JPH10102117A

JPH10102117A - 金属鉄の製造方法及び製造設備

Info

Publication number: JPH10102117A
Application number: JP25711796A
Authority: JP
Inventors: Takuya Negami; 卓也根上; Akira Uragami; 昭浦上; Takashi Kujirai; 隆司鯨井; Osamu Tsuchiya; 脩土屋; Shuzo Ito; 修三伊東; Isao Kobayashi; 勲小林; Shoichi Kikuchi; 晶一菊池
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1998-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】鉄鉱石等の酸化鉄を炭材などの炭素質還元剤
と共に加熱して還元し金属鉄を得る際に、酸化鉄を金属
鉄にまで効率よく還元すると共に、鉄鉱石などの酸化鉄
源中に脈石成分等として混入してくるスラグ成分をうま
く溶融分離し、高純度の金属鉄を溶融鉄として効率よく
製造することのできる方法および設備を提供すること。【解決手段】炭素質還元剤が存在する酸化鉄の成形体
を加熱還元して金属鉄を製造するに当たり、上記成形体
を粒状成形体として下方へ落下させつつ加熱還元するこ
とにより、金属鉄外皮を生成且つ成長させて内部に酸化
鉄が実質的に存在しなくなるまで還元を進めると共に、
内部に生成スラグの凝集物を形成させ、更なる加熱によ
って上記金属鉄外皮およびスラグを溶融落下させた後、
溶融スラグと溶融鉄に分離することにより金属鉄を製造
する方法、およびこれに用いる金属鉄の製造設備を開示
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鉱石等の酸化鉄
を炭材等の炭素質還元剤と共に加熱還元して金属鉄を得
る技術の改良に関し、特に、鉄鉱石等の酸化鉄を炭材な
どの炭素質還元剤と共に加熱して還元し金属鉄を得る際
に、酸化鉄を金属鉄にまで効率よく還元すると共に、鉄
鉱石などの酸化鉄源中に脈石成分等として混入してくる
スラグ成分をうまく溶融分離し、高純度の金属鉄を溶融
鉄として効率よく製造することのできる方法および設備
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄鉱石や酸化鉄ペレット等の酸化鉄を炭
材や還元性ガスにより直接還元して還元鉄を得る直接製
鉄法としては、従来よりミドレックス法に代表されるシ
ャフト炉法が知られている。この種の直接製鉄法は、天
然ガス等から製造される還元ガスをシャフト炉下部の羽
口より吹き込み、その還元力を利用し酸化鉄を還元して
還元鉄を得る方法である。また最近では、天然ガスに代
わる還元剤として石炭等の炭材を使用する還元鉄製造プ
ロセスが注目されており、具体的には、鉄鉱石等の焼成
ペレットを石炭粉と共にロータリーキルンで加熱還元す
る、所謂ＳＬ／ＲＮ法がすでに実用化されている。

【０００３】また他の還元鉄製造法として米国特許第
３，４４３，９３１号公報には、炭材と粉状酸化鉄を混
合して塊状化し、ロータリーハース上で加熱還元して還
元鉄を製造するプロセスが開示されている。このプロセ
スは、粉鉱石と粉炭を混合して塊状化し、これを高温雰
囲気下で加熱還元するものである。

【０００４】これらの方法で製造された還元鉄は、その
まま或はブリケット状等に成形してから電気炉へ装入
し、鉄源として用いられる。近年、鉄スクラップのリサ
イクルが活発化するにつれて、上記方法によって得られ
る還元鉄はスクラップ中に混入してくる不純物元素の希
釈材として注目されている。

【０００５】ところが従来の還元製鉄法によって得られ
る還元鉄には、原料として用いた酸化鉄（鉄鉱石など）
や炭材（石炭など）に含まれるＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、
ＣａＯ等のスラグ成分がそのまま混入してくるため、製
品の鉄品位（金属鉄としての純度）は低くなる。実用に
当たっては、次の精錬工程でこれらのスラグ成分は分離
除去されるが、スラグ量の増加は精錬溶湯の歩留りを低
下させるばかりでなく電気炉の操業コストにも大きな影
響を及ぼすので、鉄品位が高くスラグ成分含有量の少な
い還元鉄が求められているが、前述の如き従来の還元鉄
の製法でこうした要求に応えるには、還元鉄製造原料と
して鉄品位の高い鉄鉱石を使用しなければならず、実用
可能な製鉄原料の選択の幅を大幅に狭めることになる。

【０００６】更に上記の様な従来法は、還元された固体
製品を中間製品として得ることを最終の目的としてお
り、実用化に当たっては、次の工程となる精練工程へ送
るまでに搬送、貯蔵、ブリケット化あるいは冷却といっ
た工程が必要であり、この間に大きなエネルギー損失が
生じたり、ブリケット化のための余分のエネルギーや特
殊な装置が必要になるといった欠点がある。

【０００７】他方、酸化鉄を直接還元して還元鉄を得る
方法としてＤＩＯＳ法等の溶融還元法も知られている。
この方法は、酸化鉄を予め鉄純度で３０〜５０％程度に
まで予備還元しておき、その後、鉄浴中で炭素と直接還
元反応させることによって金属鉄にまで還元を行う方法
であるが、この方法は予備還元と鉄浴中での最終還元の
２工程が必須になるため作業が煩雑であるばかりでなく
で、鉄浴中に存在する溶融酸化鉄（ＦｅＯ）と耐火物が
直接接触するため、耐火物の損耗が激しいという問題も
指摘される。

【０００８】更に特公昭５６−１９３６６号公報には、
金属酸化物と固体炭素質材料およびスラグ形成材料を含
む集塊物を加熱・還元し、該集塊物の形状を保ちなが
ら、還元により生成した金属をスラグシェルで包む様な
状態を形成し、その後スラグシェルを溶融させて金属と
スラグを分離する方法を開示している。ところがこの方
法では、還元により生成した金属の再酸化を阻止するた
め、該金属を完全に包み込むに足る量のスラグを生成さ
せなければならず、スラグ形成材料の配合量が不足する
と金属の包み込みが不十分となって金属の再酸化が避け
られなくなる。しかも加熱還元条件によってはＦｅＯ濃
度の高いスラグが生成し、設備の内張り耐火物を著しく
損傷するという、実用化する上で大きな問題も生じてく
る。

【０００９】上記の様に、スラグ成分含有量の少ない金
属鉄を製造する方法の実現は、製品金属鉄としての付加
価値を高めるばかりでなく、電気炉を用いた製鉄コスト
の低減、更には金属鉄製造における使用原料の選択の柔
軟性という観点から極めて重要になってくる。また、加
熱・還元により副生するフラグ中の酸化鉄含有量を極力
少なくし、耐火物の溶損を抑えることは、この種の製鉄
法を工業的規模で実現可能にする上で極めて重要とな
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らはこうした
状況に着目し、鉄成分含有量の高い酸化鉄はもとより鉄
成分含有量の比較的低い鉄鉱石等からでも、耐火物の溶
損などを生じることなく鉄純度の極めて高い金属鉄を、
溶融鉄として簡単な処理で効率よく得ることのできる技
術の開発を期してかねてより研究を進めており、その研
究成果として下記の方法を開発し、先に特許出願を済ま
せた（特願平８−５９８０１号）。

【００１１】この先願発明は、炭素質還元剤が存在する
酸化鉄の成形物を加熱還元して金属鉄を製造する際に、加熱還元により金属鉄外皮を生成且つ成長させ、内部
には酸化鉄が実質的に存在しなくなるまで還元を進める
と共に、内部に生成スラグの凝集物を形成し、加熱還元により金属鉄外皮を生成且つ成長させ、内部
に酸化鉄が実質的に存在しなくなるまで還元を進め、更
に加熱を続けて内部に生成するスラグを金属鉄外皮の外
側へ流出させ、加熱還元により金属鉄外皮を生成且つ成長させ、内部
には酸化鉄が実質的に存在しなくなるまで還元を進め、
更に加熱を続けて金属鉄とスラグを溶融分離し、あるい
は加熱還元により金属鉄外皮を生成且つ成長させ、内部
には酸化鉄が実質的に存在しなくなるまで還元を進める
と共に、内部に生成スラグの凝集物を形成させ、次いで
生成スラグを金属鉄から分離するところに特徴を有して
いる。

【００１２】上記の方法を実施するに当たっては、金
属鉄外皮の一部を溶融させることによって、内部の溶融
スラグを金属鉄外皮外へ流出させればよく、この際、あ
るいは前記の方法を実施するに当たり、金属鉄外皮の
一部もしくは全部を溶融させるには、金属外皮内に存在
する炭素質還元剤による浸炭を進めて当該金属外皮の融
点を降下させればよく、また上記〜の発明を実施す
るに当たっては、加熱還元工程の最高加熱温度を、生成
スラグの融点以上で且つ生成する金属鉄外皮の融点以下
の温度に制御することによって、金属鉄生成反応をより
効率よく進めることができ、この還元工程では、固相還
元により酸化鉄を低減し、更に液相還元によりＦｅＯを
主体とする酸化鉄が実質的に存在しなくなるまで還元す
れば、得られる金属鉄の品位をより効率よく高めること
が可能となる。

【００１３】そして、固相状態での酸化鉄の還元をうま
く進めるには、還元工程で生成するスラグが、還元によ
って生成する金属鉄よりも低い温度で溶融することが必
要であり、そのためには、成形体中の酸化鉄や炭素質還
元剤等の中に含まれるスラグ生成成分の含有組成を事前
に調整し、生成スラグの融点が還元鉄の融点よりも低く
なる様、成形体の成形工程で必要によりＡｌ₂ Ｏ₃ 、Ｓ
ｉＯ₂ 、ＣａＯなどを追加調整することが望ましい。

【００１４】尚上記先願明において、「金属鉄外皮内部
に酸化鉄が実質的に存在しなくなるまで還元を進める」
ことの好ましい定量的基準は、加熱還元工程で、「Ｆｅ
Ｏを主体とする酸化鉄の含有率が５重量％以下、より好
ましくは２重量％以下となるまで還元を進めること」で
あり、また別の観点からすると、還元反応によって生成
する金属鉄から分離される生成スラグ中のＦｅＯを主体
とする酸化鉄の含有量が、５重量％以下、より好ましく
は２重量％以下となるまで還元を進めることが望まし
い。

【００１５】そして、この方法によって得られる高純度
の金属鉄および生成スラグは、加熱溶融した状態で比重
差により分離すれば、金属化率で９５％程度以上、更に
は９８％以上といった非常に高純度の金属鉄を得ること
ができ、しかもこの先願発明によれば、生成スラグ中の
酸化鉄含有量を可及的に少なくすることができるので、
酸化鉄に起因する処理炉耐火物の溶損も起こらず、設備
保全の観点からしても極めて実用性の高い技術として、
その実用化が期待される。本発明は、上記先願発明の基
本的な技術思想を活用し、これを工業的規模で効率よく
実施することのできる製法および装置を提供しようとす
るものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る金属鉄の製法は、炭素質還元剤が
存在する酸化鉄の成形体を加熱還元して金属鉄を製造す
るに当たり、上記成形体を粒状成形体として下方へ落下
させつつ加熱還元することにより、金属鉄外皮を生成且
つ成長させて内部に酸化鉄が実質的に存在しなくなるま
で還元を進めると共に、内部に生成スラグの凝集物を形
成させ、更なる加熱によって上記金属鉄外皮およびスラ
グを溶融落下させた後、溶融スラグと溶融鉄に分離する
ところに要旨がある。

【００１７】上記粒状成形体は、予備還元することなく
そのままで加熱還元工程に供することができるし、場合
によっては予め予備還元を行なってから上記加熱還元工
程へ送り、加熱還元をより短時間で進めることも有効で
ある。

【００１８】また上記製法を実施する際には、その前工
程で、炭素質還元剤が存在する酸化鉄を連続成形によっ
て粒状成形体とし、これを引き続いて下方へ落下させて
加熱還元する様にすれば、粒状成形体の成形から加熱還
元およびそれ以降の工程を連続化することができるので
好ましい。

【００１９】更に、上記粒状成形体の加熱還元によって
生成した還元性ガスを粒状成形体の加熱源として利用す
れば、加熱のための燃料消費量を削減することができる
ので好ましく、また、この還元性ガスを粒状成形体の落
下空間に供給して上昇気流を形成し、この上昇気流によ
って粒状成形体の流動床を形成すれば、上記粒状成形体
の落下時間の遷延を図ることができ、加熱還元が行なわ
れる落下域の長さを短縮することができるので好まし
い。

【００２０】また、落下時の加熱還元が完結しない場合
も生じ得ることを考慮すると、前記溶融スラグと溶融鉄
の分離部に炭素質還元剤を補給し、この部分で還元を完
結させる様にすれば、酸化鉄の最終的な金属化率を更に
高めることができるので好ましい。

【００２１】本発明の他の構成は、上記製造方法を実施
するのに適した設備を提供するものであり、炭素質還元
剤が存在する酸化鉄の成形体を加熱還元して金属鉄を製
造する設備において、上記成形体を粒状成形体として下
方へ落下させる下降空間と、上記粒状成形体を下方への
落下過程で順次加熱して還元及び溶融する加熱部材と、
該溶融して落下する溶融スラグと溶融鉄を受け入れてこ
れらを分離する分離装置とを備えてなるところに要旨を
有している。

【００２２】本発明の金属鉄製造設備においては、上記
分離装置に潜り堰を設け、前記落下する溶融スラグと溶
融鉄を該潜り堰の一方側に受け入れて溶融スラグを当該
一方側から抜き出し、溶融鉄を他方側から抜き出す様に
構成しておけば、溶融スラグと溶融鉄の分離をより効率
よく遂行することができるので好ましい。

【００２３】またこの設備における最上流側に、炭素質
還元剤が存在する酸化鉄を連続成形によって粒状成形体
とする成形装置を設けておけば、粒状成形体の成形工程
を含めた一連の工程を連続化することができるので好ま
しい。

【００２４】

【発明の実施の形態】上記の様に本発明では、炭素質還
元剤が存在する酸化鉄の粒状成形体を加熱還元して金属
鉄を製造する際に、上記粒状成形体を下方へ落下させつ
つ加熱還元することにより、金属鉄外皮を生成且つ成長
させて内部に酸化鉄が実質的に存在しなくなるまで還元
を進めると共に、内部に生成スラグを形成させ、更なる
加熱によって上記金属鉄外皮およびスラグを溶融落下さ
せた後、溶融スラグと溶融鉄に分離するところに特徴が
あり、更には、上記粒状成形体を下方へ落下させて加熱
還元する前工程として、該粒状成形体を連続成形する工
程を付加すれば、金属鉄の製造原料となる粒状成形体の
成形から加熱還元、更には還元により生成する金属鉄と
スラグの分離の一連の工程を連続的に行なうことが可能
となる。

【００２５】そして上記加熱還元工程では、まず粒状成
形体の外周側で加熱還元が進行して金属鉄からなる外皮
が形成され、その後、該外皮の内側で炭素質還元剤自体
およびその熱分解により生成する一酸化炭素による還元
作用によって、外皮内における酸化鉄の還元反応が効率
よく進行し、生成する金属鉄は互いに付着し合って集合
すると共に、生成スラグも互いに融け合って集合する。
その結果、この加熱還元工程での金属化率は著しく高ま
ると共に、生成スラグ中の酸化鉄混入量も著しく少なく
なる。

【００２６】そして、上記加熱還元が行なわれる部分の
下方側では、更なる加熱によって上記金属鉄外皮も溶融
し、その下部に設けられた分離部で溶融スラグと比重差
により分離するので、高度に還元された金属鉄を溶融鉄
として効率よく得ることが可能となる。しかも、該加熱
還元工程で酸化鉄の還元が高度に進行する結果、副生す
る溶融スラグ中に混入する酸化鉄の量も極めて少なくな
り、酸化鉄の混入による耐火物の溶損も可及的に抑えら
れるのである。

【００２７】以下、本発明にかかる製造方法および製造
設備を、一実施例を示す図面を参照しつつ具体的に説明
するが、本発明はもとより図示例に限定される訳ではな
く、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加
えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発
明の技術的範囲に包含される。

【００２８】図１は、本発明の一実施例を示すもので、
代表的な金属鉄の製法を、製造設備と共に説明するため
の概略縦断面説明図であり、図中１はスクリュー状の移
送装置、２は加熱・還元・溶融を行なうための下降空間
を有する還元・溶融炉、３は上記還元・溶融炉２を外部
から間接加熱するための加熱部、４は溶融状態で落下し
てくるスラグと金属鉄を受けてこれを分離するための溶
融分離炉を示しており、炭材等の炭素質還元剤と鉄鉱石
等の酸化鉄および必要により配合されるバインダーの混
合物を用いて予め成形した粒状成形体Ａを移送装置１へ
供給し、その先端部から逐次還元・溶融炉２の頂部へ送
り込む。

【００２９】尚図１では、予め成形した粒状成形体Ａを
移送装置によって連続的に還元・溶融炉２へ送り込む例
を示したが、他の例として、移送装置１の上流側にディ
スクペレタイザーなどの連続成形装置を付設し、これに
より粒状成形体Ａを連続的に製造しつつ、これを移送装
置１を経て還元・溶融炉２へ連続的に送り込む様にすれ
ば、粒状成形体Ａの成形と移送、更には加熱・還元の一
連の工程を全て連続化することができるので、極めて好
ましい態様として推奨される。

【００３０】還元・溶融炉２は、その外周側に設けたら
れた加熱部３によって間接加熱されており、還元・溶融
炉２へ送り込まれた粒状成形体Ａは、該還元・溶融炉２
内を自重で下方に落下する過程で加熱され、各粒状成形
体の表層側から還元が進行し、前述の如く還元により生
成する金属鉄により表面に金属鉄主体の外皮が形成され
る。そして各粒状成形体Ａの内側では、炭素質還元剤お
よびその熱分解によって生成する一酸化炭素によって強
い還元雰囲気が形成され、内部で酸化鉄の還元が急速に
進行していく。従って、粒状成形体Ａの落下速度に応じ
て還元・溶融炉２の長さや加熱温度等を適正にコントロ
ールすれば、金属鉄外皮内の強い還元雰囲気によって内
部の酸化鉄は効率よく還元され、全体としての金属化率
を９５％以上、更には９８％以上といったレベルにまで
高められる。

【００３１】金属鉄の生成に伴って副生するスラグは、
各粒状成形体の金属鉄外皮内で金属鉄よりも低温で溶融
し、相互に融着し合って分離された状態となるが、還元
・溶融炉２の下方側に行くにつれて粒状成形体Ａが更な
る加熱を受けると、上記外皮を形成している金属鉄も溶
融し、生成スラグと共に下方の溶融分離炉４へ滴下して
いく。溶融分離炉４では、比重の小さな溶融スラグＳが
溶融鉄Ｆｅの表面に浮上分離するので、該溶融分離炉４
の湯面側から溶融スラグＳを抜き出し、底部から溶融鉄
Ｆｅを抜き出せばよい。

【００３２】尚図示例では、溶融分離炉４内に潜り堰８
を設け、比重差で溶融分離炉４内の湯面側に浮上する溶
融スラグＳは湯面側から抜き出し、潜り堰８をくぐって
図面の右側へ流れてくる溶融鉄Ｆｅは溶融分離炉４の底
部側から抜き出す構成とすることにより、溶融鉄Ｆｅと
溶融スラグＳの分離がより効率よく行なえる様にしてい
る。またこの様に潜り堰８を設け、加熱還元の後溶融し
た粒状成形体Ａの落下側に溶融スラグＳが堆積する様に
しておき、しかも該落下位置で更に加熱する様にしてお
けば、粒状成形体Ａが還元・溶融炉２で還元不足の状態
で溶融分離炉４へ落下してきた場合でも、該溶融スラグ
層で再度の加熱を受けることによって還元反応が完結す
るので、金属化率が更に高められるといった効果も得る
ことができるので好ましい。

【００３３】なお図中６は排ガス排出口を表わし、夫々
の排ガス排出口６から排出される排ガスはそのまま放出
してもよいが、それらの排ガスは高温でしかも強い還元
力を有しているので、加熱部３に設けられたバーナ５へ
供給される燃料ガスとして有効利用すれば、加熱のため
の燃料消費量を削減することができる。また上記では還
元・溶融炉２の加熱にその外周側からの間接加熱する方
法を採用したが、該還元・溶融炉２内に直接バーナを取
り付け、直接加熱する方法を採用することも勿論可能で
ある。

【００３４】この発明を実施するに当たっては、上記の
様に粒状成形体Ａが還元・溶融炉２内を自重で落下する
間に還元をほぼ完結させると共に、その下部では生成し
た還元鉄も溶融した状態で溶融分離炉４へ落下させるこ
とが望ましく、そのためには、粒状成形体Ａの落下速度
に応じて十分な滞留時間を確保できる様に、該還元・溶
融炉２をかなり縦長に構成することが必要となるが、該
還元・溶融炉２内に粒状成形体Ａの落下速度を抑えるた
めの邪魔板等を取付けたり、螺旋状に旋回しながら落下
させるためのガイドを取り付けておくことも有効であ
る。但し、それら邪魔板やガイド等の落下速度抑制部材
を還元・溶融炉２の下方部に取り付けると、加熱還元に
より生成したのち更に加熱を受けて溶融し始めた金属鉄
が該落下速度抑制部材に付着堆積して連続操業を阻害す
る恐れがでてくるので、それらの落下速度抑制材を取り
付ける場合は、その位置を、金属鉄が溶融し始める位置
よりも上方側だけに設けることが望ましい。

【００３５】図２は、落下速度抑制部材などを取り付け
ることなく、粒状成形体Ａの落下速度を遅くできる様に
構成した本発明の他の実施例を示す概念図であり、縦長
に構成された還元・溶融炉２の最下部に溶融分離炉４を
一体に取付けると共に、還元・溶融炉２と溶融分離炉４
との間の直上方側に高温の非酸化性ガスを高速で送り込
み、還元・溶融炉２の頂部から供給されてその内部を落
下する粒状成形体Ａを該非酸化性ガスの上昇流によって
浮遊流動させることにより、該還元・溶融炉２内での滞
留時間を延長できる様に構成している。この場合、浮遊
流動状態で滞留しながら加熱還元を受ける粒状成形体Ａ
は、まず表面に金属鉄外皮が形成され、その内部で還元
反応が進行するが、その後更に加熱を受けて金属鉄が溶
融すると、互いに融着しあって成長し逐次溶融状態で下
方に落下していく。従って、粒状成形体Ａの受ける気流
抵抗に応じて非酸化性ガスの流速を適宜調整することに
より、還元・溶融炉２内における該粒状成形体Ａの滞留
時間を任意に調整することができ、その間に加熱・還元
を十分に進めることが可能となる。この間の加熱は、高
温の非還元性ガスを吹き込むことによって直接的に加熱
してもよく、あるいは還元・溶融炉２の外周側からバー
ナ等によって間接加熱することも可能である。

【００３６】図３は、本発明の更に他の実施例を示す縦
断概念図であり、還元・溶融炉２内で生成する還元性ガ
スを、当該還元・溶融炉２の間接加熱用燃料として有効
利用できる様にした例を示している。即ち、本発明で用
いられる粒状成形体Ａ中には、後述する様に還元反応を
より有効に進めるべく多量の炭素質還元剤が配合されて
おり、還元・溶融炉２内のガスはかなり高度の還元力を
有しており、燃料ガスとしても極めて有効に活用するこ
とができる。そこでこの図示例では、還元・溶融炉２を
外周側からバーナ５で間接加熱できる様に構成してお
き、還元・溶融炉２の上方壁から抜き出される還元性ガ
スを、その外周側のバーナ加熱部３に通し、燃料として
有効に活用してた後排出口６から放出する様にしてい
る。この様な構成を採用すれば、加熱のための燃料を削
減できるので好ましい。

【００３７】なお上記粒状成形体Ａ内に含有される炭素
質還元剤は、還元工程でまず酸化鉄の還元と該還元によ
り生成した金属鉄の浸炭に消費されるが、溶融前の固体
状態の還元鉄はポーラスで再酸化を受け易い。従って該
還元鉄の再酸化を防止するには、再酸化を防止し得るに
足る炭素質還元剤を粒状成形体Ａ中に含有させておき、
該炭素質還元剤の燃焼によって生成するＣＯガスによっ
て、還元・溶融炉２内を落下する粒状成形体Ａの周辺を
非酸化性雰囲気に維持することが必要となる。そのため
には、粒状成形体Ａ中に含まれる炭素質還元剤の量が、
少なくとも［原料酸化鉄の還元に必要なＣ量＋還元鉄の
浸炭に消費されるＣ量＋炉内の酸化損失量］以上となる
様に、その配合量を調整することが望まれる。この他、
還元鉄の再酸化を防止するための他の手段として、還元
・溶融炉２の下方側あるいは溶融分離炉４で不足分の炭
素質還元剤あるいはＣＯを補給することも可能である。

【００３８】そして、炭素質還元剤を溶融分離炉４で補
給する方法を採用し、あるいは粒状成形体Ａに予め余分
の炭素質還元剤を含有させておけば、還元・溶融炉２で
完全に還元しきれなかった酸化鉄が溶融分離炉４へ落下
してきた場合でも、溶融分離炉４で該未還元状態の酸化
鉄の還元を完結させことができるので好ましい。

【００３９】また本発明を実施する際には、固相状態で
の酸化鉄の還元をうまく進めるため、前述の如く還元・
溶融工程で生成するスラグが、還元によって生成する金
属鉄よりも低い温度で溶融することが必要であり、その
ためには、粒状成形体Ａ中のスラグ生成成分（酸化鉄源
として一般的に用いられる鉄鉱石や炭素質還元剤中に混
入してくる脈石成分）の組成を事前に調整し、生成スラ
グの融点が還元鉄やその浸炭物の融点よりも低くなる様
に制御することが必要となる。従って、上記脈石成分の
組成によっては、長尺成形体の成形工程で必要によりＡ
ｌ₂ Ｏ₃ やＳｉＯ₂ 、ＣａＯなどを補給し、溶融温度の
低いスラグを生成させることが望ましい。

【００４０】また上記図示例では、粒状成形体Ａをその
まま還元・溶融炉２へ送って加熱還元を行なう例を示し
たが、該還元・溶融炉２の長さを短縮して加熱還元をよ
り短時間で進めるため、粒状成形体Ａを予め予備還元し
てから還元・溶融炉２へ送り込む様にすることも極めて
有効となる。その場合は、当然のことながら還元・溶融
炉２の上方側に予備還元装置が設けられることになる。

【００４１】また、溶融分離炉にバーナー加熱や電気加
熱設備を付設しておき、これによってスラグや溶融鉄を
更に高温に加熱してそれらの流動性を高めてやれば、ス
ラグと溶融鉄の分離・排出を一層容易にすることができ
るので好ましい。

【００４２】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、先
願発明で提案した新しい金属鉄の製造技術を、実用規模
で効率よく実現可能とし、鉄含有量の高い酸化鉄はもと
より、鉄含有量の低い鉄鉱石等の鉄源からでも、金属化
率で９５％以上、更には９８％以上といった極めて高純
度の金属鉄を、連続方式で生産性よく製造することがで
きる。また、この方法および設備を使用すれば、加熱還
元工程で副生するスラグへの酸化鉄の混入量も著しく低
減することができ、溶融分離炉などの内張り耐火物の該
溶融酸化鉄による溶損も可及的に抑えることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる金属鉄の製法および製造設備の
代表例を示す縦断面説明図である。

【図２】浮遊流動法を採用した本発明にかかる金属鉄の
製法および製造設備を例示する縦断面概念図である。

【図３】還元工程で生成する還元性ガスを加熱のための
燃料として有効利用できる様にした本発明の実施例を示
す断面説明図である。

【符号の説明】

１移送装置２還元・溶融炉３加熱部４溶融分離炉５バーナ６排ガス排出口８潜り堰Ａ粒状成形体Ｓ溶融スラグＦｅ溶融鉄

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者土屋脩神戸市東灘区甲南町２−３−10−403 (72)発明者伊東修三大阪市中央区備後町４丁目１番３号株式会社神戸製鋼所大阪支社内 (72)発明者小林勲大阪市中央区備後町４丁目１番３号株式会社神戸製鋼所大阪支社内 (72)発明者菊池晶一大阪市中央区備後町４丁目１番３号株式会社神戸製鋼所大阪支社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素質還元剤が存在する酸化鉄の成形体
を加熱還元して金属鉄を製造するに当たり、上記成形体
を粒状成形体として下方へ落下させつつ加熱還元するこ
とにより、金属鉄外皮を生成且つ成長させて内部に酸化
鉄が実質的に存在しなくなるまで還元を進めると共に、
内部に生成スラグの凝集物を形成させ、更なる加熱によ
って上記金属鉄外皮およびスラグを溶融落下させた後、
溶融スラグと溶融鉄に分離することを特徴とする金属鉄
の製造方法。
【請求項２】上記粒状成形体を予め予備還元しておく
請求項１に記載の金属鉄の製造方法。
【請求項３】炭素質還元剤が存在する酸化鉄の成形体
を加熱還元して金属鉄を製造するに当たり、炭素質還元
剤が存在する酸化鉄を連続成形によって粒状成形体と
し、これを下方へ落下させつつ加熱還元することによ
り、金属鉄外皮を生成且つ成長させて内部に酸化鉄が実
質的に存在しなくなるまで還元を進めると共に、内部に
生成スラグの凝集物を形成させ、更なる加熱によって上
記金属鉄外皮およびスラグを溶融落下させた後、溶融ス
ラグと溶融鉄に分離することを特徴とする金属鉄の製造
方法。
【請求項４】上記粒状成形体の加熱によって生成する
還元性ガスを、粒状成形体の加熱源として利用する請求
項１〜３のいずれかに記載の金属鉄の製造方法。
【請求項５】上記還元性ガスを粒状成形体の落下空間
に供給して上昇気流を形成し、この上昇気流によって粒
状成形体の流動床を形成し、上記粒状成形体の落下時間
の遷延を図る請求項４に記載の金属鉄の製造方法。
【請求項６】溶融スラグと溶融鉄の分離部に炭素質還
元剤を補給して行う請求項１〜５のいずれかに記載の金
属鉄の製造方法。
【請求項７】炭素質還元剤が存在する酸化鉄の成形体
を加熱還元して金属鉄を製造する設備において、上記成形体を粒状成形体として下方へ落下させる下降空
間と、上記粒状成形体を下方への落下過程で順次加熱して還元
及び溶融する加熱部材と、該溶融して落下する溶融スラグと溶融鉄を受け入れてこ
れらを分離する分離装置とを備えてなることを特徴とす
る金属鉄の製造設備。
【請求項８】分離装置に潜り堰を設け、前記落下する
溶融スラグと溶融鉄を該潜り堰の一方側に受け入れて溶
融スラグを当該一方側から抜き出し、溶融鉄を他方側か
ら抜き出す様に構成した請求項７に記載の金属鉄の製造
設備。