JPH09249420A - フェライト原料用酸化鉄の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩化第一鉄および／または塩化第二鉄を主成
分とする水溶液を焙焼炉内で噴霧焙焼する際の液滴径を
制御することにより、適正な粉体特性値を有するフェラ
イト原料用酸化鉄の製造が可能なフェライト原料用酸化
鉄の製造方法の提供。 【解決手段】 塩化第一鉄および／または塩化第二鉄を
主成分とする水溶液を焙焼炉内で噴霧焙焼し、塩酸の回
収およびフェライト原料用酸化鉄の製造を行うに当り、
二流体ノズルを用い、該二流体ノズルの加圧気体噴出速
度を調整し、噴霧する液滴のザウター平均径を50μm 以
上 500μm 以下の範囲にするフェライト原料用酸化鉄の
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フェライト原料用
酸化鉄の製造方法に関し、塩化第一鉄および／または塩
化第二鉄を主成分とする水溶液を焙焼炉内で噴霧焙焼す
るフェライト原料用酸化鉄の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、塩化第一鉄および／または塩化第
二鉄を主成分とする鋼板の酸洗工程において発生する廃
塩酸もしくは塩化第一鉄および／または塩化第二鉄を主
成分とし、ZnO 、MnO 、MgO が混合された塩酸の混合物
を濃縮、焙焼して、塩酸の回収およびフェライト原料用
酸化鉄の粉体特性値の制御を行う塩酸回収装置は、図３
に示すように、下記のように構成されている。

【０００３】なお、図３において、１は廃塩酸もしくは
塩酸の混合物の水溶液、２は吸収塔、３はサイクロン、
４は熱風排出口、５はスプレーヘッダ、６は熱風、７は
旋回流、８は焙焼炉を示す。焙焼炉８の熱風排出口４か
ら排出された熱ガスは、サイクロン３で大部分のフェラ
イト原料用酸化鉄が回収された後、吸収塔２へ導かれ
る。

【０００４】鋼板酸洗工程において発生する廃塩酸もし
くは塩酸の混合物の水溶液１は、吸収塔２において焙焼
炉８からの熱ガスと熱交換し濃縮された後、焙焼炉８の
頂部よりスプレーヘッダ５により焙焼炉８内に噴霧され
る。焙焼炉８内では、熱風６が旋回流７を形成してお
り、次の反応式により、フェライト原料用酸化鉄とＨＣ
ｌガスを生成する。

【０００５】２ＦｅＣｌ₂ ＋（１／２）Ｏ₂ ＋２Ｈ₂ Ｏ
→Ｆｅ₂ Ｏ₃ ＋４ＨＣｌ ２ＦｅＣｌ₃ ＋３Ｈ₂ Ｏ→Ｆｅ₂ Ｏ₃ ＋６ＨＣｌ 焙焼炉の頂部からの廃塩酸もしくは塩酸の混合物の水溶
液のスプレー方法としては、廃塩酸もしくは塩酸の混合
物の水溶液のみを噴霧する一流体ノズルを用いており、
一流体ノズルとして、図４に示すようなスプレーヘッダ
５に複数のノズル９が設けられたノズルが用いられてい
る。

【０００６】しかし、上記したノズルの内部に廃塩酸も
しくは塩酸の混合物の水溶液中の異物、例えばSiO₂片が
詰まると、正常な噴霧状態を維持できなくなり、最終的
には液垂れ（：液滴化せずに流出する状態）が発生し、
このような状況下では上記反応式に示す熱分解反応が不
完全になり、フェライト原料用酸化鉄の粉体特性値が劣
化し、例えば平均粒径ｄ_mean値および塩素含有率が増加
する。

【０００７】また、従来の一流体ノズルでは、例えば平
均粒径、圧縮密度、嵩密度、径方向収縮率、高さ方向収
縮率など、フェライト原料用酸化鉄の粉体特性値に影響
を及ぼす液滴径の調整は、スプレーヘッダ先端のノズル
数と噴霧量をそれぞれ増減することにより行っていた。
この場合、噴霧量はフェライト原料用酸化鉄の生産量に
寄与するため、液滴径の調整は、実質的にはスプレーヘ
ッダ先端のノズル数を増減する方法に限定されていた。

【０００８】しかし、ノズル数を変更するためには、前
記の液垂れが生じた場合と同様に、焙焼炉から一時的に
ノズルを取出す必要があるため、ノズル数変更に伴うダ
ウンタイムが発生し、生産性の低下が生じる。また、従
来の一流体ノズルを複数取り付けるスプレーヘッダ方式
では、それぞれの一流体ノズルより噴霧された液滴が液
干渉し、液滴径が不均一になり、その結果、得られるフ
ェライト原料用酸化鉄の粉体特性値のバラツキが大きく
なるという問題点があった。

【０００９】また、一流体ノズルの場合、廃塩酸もしく
は塩酸の混合物の水溶液の噴霧量を増加させ増産する
際、上述したように液滴径が変わり、フェライト原料用
酸化鉄の粉体特性値が同時に変化する。例えば、平均粒
径（以下ｄ_mean値と記す）と圧縮密度（以下ＣＤ値と記
す）が共に上昇するために、フェライト原料用酸化鉄の
粉体特性値が、ユーザの要求する範囲から外れてしまう
という問題点があった。

【００１０】このフェライト原料用酸化鉄の品質に関し
て、特公昭54−28626 号公報において、スプレーノズル
ヘッダの構造が開示されているが、この場合、フェライ
ト原料用酸化鉄の塩素含有率についてのみ主眼がおか
れ、他の粉体特性値、例えばｄ _mean値、ＣＤ値、また生
産量については開示がない。特開昭61−86425 号公報に
おいては、廃塩酸の噴霧量によって粉体特性値を調整す
る方法を提唱しているが、これはフェライト原料用酸化
鉄の生産量を全く度外視した方法であった。

【００１１】特開平６−115944号公報においては、廃塩
酸の噴霧量を低下させること無くＣＤ値を制御する方法
を提唱しているが、廃塩酸の噴霧量が増えた場合、すな
わち生産量を増やした場合については開示がない。特開
平６−48740 号公報においては、廃塩酸の噴霧量を変え
ずにノズル数を変化させることにより、フェライト原料
用酸化鉄のｄ_mean値を制御する方法を提唱しているが、
この方法は一定の生産量の場合のみの粉体特性値制御を
目的としており、生産量を変化させた場合の粉体特性値
の変動とそれに対する制御方法については何も示してい
ない。

【００１２】また、この場合のノズル数の変更には前記
したようなダウンタイムの発生が伴うため生産量の増加
時のフェライト原料用酸化鉄の粉体特性値の制御方法と
しては実現性に欠ける。なお、廃塩酸から酸化鉄を製造
する際に、縦長円筒状の炉内に廃塩酸を噴霧するノズル
として二流体ノズルを使用することが特開昭57−61602
号公報に開示されている。

【００１３】しかし、当該方法で得られる効果は、ノズ
ル詰まりによる廃塩酸の処理能力の低下防止と、回収さ
れる酸化鉄の性状がノズルの詰まり加減によって微妙に
影響され、不安定形状になり、着色材またはフェライト
用原料としての商品価値を低下させることを防止すると
いう効果のみであり、酸化鉄の生産量を変化させた場合
でも一定の性状を保持する方法については全く開示され
ていない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の問題点を解決し、塩化第一鉄および／または塩化第
二鉄を主成分とする水溶液を焙焼炉内で噴霧焙焼する際
の液滴径を制御することにより、適正な粉体特性値を有
するフェライト原料用酸化鉄の製造が可能なフェライト
原料用酸化鉄の製造方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、塩化第一鉄お
よび／または塩化第二鉄を主成分とする水溶液を焙焼炉
内で噴霧焙焼し、塩酸の回収およびフェライト原料用酸
化鉄の製造を行うに当り、二流体ノズルを用い、該二流
体ノズルの加圧気体噴出速度を調整し、噴霧する液滴の
ザウター平均径を50μｍ以上 500μｍ以下の範囲にする
ことを特徴とするフェライト原料用酸化鉄の製造方法で
ある。

【００１６】前記本発明においては、前記二流体ノズル
が、該ノズル内に形成されかつ噴出孔33a を前記ノズル
内に有する加圧気体の流路33と、加圧気体の流路33の外
周部に隔壁33W を介して形成されかつ噴出孔34a を前記
ノズル内に有する前記水溶液の流路34と、前記加圧気体
および前記水溶液の衝突、混合後の気液混合物を噴出す
る気液噴出孔36とを有し、前記加圧気体の流路33が前記
ノズルの軸心方向に形成され、前記水溶液の流路34が前
記加圧気体の流路33と交差する方向かつ気液噴出孔36の
方向に形成された二流体ノズルであることが好ましい。

【００１７】また、この場合、前記気液噴出孔36が単孔
の気液噴出孔であり、前記水溶液の流路34が、前記二流
体ノズルの軸心に対して外側の管壁34OWおよび内側の管
壁34IWから形成され、該外側の管壁34OWおよび内側の管
壁34IWの壁面形状がいずれも前記二流体ノズルの軸心を
中心軸とする円錐面の一部であり、かつ、前記外側の管
壁34OWおよびその延長面で形成される仮想円錐面の頂点
34T の位置が前記気液噴出孔36の孔部36a に合致するよ
うに配設されていることが、より好ましい。

【００１８】さらに、前記本発明においては、前記加圧
気体噴出速度が１×10⁵ 〜２×10⁶m/hであることが好ま
しい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。すなわち、本発明は、塩化第一鉄および／または
塩化第二鉄を主成分とする水溶液を焙焼炉内で噴霧焙焼
し、塩酸の回収およびフェライト原料用酸化鉄の製造を
行うに当り、二流体ノズルを用い、該二流体ノズルの加
圧気体噴出速度を調整し、噴霧する液滴のザウター平均
径を50μｍ以上 500μｍ以下の範囲にすることを特徴と
するフェライト原料用酸化鉄の製造方法である。

【００２０】二流体ノズルに使用する液体としては、塩
化第一鉄および／または塩化第二鉄を主成分とする水溶
液を用いる。焙焼炉へ供給する塩化第一鉄および／また
は塩化第二鉄を主成分とする水溶液中の塩化第一鉄およ
び／または塩化第二鉄の濃度は、合計のＦｅ濃度として
18〜30g/100ml であることが好ましい。

【００２１】当該水溶液中にはMn、Si、Cr、Ni、Alなど
を不純物として含んでいてもよい。塩化第一鉄および／
または塩化第二鉄を主成分とする水溶液としては、鋼帯
または鋼板の酸洗工程より発生する廃塩酸もしくは塩酸
の混合物の水溶液を用いることが、より好ましい。な
お、この場合、当該水溶液を噴霧焙焼に先立ち、予め加
熱濃縮法などにより濃縮し、塩化第一鉄および／または
塩化第二鉄の水溶液中のＦｅ濃度を、前記範囲内となる
ように調整することが好ましい。

【００２２】本発明においては、二流体ノズルから噴霧
される液滴のザウター平均径が50μｍ以上 500μｍ以下
の範囲にあることを必須とする。当該平均径は、80μｍ
以上 400μｍ以下であることが、より好ましい。また、
上記噴霧液滴径については、加圧空気の速度を調整する
ことによって、ザウター平均径を50μｍ以上 500μｍ以
下の範囲で任意に制御が可能であり、製造する酸化鉄の
粉体特性値の品質上、ザウター平均径を 100μｍ以上 3
00μｍ以下の範囲に制御することが、さらに好ましい。

【００２３】液滴のザウター平均径が50μｍ未満の場合
は、酸化鉄が炉内での熱履歴を受け易くなるため反応性
が向上し、平均酸化鉄粒径が著しく増加するため好まし
くなく、また、酸化鉄の粒径が小さくなり回収が困難と
なるので制限する。逆に、液滴のザウター平均径が 500
μｍを超えると、酸化鉄中の残留塩素量が著しく増加
し、好ましくないため 500μｍを上限とする。

【００２４】なお、本発明におけるザウター平均径とは
下記式(1) で求められる体積表面積平均粒径であり、そ
の測定方法としては後記の実施例に示される測定方法が
例示される。

【００２５】

【数１】

【００２６】前記二流体ノズルとしては、ノズルの軸心
に向けてノズル内に排出された塩化第一鉄および／また
は塩化第二鉄を主成分とする水溶液と加圧気体とを衝突
させて、二流体を混合し、混合した二流体を外部に噴霧
する気液噴出孔を備えたノズルを用いると好適である。
本発明によれば、前記加圧気体の噴出速度を１×10⁵ 〜
２×10⁶m/hの範囲内に調整することにより、液滴のザウ
ター平均径を50μｍ以上 500μｍ以下の範囲内とするこ
とができる。

【００２７】なお、本発明における加圧気体噴出速度と
は、加圧気体噴出量をノズルの気液噴出孔（：後記図
２、図５のノズルチップオリフィス36）の断面積で割っ
た値である。加圧気体噴出速度が１×10⁵m/h未満では、
液滴の大きさが不揃いになる傾向があり、ザウター平均
径が 500μｍを超える。

【００２８】逆に、加圧気体噴出速度が２×10⁶m/hを超
えると、ザウター平均径が50μｍ未満となり好ましくな
い。次に、本発明の製造方法を図面を用いて説明する。
二流体ノズルは、主として微細な液滴を得るために、液
流を細孔より流出させる一方、該細孔に近接した位置に
高速の気体を流して液体を微細化するためのノズルであ
る。

【００２９】図２に、本発明の製造方法に用いられる二
流体ノズルの断面図を示す。図２において、30は二流体
ノズル、31は液体、32は加圧気体、33はノズル内の加圧
気体の流路（；加圧気体オリフィス）、33a は加圧気体
の流路33の噴出孔（出口）、33W は隔壁、34はノズル内
の水溶液の流路（；液体オリフィス）、34aは水溶液の
流路の噴出孔（出口）、35は内部混合室、36は気液噴出
孔（；ノズルチップオリフィス）、CLは二流体ノズルの
軸心を示す。

【００３０】また、図５(a) に、本発明のフェライト原
料用酸化鉄の製造方法に特に好適に用いられる二流体ノ
ズルの断面図を、図５(b) に図５(a) のＡ部部分拡大断
面図を示す。図５(a) 、(b) において、34OW、34IWは管
壁、34T は管壁34OWおよびその延長面で形成される仮想
円錐面の頂点、36a は気液噴出孔36の孔部、37は加圧気
体の流路33の噴出孔33a と気液噴出孔36の間のノズル内
の空間を示し、その他の符号は図２と同様の内容を示
す。

【００３１】本発明に係わる二流体ノズル30は、塩化第
一鉄および／または塩化第二鉄を主成分とする水溶液
（液体31）と加圧気体32とを衝突後、混合噴霧化させ焙
焼炉内に噴出するもので、水溶液の流路34から塩化第一
鉄および／または塩化第二鉄を主成分とする水溶液を噴
出し、加圧気体の流路33から加圧気体を高速で噴出さ
せ、両者を衝突させ、混合させて液体を霧化する。

【００３２】なお、加圧気体32としては加圧空気が好ま
しく用いられる。混合霧化した二流体は気液噴出孔36か
らノズル外部へ傘状に分散排出される。本発明のフェラ
イト原料用酸化鉄の製造方法に好適に用いられる図２、
図５に例示する二流体ノズル30は、ノズル内に形成され
かつ噴出孔33a をノズル内に有する加圧気体の流路33
と、加圧気体の流路33の外周部に隔壁33W を介して形成
されかつ噴出孔34a を二流体ノズル内に有する水溶液の
流路34と、加圧気体および水溶液の衝突、混合後の気液
混合物を噴出する気液噴出孔36とを有し、加圧気体の流
路33がノズルの軸心CL方向に形成され、水溶液の流路34
が加圧気体の流路33と交差する方向かつ気液噴出孔36の
方向に形成された二流体ノズルである。

【００３３】また、本発明のフェライト原料用酸化鉄の
製造方法に特に好適に用いられる図５に示す二流体ノズ
ル30は、気液噴出孔36が単孔の気液噴出孔であり、水溶
液の流路34の中心と加圧気体の流路33の中心と交差する
点が、気液噴出孔36の直近に設けられた二流体ノズルで
ある。すなわち、水溶液の流路34からの水溶液が、加圧
気体の流路33の噴出孔（：加圧気体の流路33の出口）33
a と気液噴出孔36の間のノズル内の気液噴出孔36直前の
空間37に、ノズル軸心CL方向と交差しかつ気液噴出孔36
の方向に吹き込まれ、加圧気体と衝突、混合、液滴化さ
れた後、単孔の気液噴出孔36から噴出される構造となっ
ている。加圧気体の流路33の出口（33a ）の直径と気液
噴出孔36の直径は異なってもよい。

【００３４】本発明のフェライト原料用酸化鉄の製造方
法に特に好適に用いられる図５に示す二流体ノズル30
は、より具体的には、気液噴出孔36が単孔の気液噴出孔
であり、水溶液の流路34が、二流体ノズルの軸心CLに対
して外側の管壁34OWおよび内側の管壁34IWから形成さ
れ、該外側の管壁34OWおよび内側の管壁34IWの壁面形状
がいずれも二流体ノズルの軸心CLを中心軸とする円錐面
の一部すなわち頂部を有しない円錐面であり、かつ、前
記外側の管壁34OWおよびその延長面で形成される仮想円
錐面の頂点34T の位置が気液噴出孔36の孔部36a に合致
するように配設されている。

【００３５】図５に示す二流体ノズル30は、フェライト
原料用酸化鉄の製造方法において、ノズルにおける液だ
れ（：液滴化せずに流出する状態）が生ぜず、かつ、低
空気速度で目標の液滴径を得ることが可能であり、優れ
た性能を有する。次に、図１に、塩化第一鉄および／ま
たは塩化第二鉄を主成分とする水溶液を、二流体ノズル
を用いて焙焼炉内部に噴霧し、液滴径を任意に制御して
フェライト原料用酸化鉄を製造する設備を示す。

【００３６】図１において、10は空気などの気体、11は
コンプレッサ、12はクーラ、13は脱湿機、14はレシーバ
タンク、15は二流体ノズルを有するスプレーヘッダ、16
はフェライト原料用酸化鉄、20は制御装置、21、22は制
御弁、40は塩化第一鉄および／または塩化第二鉄を主成
分とする水溶液、ｆ₁ は加圧気体の供給方向、ｆ₂ は前
記水溶液40の供給方向を示し、その他の符号は図３と同
様の内容を示す。

【００３７】気体10はコンプレッサ11により昇圧され、
得られた加圧気体はクーラ12、脱湿機13、レシーバタン
ク14を介してスプレーヘッダ15に供給される。一方、塩
化第一鉄および／または塩化第二鉄を主成分とする水溶
液40は、吸収塔２において焙焼炉８よりの熱ガスと熱交
換をし濃縮された後、焙焼炉８の頂部より焙焼炉８内に
スプレーヘッダ15により、噴霧、供給される。

【００３８】焙焼炉８内では、頂部より噴霧された塩化
第一鉄および／または塩化第二鉄を主成分とする水溶液
40が熱風６の旋回流７により熱分解反応してフェライト
原料用酸化鉄16を生成する。制御装置20は、スプレーヘ
ッダ15の二流体ノズルへの前記水溶液40の供給量に応じ
て、スプレーヘッダ15の二流体ノズルへの加圧気体の供
給量を制御する制御信号を制御弁21に送信し、二流体ノ
ズルにおける加圧気体の噴出速度を調整し、焙焼炉８内
に噴霧する液滴のザウター平均径を50〜500 μｍの範囲
内に制御する。

【００３９】なお、この場合、下記実施例に示されるよ
うに水溶液供給量、加圧気体供給量とザウター平均径の
関係をあらかじめ求めておき、水溶液供給量、加圧気体
供給量を調整し、液滴のザウター平均径を制御すること
が好ましい。

【００４０】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。なお、本実施例においては、ノズル近傍の固体
粒子の液滴径測定への干渉を防止するために、液滴のザ
ウター平均径は下記測定方法によって求めた。すなわ
ち、二流体ノズルを用い、常温（平均温度：25℃）の条
件下、水の供給量（：水の噴霧量）、加圧空気供給
量（：加圧空気噴出量）を変えて水の噴霧実験を行い噴
霧された液滴の直径をレーザー式位相ドップラー法で測
定し、得られた測定結果から、水の噴霧量、加圧空気噴
出量の両者と前記式(1) で求められる液滴のザウター平
均径との検量線を作成した。

【００４１】次に、上記の方法で得られた検量線に基づ
き、下記の各実施例における廃塩酸または塩化鉄水溶液
の噴霧量および加圧空気噴出量が検量線の水の噴霧量お
よび加圧空気噴出量と等しい条件下での液滴のザウター
平均径を求めた。 〔実施例１〕（本発明例１〜３、比較例１、２） 図１に示す設備で、内径 6.7ｍ、高さ13.5ｍ、内容積 3
80m³の焙焼炉８を用いて、鋼板の酸洗工程より発生する
廃塩酸の水溶液もしくは廃塩酸混合物の水溶液（以下廃
塩酸水溶液と記す）を原料としてフェライト原料用酸化
鉄の製造を行った。

【００４２】スプレーヘッダ15としては、図２に示す二
流体ノズルを有するスプレーヘッダを、３本、焙焼炉８
に取付け、制御装置20により、二流体ノズルへの廃塩酸
水溶液の供給量および噴霧用加圧空気の供給量（以下加
圧空気噴出量とも記す）を調整した。本実施例における
操業条件は下記の通りとし、液滴のザウター平均径の制
御は、加圧空気量を９〜20Nm³/h と変化させることによ
り行った。

【００４３】 気液噴出孔36の孔径（；ノズルチップオリフィス径）： 3.2mmφ 気液噴出孔36の数（；ノズルチップオリフィス数） ：12個 加圧空気噴出量： 本発明例１；〔 25Nm³/(Hr・ノズル) 〕×３ノズル 加圧空気噴出速度；2.6 ×10⁵m/h 本発明例２；〔 50Nm³/(Hr・ノズル) 〕×３ノズル 加圧空気噴出速度；5.2 ×10⁵m/h 本発明例３；〔 75Nm³/(Hr・ノズル) 〕×３ノズル 加圧空気噴出速度；7.8 ×10⁵m/h 比較例 １；〔 9Nm³/(Hr・ノズル) 〕×３ノズル 加圧空気噴出速度；9.3 ×10⁴m/h 比較例 ２；〔210Nm³/(Hr・ノズル) 〕×３ノズル 加圧空気噴出速度；2.1 ×10⁶m/h 廃塩酸水溶液の噴霧量：〔1.31m³/(Hr・ノズル) 〕×３ノズル 廃塩酸中のＦｅ濃度：24.1g/100ml 焙焼炉内の温度： 760℃ （本発明例１）加圧空気噴出量が、 25Nm³/(Hr・ノズ
ル) の条件で実施した。

【００４４】液滴径はザウター平均径が 284μｍ、得ら
れたフェライト原料用酸化鉄の顆粒径（以下顆粒径と記
す）は 180〜220 μｍで、フェライト原料用酸化鉄の粉
体特性値（以下酸化鉄粉体特性値と記す）については、
ｄ_mean値は0.69〜0.72μｍ、ＣＤ値は2.48〜2.49 g/c
m³、ＳＨ−Ｄ（径方向収縮率）は18.4〜18.9％、残留塩
素量は 0.110〜0.120 ％であった。

【００４５】（本発明例２）加圧空気噴出量が、 50Nm³
/(Hr・ノズル) の条件で実施した。液滴径はザウター平
均径が 226μｍ、顆粒径は 160〜190 μｍで、酸化鉄粉
体特性値については、ｄ_mean値は0.72〜0.75μｍ、ＣＤ
値は2.47〜2.50 g/cm³、ＳＨ−Ｄは18.3〜18.9％、残留
塩素量は 0.100〜0.110 ％であった。

【００４６】（本発明例３）加圧空気噴出量が、 75Nm³
/(Hr・ノズル) の条件で実施した。液滴径はザウター平
均径が 132μｍ、顆粒径は80〜100 μｍで、酸化鉄粉体
特性値については、ｄ_mean値は0.74〜0.77μｍ、ＣＤ値
は2.49〜2.51 g/cm³、ＳＨ−Ｄは18.4〜18.7％、残留塩
素量は 0.090〜0.100 ％であった。

【００４７】（比較例１）加圧空気噴出量が、９ Nm³/
(Hr・ノズル) の条件で実施した。液滴径はザウター平
均径が 504μｍ、顆粒径は 450〜480 μｍ、酸化鉄粉体
特性値については、ｄ_mean値は0.69〜0.73μｍ、ＣＤ値
は2.48〜2.49 g/cm³、ＳＨ−Ｄは18.5〜18.9％、残留塩
素量は 0.211〜0.295 ％であった。

【００４８】（比較例２）加圧空気噴出量が、210Nm³/
(Hr・ノズル) の条件で実施した。液滴径はザウター平
均径が46μｍ、顆粒径は５〜40μｍ、酸化鉄粉体特性値
については、ｄ_mean値は0.85〜0.89μｍ、ＣＤ値は2.52
〜2.54 g/cm³、ＳＨ−Ｄは17.7〜17.9％、残留塩素量は
0.090〜0.100 ％であった。

【００４９】比較例１は、本発明例１〜３とｄ_mean値、
ＣＤ値については概ね同等値であったが、比較例１に示
されるように、ザウター平均径が500 μｍを超えると、
残留塩素量が急激に増加するため、ザウター平均径を 5
00μｍ以下に制限する必要がある。また、比較例２は、
本発明例１〜３と比較して、液滴径が小さくなったこと
により反応性が向上し、酸化鉄が炉内での熱履歴を受け
易くなり、かつ顆粒径が小さくなるためフェライト原料
用酸化鉄が焙焼炉頂部の排出口より熱ガスに同伴し炉外
に排出されてしまった。

【００５０】また、比較例２の場合、酸化鉄粉体特性値
は、残留塩素量は本発明例１〜３と概ね同等値であった
が、酸化鉄が炉内での熱履歴を受け易くなったことによ
り、ｄ_mean値、ＣＤ値が上昇し、ＳＨ−Ｄ値が低下し、
要求される酸化鉄粉体特性値が得られず、ザウター平均
径を50μｍ以上に制限する必要がある。以上述べた本実
施例１の結果を、操業条件と併せて表１に示す。

【００５１】

【表１】

【００５２】〔実施例２〕（本発明例４〜６、比較例
３、４） 図１に示す設備で、内径 6.7ｍ、高さ13.5ｍ、内容積 3
80m³の焙焼炉８を用いて、塩化鉄水溶液を原料としてフ
ェライト原料用酸化鉄の製造を行った。塩化鉄水溶液と
しては、表２に示す塩化第１鉄、塩化第２鉄各々の濃度
が異なる３種類の水溶液を使用した。

【００５３】また、スプレーヘッダ15としては、図５に
示す二流体ノズルを有するスプレーヘッダ（：スプレー
ヘッダ１本に４個の二流体ノズルを付設したスプレーヘ
ッダ）を、３本、焙焼炉８に取付け、制御装置20によ
り、二流体ノズルへの塩化鉄水溶液の供給量および噴霧
用加圧空気の供給量（：加圧空気噴出量）を調整した。
本実施例における操業条件は下記の通りとし、液滴のザ
ウター平均径の制御は、加圧空気量を１〜100Nm³/hと変
化させることにより行った。

【００５４】 気液噴出孔36の孔径（；ノズルチップオリフィス径）： 5.8mmφ 加圧空気噴出量： 本発明例４；〔３Nm³/(Hr ・ノズル) 〕×12ノズル 加圧空気噴出速度；1.1 ×10⁵m/h 本発明例５；〔６Nm³/(Hr ・ノズル) 〕×12ノズル 加圧空気噴出速度；2.3 ×10⁵ m/h 本発明例６；〔45Nm³/(Hr ・ノズル) 〕×12ノズル 加圧空気噴出速度；1.7 ×10⁶ m/h 比較例 ３；〔１Nm³/(Hr ・ノズル) 〕×12ノズル 加圧空気の噴出速度；3.8 ×10⁴ m/h 比較例 ４；〔100Nm³/(Hr・ノズル) 〕×12ノズル 加圧空気噴出速度；3.8 ×10⁶ m/h 塩化鉄水溶液の噴霧量：〔0.44m³/(Hr・ノズル) 〕×12ノズル 焙焼炉内の温度： 760℃ （本発明例４）加圧空気噴出量が、３Nm³/(Hr ・ノズ
ル) 、加圧空気噴出速度が1.1 ×10⁵m/hの条件で実施し
た。

【００５５】塩化鉄水溶液として、Fe濃度が24g/100ml
の塩化第一鉄水溶液を用いた。液滴径はザウター平均径
が 295μｍ、顆粒径は 260〜300 μｍで、酸化鉄粉体特
性値については、ｄ_mean値は0.70〜0.73μｍ、ＣＤ値は
2.48〜2.50 g/cm³、ＳＨ−Ｄは18.5〜18.9％、残留塩素
量は 0.110〜0.120 ％であった。 （本発明例５）加圧空気噴出量が、６Nm³/(Hr ・ノズ
ル) 、加圧空気噴出速度が2.3 ×10⁵m/hの条件で実施し
た。

【００５６】塩化鉄水溶液として、Fe濃度が24g/100ml
の塩化第二鉄水溶液を用いた。液滴径はザウター平均径
が 228μｍ、顆粒径は 160〜190 μｍで、酸化鉄粉体特
性値については、ｄ_mean値は0.71〜0.74μｍ、ＣＤ値は
2.47〜2.50 g/cm³、ＳＨ−Ｄは18.3〜19.0％、残留塩素
量は 0.100〜0.110 ％であった。 （本発明例６）加圧空気噴出量が、45Nm³/(Hr ・ノズ
ル) 、加圧空気噴出速度が1.7 ×10⁶ m/h の条件で実施
した。

【００５７】塩化鉄水溶液として、Fe²⁺濃度が20g/100m
l 、Fe³⁺濃度が５g/100ml の塩化鉄水溶液を用いた。液
滴径はザウター平均径が 130μｍ、顆粒径は80〜99μｍ
で、酸化鉄粉体特性値については、ｄ_mean値は0.74〜0.
76μｍ、ＣＤ値は2.49〜2.50 g/cm³、ＳＨ−Ｄは18.4〜
18.7％、残留塩素量は 0.091〜0.100 ％であった。

【００５８】（比較例３）加圧空気噴出量が、１Nm³/(H
r ・ノズル) 、加圧空気噴出速度が3.8 ×10⁴m/hの条件
で実施した。塩化鉄水溶液としては、前記した本発明例
６と同じ組成のものを用いた。液滴径はザウター平均径
が 505μｍ、顆粒径は 450〜485 μｍで、酸化鉄粉体特
性値については、ｄ_mean値は0.70〜0.73μｍ、ＣＤ値は
2.47〜2.49 g/cm³、ＳＨ−Ｄは18.5〜18.9％、残留塩素
量は 0.211〜0.296 ％であった。

【００５９】（比較例４）加圧空気噴出量が、100Nm³/
(Hr・ノズル) 、加圧空気噴出速度が3.8 ×10⁶ m/h の
条件で実施した。塩化鉄水溶液としては、前記した本発
明例６と同じ組成のものを用いた。液滴径はザウター平
均径が45μｍ、顆粒径は５〜41μｍで、酸化鉄粉体特性
値については、ｄ_mean値は0.86〜0.89μｍ、ＣＤ値は2.
51〜2.54 g/cm³、ＳＨ−Ｄは17.7〜17.9％、残留塩素量
は 0.090〜0.100 ％であった。

【００６０】比較例３は、本発明例４〜６とｄ_mean値、
ＣＤ値については概ね同等値であったが、比較例３に示
されるように、ザウター平均径が500 μｍを超えると、
残留塩素量が急激に増加するため、ザウター平均径を 5
00μｍ以下に制限する必要がある。また、比較例４は、
本発明例４〜６と比較して、液滴径が小さくなったこと
により反応性が向上し、酸化鉄が炉内での熱履歴を受け
易くなり、かつ顆粒径が小さくなるためフェライト原料
用酸化鉄が焙焼炉頂部の排出口より熱ガスに同伴し炉外
に排出されてしまった。

【００６１】また、比較例４の場合、酸化鉄粉体特性値
は、残留塩素量は本発明例４〜６と概ね同等値であった
が、酸化鉄が炉内での熱履歴を受け易くなったことによ
り、ｄ_mean値、ＣＤ値が上昇し、ＳＨ−Ｄ値が低下し、
要求される粉体特性値が得られず、ザウター平均径を50
μｍ以上に制限する必要がある。以上述べた本実施例２
の結果を、操業条件と併せて表２に示す。

【００６２】なお、本実施例２においては、前記した液
だれ（：液滴化せずに流出する状態）は発生しなかっ
た。

【００６３】

【表２】

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、フェライト原料用酸化
鉄の粉体特性値の制御が可能となり、フェライト原料用
酸化鉄の粉体特性値が安定化すると共に、酸化鉄の生産
量が変動しても、粉体特性値が要求品質を満足した一定
品質の製品を得ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるフェライト原料用酸化鉄の製造
設備を示す説明図である。

【図２】本発明に係わる二流体ノズルの断面図である。

【図３】フェライト原料用酸化鉄の製造設備を示す説明
図である。

【図４】スプレーヘッダの側面図である。

【図５】本発明に係わる二流体ノズルの断面図(a) およ
びＡ部部分拡大断面図(b) である。

【符号の説明】 １ 廃塩酸もしくは塩酸の混合物の水溶液 ２ 吸収塔 ３ サイクロン ４ 熱風排出口 ５ スプレーヘッダ ６ 熱風 ７ 旋回流 ８ 焙焼炉 ９ ノズル 10 気体 11 コンプレッサ 12 クーラ 13 脱湿機 14 レシーバタンク 15 スプレーヘッダ 16 フェライト原料用酸化鉄 20 制御装置 21、22 制御弁 30 二流体ノズル 31 液体 32 加圧気体 33 加圧気体の流路（；加圧気体オリフィス） 33a 加圧気体の流路の噴出孔（出口） 33W 隔壁 34 水溶液の流路（；液体オリフィス） 34a 水溶液の流路の噴出孔（出口） 34OW、34IW 管壁 34T 管壁およびその延長面で形成される仮想円錐面の
頂点 35 内部混合室 36 気液噴出孔（；ノズルチップオリフィス） 36a 気液噴出孔の孔部 37 加圧気体の流路の噴出孔と気液噴出孔の間のノズル
内の空間 40 塩化第一鉄および／または塩化第二鉄を主成分とす
る水溶液 CL 二流体ノズルの軸心 ｆ₁ 加圧気体の供給方向 ｆ₂ 塩化第一鉄および／または塩化第二鉄を主成分と
する水溶液の供給方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井垣 次郎 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社内 (72)発明者 高木 堅志 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 矢治 源平 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 久我 光広 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 槇石 幸雄 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 中野 逸史 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塩化第一鉄および／または塩化第二鉄を
   主成分とする水溶液を焙焼炉内で噴霧焙焼し、塩酸の回
   収およびフェライト原料用酸化鉄の製造を行うに当り、
   二流体ノズルを用い、該二流体ノズルの加圧気体噴出速
   度を調整し、噴霧する液滴のザウター平均径を50μｍ以
   上 500μｍ以下の範囲にすることを特徴とするフェライ
   ト原料用酸化鉄の製造方法。
2. 【請求項２】 前記二流体ノズルが、該ノズル内に形成
   されかつ噴出孔(33a) を前記ノズル内に有する加圧気体
   の流路(33)と、加圧気体の流路(33)の外周部に隔壁(33
   W) を介して形成されかつ噴出孔(34a) を前記ノズル内
   に有する前記水溶液の流路(34)と、前記加圧気体および
   前記水溶液の衝突、混合後の気液混合物を噴出する気液
   噴出孔(36)とを有し、前記加圧気体の流路(33)が前記ノ
   ズルの軸心方向に形成され、前記水溶液の流路(34)が前
   記加圧気体の流路(33)と交差する方向かつ気液噴出孔(3
   6)の方向に形成された二流体ノズルであることを特徴と
   する請求項１記載のフェライト原料用酸化鉄の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記気液噴出孔(36)が単孔の気液噴出孔
   であり、前記水溶液の流路(34)が、前記二流体ノズルの
   軸心に対して外側の管壁(34OW)および内側の管壁(34IW)
   から形成され、該外側の管壁(34OW)および内側の管壁(3
   4IW)の壁面形状がいずれも前記二流体ノズルの軸心を中
   心軸とする円錐面の一部であり、かつ、前記外側の管壁
   (34OW)およびその延長面で形成される仮想円錐面の頂点
   (34T)の位置が前記気液噴出孔(36)の孔部(36a) に合致
   するように配設されたことを特徴とする請求項２記載の
   フェライト原料用酸化鉄の製造方法。
4. 【請求項４】 前記加圧気体噴出速度が１×10⁵ 〜２×
   10⁶m/hであることを特徴とする請求項１〜３いずれかに
   記載のフェライト原料用酸化鉄の製造方法。