JPH05222423A - セメンタイト製造法 - Google Patents
セメンタイト製造法Info
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- JPH05222423A JPH05222423A JP4028527A JP2852792A JPH05222423A JP H05222423 A JPH05222423 A JP H05222423A JP 4028527 A JP4028527 A JP 4028527A JP 2852792 A JP2852792 A JP 2852792A JP H05222423 A JPH05222423 A JP H05222423A
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- Japan
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- reaction
- cementite
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- methane
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
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- Manufacture Of Iron (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ヤードに貯蔵しても、酸化、発熱による変化
を起さず、気体による輸送においても粘着、配管詰まり
もない、高純度のセメンタイトを安定して製造する。 【構成】 流動層反応炉としてバブル型あるいは高速循
環型を用い、混合ガスとしてメタン、水素、窒素を使用
し、反応温度６２０〜７００℃、反応時間３０分〜２時
間、混合ガス組成は、ある反応温度で一義的に決まる３
Ｆｅ＋ＣＨ4 ＝Ｆｅ3 Ｃ＋２Ｈ2 の反応の平衡メタン組
成の１．４〜２．０倍のメタン組成を採用する。 【効果】 ６００℃台の低温で還元を行うため、製品の
スティッキングがなく、粉鉱石の団塊化による流動層反
応炉の製品排出に問題を生ぜず、高純度のセメンタイト
が安定して得られる。
を起さず、気体による輸送においても粘着、配管詰まり
もない、高純度のセメンタイトを安定して製造する。 【構成】 流動層反応炉としてバブル型あるいは高速循
環型を用い、混合ガスとしてメタン、水素、窒素を使用
し、反応温度６２０〜７００℃、反応時間３０分〜２時
間、混合ガス組成は、ある反応温度で一義的に決まる３
Ｆｅ＋ＣＨ4 ＝Ｆｅ3 Ｃ＋２Ｈ2 の反応の平衡メタン組
成の１．４〜２．０倍のメタン組成を採用する。 【効果】 ６００℃台の低温で還元を行うため、製品の
スティッキングがなく、粉鉱石の団塊化による流動層反
応炉の製品排出に問題を生ぜず、高純度のセメンタイト
が安定して得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、製鉄用原料として流動
層反応炉で粉鉱石を還元する際に、貯蔵、輸送、溶解の
点から優れた製鉄用原料であるセメンタイトを、高純度
で安定して得るセメンタイト製造法に関する。
層反応炉で粉鉱石を還元する際に、貯蔵、輸送、溶解の
点から優れた製鉄用原料であるセメンタイトを、高純度
で安定して得るセメンタイト製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の高炉操業にあっては、後工程であ
る製鋼工程における品質の向上、経済性の観点から低シ
リコン操業が指向されている。この種の操業形態の代表
的なものとして、微粉炭とともに酸化鉄粉または還元鉄
粉などの粉状鉄源を羽口部から吹込む方法があり、特開
昭５７−１３７４０２号公報に開示されている。
る製鋼工程における品質の向上、経済性の観点から低シ
リコン操業が指向されている。この種の操業形態の代表
的なものとして、微粉炭とともに酸化鉄粉または還元鉄
粉などの粉状鉄源を羽口部から吹込む方法があり、特開
昭５７−１３７４０２号公報に開示されている。
【０００３】このようにして吹込まれた酸化鉄粉、還元
鉄粉などの粉状鉄源は高炉内で還元反応を受けて金属状
態に還元されるとともに、還元途中で高炉内の溶銑と反
応して２（ＦｅＯ）＋Ｓｉ＝２Ｆｅ＋（ＳｉＯ2 ）の反
応により溶銑中のシリコンを低下させる。高炉操業安定
時には、羽口部から吹込まれる粉状鉄源の分だけ高炉の
炉頂から装入する鉄鉱石の量を減らすことができる。
鉄粉などの粉状鉄源は高炉内で還元反応を受けて金属状
態に還元されるとともに、還元途中で高炉内の溶銑と反
応して２（ＦｅＯ）＋Ｓｉ＝２Ｆｅ＋（ＳｉＯ2 ）の反
応により溶銑中のシリコンを低下させる。高炉操業安定
時には、羽口部から吹込まれる粉状鉄源の分だけ高炉の
炉頂から装入する鉄鉱石の量を減らすことができる。
【０００４】通常、炉頂から装入される鉄鉱石は、炉内
の通気性を維持するために、塊成化されたものが使用さ
れているから、予備処理の必要な鉄鉱石に代えて価格の
安い粉状鉄源を使用することは、高炉操業の経済性を高
める上でも効果が大きい。
の通気性を維持するために、塊成化されたものが使用さ
れているから、予備処理の必要な鉄鉱石に代えて価格の
安い粉状鉄源を使用することは、高炉操業の経済性を高
める上でも効果が大きい。
【０００５】羽口部から吹込まれた粉状鉄源は、コーク
スの旋回燃焼するレースウェイといわれる領域で、還元
溶融されて溶銑となる。その還元溶融のために必要な熱
量は、あらかじめ送風温度上昇、コークス比増加等で与
えているが、粉状鉄源の予備還元率が高いほど必要な熱
量が少なくなるため吹込み量を増加でき、炉頂から装入
する鉄鉱石の量をさらに大幅に減らすことができる。
スの旋回燃焼するレースウェイといわれる領域で、還元
溶融されて溶銑となる。その還元溶融のために必要な熱
量は、あらかじめ送風温度上昇、コークス比増加等で与
えているが、粉状鉄源の予備還元率が高いほど必要な熱
量が少なくなるため吹込み量を増加でき、炉頂から装入
する鉄鉱石の量をさらに大幅に減らすことができる。
【０００６】セメンタイトは予備還元率１００％の粉状
鉄源であり、かつＣを６．７％含有しているため、微粉
炭の代替原料としても有効であり、理想的な粉状鉄源で
ある。またヤードに貯蔵しても、化学的に安定であるた
め酸化、発熱による変化を起さず、気体による輸送にお
いても粘着、配管詰まりもなく安定しており、これらの
点からも優れた粉状鉄源である。今後高炉の羽口部から
セメンタイトを多量に吹込む技術が優位に立つことが予
想され、この原料を高純度で安定して生産できる方法の
開発は必須である。
鉄源であり、かつＣを６．７％含有しているため、微粉
炭の代替原料としても有効であり、理想的な粉状鉄源で
ある。またヤードに貯蔵しても、化学的に安定であるた
め酸化、発熱による変化を起さず、気体による輸送にお
いても粘着、配管詰まりもなく安定しており、これらの
点からも優れた粉状鉄源である。今後高炉の羽口部から
セメンタイトを多量に吹込む技術が優位に立つことが予
想され、この原料を高純度で安定して生産できる方法の
開発は必須である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来のセメン
タイト製造法は、特開昭５７−３２３５１号公報に開示
されているように、フェロクロム製造のための事前処理
として、流動層反応炉において、ＣＯ，Ｈ2 ，Ｎ2 混合
ガスと、微粉炭、重油由来の固体カーボンにより、温度
１１００〜１３００℃で還元した結果、クロムカーバイ
ド（Ｃｒ4 Ｃ）、セメンタイト（Ｆｅ3 Ｃ）を得るもの
である。この製造法においては、ＣＯ由来のデポジショ
ンカーボン、未反応の固体カーボンが多量に存在するた
め、１１００〜１３００℃の高温にもかかわらずスティ
ッキングは発生しないが、気流輸送時に配管詰まりを起
す可能性があり、カーボン含有量が安定しないため、吹
込み量を一定にできない。また還元率は５０〜６０％と
低く、高純度の製品が得られない。このためヤードに貯
蔵したときに酸化、発熱による変化を起す可能性があ
る。そこで本発明は、流動層反応炉において、高純度で
残留カーボンがほとんどなく、安定して生産ができるセ
メンタイトを得ることを目的とする。
タイト製造法は、特開昭５７−３２３５１号公報に開示
されているように、フェロクロム製造のための事前処理
として、流動層反応炉において、ＣＯ，Ｈ2 ，Ｎ2 混合
ガスと、微粉炭、重油由来の固体カーボンにより、温度
１１００〜１３００℃で還元した結果、クロムカーバイ
ド（Ｃｒ4 Ｃ）、セメンタイト（Ｆｅ3 Ｃ）を得るもの
である。この製造法においては、ＣＯ由来のデポジショ
ンカーボン、未反応の固体カーボンが多量に存在するた
め、１１００〜１３００℃の高温にもかかわらずスティ
ッキングは発生しないが、気流輸送時に配管詰まりを起
す可能性があり、カーボン含有量が安定しないため、吹
込み量を一定にできない。また還元率は５０〜６０％と
低く、高純度の製品が得られない。このためヤードに貯
蔵したときに酸化、発熱による変化を起す可能性があ
る。そこで本発明は、流動層反応炉において、高純度で
残留カーボンがほとんどなく、安定して生産ができるセ
メンタイトを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のセメンタイト製
造法は、その目的を達成するために、流動層反応炉で粉
鉱石を還元する際に、メタン、水素、窒素の混合ガスを
用いて還元し、粉鉱石から高純度のセメンタイトを得る
ことを特徴とする。
造法は、その目的を達成するために、流動層反応炉で粉
鉱石を還元する際に、メタン、水素、窒素の混合ガスを
用いて還元し、粉鉱石から高純度のセメンタイトを得る
ことを特徴とする。
【０００９】本発明においては、メタン、水素、窒素の
混合ガスを用いるが、鉄鉱石からセメンタイトは次の反
応によって生成する。まず鉄鉱石と水素がＦｅ2 Ｏ3 ＋
３Ｈ 2＝２Ｆｅ＋３Ｈ2 Ｏの反応により金属鉄が生成す
る。次にこの金属鉄とメタンが３Ｆｅ＋ＣＨ4 ＝Ｆｅ3
Ｃ＋２Ｈ2 の反応によりセメンタイトが生成する。この
セメンタイトは化学的に安定であるが、ある条件におい
ては、Ｆｅ3 Ｃ＝３Ｆｅ＋Ｃの反応により分解するの
で、この分解を抑制する必要がある。
混合ガスを用いるが、鉄鉱石からセメンタイトは次の反
応によって生成する。まず鉄鉱石と水素がＦｅ2 Ｏ3 ＋
３Ｈ 2＝２Ｆｅ＋３Ｈ2 Ｏの反応により金属鉄が生成す
る。次にこの金属鉄とメタンが３Ｆｅ＋ＣＨ4 ＝Ｆｅ3
Ｃ＋２Ｈ2 の反応によりセメンタイトが生成する。この
セメンタイトは化学的に安定であるが、ある条件におい
ては、Ｆｅ3 Ｃ＝３Ｆｅ＋Ｃの反応により分解するの
で、この分解を抑制する必要がある。
【００１０】反応温度は６２０〜７００℃、反応時間は
３０分〜２時間が適正範囲であり、温度６２０℃未満、
反応時間３０分未満では、セメンタイトが十分に生成せ
ず、温度が７００℃を超え、あるいは反応時間が２時間
を超えると、生成したセメンタイトが分解してしまう。
３０分〜２時間が適正範囲であり、温度６２０℃未満、
反応時間３０分未満では、セメンタイトが十分に生成せ
ず、温度が７００℃を超え、あるいは反応時間が２時間
を超えると、生成したセメンタイトが分解してしまう。
【００１１】混合ガス組成については、次のように決定
する。すなわちある温度で一義的に決まる３Ｆｅ＋ＣＨ
4 ＝Ｆｅ3 Ｃ＋２Ｈ2 の反応の平衡メタン組成の１．４
〜２．０倍のメタン組成を採用する。１．４倍未満のメ
タン組成では反応速度が遅く、また２．０倍のメタン組
成では生成したセメンタイトが分解してしまう。平衡メ
タン組成は次の（１），（２）式を連立して解く。
する。すなわちある温度で一義的に決まる３Ｆｅ＋ＣＨ
4 ＝Ｆｅ3 Ｃ＋２Ｈ2 の反応の平衡メタン組成の１．４
〜２．０倍のメタン組成を採用する。１．４倍未満のメ
タン組成では反応速度が遅く、また２．０倍のメタン組
成では生成したセメンタイトが分解してしまう。平衡メ
タン組成は次の（１），（２）式を連立して解く。
【００１２】 ｌｏｇ（ＰＨ2 2 ／ＰＣＨ4 ）＝ ｛２７９３０−３２．０８×（ｔ＋２７３）｝／ ｛−４．５７３×（ｔ＋２７３）｝ ……（１） ＰＨ2 ＋ＰＣＨ4 ＋ＰＮ2 ＝ＰＴ ……（２） ここで、ｔは反応温度（℃）、ＰＨ2 ，ＰＣＨ4 ，ＰＮ
2 ，ＰＴはそれぞれ水素、メタン、窒素の分圧および全
圧（atm)である。この分圧、全圧を用いて、平衡メタン
組成＝ＰＣＨ4 ／ＰＴ×１００（％）となる。表１にＮ
2 ＝１０％、全圧＝１．０atm のときの、ある反応温度
における平衡ＣＨ4 ／Ｈ2 組成を示す。
2 ，ＰＴはそれぞれ水素、メタン、窒素の分圧および全
圧（atm)である。この分圧、全圧を用いて、平衡メタン
組成＝ＰＣＨ4 ／ＰＴ×１００（％）となる。表１にＮ
2 ＝１０％、全圧＝１．０atm のときの、ある反応温度
における平衡ＣＨ4 ／Ｈ2 組成を示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】なお本発明による製造条件において、温度
が６２０〜７００℃と低いので、Ｆｅ2 Ｏ3 ＋３Ｈ2 ＝
２Ｆｅ＋３Ｈ2 Ｏの反応により生成した金属鉄はスティ
ッキングを起こさず、粉鉱石の団塊化による流動層反応
炉の製品排出に問題を生じない。原料粒度は、通常の流
動層反応炉に使用している粒度が使用可能である。
が６２０〜７００℃と低いので、Ｆｅ2 Ｏ3 ＋３Ｈ2 ＝
２Ｆｅ＋３Ｈ2 Ｏの反応により生成した金属鉄はスティ
ッキングを起こさず、粉鉱石の団塊化による流動層反応
炉の製品排出に問題を生じない。原料粒度は、通常の流
動層反応炉に使用している粒度が使用可能である。
【００１５】また本発明において使用する流動層反応炉
は、特開昭５７−３２３５１号公報に開示されているバ
ブル型流動層反応炉を採用することができるが、特開昭
６２−２２８８７７号公報に開示されている高速循環型
流動層反応炉のほうが、生産性が高くかつ高純度の製品
が得られる。
は、特開昭５７−３２３５１号公報に開示されているバ
ブル型流動層反応炉を採用することができるが、特開昭
６２−２２８８７７号公報に開示されている高速循環型
流動層反応炉のほうが、生産性が高くかつ高純度の製品
が得られる。
【００１６】
【実施例】以下実施例により本発明の特徴を具体的に説
明する。表２に製造結果を示す。
明する。表２に製造結果を示す。
【表２】
【００１７】実施例１ 流動層反応炉としてバブル型流動層反応炉を採用し、反
応温度６４５℃、反応時間２．０hr、原料粒度０．１〜
１．０mmとし、Ｎ2 ＝１０％、全圧＝１．０atm のとき
の平衡メタン組成は２１％であるから、平衡メタン組成
の１．６倍を採用し、混合ガス組成ＣＨ4 ／Ｈ2 ／Ｎ2
＝３４／５６／１０の操業条件で反応させた製造例であ
る。
応温度６４５℃、反応時間２．０hr、原料粒度０．１〜
１．０mmとし、Ｎ2 ＝１０％、全圧＝１．０atm のとき
の平衡メタン組成は２１％であるから、平衡メタン組成
の１．６倍を採用し、混合ガス組成ＣＨ4 ／Ｈ2 ／Ｎ2
＝３４／５６／１０の操業条件で反応させた製造例であ
る。
【００１８】実施例２ 流動層反応炉として高速循環型流動層反応炉を採用し、
反応温度６３０℃、反応時間１．５hr、原料粒度０．２
〜１．５mmとし、Ｎ2 ＝５％、全圧＝１．０atm のとき
の平衡メタン組成は２６％であるから、平衡メタン組成
の１．８倍を採用し、混合ガス組成ＣＨ4 ／Ｈ2 ／Ｎ2
＝４７／４８／５の操業条件で反応させた製造例であ
る。
反応温度６３０℃、反応時間１．５hr、原料粒度０．２
〜１．５mmとし、Ｎ2 ＝５％、全圧＝１．０atm のとき
の平衡メタン組成は２６％であるから、平衡メタン組成
の１．８倍を採用し、混合ガス組成ＣＨ4 ／Ｈ2 ／Ｎ2
＝４７／４８／５の操業条件で反応させた製造例であ
る。
【００１９】実施例３ 流動層反応炉としてバブル型流動層反応炉を採用し、反
応温度６７５℃、反応時間１．５hr、原料粒度０．２〜
１．５mmとし、Ｎ2 ＝１５％、全圧＝１．０atm のとき
の平衡メタン組成は１３．５％であるから、平衡メタン
組成の２．０倍を採用し、混合ガス組成ＣＨ4 ／Ｈ2 ／
Ｎ2 ＝２７／５８／１５の操業条件で反応させた製造例
である。
応温度６７５℃、反応時間１．５hr、原料粒度０．２〜
１．５mmとし、Ｎ2 ＝１５％、全圧＝１．０atm のとき
の平衡メタン組成は１３．５％であるから、平衡メタン
組成の２．０倍を採用し、混合ガス組成ＣＨ4 ／Ｈ2 ／
Ｎ2 ＝２７／５８／１５の操業条件で反応させた製造例
である。
【００２０】実施例４ 流動層反応炉として高速循環型流動層反応炉を採用し、
反応温度６６０℃、反応時間１．０hr、原料粒度０．１
〜１．５mmとし、Ｎ2 ＝１０％、全圧＝１．０atm のと
きの平衡メタン組成は１７．５％であるから、平衡メタ
ン組成の１．７倍を採用し、混合ガス組成ＣＨ4 ／Ｈ2
／Ｎ2 ＝３０／６０／１０の操業条件で反応させた製造
例である。
反応温度６６０℃、反応時間１．０hr、原料粒度０．１
〜１．５mmとし、Ｎ2 ＝１０％、全圧＝１．０atm のと
きの平衡メタン組成は１７．５％であるから、平衡メタ
ン組成の１．７倍を採用し、混合ガス組成ＣＨ4 ／Ｈ2
／Ｎ2 ＝３０／６０／１０の操業条件で反応させた製造
例である。
【００２１】実施例５ 流動層反応炉として高速循環型流動層反応炉を採用し、
反応温度６９０℃、反応時間０．５hr、原料粒度０．０
５〜２．０mmとし、Ｎ2 ＝０％、全圧＝２．０atm のと
きの平衡メタン組成は２４．５％であるから、平衡メタ
ン組成の１．４倍を採用し、混合ガス組成ＣＨ4 ／Ｈ2
／Ｎ2 ＝３４／６６／０の操業条件で反応させた製造例
である。いずれの場合も、下記の比較例に対して、製品
セメンタイト含有量が高く、製品金属鉄含有量、製品酸
化鉄含有量、製品カーボン含有量が低い。
反応温度６９０℃、反応時間０．５hr、原料粒度０．０
５〜２．０mmとし、Ｎ2 ＝０％、全圧＝２．０atm のと
きの平衡メタン組成は２４．５％であるから、平衡メタ
ン組成の１．４倍を採用し、混合ガス組成ＣＨ4 ／Ｈ2
／Ｎ2 ＝３４／６６／０の操業条件で反応させた製造例
である。いずれの場合も、下記の比較例に対して、製品
セメンタイト含有量が高く、製品金属鉄含有量、製品酸
化鉄含有量、製品カーボン含有量が低い。
【００２２】比較例は、流動層反応炉としてバブル型流
動層反応炉を採用し、反応温度６４５℃、反応時間２．
０hr、原料粒度０．１〜１．０mmとし、混合ガス組成Ｃ
Ｈ4／Ｈ2 ／Ｎ2 ／ＣＯ＝２５／４５／１０／２０の操
業条件で反応させた製造例である。実施例１〜５に比べ
ると、製品セメンタイト含有量が低く、製品金属鉄含有
量、製品酸化鉄含有量、製品カーボン含有量が高い。
動層反応炉を採用し、反応温度６４５℃、反応時間２．
０hr、原料粒度０．１〜１．０mmとし、混合ガス組成Ｃ
Ｈ4／Ｈ2 ／Ｎ2 ／ＣＯ＝２５／４５／１０／２０の操
業条件で反応させた製造例である。実施例１〜５に比べ
ると、製品セメンタイト含有量が低く、製品金属鉄含有
量、製品酸化鉄含有量、製品カーボン含有量が高い。
【００２３】
【発明の効果】本発明においては、流動層反応炉として
バブル型あるいは高速循環型を用い、混合ガスとしてメ
タン、水素、窒素を使用し、６００℃台の低温で還元を
行うため、製品のスティッキングがなく、粉鉱石の団塊
化による流動層反応炉の製品排出に問題を生ぜず、高純
度のセメンタイトが安定して得られる。
バブル型あるいは高速循環型を用い、混合ガスとしてメ
タン、水素、窒素を使用し、６００℃台の低温で還元を
行うため、製品のスティッキングがなく、粉鉱石の団塊
化による流動層反応炉の製品排出に問題を生ぜず、高純
度のセメンタイトが安定して得られる。
Claims (1)
- 【請求項１】 流動層反応炉で粉鉱石を還元する際に、
メタン、水素、窒素の混合ガスを用いて還元し、粉鉱石
からセメンタイトを得ることを特徴とするセメンタイト
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4028527A JPH05222423A (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | セメンタイト製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4028527A JPH05222423A (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | セメンタイト製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05222423A true JPH05222423A (ja) | 1993-08-31 |
Family
ID=12251139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4028527A Withdrawn JPH05222423A (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | セメンタイト製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05222423A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998048058A1 (de) * | 1997-04-24 | 1998-10-29 | Metallgesellschaft Aktiengesellschaft | Verfahren zum erzeugen von eisencarbid aus körnigem eisenschwamm |
| KR20240064681A (ko) | 2021-10-14 | 2024-05-13 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 환원철의 제조 방법 |
-
1992
- 1992-02-14 JP JP4028527A patent/JPH05222423A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998048058A1 (de) * | 1997-04-24 | 1998-10-29 | Metallgesellschaft Aktiengesellschaft | Verfahren zum erzeugen von eisencarbid aus körnigem eisenschwamm |
| US6627171B2 (en) | 1997-04-24 | 2003-09-30 | Metallgesellschaft Ag | Method for producing iron carbide from granulated sponge iron |
| KR20240064681A (ko) | 2021-10-14 | 2024-05-13 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 환원철의 제조 방법 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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