JPH02141509A - 溶融還元製鉄法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、鉄浴式溶融還元炉を用いて、酸化鉄を還元し
て溶銑とする、溶融還元製鉄法に関する。

［従来の技術］ 転炉型反応容器（本明細書では反応容器と略記する）内
の溶銑および溶融スラグよりなる溶融物に、酸化鉄と炭
材と媒溶剤を加え、上吹き吹酸して溶銑を製造する鉄浴
式溶融還元法は、例えば特願昭６３−１７２３６号等に
記載されている。この溶融還元製鉄法は、高炉法に比べ
て、粉状原料がそのまま使用できるため、塊状に成形す
る原料予備処理が省略でき、また低品位の炭材も使用で
きる等の利点があるため、その工業化が積極的に進めら
れている。この溶融還元製鉄法では、反応容器内は高温
で且つ多量の溶融スラグを形成し、これを強く攪拌する
が、このため反応容器の内張り耐火物の溶損量が大きい
という問題点があった。

溶融還元製鉄で反応容器の内張りに使用して、耐溶損性
を改善できる耐火物の報告例はないが、製鋼用転炉と同
様のｌＩｌｇｏ−炭素系あるいはマグクロ系、例えばＭ
ｇＯニア０％、　Ｃｒ２Ｏ３：３０％の耐火物が通常使
用されている。

Ｍｇ０−炭素系あるいはマグクロ系の耐火物で内張すし
た反応容器では、スラグのＭｇＯ濃度を上げると内張り
耐火物の溶損が軽減できる。このスラグのＭｇＯ濃度を
上げるためには、ＭｇＯ系媒溶剤を多量使用することと
なるが、しかしＭｇＯ系媒溶剤は高価なためにこの方法
では製造コストが高くなる。

一方溶融還元製鉄法はスラグの発生基が多く、溶鉄１ト
ン当り例えば３００ｋｇのスラグが副産物と発生する。

このスラグがセメント原料として使用できると、副産物
が有効利用できて好ましい。しかし従来のＭｇＯ濃度の
高いスラグは、ＭｇＯ濃度が高過ぎるため、セメント原
料用に使用する事は困難で、スラグの利用価値が低かっ
た。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、高価なＭｇＯ系媒溶剤を使用しないで、かつ
反応容器の内張り耐火物の溶損を軽減できる溶融還元製
鉄法であって、更に発生する副産物のスラグをセメント
原料として使用できる利用価値が高いスラグとする、溶
融還元製鉄法を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、酸素上吹き装置を備えた反応容器内の溶銑お
よび溶融スラグよりなる溶融物に、酸化鉄と炭材と媒溶
剤を加えて上吹き吹酸して溶銑を製造する溶融還元法に
関する。

第１図は本発明の装置の例の説明図である。反応容器ｌ
は耐火物で内張すされた転炉状で、溶銑２および溶融ス
ラグ３を内蔵している。４および５は、酸素、攪拌用ガ
ス、粉末原料等を供給する横吹羽口および底吹羽口で、
必要によって設けられる。

本明細書で反応容器とは、横吹羽口や底吹羽口を有する
反応容器や有しない反応容器を総称する。

この溶融還元法では溶銑２および溶融スラグ３よりなる
溶融物に、酸化鉄と炭材と媒溶剤を加えて、酸素上吹装
置例えばランス６によって上吹き吹酸して、酸化鉄を鉄
に還元して溶銑量を増加せしめ、所定の溶銑量に達する
と出湯および出滓し、溶銑は別に設けた製鋼炉を用いて
精錬し、スラグは冷却後破砕する。最初の溶銑や溶融ス
ラグは、前回の出湯・出滓に際して、溶鉄や溶融スラグ
の全量は出湯・出滓しないで、一部を反応容器内に残留
せしめることによって得られる。

この溶融還元製鉄法で、酸化鉄とは予備還元した、ある
いは予備還元していない、粉、粒、塊状の鉄鉱石や他の
酸化鉄で、また炭材とは、粉、粒、塊状の石炭やコーク
スや他の炭素系原料をいうが、反応容器１の上部から全
量を反応容器内の溶融物に加えてもよいし、また粉状物
は底吹き羽口５や横吹き羽口４から併用して吹き込んで
もよい。

本発明では反応容器１の内張りに、アルミナ・炭素系耐
火物を使用する。またこの耐火物中には、金属Ａ　Ｑ　
、Ｃａ、Ｓｉ等の第三成分を含有してもよい。

溶融還元製鉄法では、例えば鉄鉱石を石炭と反応させて
、鉄鉱石を還元して溶銑とするが、この際鉄鉱石中の脈
石分や石炭のアッシュ分が溶融スラグとなる。この脈石
分やアッシュ分で形成されるスラグはその組成は主とし
てＳｉＯ□とＡＱ２０．で酸性のスラグであり、且つこ
の溶融スラグは、従来の反応容器の内張りに用いられて
いた塩基性のＭｇＯ−炭素系あるいはマグクロ系の耐火
物を溶損させ易い。

この溶融スラグにＭｇＯ系媒溶剤をＭｇＯ濃度が１０％
以上になるように添加すると、この溶損は軽減できるが
、しかしＭｇＯが１０％以上の溶融還元製鉄法のスラグ
は、ＭｇＯの含有量が大き過ぎてセメント原料としては
使用できない。

本発明者等は、この反応容器の内張りにアルミナ・炭素
系耐火物を用いたが、アルミナ・炭素系耐火物は中性の
耐火物であるためＭｇＯ−炭素系やマグクロ系の耐火物
に比べて、脈石分やアッシュ分よりなる溶融スラグに溶
損され難く、またＭｇＯ系の媒溶材の添加を要しないこ
とを知得した。

本発明では、これ等の知見に基づき、反応容器の内張り
に、特に溶融スラグによる溶損が大きい部分の内張りに
、アルミナ・炭素系耐火物を使用する。しかし例えば反
応容器の底部や上部は、溶融スラグと接触する機会は少
なく、溶融スラグによる溶損も少ない。従って本発明は
、溶融スラグとの接触する機会が少ないこれ等の部分の
内張り耐火物として、従来のＭｇ０−炭素系やマグクロ
系の耐火物を用いる事を妨げるものではない。

本発明では、溶融スラグ中のＭｇＯの濃度を７重量％以
下に制御する。本発明では溶融還元製鉄法で発生したス
ラグをセメント原料に予定している。

スラグ中のＭｇＯの含有量が７％以下のスラグは、セメ
ント原料として用いる事ができる。本発明で反応容器の
内張りを全てアルミナ−炭素系耐火物とすると、スラグ
のＭｇＯ含有量は容易に７重量％以下となるが、先に述
べた如く溶融スラブと接触する間が長い部分の内張りの
みをアルミナ・炭素系耐火物とする際は、張り分は面積
等を考慮して、スラグ中のＭｇＯ含有量が７％以下とな
るようにする。

本発明のアルミナ−炭素系耐火物で、ＩＬＱ２０３を７
０重量％以上含有し、炭素を５〜３０重量％含有するア
ルミナ・炭素系耐火物は、後で述べる如く、熱衝撃性に
強くかつ溶融スラグによる溶損にも強い。

［作用］ 第１表に、各種耐火物の溶融還元炉の反応容器の内張り
使用した際の適性を比較して示した。

溶融スラグは、Ａｌ２２０３：２０％、　ＳｉＯ□：３
０％、　ＭｇＯ：５％、　ＣａＯ：　４０％ｔ”’＋の
組成で１４５０℃〜１５００℃第 表 第１表で溶損性は操業後、溶損量を実測し、溶損量（ｍ
ｍ）／操業時間（ｍｉｎ）で示した。

耐スポール性はオフラインで、試験材を５回加熱急冷を
繰り返し、弾性率の低下率（％）で示した。

第１表に示す如く、本発明のアルミナ−炭素系耐火物を
用いると、比較例よりも大幅に溶損性が改善される。こ
の理由としては、脈石やアッシュの組成が主とし５ｉｎ
２とＡＱ２０３であるため溶融スラグの組成もＳｉＯ□
やＡＱ２０３を多量含有するが、この溶融スラグは比較
例ではＭｇ０−炭素系やマグクロ系耐火物中のＭｇＯと
結合して、溶融スラグと接触した耐火物の表面を低融点
化させ易いために耐火物を溶損させ易い。しかしこの溶
融スラグはアルミナ−炭素系耐火物と接触しても耐火物
の表面を低融点とさせ難いために、本発明では耐火物の
溶損が少なくなると思考される。

尚本発明で、第１表のアルミナ・炭素系Ｃは、Ａ　Ｑ　
２０３を７０％以上、炭素を５〜３０％の範囲に含有し
、溶損性も耐スポール性もよいが、アルミナ・炭素系Ａ
はＡＱ２０．が７０％以下であるため、アルミナ炭素系
Ｃに比べて溶損量が大きく、又アルミナ炭素系Ｂは炭素
の含有量が２％で低過ぎるために、アルミナ炭素系Ｃに
比べて熱衝撃性が不足している。

［実施例］ 反応容器の内張り全体を、アルミナ−炭素系の耐火物と
した１００トン／チヤージ規模の上底吹転炉に、溶銑３
０トン、溶融スラグ１５トン（ＭｇＯ：５％。

八Ｑ２０３：１４％、　ＳｉＯ□；３５％）を装入した
後、鉄鉱石（ＭＢＲ）と石炭（オプチマム）と石灰石を
連続投入しながら溶融還元を行った。尚アルミナ・炭素
系の耐火物はＡＱ２０３：８５％、Ｃ：１５％のものを
使用した。操業温度は１４５０℃とし、１時間毎に生成
溶銑と溶融スラグを搬出し、合計１０時間の半連続操業
を行って、合計４００トンの溶銑を製造した。

この際の耐火物の溶損量は０．０］、ｍｍ／ｍ／下であ
り、従来のＭｇＯ−Ｃの耐火物を使用していた際の溶損
量０．０５ｍｍ／分に比べて溶損量は少なく、また目地
溶損も認められなかった。

生成スラグの組成は、Ｃａｂ／５ｉｎ２＝　１．３．　
Ａ　Ｑ　２０３：　２０％、　ＭｇＯ：　３％で、セメ
ント原料に適したスラブであった。

［発明の効果］ 以」二述べた如く、溶融還元製鉄法は、酸化鉄を還元し
て溶銑とするプロセスで多量のＳｉｎ、　＋ＡＱ２０３
系スラグを発生するプロセスである。従って低温で溶銑
を脱珪や脱りん処理する溶銑予備処理法や、溶銑を酸化
させる製鋼用転炉法とは、そのプロセスや生成するスラ
ブの量やスラグの組成が大幅に異なる。

従来の溶融還元炉は製鋼用転炉と同様のＭｇＯ系耐（１
，０） 大物で内張すされていた。ＭｇＯ系耐火物は、脱珪、脱
硫、脱りん等に好都合で製鋼用転炉の内張り材としては
好ましいが、溶融還元炉では多量の酸性のＳｉＯ２，＾
Ｑ２０３系スラグが発生するため、ＭｇＯ系耐火物で内
張すした反応容器では、耐火物の溶損が大きく、媒溶剤
のコストが高く、又生成スラグはＭｇＯの濃度が高いた
めにセメント原料に使用できない等の問題点があった。

本発明によると、高価なＭｇＯ系の媒溶剤を使用しない
で、反応容器の耐火物の溶損を軽減して、かつ発生する
スラグをセメン１−原料として使用できる、溶融還元製
鉄法が可能となる。

尚本発明の溶融還元製鉄法で、その目的とする酸化鉄の
還元を、従来の溶融還元製鉄法と同様に高能率に行い得
る事は、いうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は鉄浴式溶融還元装置の例を示す図である。 １：反応容器、　２：溶銑、　３：溶融スラグ、４：横
吹羽口、　５：底吹羽口、　６：ランス。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸素上吹き装置を備えた反応容器内の溶鉄および
   溶融スラグよりなる溶融物に、酸化鉄と炭材と媒溶剤を
   加え上吹き吹酸して溶銑を製造する溶融還元に際して、
   反応容器の内張りにアルミナ・炭素系耐火物を使用し、
   スラグ中のＭｇＯ濃度を７重量％以下に制御することを
   特徴とする、溶融還元製鉄法。
2. （２）アルミナ・炭素系耐火物が、Ａｌ＿２Ｏ＿３を７
   ０重量％以上含有し炭素を５〜３０重量％含有する、ア
   ルミナ・炭素系耐火物である、請求項（１）に記載の溶
   融還元製鉄法。