JP6744434B2 - 「生の」カルシウム−マグネシウム化合物およびカルシウムフェライトを含む熱処理されたブリケットとその製造方法 - Google Patents
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Description
均質な粉末混合物を得るため、カルシウム−マグネシウム化合物(好ましくは生石灰の粒子の形態のカルシウム−マグネシウム化合物)を鉄ベースの化合物(好ましくは酸化鉄の形態の鉄ベースの化合物)の粒子と混合する工程と、
前記均質な粉末混合物をローラープレスに供給する工程と、
生ブリケットの形態のカルシウム−マグネシウム組成物を得るための、前記均質な粉末混合物を前記ローラープレスで圧縮する工程。
i.前記組成物の重量に対して、少なくとも40重量%のCaO+MgO当量の「生の」カルシウム−マグネシウム化合物、および、前記組成物の重量に対して、少なくとも20重量%、好ましくは少なくとも25重量%、より好ましくは少なくとも30重量%、好ましくは少なくとも35重量%のFe2O3当量の鉄ベースの化合物を混合機に供給する工程(前記鉄ベースの化合物は、メジアン径d50が100μm未満、好ましくは50μm未満であり、径d90が200μm未満、好ましくは150μm未満、好ましくは130μm未満、より好ましくは100μm未満であることを特徴とする非常に細かい粒度分布を有する)、および、
ii.前記「生の」カルシウム−マグネシウム化合物および前記鉄ベースの化合物の均質な粉末混合物を得るのに十分な所定の時間、前記鉄ベースの化合物と、前記「生の」カルシウム−マグネシウム化合物を混合する工程。
高温金属および任意に鉄ベースのくずを容器に導入する少なくとも1つの工程、
本発明に係る生ブリケットの形態の組成物、または、本発明に係る熱処理されたブリケットの形態の組成物を前記容器に導入する少なくとも1つの工程、
前記容器に酸素を吹き入れる少なくとも1つの工程、
前記容器において、ブリケットの前記組成物とともにスラグを形成する少なくとも1つの工程、
脱リン化および/または脱硫化によって高温金属から、リン化合物および/または硫黄化合物の含有量が低減した精錬金属、および/または精錬金属の含有量が増加した精錬金属を得る少なくとも1つの工程、並びに、
リン含有成分および/または硫黄含有成分の含有量が低減した前記精錬金属、および/または精錬金属の含有量が増加した前記精錬金属を排出する少なくとも1つの工程、を含む。
P1は、ブリケット化を目的とする粉末混合物における、粒子径が90μm未満である「生の」カルシウム−マグネシウム化合物の%(粒子径が90μm未満のカルシウム−マグネシウム化合物の割合)を表し、
P2は、ブリケット化を目的とする粉末混合物における、粒子径が90μm超である「生の」カルシウム−マグネシウム化合物の%を表し、
P3は、ブリケット化を目的とする粉末混合物における(非常に細かい粒度分布の)鉄ベースの化合物の%を表し、
C1は、粒子径が90μm未満の「生の」カルシウム−マグネシウム化合物の粒子におけるCaO当量で表された%を表し、
C2は、粒子径が90μm超の「生の」カルシウム−マグネシウム化合物の粒子におけるCaO当量で表された%を表し、
C3は、鉄ベースの化合物におけるFe2O3当量で表された%を表すとき、
重量比「P1/(P1+P3)」は、モノカルシウムフェライトまたはジカルシウムフェライトのいずれかを優先的に形成するために制御されなければならない重要なパラメータで、より一般的には、重量比「P1.C1/(P1.C1+P3.C3)」が、モノカルシウムフェライトまたは他のジカルシウムフェライトのいずれかを優先的に形成することを可能にするパラメータの1つである。
並行流再生炉内で軟焼石灰の塊から、粉砕された生石灰微粒子を作製した。粉砕は、2mmのふるい、および2mmより大きい粒子径のための再循環ループを備えるハンマーミル中で行われる。粉砕されたこれらの生石灰微粒子は、粒子径が90μm未満である粒子を29%(d30<90μm)、90μmより大きい粒子を71%、500μmより大きい粒子を37%、1mmより大きい粒子を21%、および2〜3mmの粒子を1%含んでいる。水反応性試験におけるt60の値は、0.9分間である。BET比表面積(190℃で2時間以上、真空脱ガス処理した後、窒素吸着圧力計により測定し、ISO規格9277:2010Eに記載のマルチポイントBET法によって算出する)は、1.7m2/gである。粉砕されたこれらの生石灰微粒子は、CaOを95.7重量%、MgOを0.8重量%含む。
生石灰微粒子(任意に、粉砕された生石灰微粒子)、
前記酸化鉄微粒子、
粉末状ステアリン酸カルシウム。
0〜2mmの大きさの粒子を含む、粉砕された生石灰を用いて、本発明に係る生ブリケットを製造する。前記粉砕した生石灰は、異なる粒度分布を有し、赤鉄鉱(Fe2O3)型の酸化鉄をFe2O3当量で10〜60重量%含む。これらの実施例において使用する酸化鉄は、d10が0.5μm、d50が12.3μmおよびd90が35.7μmであることを特徴とする。各実施例において、0〜2mmの大きさである粉砕された生石灰の粒子は、90μm未満の粒子を30%以上有する。作製方法は、実施例1で説明される。
生ブリケットにおける、Fe2O3当量で表される鉄ベースの化合物の含有量に対する、BET比表面積(SSA)の変化;
生ブリケットにおける、Fe2O3当量で表される鉄ベースの化合物の含有量に対する、多孔率の変化;
1100℃で20分間熱処理(TT)されたブリケットにおける、Fe2O3当量で表される鉄ベースの化合物の含有量に対する、BET比表面積(SSA)の変化;および、
1100℃で20分間熱処理(TTA)されたブリケットにおける、Fe2O3当量で表される鉄ベースの化合物の含有量に対する、多孔率の変化。
生ブリケットにおける、Fe2O3当量で表される鉄ベースの化合物の含有量に対する、シャッターテスト指数の変化;および、
1100℃(TT)で20分間熱処理されたブリケットにおける、Fe2O3当量で表される鉄ベースの化合物の含有量に対する、シャッターテスト指数の変化。
ブリケットの重量に対して、d97が150μmである磁鉄鉱Fe3O4の形態の酸化鉄を38.85重量%、d97が2mm未満であり、d30が90μm未満である生石灰を60.9重量%、およびステアリン酸カルシウムを0.25重量%用いて生ブリケットを作製した。3層のブリケットからなる固定層を、1100℃で20分間熱処理し、熱処理されたブリケットを得た。熱処理されたブリケット中のモノカルシウムフェライトに変化した鉄の重量%は8%であり、ジカルシウムフェライトに変化した鉄の重量%は82%である。
ブリケットの重量に対して、d10が0.5μmであり、d50が12.3μmであり、d90が35.7μmであることを特徴とする赤鉄鉱Fe2O3の形態である酸化鉄を39.9重量%、d97が2mm未満であり、d30が90μm未満である生石灰を59.85重量%、およびステアリン酸カルシウムを0.25重量%用いて、生ブリケットを作製した。得られたブリケットを、実施例17と同様の条件で熱処理し、熱処理されたブリケットを得た。このとき、熱処理されたブリケット中のモノカルシウムフェライトに変化した鉄の割合(%)は65重量%であり、ジカルシウムフェライトに変化した鉄の割合(%)は24重量%である。
以下の実施例において、Pharmatron Multitest 50を用いて、ブリケットに対して圧縮強度試験を行った。Pharmatron Multitest 50のプレートの1つは、突起部を有する。突起部があることにより、ブリケットを破裂させるために必要な力が、突起部がない場合で行われる圧縮強度試験に比べて少ない。
複数の試料の生ブリケットにおいて、落下指数を圧縮力と比較した。そして、落下指数と圧縮力の相関関係を明らかにした。試験された生ブリケットは、ブリケットの総重量に対して、0〜60重量%の異なる含有量の酸化鉄、および0.125重量%〜0.5重量%の範囲の異なる含有量の潤滑剤を含む、0〜3mmの粒子径を有する生石灰を含んでいた。また、相関関係を明らかにするのに十分大きい母数となるよう、ブリケット化プロセスのパラメータを変更した。
Claims (16)
- 熱処理されたブリケットの形態の組成物であって、前記組成物の重量に対して少なくとも40重量%のCaO+MgO等価物を含み、Ca/Mgのモル比が1以上であり、かつ酸化カルシウムおよび/または酸化マグネシウムであるカルシウム−マグネシウム化合物と、カルシウムフェライトの形態の鉄ベースの化合物とを備え、
前記カルシウムフェライトは、化学組成が酸化カルシウムおよび/または酸化マグネシウムであるカルシウム−マグネシウム化合物の粒子が分散する、連続相のマトリクスを形成することを特徴とする、熱処理されたブリケットの形態の組成物。 - 前記化学組成が酸化カルシウムおよび/または酸化マグネシウムであるカルシウム−マグネシウム化合物の粒子は、前記ブリケットの断面におけるエネルギー分散分析を備えた走査電子顕微鏡によって観察できる二次元サイズが63μm未満であることを特徴とする、請求項1に記載の熱処理されたブリケットの形態の組成物。
- 前記組成物は、化学組成が酸化カルシウムおよび/または酸化マグネシウムであるカルシウム−マグネシウム化合物の粒子の前記ブリケットの断面におけるエネルギー分散分析を備えた走査電子顕微鏡によって観察できる二次元サイズが、63μm超、および5mm未満である、前記化学組成が酸化カルシウムおよび/または酸化マグネシウムであるカルシウム−マグネシウム化合物の粒子をさらに含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の熱処理されたブリケットの形態の組成物。
- 前記化学組成が酸化カルシウムおよび/または酸化マグネシウムであるカルシウム−マグネシウム化合物の粒子は、前記ブリケットの断面におけるエネルギー分散分析を備えた走査電子顕微鏡によって観察できる二次元サイズが、63μm超、および5mm未満であり、前記断面の面積の少なくとも20%に及ぶことを特徴とする、請求項3に記載の熱処理されたブリケットの形態の組成物。
- 前記化学組成が酸化カルシウムおよび/または酸化マグネシウムであるカルシウム−マグネシウム化合物の粒子は、前記ブリケットの断面におけるエネルギー分散分析を組み合わせた走査電子顕微鏡法により観察できる二次元サイズが63μm超、5mm未満であり、前記断面の面積の少なくとも最大60%に及ぶことを特徴とする、請求項3または4に記載の熱処理されたブリケットの形態の組成物。
- 前記化学組成が酸化カルシウムおよび/または酸化マグネシウムであるカルシウム−マグネシウム化合物の粒子は、前記ブリケットの断面において、エネルギー分散分析を組み合わせた走査電子顕微鏡法により観察できる二次元サイズが63μm超、5mm未満であり、前記断面の面積の20%未満に及ぶことを特徴とする、請求項3に記載の熱処理されたブリケットの形態の組成物。
- 前記鉄ベースの化合物の少なくとも70重量%が、カルシウムフェライトの形態であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項に記載の熱処理されたブリケットの形態の組成物。
- 前記カルシウムフェライトの少なくとも40重量%が、モノカルシウムフェライトCaFe2O4の形態であることを特徴とする、請求項1から7のいずれか1項に記載の熱処理されたブリケットの形態の組成物。
- 前記カルシウムフェライトの少なくとも40重量%が、ジカルシウムフェライトCa2Fe2O5の形態であることを特徴とする、請求項1から7のいずれか1項に記載の熱処理されたブリケットの形態の組成物。
- BET比表面積が0.4m2/g以上であることを特徴とする、請求項1から9のいずれか1項に記載の熱処理されたブリケットの形態の組成物。
- 気孔率が20%以上である、請求項1から10のいずれか1項に記載の熱処理されたブリケットの形態の組成物。
- 前記熱処理されたブリケットが、シャッターテスト指数が10%未満であり、前記シャッターテスト指数が、10kgの生成物を用いて、2mの落下を4回行った後に生じた10mm未満の微粒子の重量%であり、前記微粒子は、2mの落下を4回行った後、10mmの正方形のメッシュを備えたふるいにかけることにより定量化されることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の熱処理されたブリケットの形態の組成物。
- 前記化学組成が酸化カルシウムおよび/または酸化マグネシウムであるカルシウム−マグネシウム化合物が、生石灰である、請求項1〜12のいずれか1項に記載の組成物。
- 粉末混合物を得るため、前記組成物の重量に対して少なくとも40重量%のCaO+MgO等価物を含み、Ca/Mgのモル比が1以上であり、かつ酸化カルシウムおよび/または酸化マグネシウムであるカルシウム−マグネシウム化合物を鉄ベースの化合物の粒子と混合する工程と、
前記粉末混合物をローラープレスに供給する工程と、
生ブリケットの形態のカルシウム−マグネシウム組成物を得るための、前記混合物を前記ローラープレスで圧縮する工程と、を含み、
前記ローラープレスの前記ローラーが、前記ローラー外面での線速度が10〜100cm/sで、線圧力が60〜160kN/cmであることを特徴とし、
前記ブリケットは熱処理されたブリケットであることを特徴とし、
1050〜1200℃の温度で5〜25分間、前記生ブリケットを熱処理する工程をさらに含み、
前記粉末混合物の全重量に対して少なくとも20重量%のCaO等価物を含む、90μm以下の粒子を少なくとも30重量%含むカルシウム−マグネシウム化合物の粒子画分、およびd90が200μm未満の鉄ベースの化合物の粒子を少なくとも20重量%用いて、前記混合する工程を行うことを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の熱処理されたブリケットの形態の組成物を製造する方法。 - 前記熱処理の前に、調製雰囲気に対して、少なくとも2体積%のCO2かつ最大10体積%のCO2を含む調製雰囲気下での前記生ブリケットの前処理工程をさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 金属精錬工程における、請求項1から13のいずれか1項に記載の熱処理されたブリケットの形態の組成物の使用。
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