JPH0331410A - 回収鉄粉の改質方法 - 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］ 本発明は鉄粉の還元処理方法に関し、詳しくは流動炉の
還元ガスの供給とその還元処理に関する。

［従来の技術］ 近年粉末冶金あるいは溶接棒用といった鉄粉の応用分野
はますます拡大され、しかも高品質、低コスト化が指向
されている。この粉末冶金用あるいは溶接棒用等の鉄粉
を製造する際に酸化鉄を還元処理しつづいて脱炭処理を
行う方法としてサガ一方式（鉄鋼便覧■１日本鉄鋼協会
編、昭和５７年発行、Ｐ４５７〜４６１）が用いられて
いる。この方式は酸化鉄にコークスと石灰石を充填して
ｉ、ｏｏｏ℃以上に加熱して還元し海綿鉄を得る。更に
この海綿鉄をトンネルキルン内で脱炭と仕上げ還元が行
われる。

また、前述の文献に記載するように、流動層を用いて９
０％以上の高純度水素ガスを使用して高圧低温還元を行
うかあるいはこれに一部炭化水素（ＣｎＨｍ）を吹き込
み鉄粉や炭材（粉石炭や粉コークス等）の表面に一部炭
素を付着させて、流動層内の凝集を抑制しながら８００
〜１０００℃の還元処理も行われている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、サガ一方法によって還元するとき、容器
中で酸化鉄粉が高温に加熱されるため、還元後の鉄粉は
凝集して強固なケーキ状となっている。そのため、還元
された鉄粉を解砕する工程が必要とされる。また、還元
中に鉄粉が凝集するため、凝集体の内部に取り込まれた
酸化物、あるいは還元剤としての炭材が残存する。その
酸化物や炭材分を除去する工程も別途必要になる。また
、この方法で生産性を上げるためには、大型の設備が必
要となり、設備コストが大きくなる。

そこでこの欠点を改善するため前述の流動層を用いてい
るが、この流動層は高純度の水素ガスが必要であり、こ
のために処理コストの殆どを水素ガス費用が占め、処理
コストが極めて高くなる。

また、スティッキングを防止するために低温還元が行わ
れるが、低温還元では水素ガスでも高純度で高還元まで
の還元は安定して行われない。

この低温還元による問題点を改善するために高純度水素
ガスに重質油等の炭化水素（Ｃｎｌ（＋）類を吹込んで
８００〜１０００℃で還元を行っているが、この場合も
前述同様に還元ガスの処理コストは極めて高いものとな
る。また、還元の限界は８０％程度までである。

しかも還元ガスに重質油等を添加する設備を要するとと
もに、添加量の制御及び品質の均一性に問題がある等の
欠点を有する。

本発明はこれ等従来法の欠点である還元ガスコストの問
題を高純度水素ガスから低純度水素ガスの利用と還元利
用ガスを一般燃料系へ循環することにより還元ガスコス
トの大幅な低減を図るとともに高還元までスティッキン
グを防止して還元流動炉による均質な高純度鉄粉を製造
する改質方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は鉄粉の流動還元処理における水素の利用率
について種々の研究を重さねた結果、ガス中水素の２〜
ｌＯ％であることが判明した。しかもこの水素利用率は
かなり還元ガス中の水素含有率が低くても十分に得られ
本来の流動層における鉄粉還元率が維持できることも判
明した。

また、還元ガス利用効率である水素の消費が少ないため
に利用後は本来の燃料ガスとして活用可能である等をも
知見した。

本発明はこれ等の知見を基になされたもので。

転炉ダストを精整処理した回収鉄粉を、酸化炉で脱炭処
理して後に、又は回収鉄粉を直接に流動炉で還元処理を
行うに際して、燃料用コークス炉ガス管からコークス炉
ガスを分岐して還元流動炉に導入し、該コークス炉ガス
中の水素ガスで回収鉄粉を還元するとともに、該コーク
ス炉ガス中の炭化水素（ＣｎＨｍ）ガスを分解せしめて
回収鉄粉の表面に炭素を析出させて後に、該コークス炉
ガスを燃料用コークス炉ガス管に返送することにある。

ここで燃料用ガスとしてはＬＮＧ及び高炉ガス（ＢＦＧ
）、コークス炉ガス（ＣＯＧ）等があるが、水素ガスを
鉄粉還元に必要量含むと同時にスティッキングを防止す
る炭化水素（ＣｎＨｍ）を含有する必要からコークス炉
ガス（ＣＯＧ）が最適である。このコークス炉ガスは表
１に示すように水素ガスを５０〜５５％、炭化水素（Ｃ
ｎＨ＋ｍ）ガスを３０〜３５％、　ＣＯガスを６〜８％
含有する。

従ってコークス炉ガス管からコークス炉ガスを分岐して
流動層内に導入することにより、回収鉄粉表　　　　１ の流動とコークス炉ガス（ＣＯＧ）中の水素ガス（５０
〜５５％）によって回収鉄粉は水素還元される。この際
に該コークス炉ガス中の水素ガスの還元利用率はコーク
ス炉ガス中水素の２〜８％であり、還元後も残存水素は
４６〜５４％である。

また、５００〜８００℃にて流動還元する際にコークス
炉ガス中の炭化水素（３０〜３５％）の内約１％が分解
して鉄粉の表面に炭素を析出し、該炭素の付着によって
、スティッキングのない流動還元が可能になる。

この状態における該コークス炉ガスの消失エネルギーは
発熱量で５％以下であり、十分に燃料として再利用でき
ることから例えばサイクロン、ベンチュリー等による簡
便な除塵を行って後にコークス炉ガス管に返送管を介し
て返送する。また直接、他の燃料として用いても良い。

このようにして還元流動炉にコークス炉ガス管から新し
いガスを導入し、還元後一般燃料に返し、これを循環す
ることで前述の目的が達成できる。

また粉末冶金に適合した鉄粉を得るには酸化流動炉およ
びあるいはその他の脱炭炉を前述の還元流動炉と組み合
わせる。この理由は転炉ダストを精整処理した回収鉄粉
はその表面が平滑で、比表面積が小さく凹凸が少ないた
め、反応性や成形体を作った時の強度が低い。そこで表
面を酸化炉で酸化し、続いて当該還元流動炉で還元する
事で表面層に凹凸を形成し１反応性や成形強度の改善が
可能となる。また溶接棒や粉末冶金用鉄粉の一部には炭
素含有量の低いものが要求される。従って流動還元炉で
析出し、鉄粉に付着、浸炭した炭素を脱炭する必要があ
るものについては次工程で脱炭して炭素レベルのコント
ロールを行う。

［実施例］ 本発明による処理フローをＯＧ転炉から回収し磨鉱精製
した回収鉄粉の処理に適用した場合を第１図に示す。

まず、第１図においてはＡは酸化流動炉であり。

上方の回収鉄粉供給ホッパー１から回収鉄粉２を供給し
つつ下方からＮ２ガス及び水蒸気等からなる酸化性ガス
３を送給して流動しつつ酸化処理を行う。この酸化処理
された回収鉄粉２はオーバーフローシュート４から本発
明による還元流動炉Ｂに供給される。この還元流動炉Ｂ
は還元ガスとしてコークス炉ガス管６から分岐したコー
クス炉ガス７をそのままか、あるいは昇圧器（図示せず
）を介して後に熱交換器８を経由して用いる。

このコークス炉ガス７によって還元流動炉Ｂ内では水素
ガスによる還元と同時に含有される炭化水素ガス（Ｃｎ
Ｈｍ）により回収鉄粉の表面に炭素を付着せしめて回収
鉄粉のスティッキングを防止しつつ処理が行われる。こ
の後コークス炉ガス７はダストキャツチャ−５で清浄化
されまた冷却器９により冷却されて、コークス炉ガス管
６の下流域に返送管１０を介して返送され一般燃料に使
用される。

また還元処理後の回収鉄粉は脱炭流動炉Ｃに導入されて
水蒸気、窒素と若干の水素ガス等からなる酸化性ガスに
よって脱炭されて成品ホッパー１１に貯留される。この
ように第１図に基づく処理と従来の高純度水素ガスによ
る処理とを比較して表２に示すが末法が下記の点で優れ
ていることがわかる。

還元ガスとしてコークス炉ガス（製鉄所副生ガス）を用
いる事で、還元ガスコストの低減と還元流動層で問題の
スティッキングの防止という点を解決できる。つまりコ
ークス炉ガスは一般に還元ガスとして使われる水素ガス
（アンモニア分解ガスやメタン分解ガス等）に比べてガ
ス単価が安く、さらにコークス炉ガスは本来燃料ガスで
ある事から還元処理後のガスを除塵、冷却程度の処理で
燃料ガスとしての価値をほとんど変えずに利用でき、還
元ガスコストの大幅低減が可能となった。さらにコーク
ス炉ガス中に含有する炭化水素ガス（メタン他）の分解
による析出炭素がスティッキング防止剤として働き、高
還元までの還元流動層処理の安定処理を実現し、高品質
鉄粉の製造を可能とする。

表　　　　２ 拳　０，０：良好、　　Δ：劣る。

脱炭流動炉Ｃに供給するガスは水蒸気および水素を１〜
ｌＯ％含んだＮ２等のイナートガスをベースとした混合
ガスである。当該ガスは脱炭処理後はＡｉｒを混入し、
酸化力を上げた後、酸化流動炉Ａの酸化性ガス３として
利用できる。こうする事により脱炭処理後のガスの顕熱
、潜熱の利用及びＮ２等のイナートガスの使用量の低減
が可能である。

その他、各炉Ａ、Ｂ、Ｃの排ガスは各々流動炉入ロガス
の予熱等に利用する。（詳細フロー図には示さず） ［発明の効果］ 以上述べた如く本発明による回収鉄粉の処理法を用いる
ことにより、高純度水素ガスの如き高級な設備を用いる
ことなく簡便な取り扱い設備での流動還元を実現し、し
かも低純度水素ガスの利用と該ガスの燃料系への再循環
を行うことで還元ガスのコスト低減が図れる。

また、還元ガス中の炭化水素（ＣｎＨｍ）ガスによる炭
素析出によってスティッキングを防止した高還元域まで
の流動還元を実現し、品質の向上をも達成する等価れた
処理方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の処理フローの概略を示す図、である。 Ａ二酸化流動炉、　Ｂ：還元流動炉、　Ｃ：脱炭流動炉
、　１：回収鉄粉供給ホッパー２：回収鉄粉、　５：ダ
ストキャッチャー、　６：コークス炉ガス管、　７：コ
ークス炉ガス、１０：返送管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 転炉ダストを精製処理した回収鉄粉を酸化炉で酸化処理
   して後に又は回収鉄粉を直接に還元流動炉で還元処理を
   行うに際して、燃料用コークス炉ガス管からコークス炉
   ガスを分岐して還元流動炉に導入し、該コークス炉ガス
   中の水素ガスで回収鉄粉を還元するとともに、該コーク
   ス炉ガス中の炭化水素（ＣｎＨｍ）ガスを分解せしめて
   回収鉄粉の表面に炭素を析出させて後に、該コークス炉
   ガスを燃料用コークス炉ガス管に返送することを特徴と
   した回収鉄粉の改質方法。