JP4935384B2 - 還元金属の製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は、金属含有物および固体還元材を含む混合原料を、移動型炉床炉の水平移動する炉床上に装入し、その炉床が炉内を移動する間に前記混合原料を加熱還元し、少なくとも一度は溶融状態に導くことによって、還元金属を製造する方法において、前記混合原料として、この混合原料のうちの粒径が1mm以上である造粒原料と、造粒処理時に造粒されずに残った粉または篩下粉として発生しかつ粒径が1mm未満の粉である粉状原料との混合物であって、該混合原料に含まれる粉状原料の割合で示される粉率が5〜50mass%のものを用いることを特徴とする還元金属の製造方法である。
a.前記炉床上には、まず固体還元材を装入堆積させ、その固体還元材層の上に前記混合原料を装入堆積させること、
b.前記粉状原料として、造粒処理時に発生する粉の他さらに、造粒処理工程を経ない粒径が1mm未満の粉である生原料粉を用いること、
d.前記造粒原料は、金属酸化物含有湿原料粉に乾燥粉と固化剤とを加えて造粒したものであること、
e.前記金属含有物が、製鉄ダストや製鉄スラッジの粉であること、
がより有効な解決手段となり得るものである。
(式1)
かさ密度=Ss・ρs
(式2)
かさ密度=(Hs・Ss・ρs+Hp・(1−Ss)・ρp)/Hs
(式3)
かさ密度=
(Hs・Ss・ρs+Hp・(1−Ss)・ρp)/(Hp−Hs)・ρp/Hp
(式4)
H0・Ss・ρs
=Hs・Ss・ρs+Hp・(1−Ss)・ρp (Hs>Hp)
(式5)
H0・Ss・ρs
=Hs・Ss・ρs+Hs・(1−Ss)・ρp+(Hp−Hs) (Hs<Hp)
また、この時の粉率は以下の式6に従う。
(式6)
Rp=1−Hs/H0
t=0、x−0において、T=T1
境界条件は、
t=∞、x>0において、T=T0
x=0、t>0において、T=T0
x=H、t>0において、δT/δx=0
である。これらの式を無次元化し、
(式8)
また初期条件、境界条件はそれぞれ以下のようになる。
θ=0、ω>0において、φ=1
θ=∞、ω>0において、φ=0
ω=0、θ>0において、φ=0
ω=1、θ>0において、δφ/δω=0
混合原料中に含まれる酸化鉄等の還元に必要な理論炭素量をA、原料中に含まれる固体還元材中の炭素の含有量をBとし、Aに対するBの割合(B/A)を炭材比とすると、炭材比が低すぎると、溶融物の還元に時間がかかり生産性が低下する。一方、炭材比が高すぎると還元生成物の溶融が困難となり、更には原料の装入堆積層の層厚が大きくなり、操業負荷が増大する。このような観点から本発明では、前記炭材比は0.8〜4.0程度の混合原料とすることが好ましい。
本発明方法に適合する装入方法としては、造粒原料の表面ならびにこれらの相互間に前記粉状原料が介在するように行う。即ち、造粒原料の表面に粉状原料が付着して擬似粒子を形成するような形態となることが好ましく、さらに造粒原料と他の造粒原料との間隙に粉状原料が介在するように装入されることが好ましい。
これは金属含有物と固体還元剤とを混合して造粒した際に生成した造粒物と造粒されずに残った粉をそのまま移動型炉床炉の炉床上へ装入することで容易に実現できる。あるいは、造粒物と粉とを篩分けした後に改めて造粒物と篩下粉とを混合してもよい。さらに篩下粉に加えて未造粒の生原料粉を一緒に混合してもよい。
この従来方法では、造粒ペレットを1mmグリズリーにて分級し、+1mmのペレット(造粒原料)のみを炉床上に装入して、粉率0%のペレットを用いて操業した。この時の造粒機稼働率、水分添加率、固化剤添加率を100%とし、この操業での還元鉄生産性を100%として、以下の発明法1〜3までの操業結果と比較した。
この方法は、造粒時の水分添加率を60mass%としたところ、造粒歩留まりが6割程度(即ち、粉率:約40mass%)であった。グリズリーを使わず、造粒物と未造粒粉、破砕粉等の粉の全量を炉内に装入して操業したところ、生産性は従来法と変わらなかった。
そして、この方法では水分添加率を低減し、造粒物の含有水分量を少なくしたことにより、野積み養生日数が短縮および乾燥機の電力コスト低減が可能になった。さらに、この方法では、造粒物の分級により発生する粉を返し鉱にする設備が不要となり、還元鉄製造コストが90%と低減した。
この方法では、造粒時の固化剤添加率を60mass%としたところ、造粒歩留まりが6割程度(粉率:約40mass%)であった。グリズリーを使うことなく、造粒物と未造粒粉、破砕粉等の粉全量を炉内に装入して操業したところ、生産性は従来法と変わらなかった。
そして、この方法の場合、固化剤の使用比率を低減したことにより、固化剤コストが低減され、造粒時に篩下粉を返鉱とする設備が不要となり、還元鉄製造コストが90%と低下した。
この方法では、造粒機の稼働率を60%とし、造粒に供しない生原料粉を40mass%と混合して炉床上に装入した。生産性は従来法と変わらなかった。そしてこの方法では造粒機稼働率を低減することにより、造粒機電力コストおよび設備補修コストが著しく低減し、さらに、造粒時の篩下の粉を返鉱にする設備が不要となり、還元鉄製造コストが85%と大幅に低下した。
以上、この実施例の結果について表3にまとめて示す。
2 原料装入層
10a 予熱帯
10b 還元帯
10c 溶融帯
10d 冷却帯
11 排出装置
12 装入装置
Claims (5)
- 金属含有物および固体還元材を含む混合原料を、移動型炉床炉の水平移動する炉床上に装入し、その炉床が炉内を移動する間に前記混合原料を加熱還元し、少なくとも一度は溶融状態に導くことによって、還元金属を製造する方法において、
前記混合原料として、この混合原料のうちの粒径が1mm以上である造粒原料と、造粒処理時に造粒されずに残った粉または篩下粉として発生しかつ粒径が1mm未満の粉である粉状原料との混合物であって、該混合原料に含まれる粉状原料の割合で示される粉率が5〜50mass%のものを用いることを特徴とする還元金属の製造方法。 - 前記炉床上には、まず固体還元材を装入堆積させ、その固体還元材層の上に前記混合原料を装入堆積させることを特徴とする請求項1に記載の還元金属の製造方法。
- 前記粉状原料として、造粒処理時に発生する粉の他さらに、造粒処理工程を経ない粒径が1mm未満の粉である生原料粉を用いることを特徴とする請求項1または2に記載の還元金属の製造方法。
- 前記造粒原料は、金属酸化物含有湿原料粉に乾燥粉と固化剤とを加えて造粒したものであることを特徴とする請求項1に記載の還元金属の製造方法。
- 前記金属含有物が、製鉄ダストや製鉄スラッジの粉であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1に記載の還元金属の製造方法。
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