JP4564126B2

JP4564126B2 - ロータリーキルンを用いた溶鉄製造方法

Info

Publication number: JP4564126B2
Application number: JP2000087025A
Authority: JP
Inventors: 伸一黒豆
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2020-03-27
Also published as: JP2001271108A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はロータリーキルンを用いた溶鉄製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉鉱石や製鋼ダスト等を原料とする溶鉄製造方法の従来技術について、説明する。
【０００３】
第１従来技術
同一目的の典型的技術として、ウェルツ法があり、また、ロータリーキルンを用いて還元反応を行う技術として、ＳＬ−ＲＮ法やクルップ・レン方式がある。
しかし、これらの第１従来技術においては、炉内に原料を装入する前に、造塊処理を行い塊状原料としておかねばならない。
【０００４】
第２従来技術
製鋼ダスト処理及び直接還元製鉄の目的で、ロータリーハースファーネスを用いたInmetcoプロセスやFastmetプロセスが知られている。しかし、これら第２従来技術においても、炉内に装入する前に、造塊処理を行い原料を塊状としておかねばならない。
【０００５】
第３従来技術
本出願人の発明による特許第２７８９３３１号「製鉄所発生廃棄物等の再資源か方法及びその装置」においては、ロータリーキルンを用いて、粉体又は脱水ケーキ状のままの原料を直接に装入するものであり、前処理は不要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
第３従来技術においては、炉内へ装入する前に原料の前処理は不要であるが、溶鉄の回収率をさらに向上させ、還元剤としての炭材の使用量を減らして、省エネルギー化やコスト削減をさらに行う必要がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記第３従来技術を改良して、溶鉄回収率を向上し、省エネルギー化し、溶鉄製造コストを削減することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１に記載の本発明に係るロータリーキルンを用いた溶鉄製造方法、すなわち、外装炭として石油コークスを使用することを特徴とし、酸化鉄含有被処理物を１１００℃以上の温度で還元・溶融するロータリーキルンを用いた溶鉄製造方法であって、外装炭としての石油コークスの粒度が０．５〜４ｍｍの範囲であることを特徴とするロータリーキルンを用いた溶鉄製造方法によって、達成される。
【０００９】
本発明の好ましい実施態様においては、請求項２に記載のように、上記被処理物とともに、成分調整用としてＣａＯ及びＳｉＯ_２を含む物質をロータリーキルンに投入し、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）を１．５以上、好ましくは２．０以上の範囲とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態のロータリーキルンを用いた溶鉄製造方法について、添付図面を参照して、説明する。
【００１１】
酸化鉄含有被処理物として、粉鉄鉱石や製鋼ダスト等が使用される。
【００１２】
固体還元剤もロータリーキルンに装入されるが、通常、石炭、石炭コークス、石油コークスなどの炭材が用いられる。
【００１３】
ロータリーキルンへ装入する前に、予め酸化鉄含有被処理物と混合する炭材を「内装炭」と呼び、他方、ロータリーキルンへ投入する際に、酸化鉄含有被処理物と別個に装入するものを「外装炭」と呼ぶ。
【００１４】
内装炭としては、平均粒度約７０μ１００％程度の微細な炭材を使用するが、外装炭としては、比較的粒度の大きいものを使用する。
【００１５】
これは粒子の細かい炭材の方が還元反応において活性であり、比較的低温領域での酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３）と炭素との反応に有利である。一方、粒子の大きな外装炭はこの温度領域では、生成した還元鉄の酸化防止剤としての役目を果たしている。また、気固反応による還元の末期に、固体還元鉄への浸炭が生じ、炭素を飽和した鉄が溶出を始める。この浸炭は、主として外装炭の役目である。そのため、外装炭の粒度、量、種類が重要であり、浸炭反応の速度を左右する。
【００１６】
図１は還元率と炭材の種類との関係を示すグラフである。高炉ダストを酸化鉄含有被処理物として用い、実験を行った結果である。１１００℃付近で石炭及び石炭コークスについては再酸化が生じているが、灰分の僅少な石油コークスについては１３００℃までの温度領域で還元が進行していることがわかる。これはＦｅＯの存在下では、石炭や石炭コークスの灰分が低融点の化合物を生成し、１１００℃以上の温度領域で溶融し、還元反応を阻害するためであると考えられる。
Ｆｅ_２Ｏ_３やカルシウムフェライト等を多く含有する高炉ダストを酸化鉄含有被処理物として用いる場合、外装炭として石油コークスを使用するのが有効であることを見出した。
【００１７】
図２は、鉄回収率を５０％と一定にした場合の必要な外装炭還元当量と被処理物の塩基度との関係を示すグラフである。外装炭としては石油コークスを用いている。塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）が０．６〜０．８のグループＡは高炉ダスト、塩基度が１．３〜１．５グループＢは製鋼ダスト、そして、塩基度が２．０〜２．５のグループＣ、Ｄはステンレス鋼ダストについての実験結果である。
【００１８】
塩基度が低い場合、上述のように１１００℃以上の浸炭領域で、被処理物であるダストが溶融・溶着しやすくなり、還元生成した溶融鉄もこれら溶融物に巻き込まれ再酸化し、結果として、鉄回収率が低下する傾向になる。従って、鉄回収率を５０％にするためには、図２に示すように必要以上の量の炭素を投入しなければならず、この多量の炭素によって再酸化が防止されているのである。
【００１９】
したがって、外装炭の必要量を２当量以下とするには、被処理物の塩基度を１．５以上にする必要があることを実験によって見出した。
【００２０】
上記のように、外装炭は還元剤として作用するとともに、還元が終了した時点では、浸炭剤として機能し、還元鉄の融点を降下させる。外装炭の粒度が小さすぎると、燃焼もしくは還元反応によって消費され、消失してしまい、逆に、粒度が大きすぎると、比表面積が小さいことから、還元反応や浸炭反応が進行しにくくなる。
【００２１】
図３は、鉄回収率と外装炭石油コークス粒度との関係を示すグラフである。実験結果から得たグラフであるが、０．５〜４．０ｍｍの粒度範囲の石油コークスを外装炭として用いると、鉄回収率が５０％以上となり良好であることが判明した。
【００２２】
なお、内装炭の必要量は化学当量が１．０〜１．５の範囲であり、好ましくは、１．２〜１．５の範囲である。すなわち、被処理物中の酸化鉄を還元するのに必要な化学当量であり、理論値の何倍であるかを示す値である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のロータリーキルンを用いた溶鉄製造方法においては、外装炭として石油コークスを用い、その粒度を０．５〜４．０ｍｍの範囲としているので、還元剤を向上させ、鉄回収率を向上させることができる。その結果として、ロータリーキルンの生産能力が実質的が向上し、製造コストを削減することができる。
【００２４】
また、本発明のロータリーキルンを用いた溶鉄製造方法においては、外装炭として、石油コークスを用い、その粒度を０．５〜４．０ｍｍの範囲とし、被処理物の塩基度を１．５以上、好ましくは２．０以上としているので、必要とする外装炭の当量が２以下となる。その結果、外装炭の必要量が減り、鉄製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は還元率と炭材の種類との関係を示すグラフである。
【図２】図２は、鉄回収率を５０％と一定にした場合の必要な外装炭還元当量と被処理物の塩基度との関係を示すグラフである。
【図３】図３は、鉄回収率と外装炭石油コークス粒度との関係を示すグラフである。

Claims

外装炭として石油コークスを使用することを特徴とし、酸化鉄含有被処理物を１１００℃以上の温度で還元・溶融するロータリーキルンを用いた溶鉄製造方法であって、外装炭としての石油コークスの粒度が０．５〜４ｍｍの範囲であることを特徴とするロータリーキルンを用いた溶鉄製造方法。
上記被処理物とともに、成分調整用としてＣａＯ及びＳｉＯ₂を含む物質をロータリーキルンに投入し、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）を１．５以上の範囲とする請求項１に記載のロータリーキルンを用いた溶鉄製造方法。