉄ペレット（炭材内装酸化鉄ペレット）の強度は、炭材を含まないペレットに比較して低い。特に、乾燥後の酸化鉄ペレットの強度が低いと、還元炉に装入する際に破壊されて粉化し、還元鉄ペレットの歩留りの低下や品質低下につながることに加え、粉が炉床に付着し操業トラブルを招くことにもなる。
【０００６】
そこで本願出願人は、炭材内装酸化鉄ペレットの乾燥後の強度を改善する手段について鋭意研究開発を進め、特開平１１−１９３４２３号に開示した発明を完成させた（先行技術１）。この先行技術１は、主成分たる酸化鉄と炭材とを粘結するのに十分な量の澱粉等の有機質粘結剤と、０．０５質量％以上１質量％未満のベントナイト等の無機質凝集剤とを含む混合原料に水分を添加して造粒した生ペレットを、この生ペレットの水分が１．０質量％以下になるまで乾燥することによって炭材内装酸化鉄ペレットを製造することを特徴とし、この炭材内装酸化鉄ペレットは乾燥後の強度に優れ、かつ還元後に不純物として残留する無機質の量が少ないという利点を有するものである。
【０００７】
そしてこの先行技術１は、酸化鉄と炭材として、高コストの粉状鉄鉱石と石炭の替わりに、高炉ダスト、転炉ダスト、焼結ダスト、電気炉ダスト等の製鉄ダストを用いることができ、また、これらの製鉄ダストは炭素成分を含有しているので新たな炭材の添加を必要としない。したがって、廃棄物の有効活用が図れるとともに、安価に還元鉄が製造できるので、近年特に注目が集まっている。
【０００８】
さらに、コスト削減のため不純物を多く含む原料や副資材が使用されるようになり、例えば脱硫処理を行う溶銑予備処理工程や転炉等で発生するダスト中に高濃度にアルカリ金属元素が含まれるようになってきた。従来は、これらの溶銑予備処理ダストや転炉ダスト等に高濃度に含有される鉄分を有効に回収するため焼結原料やペレット原料として再利用され、焼結鉱やペレットとして高炉に装入されていた。しかし、高炉内壁への付着物生成防止の観点から高炉へのアルカリ装入量が制約されていることから、これらの高アルカリ金属元素含有ダストの焼結原料等への再利用が困難となり、廃棄物として処分するか製鉄所内に滞貨させるかの選択しかなく、処理コストの増大が大きな問題となっていた。したがって、これらの高アルカリ金属元素含有ダストを用いて上記回転炉床炉による還元鉄製造ができれば非常にメリットが大きい。
【０００９】
ところが、このようなアルカリ金属元素が高濃度に含有されるダストを用いて、上記先行技術１の方法により炭材内装酸化鉄ペレットを製造すると、乾燥後のペレットの強度が低下し、その後のハンドリングに耐えるに十分な強度が得られないという問題が本願発明者らによって見出された。
【００１０】
一方、特開平５６−９３８３４号には、煙塵等の高ＣａＯ含有量の廃棄物質に酸洗い液を添加してペレット化することにより高強度の生ペレットを得るとする発明が開示されている（先行技術２）。この先行技術２は、ＣａＯを酸洗い液中の酸性成分と反応させて緻密な結晶性カルシウム塩に転換したのちに造粒することにより、ＣａＯが造粒水分と反応してＣａ（ＯＨ）₂が生成することを防止し、Ｃａ（ＯＨ）₂生成に起因するペレットの体積膨張による生ペレットの強度低下を防止するというものである。しかし、この先行技術２が、アルカリ金属元素を高濃度に含有する廃棄物質を用いた乾燥後の塊成物に対しても有功であるか否かについては全く記載も示唆もなく、効果は不明である。
【００１１】
そのため本願発明者らは、アルカリ金属元素を高濃度に含むペレット内部におけるアルカリ金属元素の挙動について、顕微鏡観察、ＥＰＭＡなどにより詳細な検討を行った結果、その強度低下の想定メカニズムは以下の通りであることを突き止めた。
【００１２】
すなわち、ダスト中のアルカリ金属元素（Ｎａ、Ｋ等）は主としてＮａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ等の酸化物またはＮａＣｌ、ＫＣｌ等の塩化物の形態で局所的に点在しているものと考えられる。このうち、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ等の酸化物は、造粒時にペレットに添加された水分（造粒水分）の一部と反応して水酸化物（ＮａＯＨ、ＫＯＨ等）を生成しつつ造粒水分を消費した後、残りの造粒水分に溶け込む。一方、ＮａＣｌ、ＫＣｌ等の塩化物はそのまま残りの造粒水分に溶け込む。そして、この生ペレットを直ぐに乾燥すると、造粒水分に溶け込んだ水酸化物や塩化物がペレット内部に十分に均一化されないうちに水分が除去されることになる。水分が除去されていくと、水酸化物は飽和溶解度を超えたとき水和反応により、ＮａＯＨ・ｎＨ₂Ｏ、ＫＯＨ・ｍＨ₂Ｏ等の水和物としてペレット内部に局所的に析出する。この水和反応の際、体積膨張を伴う。また、ＮａＣｌ、ＫＣｌ等は水分が除去されると方向性を有しつつ結晶化してペレット内部に局所的に晶出する。このように、体積膨張を伴う水和物や方向性を持って成長した塩化物の結晶が局所的に集中して析出・晶出するため、その近傍で歪みや応力集中が生じ、ペレットの強度（落下強度、圧潰強度）が急激に低下するものと想定される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、アルカリ金属元素を高濃度に含む金属精錬ダストを用いても、乾燥後の強度が高い酸化金属塊成物を製造できる方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することのできる本発明の要旨は以下の通りである。
【００１５】
請求項１の発明は、主成分たる酸化金属と、この酸化金属を還元するのに必要な量の炭素質物質と、乾量基準でアルカリ金属元素０．７質量％以上とを含む金属精錬ダストに、酸性物質と水とを添加し、前記酸性物質の添加モル数は前記アルカリ金属元素の総モル数の２０％以上のモル数の水素イオンを有する量として混合原料とし、この混合原料を塊成化して酸化金属塊成物となすことを特徴とする酸化金属塊成物の製造方法である。
【００１６】
請求項２の発明は、前記酸性物質が、塩酸、硫酸及びリグニンよりなる群から選ばれた少なくとも１種の酸を含むことを特徴とする請求項１に記載の酸化金属塊成物の製造方法である。
【００１７】
請求項３の発明は、主成分たる酸化金属と、この酸化金属を還元するのに必要な量の炭素質物質と、乾量基準でアルカリ金属元素０．７質量％以上とを含み、前記アルカリ金属元素が少なくともアルカリ金属酸化物の形態で含まれる金属精錬ダストの全部又は一部を水洗して、前記アルカリ金属酸化物をアルカリ金属水酸化物にして前記水洗水に溶解させて前記アルカリ金属水酸化物を除去し、前記アルカリ金属元素含有量が乾量基準で０．７質量％未満とした後、必要により水を添加して混合原料とし、この混合原料を塊成化して酸化金属塊成物となすことを特徴とする酸化金属塊成物の製造方法である。
【００１８】
請求項４の発明は、前記金属精錬ダストに、ＫＯＨ、ＫＣｌ、ＮａＯＨ及びＮａＣｌよりなる群から選ばれた少なくとも１種の物質と必要により水とを添加して混合原料とし、この混合原料を塊成化して酸化金属塊成物となすことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の酸化金属塊成物の製造方法である。
【００１９】
請求項５の発明は、前記混合原料を塊成化前又は塊成化後に５ｍｉｎ以上養生することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の酸化金属塊成物の製造方法である。請求項６の発明は、前記金属精錬ダストが、高炉ダスト、転炉ダスト、焼結ダスト、電気炉ダスト、ミルスラッジ及び酸洗スラッジよりなる群から選ばれた少なくとも１種の製鉄ダストを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の酸化金属塊成物の製造方法である。
【００２０】
（作用）
アルカリ金属元素を高濃度（乾量基準で０．７質量％以上）に含む金属精錬ダストに酸性物質と水とを添加して混合原料とすると、アルカリ金属元素（Ｎａ、Ｋ等）はダスト中において主としてＮａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ等の酸化物またはＮａＣｌ、ＫＣｌ等の塩化物の形態で存在していることから、このうちアルカリ金属酸化物は、酸性物質中の酸と優先的に中和反応してアルカリ金属塩となり、直ちに水に溶け込む。そのため、上述のアルカリ金属酸化物と水との反応による水酸化物や水和物の生成が防止される。そして、混合原料を塊成化した後、塊成物を乾燥する際には、アルカリ金属塩が塊成物の気孔中に微細な粒子として分散して析出する。したがって、ペレット内部に歪みや応力集中が生じることが防止されることに加え、アルカリ金属塩はバインダーとしての役目を有するので、塊成物の強度は著しく改善される。
【００２１】
なお、金属精錬ダスト中のアルカリ金属元素の含有量を乾量基準で０．７質量％以上に限定したのは、０．７質量％未満の場合には、酸性物質を添加しなくても著しい強度低下が認められないためである。
【００２２】
前記酸性物質としては、酸性を呈する物質であれば特に限定されるものではないが、アルカリ金属酸化物との反応を促進させるため強酸が好ましく、比較的安価な塩酸、硫酸、リグニン等を含むものであることが特に推奨される。
【００２３】
前記酸化金属は、酸化鉄の他、酸化ニッケル、酸化クロム、酸化マンガン、酸化亜鉛やこれらの混合物を含むものであってもよい。
【００２４】
アルカリ金属元素を高濃度（乾量基準で０．７質量％以上）に含む金属精錬ダストの全部又は一部を水洗することで、アルカリ金属酸化物は水酸化物にしたのち、またアルカリ金属塩化物はそのまま、水洗水に溶解させて除去することができる。そして、アルカリ金属元素含有量を０．７質量％未満、好ましくは、０．６質量％以下とした後に塊成化することによって、上述の水和物や塩化物の析出・晶出による歪み・応力集中が緩和されるので、酸性物質を添加しなくても塊成物の強度を改善できる。
【００２５】
乾量基準でアルカリ金属元素０．７質量％以上含む混合原料にＫＯＨ、ＫＣｌ、ＮａＯＨ、ＮａＣｌ等のアルカリ金属の水酸化物や塩化物を水とともに添加することが好ましい。これにより、塊成物の乾燥後、これらがバインダーとして働くので塊成物の強度を改善できる。
【００２６】
乾量基準でアルカリ金属元素０．７質量％以上含む混合原料を少なくとも５ｍｉｎ、さらに好ましくは１２０ｍｉｎ以上、特に好ましくは４０ｈ以上養生することが推奨される。これにより、アルカリ金属酸化物と酸とが反応して生成したアルカリ金属塩の水溶液が、混合原料内に万遍なく行き渡るので、塊成物の乾燥時におけるアルカリ金属塩の局所的な析出が防止されるとともに、アルカリ金属塩がバインダーとして働き、さらに強度向上効果が大きくなる。
【００２７】
また、塊成物に成形した後、乾燥前に、少なくとも５ｍｉｎ、さらに好ましくは２０ｍｉｎ以上養生することも推奨される。これにより、上記の混合原料を養生した場合と同様の作用効果が得られる。
【００２８】
前記金属精錬ダストとしては、酸化金属を比較的高濃度に含有するものであれば特に限定されず、例えば、高炉ダスト、転炉ダスト、焼結ダスト、電気炉ダスト、ミルスラッジ、酸洗スラッジ等の製鉄廃棄物を単独あるいは２種以上混合して用いることができる。また、必要により粉状鉄鉱石や炭材等を添加して用いてもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながらさらに詳細に説明する。
【００３０】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施に係る酸化金属塊成物の製造方法の実施形態（実施形態１）の概要を説明するフロー図である。ここに、符号１は金属精錬ダストＡを混合する混合器、符号２は混合器１で混合された混合原料Ｂを塊成化する塊成化手段で、塊成化手段２の例示として、符号２１は混合原料物Ｂを造粒して生ペレットＣ₁を製造するペレタイザー、２２は混合原料Ｂを加圧成形して生ブリケットＣ₂を製造するブリケットマシン、符号３は生ペレットＣ₁または生ブリケットＣ₂を乾燥して乾燥ペレットＤ₁または乾燥ブリケットＤ₂を製造する乾燥機である。
【００３１】
金属精錬ダストＡとして、高炉ダスト、転炉ダスト、焼結ダスト、電気炉ダスト、ミルスラッジ、酸洗スラッジ等の製鉄ダストを単独あるいは２種以上混合して用いることができる。また、必要により酸化金属源として粉状鉄鉱石、ミルスケールなどを添加してもよい。また、製鉄ダストに限らず、合金鉄製造や非鉄金属精錬などで発生するＮｉ、Ｃｒ、Ｍｎなどの非鉄金属の酸化物を含有するダストを用いることもできる。また、炭素質物質として石炭、コークス粉、石油コークス、チャー、木炭、ピッチ等などを適宜添加して用いてもよい。
【００３２】
一例として、高炉ダストを用いる場合には、高炉ダスト中には酸化鉄を主体とする酸化金属の他に、この酸化金属を還元してなお余剰となる高濃度の炭素が含有されているので、他の炭素濃度の低いダスト等と組み合わせて、酸化金属の量と炭素の量との比率を好適な範囲に調整して用いればよい。
【００３３】
このようにして調製した金属精錬ダストＡを、例えば公知のドラムミキサーなどの混合器１に装入し、例えば塩酸、硫酸、リグニンなどの酸性物質Ｅと水とをそれぞれ所要量添加し、所定時間混合して混合原料Ｂとする。なお、酸性物質Ｅは予め水で適当に薄めて水溶液として添加することが、混合原料Ｂ中に万遍なく行き渡らせることができるので好ましい。
【００３４】
なお、酸性物質Ｅの添加モル数は、混合原料Ｂ中のアルカリ金属元素の総モル数の２０％以上、より好ましくは３０％以上のモル数の水素イオンを有する量とすることが推奨される。これにより、アルカリ金属酸化物の一部が中和されてアルカリ金属塩となるので、アルカリ金属水酸化物の生成が効果的に防止される。添加モル数の上限は、アルカリ金属元素の総モル数の１００％のモル数の水素イオンを有する量と想定される。１００％以上添加しても効果は増加しないと考えれるためである。
【００３５】
混合原料Ｂを塊成化手段２の一手段であるペレタイザー２１で造粒して、生ペレットＣ₁とする。ペレタイザー２１としては、公知のディスク型ペレタイザーやドラム型ペレタイザーを用いることができる。造粒に際し、必要により水を追加してもよい。あるいは、混合原料２に添加する酸性物質Ｅの全部または一部を水溶液としてここで添加してもよい。生ペレットの直径はハンドリングの面と還元炉での還元速度の面を考慮して６〜３０ｍｍの範囲とすることが好ましく、９〜１６ｍｍの範囲とすることがより好ましい。
【００３６】
あるいは、混合原料Ｂを塊成化手段２の別手段であるブリケットマシン２２で加圧成形して、生ブリケットＣ₂としてもよい。ブリケットマシン２２としては、例えば生産性に優れる公知の双ロール型ブリケットマシンを用いることが推奨されるが、エクストルーダーやシリンダーブレスなどを用いてもよい。生ブリケットのサイズは、上記生ペレットと同等程度の体積のものとするとよい。
【００３７】
このようにして塊成化された生ペレットＣ₁または生ブリケットＣ₂を、例えば公知の移動グレート式ドライヤーなどの乾燥機３を用いて、水分量を１質量％以下とすることにより、高強度の乾燥ペレットＤ₁または乾燥ブリケットＤ₂が製造できる。
【００３８】
なお、混合原料Ｂを塊成化手段Ｂで塊成化する前に、例えば、図示しないホッパーなどに少なくとも５ｍｉｎ、さらに好ましくは１２０ｍｉｎ以上、特に好ましくは４０ｈ以上保持して養生することが推奨され、これにより、アルカリ金属酸化物と酸とが反応して生成したアルカリ金属塩の水溶液が、混合原料Ｂ中に万遍なく行き渡るので、塊成物の乾燥後時におけるアルカリ金属塩の局所的な析出が防止されるとともに、アルカリ金属塩がバインダーとして働き、さらに強度向上効果が増すので好ましい。
【００３９】
あるいは、生ペレットＣ₁または生ブリケットＣ₂を乾燥機３で乾燥する前に、例えば、図示しないベルトコンベア上などで少なくとも５ｍｉｎ、さらに好ましくは２０ｍｉｎ以上保持して養生することも同様の強度向上効果が得られ好ましい。
【００４０】
（実施形態２）
図２は、本発明の実施に係る酸化金属塊成物の製造方法の別の実施形態（実施形態２）の概要を説明するフロー図である。ここに、符号４は金属精錬ダストＡの全部または一部を水洗する水洗手段である。水洗手段４としては、例えば公知の濾過装置を有するシックナーなどを用いることができる。金属精錬ダストＡは必ずしも全量を水洗する必要はなく、その一部を水洗することにより、混合原料として所要のアルカリ金属元素濃度（乾量基準で０．７質量％未満、好ましくは、０．６質量％以下）まで低下できればよい。また、金属精錬ダストＡとして複数のダストを組み合わせて用いる場合には、その複数のダストのうち、アルカリ金属元素濃度の高いものから順に水洗することが最も効率的で望ましい。
【００４１】
水洗手段４で水洗され濾過された水洗ダストＡ'と、水洗を行わない未水洗ダストＡ''とを混合器１に装入し、さらに必要により水を添加し混合して混合原料Ｂを作製し、以後、実施形態１と同様のプロセスを経て、高強度の乾燥ペレットＤ₁または乾燥ブリケットＤ₂が製造できる。
【００４２】
なお、混合原料Ｂはアルカリ金属元素濃度が十分低下されているので酸性物質を添加する必要がない。
【００４３】
混合器１で混合原料Ｂを作製する際、ＫＯＨ、ＫＣｌ、ＮａＯＨ、ＮａＣｌ等のアルカリ金属の水酸化物や塩化物Ｆを添加することが、塊成物の乾燥後にバインダーとして働くので好ましく、これらは、混合原料Ｂ中に万遍なく行き渡るよう、水に溶かして水溶液として添加するのがよい。なお、塊成化手段２としてペレタイザー２１を用いる場合には、上記アルカリ金属の水酸化物や塩化物の水溶液の全部または一部をここで添加してもよい。
【００４４】
このようにして製造された乾燥ペレットＤ₁または乾燥ブリケットＤ₂は強度に優れ、図示しない還元炉である例えば回転炉床炉への装入時に粉化することがないので、高歩留まりで、かつ操業トラブルを生じることなく高生産性で還元鉄が製造できる。
【００４５】
なお、ＫＯＨ、ＫＣｌ、ＮａＯＨ、ＮａＣｌ等のアルカリ金属の水酸化物や塩化物Ｆの混合原料への添加は、上記のように金属精錬ダストＡを水洗した後に行うことが好ましいが、金属精錬ダストＡを水洗しないでそのまま用いた場合にも効果を有する。
【００４６】
また、上記実施形態１および２（図１、２）において乾燥機３を省略し、生ペレットＣ₁または生ブリケットＣ₂を直接、図示しない還元炉である例えば回転炉床炉へ装入し、回転炉床炉内に設けた、還元ゾーンに先行する乾燥ゾーンで乾燥を行ってもよい。この乾燥ゾーンで乾燥されたペレットまたはブリケットは強度が高いので、還元ゾーンで還元され回転炉床炉から排出される際の機械的ハンドリングによっても還元鉄が壊れたり粉化することがなく、高歩留まりで還元鉄を製造できる。
【００４７】
【実施例】
本発明の作用効果を確認するため、以下の実験を実施した。
【００４８】
（実施例１）
表１に示す成分の高炉湿ダストと溶銑予備処理ダストとを質量比で３８：６２の割合で配合し、これに種々の添加剤を添加して混合器で混合し、この後、ディスク型ペレタイザーで水分を調整して水分含有量が１３〜１９質量％（乾量基準）の生ペレットに造粒した。造粒後、篩い分けた直径１６〜１９ｍｍの生ペレットを、電気恒温器内で１６０℃で２ｈ乾燥して水分含有量１質量％未満とし、冷却して乾燥ペレットを得た。この乾燥ペレットについて圧潰強度と落下強度を測定し、比較試験を行った。
【００４９】
圧潰強度は、ＩＳＯ４７００に基づいて測定し、落下強度は、乾燥ペレットを４５ｃｍの高さから水平な鉄板上に繰り返し落下させ、破壊せずに形状を保っていた落下回数で表したものである。
【００５０】
【表１】

【００５１】
添加剤とその添加量および比較試験の結果を表２に示す。
【００５２】
乾燥ペレットに要求される強度は、採用する還元炉の形式・規模等により異なるが、一般的に、圧潰強度で３ｋｇ／ｐ程度以上、落下強度で１回程度以上、好ましくは２回程度以上である。表２に示すように、比較例の番号１，２は酸性物質が添加されていないため、酸性物質以外の消石灰または小麦粉が添加されているにも関わらず乾燥ペレットの圧潰強度は２．４７ｋｇ／ｐ以下、また落下強度も０．８回以下と低く、要求される強度を満足しない。
【００５３】
それに対し、本発明例の番号３〜８は、酸性物質である、硫酸、塩酸、リグニンのいずれかが添加されており、酸性物質以外の添加物の添加の有無に関わらず乾燥ペレットの圧潰強度は５．１７ｋｇ／ｐ以上、落下強度は２．９回以上と要求される強度を満足した。
【００５４】
また、アルカリ金属元素の挙動を検討するため、番号１、６、７の乾燥ペレットについて、それぞれの断面をＥＰＭＡにより元素分布を調査した。なお、アルカリ金属元素については、最も高濃度に含有されているＫについてのみ調査を実施した。その結果、比較例の、酸性物質を添加していない番号１の乾燥ペレットの場合には、Ｋは断面全体にほぼ一様に分布しているのに対し、Ｃｌは表層部で濃度が高く、内部で濃度が低くなっていた。このことから、ダスト中の固相のＫＣｌは一旦造粒水分に溶解した後、乾燥時にペレット表層部で結晶化して晶出する一方、ダスト中の固相のＫ₂Ｏは造粒水分と反応してＫＯＨとなり、乾燥時にさらに水和反応でＫＯＨ・ｍＨ₂Ｏを生成し、乾燥ペレットの強度低下をもたらしたものと想定される。
【００５５】
一方、本発明例の、硫酸水溶液を添加した番号６の乾燥ペレットの場合には、断面全体にＫとＳとがほぼ同一場所に局所的に点在して分布しているのに対し、Ｃｌは表層部で濃度が高く、内部で濃度が低くなっていた。このことから、ダスト中の固相のＫ₂Ｏはほぼ全量がＨ₂ＳＯ₄と優先的に反応してＫ₂ＳＯ₄となり、このＫ₂ＳＯ₄が一旦造粒水に溶解した後、乾燥時にペレット内部に析出する一方、ダスト中に当初から存在する固相のＫＣｌは一旦造粒水に溶解した後、乾燥時にペレット表層部に析出したものと推定され、ＫＯＨ・ｍＨ₂Ｏの生成が防止されて乾燥ペレットの強度が改善されたものと想定される。
【００５６】
また、本発明例の、塩酸水溶液を添加した番号７の乾燥ペレットの場合には、Ｋは表層部で濃度が高く、内部ではＫはほとんど観察されないほど濃度が低く、ＣｌもＫと同様の分布を示した。このことから、ダスト中の固相のＫ₂Ｏはほぼ全量がＨＣｌと優先的に反応してＫＣｌとなり、このＫＣｌがダスト中に当初から存在するＫＣｌとともに一旦造粒水に溶解した後、乾燥時にペレット表層部で析出したものと推定され、ＫＯＨ・ｍＨ₂Ｏの生成が防止されて乾燥ペレットの強度が改善されたものと想定される。（なお、硫酸水溶液の添加の場合と塩酸水溶液の添加の場合とでカリウム塩の析出挙動が異なる理由は現在のところ不明である。）
【００５７】
【表２】

【００５８】
（実施例２）
次に、上記実施例１と同じ表１に示す成分の高炉湿ダストと溶銑予備処理ダストとを実施例１と同じく質量比で３８：６２の割合で混合後、混合原料の２倍の質量の水中で５ｍｉｎ攪拌し、上澄み液を排出する操作を２回繰り返す方法で水洗した。水洗後の混合原料のアルカリ金属元素濃度（Ｎａ＋Ｋ）は０．６質量％であり、０．７質量％未満となった。この水洗後の混合原料に種々の添加剤を添加し、実施例１と同様の製造条件で生ペレットを造粒し、この生ペレットを実施例１と同様の条件で乾燥して乾燥ペレットを得た。この乾燥ペレットについて圧潰強度と落下強度を測定し、比較試験を行った。
【００５９】
添加剤とその添加量および比較試験の結果を表３に示す。
【００６０】
表３に示すように、本発明例の番号１１は、水洗後の混合原料中のアルカリ金属元素濃度が０．６質量％と０．７質量％未満となったことにより、乾燥ペレットの圧潰強度は５．４２ｋｇ／ｐ、落下強度は２．１回と要求される強度（圧潰強度３ｋｇ／ｐ以上、落下強度２回以上）を満足した。
【００６１】
また、本発明例の番号１２〜１４は、番号１１に対してさらにＫＯＨ、ＫＣｌのいずれかが添加されたことにより、乾燥ペレットの圧潰強度は５．１３ｋｇ／ｐ以上、落下強度は４．２回以上まで上昇し、ＫＯＨ、ＫＣｌ等の添加の効果が確認された。
【００６２】
【表３】

【００６３】
（実施例３）
次に、上記実施例１と同じ表１に示す成分の高炉湿ダストと溶銑予備処理ダストとを質量比で３８：６２の割合で配合し、これに添加剤として消石灰を１．５％添加し混合して混合原料とした。この混合原料を表４に示す３通りの造粒条件で生ペレットを造粒し、この生ペレットを実施例１と同様の条件で乾燥して乾燥ペレットを得た。この乾燥ペレットについて圧潰強度と落下強度を測定し、比較試験を行った。
【００６４】
造粒条件とその添加量および比較試験の結果を表４に示す。
【００６５】
表４に示すように、番号２１では、造粒時に全造粒水分を添加し、養生時間を設けなかったことにより、乾燥ペレットの圧潰強度は１．１７ｋｇ／ｐ、落下強度は０．１回と著しく低かった。これに対し、番号２２および２３では、混合原料に造粒水分の一部を添加し所定時間養生したことにより、乾燥ペレットの圧潰強度は２．０９ｋｇ／ｐ以上、落下強度は２．２回以上まで上昇し、養生の効果が確認された。
【００６６】
【表４】

【００６７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、アルカリ金属元素を高濃度に含む金属精錬ダストを用いても、乾燥後の強度に優れた酸化金属塊成物が製造でき、回転炉床炉などの還元炉に装入する際の粉化が防止され、製品還元鉄の歩留りの向上や品質（金属化率）向上が達成できる。さらに、粉が炉床に付着することが防止され、長期に安定操業が可能となり、生産性も向上する。
【００６８】
その結果、低コストで高品質（高金属化率）の還元鉄が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に係る酸化金属塊成物の製造方法の実施形態（実施形態１）の概要を説明するフロー図である。
【図２】本発明の実施に係る酸化金属塊成物の製造方法の別の実施形態（実施形態２）の概要を説明するフロー図である。
【符号の説明】
１…混合器
２…塊成化手段
２１…ペレタイザー
２２…ブリケットマシン
３…乾燥機
４…水洗手段
Ａ…金属精錬ダスト
Ａ'…水洗ダスト
Ａ''…未水洗ダスト
Ｂ…混合原料
Ｃ₁…生ペレット
Ｃ₂…生ブリケット
Ｄ₁…乾燥ペレット
Ｄ₂…乾燥ブリケット
Ｅ…酸性物質
Ｆ…アルカリ金属の水酸化物または塩化物

Claims

主成分たる酸化金属と、この酸化金属を還元するのに必要な量の炭素質物質と、乾量基準でアルカリ金属元素０．７質量％以上とを含む金属精錬ダストに、酸性物質と水とを添加し、前記酸性物質の添加モル数は前記アルカリ金属元素の総モル数の２０％以上のモル数の水素イオンを有する量として混合原料とし、この混合原料を塊成化して酸化金属塊成物となすことを特徴とする酸化金属塊成物の製造方法。
前記酸性物質が、塩酸、硫酸及びリグニンよりなる群から選ばれた少なくとも１種の酸を含むことを特徴とする請求項１に記載の酸化金属塊成物の製造方法。
主成分たる酸化金属と、この酸化金属を還元するのに必要な量の炭素質物質と、乾量基準でアルカリ金属元素０．７質量％以上とを含み、前記アルカリ金属元素が少なくともアルカリ金属酸化物の形態で含まれる金属精錬ダストの全部又は一部を水洗して、前記アルカリ金属酸化物をアルカリ金属水酸化物にして前記水洗水に溶解させて前記アルカリ金属水酸化物を除去し、前記アルカリ金属元素含有量が乾量基準で０．７質量％未満とした後、必要により水を添加して混合原料とし、この混合原料を塊成化して酸化金属塊成物となすことを特徴とする酸化金属塊成物の製造方法。
前記金属精錬ダストに、ＫＯＨ、ＫＣｌ、ＮａＯＨ及びＮａＣｌよりなる群から選ばれた少なくとも１種の物質と必要により水とを添加して混合原料とし、この混合原料を塊成化して酸化金属塊成物となすことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の酸化金属塊成物の製造方法。
前記混合原料を塊成化前又は塊成化後に５ｍｉｎ以上養生することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の酸化金属塊成物の製造方法。
前記金属精錬ダストが、高炉ダスト、転炉ダスト、焼結ダスト、電気炉ダスト、ミルスラッジ及び酸洗スラッジよりなる群から選ばれた少なくとも１種の製鉄ダストを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の酸化金属塊成物の製造方法。