JPH07252545A - 金属スクラップの溶解方法及びその装置 - Google Patents

金属スクラップの溶解方法及びその装置

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JPH07252545A
JPH07252545A JP4247194A JP4247194A JPH07252545A JP H07252545 A JPH07252545 A JP H07252545A JP 4247194 A JP4247194 A JP 4247194A JP 4247194 A JP4247194 A JP 4247194A JP H07252545 A JPH07252545 A JP H07252545A
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JP
Japan
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scrap
furnace
impurities
melting
metal scrap
Prior art date
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Application number
JP4247194A
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English (en)
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Yukio Takahashi
幸雄 高橋
Hideji Takeuchi
秀次 竹内
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属スクラップの溶解炉への不純物や金属酸
化物の混入を防止した、不純物濃度の低い金属スクラッ
プを溶解する方法を提案する。 【構成】 金属スクラップを溶解炉に装入するに先立っ
て、溶解炉の排ガスを利用して金属スクラップを予熱す
る工程において、金属スクラップに付着した不純物を分
離除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、不純物濃度の低い金
属スクラップの溶解方法及びその装置に関して、とくに
金属スクラップの溶解炉の排ガスを利用して金属スクラ
ップを予熱してから金属スクラップの溶解を行う技術の
改良について述べる。
【0002】
【従来の技術】近年、鉄に代表される金属スクラップの
発生量が増加し、この金属スクラップのリサイクルが環
境保全や金属製造コスト低減の観点から注目されつつあ
る。例えば、鉄においては、従来、製鋼用の鉄源とし
て、鉄鉱石を高炉で溶融還元して得た溶銑やこれを冷
却、凝固させた冷銑、あるいは鉄鋼材料の加工時に発生
する鉄スクラップ及び建築物や機械製品等の老朽化に伴
って発生する鉄スクラップ等を利用している。
【0003】これらの鉄源を製鋼段階で使用するに際
し、溶銑や冷銑は鉄鉱石をベースとしているために、含
まれる不純物濃度が低く、高品位の製品を得ることが可
能であるが、製銑、製鋼工程全体からみると、鉄鉱石を
溶融還元するのに多大のエネルギーを必要とするのみな
らず、鉄鉱石等の原料の事前処理と高炉や転炉といった
大規模な設備投資を必要とする不利がある。
【0004】これに対して、鉄スクラップを鉄源として
使用した場合は、鉄鉱石を鉄源とする場合に比較して、
還元熱分のエネルギー使用量を少なくできること、原料
の事前処理を簡略化できること、さらに大規模な設備や
装置が不要になること、といった利点を有する。
【0005】このような鉄スクラップを鉄源として使用
する例としては、Iron and SteelEngineer, vol.62(19
85), No.10, p.16 に記載のEOFプロセスやIron and
Steelmaker, May 1986, P.37 に記載のCONSTEE
Lプロセスが知られている。
【0006】これらの方法は、製鋼炉の排ガスをスクラ
ップの予熱にも利用して、熱効率的に有利な条件を達成
しているが、スクラップと混在して予熱炉に供給される
不純物、さらにはスクラップの予熱過程で生成する酸化
物や剥離物が製鋼炉内に持ち込まれることを考慮して、
これらの不純物および酸化物や剥離物を除去する機能を
有していない。このため、要求される製品品質が高い場
合には、鉄源として不純物濃度の低い高価なスクラップ
を使用する必要が生じ、その結果、主原料コストが増加
し、経済的な操業が困難となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の目
的は、金属スクラップの溶解炉への不純物や金属酸化物
の混入を防止した、不純物濃度の低い金属スクラップを
溶解する方法及びこの方法に有利に適合する溶解装置を
提供することにある。
【0008】
【課題解決のための手段】この発明は、金属スクラップ
を溶解炉に装入するに先立って、溶解炉の排ガスを利用
して金属スクラップを予熱する工程において、金属スク
ラップに付着した不純物を分離除去することを特徴とす
る金属スクラップの溶解方法である。
【0009】ここで、金属スクラップに振動を与えて不
純物を分離すること、金属スクラップとそこから分離さ
れた不純物とを分別して、金属スクラップを溶解炉へ選
択的に供給すること、溶解炉の排ガスにおける酸素ポテ
ンシャル及び温度を金属スクラップに付着した不純物が
酸化する範囲に制御することが、実施に当たり有利であ
る。
【0010】また、この発明は、金属スクラップの溶解
炉に、該溶解炉の排ガスを利用した予熱炉を組み合わせ
た金属スクラップの溶解装置において、該予熱炉に、金
属スクラップに振動を与えて不純物の剥離を強いる分離
機構及び金属スクラップと不純物とを分別して金属スク
ラップを溶解炉へ選択的に供給する分別機構を設置して
成る金属スクラップの溶解装置である。
【0011】ここで、予熱炉の少なくとも一部は金属ス
クラップを溶解炉へ導く搬送路とすることが有利であ
る。
【0012】なお、金属スクラップに付着した不純物と
は、金属スクラップの表面に付着したりスクラップと混
在して予熱炉に供給される不純物は勿論、さらにはスク
ラップの予熱過程で生成する酸化物や剥離物を意味す
る。
【0013】次に、この発明の金属スクラップの溶解方
法について、鉄スクラップを例に、図1を参照して詳し
く説明する。まず、装入原料である鉄スクラップ1を、
投入口2から予熱炉3に投入し、この予熱炉3を搬送路
として、キュポラや電気炉などの溶解炉4まで移送して
溶解炉4に装入し、別途に装入したコークスや石灰石を
利用して鉄スクラップ1の溶解を行う。
【0014】ここで、予熱炉3は、投入口2から溶解炉
4における鉄スクラップ1の導入口5との間に設けて鉄
スクラップ1の搬送路も兼ねる構成であり、導入口5か
ら溶解炉4の排ガスを予熱炉3内に導き、この排ガスの
顕熱、さらには導入口5に設置したアフターバーナー6
により排ガスを燃焼させて得た燃焼熱により、鉄スクラ
ップ1の予熱および部分酸化を実現する。
【0015】さらに、予熱炉3は分離機構7を備え、鉄
スクラップに付着した不純物および鉄スクラップの予熱
によりその表面に形成された酸化膜などの不純物8を鉄
スクラップから分離させる。
【0016】ここで、分離機構7としては、例えば予熱
炉3に振動を与える機構が推奨される。すなわち、搬送
路となる予熱炉3を振動させることによって、鉄スクラ
ップ1を溶解炉4まで移送するとともに、鉄スクラップ
1に振動を与えて、不純物8を鉄スクラップから分離さ
せる。振動を与える機構としては、振動モーターやカム
の回転による加振力を利用するものである。
【0017】次いで、予熱炉3の出側に設けた分別機構
9によって、分離された鉄スクラップ1と不純物8とを
分別し、鉄スクラップ1のみを溶解炉4に装入する。こ
の分別機構9は、鉄スクラップ1の予熱と特に振動によ
り不純物が細粒化されることから、鉄スクラップとの粒
径差で不純物を分別できる格子を用いた。この他にも、
鉄スクラップと不純物の比重量(同一粒径であれば単体
重量)が違うことから、鉄スクラップと不純物の混合物
にガスを吹き付けてこのガスの運動エネルギー(風圧)
により分別する方法を採用しても良い。
【0018】そして、不純物が除去された鉄スクラップ
1を、溶解炉4の上部から、コークスや石灰石とともに
炉内へ連続的あるいは半連続的に装入し、溶解炉4の下
部に設けた羽口10から空気あるいは酸素富化空気を炉内
に供給して鉄スクラップ1を溶解し、出銑孔11から溶銑
を取り出す。
【0019】なお、図1の例では、予熱炉における鉄ス
クラップの搬送面を水平とし、振動によって溶解炉側へ
移送する構成としたが、搬送面を溶解炉へ向けて傾ける
ことで、鉄スクラップの移送をはかることも可能であ
る。
【0020】
【作用】さて、鉄源として鉄スクラップを使用する銑鉄
製造方法は、高炉法等の鉄鉱石を使用する方法と比較し
て、酸化鉄を還元する必要がなく、加熱および溶解に必
要な熱を供給すれば良いため、エネルギー使用量が少な
くて済み経済的である。
【0021】また、銑鉄製造工程(スクラップ溶解工
程)で竪型炉を使用するため、熱源(エネルギー源)と
してコークス等の安価な炭材が使用でき、加えて炉の特
性上排ガス温度を低位にすることが可能であるから熱効
率を向上でき、エネルギー使用量およびコストの両面で
有利である。勿論、電気エネルギ−が安価な立地におい
ては、銑鉄製造工程(スクラップ溶解工程)に通常の電
気炉を使用しても良い。さらに、この鉄スクラップの溶
解炉に、金属スクラップの予熱炉を連結することによっ
て、溶解炉からの排ガスエネルギーを直接、金属スクラ
ップの予熱に利用することが可能である。
【0022】ここで問題となるのは、金属スクラップに
付着した不純物、さらに予熱炉での予熱過程で生成する
酸化物が、溶解炉内に不可避に持ち込まれることであ
る。
【0023】そこで、この発明では、鉄スクラップに混
在または付着した不純物、鉄スクラップの予熱過程で化
学的に生成する酸化物や物理的に生成する剥離物など
を、予熱工程において鉄スクラップから分離そして分別
することによって、鉄スクラップのみを選択的に溶解炉
へ装入する。この結果、不純物濃度の高い安価なスクラ
ップを使用した場合であっても、溶解炉から得られる溶
銑中の不純物濃度を比較的低位にすることが可能にな
り、主原料コストの低減がはかれる。併せて、溶解炉か
ら得られる溶銑中の不純物濃度を低位にできることか
ら、製鋼工程での不純物除去工程を簡略化できるため、
製銑および製鋼工程全般の精錬コストの低減も実現す
る。
【0024】ここに、不純物が予熱過程で酸化物や剥離
物として分離、そして分別され得るのは、以下の理由に
よる。すなわち、一般に鉄スクラップの不純物は、スク
ラップ表面における、Cu、SnおよびCrなどのめっき被膜
であり、予熱工程では、これらのめっき層が酸化されて
脆くなることにより、小片となって剥離する。同様に、
金属Alがスクラップに混在する場合は、Alが酸化されて
Al2O3 となるため、これも鉄スクラップからは分離し易
い。
【0025】一方、Niめっき層は酸化されにくいが、鉄
スクラップの表面に付着している上、鉄自体が酸化され
て酸化スケールとして剥離するため、Niも鉄と分離され
易くなる。すなわち、高温かつ酸化性の雰囲気で鉄スク
ラップが予熱されると、スクラップ表面が酸化され、酸
化スケールとして剥離し易くなるので、非鉄金属自体が
酸化されなくても、表面の付着物として分離し易くな
る。
【0026】上記の予熱工程における、鉄スクラップか
らの不純物の分離について、種々の実験を広範に行った
ところ、鉄スクラップを振動させつつ予熱するといった
事前処理を施すことで、鉄スクラップに混在する不純物
および鉄スクラップ表面に付着した不純物の大部分を分
離できること、さらに、溶解炉の排ガスの酸素ポテンシ
ャルおよび温度を金属スクラップに付着した不純物が酸
化する範囲に制御することにより、不純物をより効率良
く分離できること、が新たに判明した。
【0027】
【実施例】図1に示したところに従って、サイズが25〜
200 mmのシュレッダー屑で、不純物すなわちCu、Ni、Cr
およびSnの合計量が0.45wt%の鉄スクラップを溶解して
銑鉄を製造した。
【0028】なお、溶解炉には、能力が5t/hのキュ
ポラを使用し、操業条件は、送風量:80Nm3/min および
酸素量:1.5Nm3/minで、サイズが25〜75mmの高炉用コー
クスを12kg/minで供給した。また、鉄スクラップの予熱
炉には、予熱ガス温度が800℃となるように、溶解炉か
らの排ガスをアフターバーナーで燃焼させて導入した。
【0029】以上の条件下での操業を行ったところ、キ
ュポラから得られた溶銑中の不純物、すなわちCu、Ni、
CrおよびSnの合計量は0.07wt%まで減少し、不純物の除
去率は約85%であった。
【0030】また、比較として、上記の実施例と同様の
設備および操業条件に従うが、予熱炉3に設置した不純
物の分離機構7を停止して操業を行った。この結果、キ
ュポラから得られた溶銑中の不純物、すなわちCu、Ni、
CrおよびSnの合計量は、0.43wt%までの減少に止まり、
不純物の除去率は約5%にすぎなかった。
【0031】
【発明の効果】この発明によれば、金属スクラップの溶
解炉に予熱炉を組み合わせて鉄スクラップを予熱してか
ら溶解を行うに際して、予熱過程において、金属スクラ
ップから、金属スクラップに混在する不純物や金属スク
ラップの予熱過程で生成する不純物を分離することによ
って、鉄スクラップのみを選択的に溶解炉に供給できる
ため、不純物濃度の低い溶銑の製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の方法に使用する鉄スクラップの予熱
炉および溶解炉を示す模式図である。
【符号の説明】
1 鉄スクラップ 2 投入口 3 予熱炉 4 溶解炉 5 導入口 6 アフターバーナー 7 分離機構 8 不純物 9 分別機構 10 羽口 11 出銑孔

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属スクラップを溶解炉に装入するに先
    立って、溶解炉の排ガスを利用して金属スクラップを予
    熱する工程において、金属スクラップに付着した不純物
    を分離除去することを特徴とする金属スクラップの溶解
    方法。
  2. 【請求項2】 金属スクラップに振動を与えて不純物を
    分離する、請求項1に記載の金属スクラップの溶解方
    法。
  3. 【請求項3】 金属スクラップとそこから分離された不
    純物とを分別して、金属スクラップを溶解炉へ選択的に
    供給する、請求項1に記載の金属スクラップの溶解方
    法。
  4. 【請求項4】 溶解炉の排ガスにおける酸素ポテンシャ
    ル及び温度を金属スクラップに付着した不純物が酸化す
    る範囲に制御する、請求項1に記載の金属スクラップの
    溶解方法。
  5. 【請求項5】 金属スクラップの溶解炉に、該溶解炉の
    排ガスを利用した予熱炉を組み合わせた金属スクラップ
    の溶解装置において、該予熱炉に、金属スクラップに振
    動を与えて不純物の剥離を強いる分離機構及び金属スク
    ラップと不純物とを分別して金属スクラップを溶解炉へ
    選択的に供給する分別機構を設置して成る金属スクラッ
    プの溶解装置。
  6. 【請求項6】 予熱炉の少なくとも一部は金属スクラッ
    プを溶解炉へ導く搬送路とする、請求項5に記載の金属
    スクラップの溶解装置。
JP4247194A 1994-03-14 1994-03-14 金属スクラップの溶解方法及びその装置 Pending JPH07252545A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7789936B2 (en) * 2003-08-18 2010-09-07 University Of Utah Research Foundation Methods and systems for removing copper from ferrous scrap
JP2011042850A (ja) * 2009-08-24 2011-03-03 Tokushu Denkyoku Kk 脱亜鉛装置および脱亜鉛方法
WO2011024244A1 (ja) * 2009-08-24 2011-03-03 特殊電極株式会社 脱亜鉛装置および脱亜鉛方法
JP2015024347A (ja) * 2013-07-24 2015-02-05 株式会社東芝 廃磁石に含まれる有価金属の回収方法およびその回収装置

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