JPH10147806A

JPH10147806A - 製鉄ダストからの高品位還元鉄の製造方法

Info

Publication number: JPH10147806A
Application number: JP30602096A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Ikeda; 恒男池田; Noriaki Jitou; 法明時藤; Shuji Majima; 修史真島; Toshiharu Takashima; 俊治高島
Original assignee: TETSUGEN KK
Current assignee: TETSUGEN KK
Priority date: 1996-11-18
Filing date: 1996-11-18
Publication date: 1998-06-02
Anticipated expiration: 2016-11-18
Also published as: JP3779009B2

Abstract

(57)【要約】【課題】製鉄所や精錬所から発生する種々のダストを
リサイクルして再資源化を図る際の製鉄ダスト等を原料
として還元鉄を製造する場合不純物が多く鉄含有量が低
い。従って、この還元鉄の鉄含有量を高めるための高品
位の還元鉄の製造方法を提供すること。【解決手段】製鉄所等で発生するダスト類を配合する
に当たり、還元処理によって低溶融開始温度のスラグが
生成するように、予めダストの脈石成分を適度に調整し
た含炭ペレットを製造する。これを回転炉床タイプの焼
成炉で焼成する際、ペレット粒内で炭材によって還元さ
れ凝集したメタリック鉄粒子を、同伴して生成する低融
点スラグ部分から分離せしめるような還元温度と還元時
間を設定して還元処理を行い、高品位還元鉄を製造す
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、製鉄所や精錬所で
発生する種々のダストをリサイクルして再資源化を図る
際の処理方法に関し、特に、製鉄ダストを原料として還
元鉄を製造する場合、還元鉄のＦｅ含有量を高めた高品
位還元鉄を製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、製鉄所では焼結、高炉、転炉、電
気炉等の加工・精錬工程で種々のダストが発生する。こ
れらの工程では加工や精錬に必要な石灰石や珪石等の副
原料の添加や燃料として使用する石炭やコークスの灰分
が混在する等の結果、不純物がダストに含まれるために
鉄含有量が低い。また、プロセスガスに随伴し集塵機で
補修回収されるダストが中心であることから極めて微粒
である。このため、これらのダストは集積配合し、乾
燥、凝似粒化あるいは造粒等の事前処理を行い、主とし
て鉄源工程の焼結、高炉、転炉に酸化鉄の形態でリサイ
クルされている。しかし、鉱石やスクラップから系内に
入る亜鉛酸化物がダスト中に循環濃縮するため、その一
部がリサイクルできず廃棄や在庫として貯留されてお
り、脱亜鉛処理が必要となっている。

【０００３】そこで、ダスト中の亜鉛の除去に関する方
法として、高炉ダストのように亜鉛酸化物がダストの細
粒部分に偏析している場合は湿式分級法によって高亜鉛
濃度ダストと低亜鉛濃度ダストに分別して使用される。
また、脱亜鉛法として炭素還元法や鉄還元法が利用され
るが、亜鉛を還元除去するためには、亜鉛より酸素親和
力の弱いダスト中に含まれる鉄酸化物も同時に還元する
必要がある。製鉄ダストの平均鉄含有量は４０〜５０％
程度であり、これを原料として還元鉄を製造しても、還
元鉄の品位が低い。これらの理由により炭素還元法は経
済的プロセスとして競争力に乏しい欠点がある。

【０００４】一方、製鉄所や精錬所から発生するダスト
を還元処理して脱亜鉛を行いダストリサイクルをしてい
る従来技術を大別すると、ガス還元法、固体還元法、溶
融還元法がある。ガス還元法では、微粉の酸化鉄ダスト
を流動層で水素あるいはＣＯガスで還元して鉄粉を製造
する方法等がある。また、ガス・固体還元法としては、
ロータリーキルンを使用してダストと炭材を混合して原
料を９００〜１２００℃で還元し、金属化率７０〜８０
％の還元鉄を製造する方法であり、炭材を内装したペレ
ットを製造し、ロータリーキルンや回転炉床タイプの焼
成炉を使用して還元し金属化率７０〜８０％の還元ペレ
ットを製造する方法であり、また、溶融還元法では、ダ
スト類に炭材を加えて鉄浴型の溶解炉で溶解し酸素等の
高密度エネルギーを用いてスラグ中酸化鉄をスラグ浴に
浮遊する炭材や溶銑によって還元し銑鉄を製造する方
法。また、シャフト炉型のコークス充填炉に羽口から空
気とともに微粉状のダストを吹き込み、コークス充填層
で溶融還元を行う方法等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、製鉄
所や精錬所で発生するダストはリサイクルして再資源化
されているが、この結果、系内に亜鉛酸化物が次第に循
環蓄積し、例えば高炉への酸化亜鉛の装入原単位が許容
管理限界に達するとダスト類のこれ以上のリサイクルが
進まず、系外に廃棄されるか、系内に不良在庫としてス
トックされることになる。ダストの積極的なリサイクル
を促進する手段として、ダスト類をロータリーキルンや
流動層で還元処理を行い、酸化鉄を還元して、その過程
で亜鉛酸化物を還元除去する方法が採用されている。し
かし、製鉄所で発生するダスト類は高炉や転炉での溶解
精錬に必要な生石灰等の副原料やコークス灰分等を含み
希釈されるため鉄分が低く、通常の還元処理によって製
造される還元鉄は不純物が高く、Ｔ．Ｆｅは７０％程度
であり、製鋼用原料として経済的に十分価値のあるもの
とは言えず、Ｔ．ＦｅやＭ．Ｆｅの向上、還元処理法の
改善が求められているのが実状である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題を解消するため
に、本発明は、焼結機、高炉、転炉等から発生する製鉄
ダスト類を配合するに当たり、還元処理によって低融点
開始温度のスラグが生成するように、予めダストの脈石
成分の塩基度を適度に調整し、かつコークス等の石炭系
炭材を内装した乾燥グリーンペレットを製造する。これ
を回転炉床タイプの焼成炉で焼成する際、ペレット内部
で炭材によって還元され、粒内の物質移動作用によって
凝集したメタリック鉄粒子を、同時に生成する低融点ス
ラグ部分から分離せしめるような還元温度や還元時間を
設定し還元処理を行うことを特徴とする製鉄ダストから
の高品位粒状還元鉄の製造方法にある。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。製鉄所で発生する数種のダストと炭材を配合する
際、混合物に含まれている、ＣａＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂
Ｏ₃等の脈石成分の塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ₂を低融点ス
ラグを生成させる範囲として、１．４〜１．６に調整す
る。これは、塩基度が１．４未満であるとスラグと鉄分
とが有効に分離せず、また１．６超であるとスラグの融
点が低下し溶融するため、安定的に鉄分との分離が出来
なくなるためである。また、微粉コークスや無煙炭等の
炭材をカーボン換算で１０〜２０％となるように内装す
る。これは、１０％未満ではダストを還元するに至ら
ず、また、２０％超ではダストを還元するには余る量で
あり、このカーボン分はスラグ中に残査として残り、エ
ネルギーとしての役割をしないためである。これらの原
料を充分混合し、ベントナイト等のバインダーを加え
て、ペレタイザーにて、平均粒径１０ｍｍ程度のグリー
ンペレットを製造する。

【０００８】乾燥したグリーンペレットを回転炉床タイ
プの焼成炉に薄層に装入し、以下の機能が達成できるよ
う１２５０〜１３５０℃で焼成する。すなわち、ダスト
中の酸化鉄は内装された炭材中のカーボンによって還元
され、メタリック鉄となり、炭素による浸炭に応じてメ
タリック鉄の融点が低下し凝集する。一方、脈石成分を
含んだ部分は、未還元のＦｅＯと予め調整されているＣ
ａＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ ₂Ｏ₃から構成される部分が反応
して低融点スラグを生成する。この結果、ペレット内部
で相互の物質移動が生じて、表面張力によってメタリッ
ク鉄が凝集し、スラグ部分と分離し、粒状還元鉄の状態
となる。

【０００９】回転炉床タイプの焼成炉では装入したペレ
ットは炉床に静置して処理されるので、排出部分では銑
滓が分離した、粒状化したメタリック鉄部分と半溶融ス
ラグ部分とが存在し、スクレーパーによって排出され
る。排出された混合物は冷却され、機械的方法や磁力選
別によって分別処理される。勿論、これらの分離した形
で、次工程に熱間装入して処理することも可能である。

【００１０】ダストを原料とするペレットは、高品位鉄
鉱石を原料とするペレットと異なり、多量のスラグ成分
や不純物を含んでおり、従来の還元処理では鉄含有量の
高い高品位還元鉄を得ることは困難であるが、これを低
融点のスラグを形成するように配合調整することによっ
て、還元生成したメタリック鉄がペレット内の物質移動
により凝集し、粒状化する作用を利用して、本発明に示
した還元処理を行うことにより、ダストを原料として高
品位還元鉄を製造することが可能である。

【００１１】

【実施例】以下、実施例を示して、具体的に本発明につ
いて説明する。図１は本発明の高品位粒状還元鉄を製造
するための設備フローを示す図である。図１に示すよう
な製造工程に従って、原料貯鉱槽、混練ダストの配合原
料に、ベントナイト貯留ホッパーからバインダーとして
ベントナイトを外掛１％を加え、ボールミルで粉砕混合
し、水分を調整し、ペレタイザーで造粒した後、篩を用
いて６ｍｍ〜１８ｍｍ（平均１０ｍｍ）のダストグリー
ンペレットを製造した。また、表１に本発明で使用した
製鉄所ダストの銘柄とその配合内訳を示す。還元材とし
てダスト中の含有炭素に加えて、コークス乾式消火設備
の集塵機粉（微粒コークス）で調整し、カーボン配合割
合は１４．７％とした。

【００１２】

【表１】

【００１３】上記ペレットを回転炉床タイプの焼成炉に
装入し、還元処理を行う。ペレットは回転炉床に静置さ
れ、回転炉床と共に移動する過程でペレットに内装され
ている微粉のカーボンによってダスト中の酸化鉄粒子が
直接還元反応によって、短時間の間で金属鉄に還元され
る。回転炉床タイプでの還元鉄製造法と効果的な操業法
を確立するために行った小型装置での試験の結果を述べ
る。すなわち、回転炉床タイプでの適正な操業条件を把
握するため、小型装置を使用して行った試験の結果を図
２、図３、図４及び表２、表３に示す。

【００１４】

【表２】

【００１５】

【表３】

【００１６】表２は、焼成炉の燃焼バーナーの空気比を
０．６〜１．０に変化させ昇熱状況、燃料原単位、金属
化率を調べた結果を示しているが、空気比０．６では時
間内に昇温せず、０．８の場合は燃料原単位が１．０の
場合に比較して４０％以上も増加する。金属化率は若干
下がるが空気比は１．０近傍が最も経済的である。表３
は、内装炭材の配合比の影響を調べたものである。カー
ボン量１０％未満の場合、加熱時間を長くすると酸化す
る現象が認められる。また、カーボン量２０超の場合、
焼成後のペレットに未反応のカーボンが残留し、還元後
圧潰強度が低下する。カーボン量１０〜２０％の場合が
適正であり脱亜鉛率も高い結果が得られた。

【００１７】図２に回転炉床内のペレットの層厚と還元
後圧潰強度との関係を示したものである。ペレットの層
厚を厚くすると、下層部の焼成が不充分で還元反応が充
分に進行しないことによる。従って、ペレットの層厚は
２０〜３０ｍｍの薄層とする必要がある。上述したバッ
チ試験結果を参考にして、カーボン量１５％、層厚３０
ｍｍ、空気比０．９〜１．０の条件で連続装入を行い、
焼成温度を変化させた焼成試験の結果の実施例を表４、
表５に示す。表４は、設定操業条件を示したものであ
る。また、表５は、設定操業条件にて還元処理を行った
還元鉄の性状を示したものである。

【００１８】

【表４】

【００１９】

【表５】

【００２０】上述のように、回転炉床タイプの焼成炉を
使用して、１２５０℃で２２分程度の短時間で金属化率
８０％、脱亜鉛率９０％、還元鉄の強度１３６ｋｇ／
ｐ、５ｍｍ以上の製品歩留８８％が得られており、製鉄
ダストの有効な還元処理による脱亜鉛法であり、ダスト
のリサイクルを促進する上で有効な手段である。しか
し、実施例に示したように、原料を製鉄所で発生する転
炉ダスト、焼結ダスト、高炉ダスト等の各種プロセスの
廃棄ダストを主原料とする場合、各プロセスで使用され
る石灰石や生石灰、燃料として使用する石炭系の炭材の
アッシュ等が不純物として混入することから、原料の平
均鉄含有量は、５０％程度であり、これを原料として製
造される還元鉄の鉄含有量は７０％程度であり、製鋼用
として使用する場合、スクラップ等と比較して改善の余
地がある。

【００２１】図３は回転炉床方式で還元処理を行い製造
された還元鉄の各処理温度におけるＴ−Ｆｅと塩基度の
関係を示す図である。この図３に示すように、１２５０
℃、１３００℃及び１３５０℃の各処理温度における塩
基度は１．４〜１．６の範囲においてＴ．Ｆｅが９０％
以上の値を示していることが判る。これに対して、塩基
度が１．４未満及び１．６超えるとＴ．Ｆｅの値は９０
％以下と低下することが判る。

【００２２】図４は回転炉床方式で還元処理を行い製造
された還元鉄のＴ．Ｆｅ及びＭ．Ｆｅと焼成温度の関係
を示す図である。そこで、前述したような配合を行った
原料にＣａＯを添加し、塩基度を１．４〜１．６に調整
する。この配合原料を直径約１０ｍｍのグリーンペレッ
トとして、回転炉床方式の焼成炉に装入し、焼成温度を
１３００℃と高め還元処理を行うと、従来タイプの還元
鉄を製造する目的で、同一原料を用いて１１００℃、１
２００℃での還元処理を行った結果を比較のために示
す。１３００℃で還元処理を行った還元鉄は、還元鉄部
分と脈石成分部分が分離しており、還元鉄部分は凝集し
た粒状である。１１００℃での還元処理を行ったものは
ペレットの原型を留めており、脈石部分の分離は認めら
れない。１２００℃での還元処理を行ったものは中間の
半溶融状態を示している。

【００２３】このように、本発明の特徴は、回転炉床を
利用して原料ペレットを極力静置状態を維持しつつ還元
処理を行う際、凝集した粒状還元鉄部分と脈石成分部分
を分離せしめ、還元処理終了後、水冷等の冷却処理を行
い、機械処理、磁選処理等によって還元鉄部分の品質を
著しく改善することにある。また、還元処理における最
適温度は、ダストペレットの脈石成分によって決まる、
溶着開始温度よりやや高い温度が望ましいが、本実施例
では原料ペレットのスラグ部分のＣａＯ／ＳｉＯ₂は
１．５６とした場合、還元処理温度は１３００℃が最適
であり、初期の目的の初期の目的の高品質粒状還元鉄が
製造される。

【００２４】表６に粒状還元鉄の品質と分離されたスラ
グ部分の化学性状を示す。この表６から明らかなよう
に、本発明の還元処理を行ってスラグ部分を分離して製
造した粒状還元鉄の品位は、塩基度を１．４〜１．６の
範囲において、処理温度１２５０〜１３５０℃において
は、Ｔ．Ｆｅは９０％以上の高品位となり、一般的な条
件で製造した還元鉄の品位と比較して、格段に高い値を
示している。

【００２５】

【表６】

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によって、製
鉄所で発生するダストを原料として鉄含有量を飛躍的に
改善した高品位の還元鉄を製造することができる。ま
た、ダストのリサイクルに必要な脱亜鉛を還元処理法を
用いて行うに際して、製鋼用原料として、通常使用され
るスクラップと比較しても、付加価値の高い還元鉄を製
造することができるため、経済的効果が極めて優れてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高品位粒状還元鉄を製造するための設
備フローを示す図、

【図２】回転炉床方式でのペレットの層厚と還元後圧潰
強度との関係を示した図、

【図３】回転炉床方式で還元処理を行い製造された還元
鉄の各処理温度におけるＴ−Ｆｅと塩基度の関係を示す
図、

【図４】回転炉床方式で還元処理を行い製造された還元
鉄のＴ．Ｆｅ及びＭ．Ｆｅと焼成温度の関係を示す図で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高島俊治東京都千代田区富士見１−４−４株式会社鐵原内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】製鉄ダストから還元鉄を製造するに際し
て、複数種のダスト及び炭材で構成される混合物のＣａ
Ｏ／ＳｉＯ₂を１．４〜１．６とし、且つ混合物の炭素
含有量を１０〜２０％に、予め内装せしめた原料から、
含炭ペレットを製造し、これを回転炉床方式の焼成炉で
１２５０〜１３５０℃の温度で還元処理を行う過程で、
ペレット内部で炭材で還元され、粒内物質移動によって
凝集したメタリック鉄粒子が、ダストの脈石成分から生
成したＦｅＯを含む低融点のスラグ部分から、自然に分
離する作用を利用してメタリック鉄粒子を抽出し高品位
粒状還元鉄を製造することを特徴とする製鉄ダストから
の高品位還元鉄の製造方法。