JPH06212288A

JPH06212288A - 鉄スクラップの予熱方法及び予熱した鉄スクラップの精錬方法

Info

Publication number: JPH06212288A
Application number: JP674393A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Katayama; 裕之片山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-01-19
Filing date: 1993-01-19
Publication date: 1994-08-02

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は鉄スクラップを予熱する時の酸化を
抑制して効率的に予熱を行う方法を提供する。【構成】横型回転炉に、粉鉄鉱石と鉄スクラップとを
装入して加熱する。粉鉄鉱石は事前に排ガスで予熱し、
横型回転炉には、スクラップと予熱された粉鉄鉱石とを
装入する。予熱されたスクラップと粉鉄鉱石は一緒に酸
素上吹き炉に装入して溶融・還元する。あるいは、粉鉄
鉱石を鉄スクラップと分離して熱媒体として循環使用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼スクラップを効率
的に予熱する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鉄鋼スクラップの発生量が増え、
鉄鋼の半分近くがスクラップから製造されるという状況
になっている。このように鉄鋼原料として、スクラップ
が無視できないものになっているのでスクラップ溶解法
の効率化を図ることが重要な技術になっている。鉄鋼ス
クラップは通常電気炉で溶解されるが、電力原単位を下
げるために、燃焼ガスなどの安価なエネルギーを利用し
たスクラップの予熱が検討されている。しかし、スクラ
ップの予熱は種々の解決しないといけない問題がある。

【０００３】（１）塗料、油などが付着しているスクラ
ップを通常の方法で加熱すると有機物の分解が不十分な
ため、異臭や白煙の発生がある。（２）完全燃焼した酸化性雰囲気中で、加熱温度を上げ
ようとすれば、鉄鋼スクラップの酸化が進む。このような問題があるために、予熱が行われている場合
でも平均予熱温度が４００℃以下と低く予熱効果が小さ
い。また、環境上での規制のためにも予熱が行えていな
い場合も多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のような状況に鑑
み、本発明においては、鉄鋼スクラップの予熱効率を上
げ（すなわち、予熱温度を上げ、同時に再酸化を抑
制）、かつ、スクラップ予熱時に起こる環境上の問題を
解決し、総合的に溶鋼を安価に製造する方法を提供する
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を実現
するために、本発明では、鉄鋼スクラップの予熱を鉄鉱
石の加熱と組み合わせて行うことに着眼して種々の検討
を行った結果得られたものであって、（１）横型回転炉
に、粉鉄鉱石と鉄スクラップとを装入して加熱し、鉄ス
クラップの酸化を抑制しつつ予熱することを特徴とする
鉄スクラップの予熱方法、（２）上記（１）の方法に先
立って、横型回転炉から排出されるガスで粉鉄鉱石の予
熱を行い、その後横型回転炉に鉄スクラップと予熱され
た前記粉鉄鉱石とを装入して加熱することを特徴とする
鉄スクラップの予熱方法、（３）上記（２）の方法で、
予熱された粉鉄鉱石と鉄スクラップとを、酸素を上吹き
できる炉に装入して溶融・還元を行うことを特徴とする
予熱した鉄スクラップの精錬方法、（４）横型回転炉の
出口で、予熱された粉鉄鉱石と鉄スクラップとを分離
し、鉄スクラップは溶解炉に送って溶解し、一方、粉鉄
鉱石は横型回転炉の入口に戻し、熱媒体としてこれを循
環使用することを特徴とする上記（１）記載の鉄スクラ
ップの予熱方法、から成り立っている。

【０００６】

【作用】本発明の実施形態を、図１に示すような２つの
炉を用いて行う場合を例にして詳細に説明する。図１の
第１炉は、第２炉から出るガスを安定化し、かつ熱回収
を行うための炉である。また第２炉は横型の加熱炉、例
えば炉が回転しながら原料の移動が起こるロータリーキ
ルン、あるいは原料が水平に移動するグレートキルンの
ようなものである。以下ではロータリーキルンを用いる
場合を例にとって操業方法を詳細に説明する。

【０００７】第２炉の操業で特徴的なことは、鉄鋼スク
ラップと、５００℃以上に加熱された粉鉄鉱石とを同時
に装入することである。粉鉄鉱石の供給量はスクラップ
の重量１ｔに対して、４００kg以上の割合である。粉鉄
鉱石の予熱温度が５００℃以上であると、同時に供給さ
れたスクラップに付着した各種の有機物、すなわち塗
料、油、プラスチックスから発生するガスが急速に加熱
されて、雰囲気で完全燃焼しやすくなり、異臭、白煙な
どの発生量を減らすことができる。アルミナのような耐
火物でなく、鉄鉱石を用いると酸化鉄の作用によって有
機物の分解を、比較的低い温度でも効率的に進められる
という特徴がある。

【０００８】一方、鉄鉱石の供給量が、スクラップ重量
１ｔあたり５００kg以上である理由は、スクラップの大
部分が鉄鉱石のなかに埋められてスクラップの酸化を抑
制するための条件である。図２はスクラップ加熱温度と
鉄鉱石使用量の関数としてスクラップの酸化量を示して
いる。酸化を抑制するためには、鉄鉱石は５００kg以上
（スクラップｔあたり）必要なことがわかる。なお、も
し、アルミナのような耐火物を鉄鉱石のかわりに用いる
と、この酸化抑制のための必要量が８００kg以上とな
る。鉄鉱石の場合、この量を満足する鉄鉱石が共存して
いると、鉄スクラップとロータリーキルン耐火物の摩擦
によって起こるれんがの損耗も抑制できるという効果が
ある。

【０００９】粉鉄鉱石が鉄スクラップに接触する前に温
度を５００℃以上にする方法としては、１つは横型炉か
ら排出されるガスを第１炉で鉱石と接触させることであ
る（ａ）。もう１つは、横型回転炉の出口で、スクラッ
プと鉄鉱石を例えばふるいで分離して、鉄鉱石の全部、
または１部を横型回転炉の入口に戻し、鉄鉱石を加熱媒
体として用いる方法である（ｂ）。前者の場合は、横型
回転炉の排熱を鉄鉱石の予熱に利用することができ、他
の熱回収装置が不要である。一方、後者の場合には第１
炉では、横型回転炉から出るガスをレキュピレータで空
気の予熱に用い、この予熱空気を横型回転炉の加熱用の
空気に用い、燃料原単位を減少するのに用いられる。

【００１０】いずれの場合にも第２炉を出て第１炉に入
る時点のガスの温度は、５００℃以上、ＣＯ含有量は１
％以下まで下げておくこと、さらに、第１炉での出口で
は、ＣＯを０．１％以下にまで下げることが、排ガス中
の有機物を完全燃焼して安定化するのに必要である。予
熱されたスクラップが第２炉の出口で鉄鉱石と分離され
る方式では、あとはスクラップを溶解炉、例えば電気炉
に送って溶解して溶鋼にする。なお、電気炉の排出ガス
は第２炉に送ることによって、エネルギーの利用と排ガ
スの安定化を行える。

【００１１】一方、溶解炉が酸素を上吹きできる転炉状
の容器の場合には、第２炉から出る鉄鉱石の全部、また
は一部を、鉄スクラップとともに供給して、スクラップ
の溶解とともに、鉄鉱石の溶融・還元を併せて行うこと
ができる。なお、その場合には第２炉の供給原料とし
て、鉄スクラップ、予熱鉱石とともに石炭を鉱石重量の
５０％以下、２０％以上加えると、鉄鉱石の予備還元
と、スクラップの酸化量がさらに低減できて、エネルギ
ーバランス的に好ましい状況になる。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）鉄鉱石を加熱媒体として循環使用する場合
を示す。第１炉では、排ガスの完全燃焼と空気への熱交
換が行われる。第２炉から供給されるガスは温度が５５
０℃、ＣＯ含有量が０．８％であった。これを過剰空気
存在下で燃焼させて、かつ、レキュピレータによって空
気の予熱を行った。第１炉出口のガスは温度２２０℃、
ＣＯ；０．０１％以下、有機物ガスは検出されなかっ
た。これを集塵機（バグフィルター）を通した後、大気
中に放散した。また、予熱された空気の温度は４２０℃
であった。予熱された空気は第２炉の燃焼用に用いられ
る。

【００１３】第２炉はロータリーキルンが用いられた。
加熱は、天然ガスを、第１炉から供給される予熱空気で
燃焼させた。鉱石は粒径が１mm以下のもので、第２炉の
出口でふるいわけによってスクラップから分離して、第
２炉の入口に戻した。スクラップ（自動車シュレッダー
スクラップ）１ｔに対して、鉄鉱石は６２０kg（温度
は、第２炉装入時点で６５０℃）の割合で供給した。出
口でのスクラップの温度は８５０℃で、酸化率は２％以
下であった。なお、第２炉内に、スクラップ溶解の電気
炉の排ガスを供給した。

【００１４】第２炉の出口でのスクラップを分離し、高
温のスクラップを連続的に電気炉に供給して溶解した。
電気炉の電気原単位は、予熱の効果によって、４１０kW
h/ｔまで低下できた。なお、スクラップの表面に１部生
成したスケール、及び混入した鉱石の酸化鉄によって、
電気炉内では酸素の供給を行わなくともスラグの泡立ち
が起こり、安定して操業できた。

【００１５】（実施例２）加熱された鉄スクラップと鉄
鉱石を溶融・還元して鉄を製造する場合を示す。第１炉
では、排ガスの完全燃焼と鉄鉱石の予熱、空気の予熱が
行われた。第２炉から供給されるガスは温度が５５０
℃、ＣＯ含有量が０．８％であった。これを過剰空気存
在下で燃焼させて、かつ、径が１mm以下の鉄鉱石を４７
０℃まで予熱した。第１炉出口のガスは温度１８０℃、
ＣＯ；０．０１％以下、有機物ガスは検出されなかっ
た。これを集塵機（バグフィルター）を通した後、大気
中に放散した。予熱された空気は温度が２５０℃で、そ
れは第２炉のガス燃焼に用いられた。

【００１６】第２炉はロータリーキルンが用いられた。
加熱は、スクラップの溶解、鉄鉱石の溶融還元を行う炉
の排ガス（水分を除いて、ＣＯ；３５％、ＣＯ₂；４５
％、Ｈ₂；１０％）を空気で燃焼して用いた。第２炉に
供給される鉄鉱石は第１炉で予熱されたものが、スクラ
ップ（自動車のシュレッダースクラップ）ｔあたり４５
０kgで、石炭（ＶＭ３５％、アッシュ１５％、粒径７mm
以上）粒が１２０kgの割合で添加された。第２炉の出口
でのスクラップ温度は８３０℃、鉄鉱石は４０％が予備
還元されていた。スクラップの酸化割合は１．５％以下
であった。また、第２炉に装入した石炭の固定炭素分が
装入量の９３％残存していた。

【００１７】第２炉の生成物（スクラップ、鉄鉱石、炭
材の混合物）を、酸素上吹き、窒素底吹きの転炉に装入
して、石炭を加えて、溶融・還元した。酸素原単位は、
生成メタル量ｔあたり２７０Nm³、石炭原単位は（第２
炉での添加量も含めて）３４０kgで、Ｃ；４．１％、
Ｓ；０．０４％、Ｓｉ；０．１％のメタルが製造され
た。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、鉄原料としてスクラップの比
率が増えてきた場合に、スクラップを効率的に使用し、
さらに環境上の問題も解決できるので、エネルギー、Ｃ
Ｏ₂発生量の低減、環境保全を満足しながら鉄鋼製造を
効率的に行えるようにするものとして効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形態の例を
示す説明図である。

【図２】鉄鉱石供給量とスクラップの酸化率との関係の
グラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】横型回転炉に、粉鉄鉱石と鉄スクラップ
とを装入して加熱し、鉄スクラップの酸化を抑制しつつ
予熱することを特徴とする鉄スクラップの予熱方法。
【請求項２】請求項１の方法に先立って、横型回転炉
から排出されるガスで粉鉄鉱石の予熱を行い、その後横
型回転炉に鉄スクラップと予熱された前記粉鉄鉱石とを
装入して加熱することを特徴とする鉄スクラップの予熱
方法。
【請求項３】請求項２の方法で、予熱された粉鉄鉱石
と鉄スクラップとを、酸素を上吹きできる炉に装入して
溶融・還元を行うことを特徴とする予熱した鉄スクラッ
プの精錬方法。
【請求項４】横型回転炉の出口で、予熱された粉鉄鉱
石と鉄スクラップとを分離し、鉄スクラップは溶解炉に
送って溶解し、一方、粉鉄鉱石は横型回転炉の入口に戻
し、熱媒体としてこれを循環使用することを特徴とする
請求項１記載の鉄スクラップの予熱方法。