JPH11131119A

JPH11131119A - 金属鉄の製法および装置

Info

Publication number: JPH11131119A
Application number: JP9291378A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Kikuchi; 晶一菊池; Akira Uragami; 昭浦上; Isao Kobayashi; 勲小林; Takahiro Tanigaki; 恭広谷垣; Eiichi Ito; 永一伊藤; Koji Tokuda; 耕司徳田; Osamu Tsuchiya; 脩土屋; Shuzo Ito; 修三伊東
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 1999-05-18
Anticipated expiration: 2017-10-23
Also published as: CA2306805C; CA2306805A1; ES2177069T3; RU2194771C2; AU9646398A; BR9812981A; EP1027461B1; ZA989374B; DE69805321D1; KR100362781B1; CN1276838A; EP1027461A1; CN1087352C; JP4159634B2; US6210462B1; DE69805321T2; KR20010031311A; AU734001B2; WO1999020801A1; ATE217351T1

Abstract

(57)【要約】【課題】塊状やペレット状への事前の予備成形を要す
ることなく、また高品位の酸化鉄源はもとより低品位の
酸化鉄源からであっても、スラグ成分混入量が少なくＦ
ｅ純度の高い還元鉄を効率よく製造することのできる技
術を提供すること。【解決手段】酸化鉄含有粉と炭素質還元剤含有粉の混
合物を、炉床上に敷いた状態で加熱し、還元・溶融する
ことによって金属鉄を得る。この方法では、加熱還元に
よって生成する還元鉄は引き続いて加熱溶融され、スラ
グ成分を排斥しつつ金属鉄同士が相互に融着し合って集
合するので、鉄品位の低い酸化鉄源を使用した場合で
も、スラグ成分混入量が極めて少なくＦｅ純度の高い還
元鉄を得ることができる。

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、簡単な処理で酸化鉄を金属鉄にま
で還元すると共に、酸化鉄源中に脈石成分などとして混
入しているスラグ成分を分離し、高純度の金属鉄として
効率よく製造することのできる方法および装置に関する
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
口から吹込み、その還元力を利用し酸化鉄を還元して金
属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、具体的には所謂ＳＬ／ＲＮ法が
既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３，
４４３，９３１号公報には、炭材と粉状酸化鉄を混合し
て塊状もしくはペレット状に成形し、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。

【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などに成形してから電気炉などへ
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（鉄鉱石中の脈
石など）や炭材（石炭中の灰分など）に含まれるＳｉＯ
₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＣａＯ等のスラグ成分が大量に混入し
てくるため、製品の鉄品位（金属鉄としての純度）が低
くなる。

【０００６】実用化に当たっては、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
操業コストにも悪影響を及ぼすので、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幅を大幅に狭める
ことになる。

【０００７】更に上記の様な従来法では、酸化鉄源と炭
材を混合し一旦塊状やペレット状等に予備成形しなけれ
ばならず、予備成形のための設備や操業に要する負担増
が避けられない。

【０００８】更に他の直接還元製鉄法として特開平８−
２７５０７号公報には、可動炉床上に脱硫剤を含む炭素
質還元剤粉と酸化鉄粉を夫々層状に重ねて敷き、これを
加熱することによって海綿鉄を得る方法を開示してい
る。この方法によれば、炭素質還元剤によって酸化鉄の
還元が行なわれると共に、石炭等の炭素質還元剤中に含
まれる硫黄成分は脱硫剤に捕捉されるので、硫黄分含量
の少ない海綿鉄を得ることができ、その後の脱硫負荷が
軽減される旨強調されている。

【０００９】しかしながらこの方法では、酸化鉄原料な
どをペレット状等に予備成形する必要がないという利点
の反面、酸化鉄源と炭素質還元剤が直接接触しないため
還元効率が低く、加熱還元に長時間を要し、生産性の点
で工業的規模の実用化にそぐわない。しかも上記従来の
方法は、還元鉄を海綿鉄状で得る方法であるから海綿鉄
中の脈石成分が分離されず、還元鉄としての鉄品位が低
くなる。かかる鉄品位の低い還元鉄を電気炉等へ鉄源と
して供給すると、生成スラグ量の増大によって電気炉操
業性に悪影響を及ぼすばかりでなく、スラグへの鉄分混
入ロスによる鉄分歩留りの低下、エネルギー原単位の上
昇、生産性の低下など、多くの問題を生じてくる。しか
も、使用する酸化鉄源の鉄分含有量が低くなると上記の
問題は一層顕著に現われてくるので、低品位の酸化鉄源
を実操業の原料として使用することは殆んど不可能であ
り、高品位の酸化鉄源しか使用できない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な従
来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目
的は、塊状やペレット状等への事前の予備成形を要する
ことなく、また高品位の酸化鉄源はもとより低品位の酸
化鉄源からであっても、スラグ成分混入量が少なくＦｅ
純度の高い還元鉄を効率よく製造することのできる技術
を確立しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明にかかる製法は、酸化鉄含有粉と炭素質
還元剤含有粉との混合物を、ペレット状等に予め成形す
ることなく混合粉末として炉床上に敷いた状態で加熱
し、還元・溶融するところに要旨が存在する。この方法
を実施するに当たっては、炉床上に敷かれた前記混合物
を押圧し圧密化してから加熱する様にすれば、酸化鉄源
と炭素質還元剤との接触がより密になり、加熱還元効率
を一層高めることができるので好ましく、また前記混合
物の層に凹凸を形成し表面積を拡大した状態で加熱すれ
ば、加熱有効面積の拡大によって加熱還元効率は更に高
められる。

【００１２】また本発明では、上記の様に炉床上に敷か
れた前記混合物を加熱して還元・溶融させるものであ
り、溶融した高比重の還元鉄は炉床面に直接接触して該
床面の耐火物を熱劣化させたり、或は還元溶融の後該床
面から生成物を排出する際に還元鉄が該床面に付着して
排出性を害する恐れがあるので、該炉床上に熱保護を兼
ねた離床促進層を形成しておけば、該炉床からの生成物
の排出を容易にすると共に該炉床の寿命を延長すること
ができるので好ましい。また、この方法を実施する際に
も、前記混合物に脱硫剤を含有させておけば、加熱還元
・溶融工程で生成する硫黄分が該脱硫剤によって捕捉さ
れ、得られる還元鉄の硫黄含有量を低減できるので好ま
しい。

【００１３】更に本発明にかかる金属鉄製造装置は、上
記製法を実施する際に好ましく用いられる装置であっ
て、移動可能な炉床と、該炉床上に酸化鉄含有粉と炭素
質還元剤含有粉の混合物を供給する供給機構と、該炉床
上の混合物を加熱する加熱機構と、加熱により還元・溶
融した生成物を炉床外へ排出する排出機構と、生成物を
還元鉄とスラグ成分に分離する分離機構を備えていると
ころに特徴を有している。

【００１４】この装置においても、上記炉床上に敷かれ
た混合物を押圧する押圧機構を付設し、或は前記混合物
の層に凹凸を形成する凹凸形成機構を付設し、或は更に
前記炉床上に、熱保護を兼ねた離床促進層を形成する離
床促進層形成機構を付設しておくことは、好ましい実施
形態として推奨される。

【００１５】また該装置における前記炉床は、閉鎖ルー
プに沿って移動する複数の炉床ユニット、或は往復移動
する複数の炉床ユニットで構成し、更には回転する円盤
状の炉床、或は更に、横向き円筒状耐火物炉の内部を同
軸的に回転する複数の炉床ユニットで構成し、原料混合
物の供給から加熱還元・溶融、更には生成物の排出に至
る一連の工程を連続化できる様にすることは、この装置
を工業規模で実施する際の好ましい形態として推奨され
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】上記の様に本発明の製法では、酸
化鉄含有粉と炭素質還元剤含有粉（以下、炭材というこ
とがある）との混合物を、炉床上に敷いた状態で加熱
し、還元・溶融することによって金属鉄を得るものであ
り、即ちこの方法では、酸化鉄源と炭材を粉末状態で混
合して使用するので、塊状やペレット状への予備成形が
不要であり、しかもこの方法であれば、酸化鉄源と炭材
が粉末状で混合され相互に隣接した状態で加熱還元に供
されるので加熱還元が速やかに進行し、比較的短時間の
加熱処理で還元を効率よく進めることができる。更にこ
の方法では、加熱還元によって生成する還元鉄は引き続
いて加熱溶融され、スラグ成分を排斥しつつ金属鉄同士
が相互に融着し合って集合するので、鉄品位の低い酸化
鉄源を使用した場合でも、スラグ成分混入量が極めて少
なくＦｅ純度の高い還元鉄として得ることが可能とな
る。

【００１７】以下、本発明にかかる金属鉄の製造装置の
一例を示す図面を参照しつつ、本発明の製法と装置をよ
り具体的に説明していくが、本発明はもとより図示例に
制限されるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る
範囲で適当に設計を変更して実施することも可能であ
り、それらも当然本発明の技術的範囲に含まれる。

【００１８】図１，２は本発明にかかる金属鉄の製造装
置を例示するもので、図１は、天井部を開放して示す概
略平面説明図、図２は図１の概略横断面説明図であり、
図中、１は加熱炉、２ａ，２ｂは原料供給部、３ａ，３
ｂは炉床ユニット、４は炉床ユニットを移動させるため
のレール、５は加熱機構を構成するバーナ、６は分離機
構を構成する溶融分離炉を夫々示している。

【００１９】本例では、図示する如く原料供給部２ａ，
２ｂを挟んで中央部に設けた加熱炉１内で、レール４に
より往復動できる様にパレット状の炉床ユニット３ａ，
３ｂが配置されており、原料供給部２ａ（または２ｂ）
で炉床ユニット３ａ（または３ｂ）内に酸化鉄源と炭材
の混合物を供給して適当な厚みで敷き、場合によっては
該混合物層を押圧して圧密化し、更には表面に凹凸を形
成してから加熱炉１内へ移動させ（図１では、図面上方
部の原料供給部２ａで炉床ユニット３ａ内に原料混合物
を供給した後、該ユニット３ａを加熱炉１へ移動させた
状態を示している）、この部分でバーナ５によって加熱
することにより還元・溶融を進める。

【００２０】炉床ユニット３ａ上に敷かれて加熱炉１内
へ送り込まれた原料混合物中の酸化鉄源は、バーナ５か
らの熱を受け該混合物中の炭材および該炭材から生成す
る一酸化炭素によって還元され、且つ隣接する炭材から
の炭素分の浸炭を受けつつ更に加熱されて溶融する。こ
の間、溶融した還元鉄は、副生するスラグ成分を排斥し
ながら相互に付着し合って集合し、次第に大きな溶融状
態の還元鉄の塊に成長していく。従って、該加熱炉１内
で所定時間加熱すると、該炉床ユニット３ａ内では還元
により生成し相互に付着集合した溶融状態の還元鉄は大
きな塊となるが、該還元鉄の溶けた塊は、前述の如くス
ラグ成分を排斥しつつ溶融状態の還元鉄同士が相互に付
着集合したものであり、表面にスラグ成分が付着してい
るだけで内部には実質的にスラグ成分は混入してこな
い。

【００２１】かくして還元・溶融を終えた後は、該炉床
ユニット３ａを図示していない任意の傾動手段によって
溶融分離炉６方向へ傾動させ、生成物を炉床ユニット３
ａから溶融分離炉６方向へ排出させ、温度が低下してい
るときは該溶融分離炉６で更に加熱し流動性を保持せし
め、還元鉄ＦｅとスラグＳを比重差によって分離し、表
層側からスラグＳを、また下方部から金属鉄Ｆｅを抜き
出す。

【００２２】生成物の排出を終えた炉床ユニット３ａ
は、図１の下方側に設けた原料供給部２ｂへ移動させる
と共に、原料供給部２ａで原料供給を終え待機している
炉床ユニット３ｂを加熱炉１内へ送り込み、前記と同様
にして原料混合物の加熱還元・溶融が行なわれる。この
間に、図面下方の原料供給部２ｂでは他の炉床ユニット
への原料供給（あるいはその押圧、表面凹凸の形成）が
行なわれ、次回の加熱還元・溶融のために待機する。そ
して、加熱炉１内で加熱還元・溶融を終えた炉床ユニッ
トからの還元生成物の排出を終えると、該炉床ユニット
を図面上方に移動させて加熱炉１から出すと共に、原料
供給部２ｂで待機していた炉床ユニットを加熱炉１内へ
送り込む。この操作を繰り返すことによって、原料混合
物の加熱還元・溶融を間欠的に連続して行なうことがで
きる。

【００２３】この様な方法を実施する際に、加熱炉１か
ら排出される排ガスは相当の熱と可燃性ガスを含んでい
るので、この排ガスはバーナ５の燃料としてリサイクル
すれば、燃料費の節減に寄与することができるし、ある
いは近隣設備の加熱源や燃料として有効利用することも
可能である。

【００２４】また、この方法を実施する際の原料混合物
の調製に当たっては、酸化鉄源中に含まれる酸化鉄の還
元に必要な理論量以上の炭材が配合されるが、より好ま
しくは、「原料酸化鉄の還元に必要な量＋還元鉄の浸炭
に必要な量＋酸化損失量」を満足する様に炭材の配合量
を調整することが望ましい。しかして、上記加熱還元工
程で生成する還元鉄が加熱還元雰囲気で浸炭されると融
点が低下し、スラグ成分との分離が一層容易になるから
である。従って炭材の配合量は、原料酸化鉄に対し、そ
の還元に必要な理論量と上記浸炭量、更には加熱炉内で
の酸化損失量も加味して調整することが望ましい。

【００２５】炉床ユニット上に敷かれる原料混合物は、
粉末状の混合物として適当な厚さとなる様に敷く。この
ときの厚みは、個々の製造装置の構成や規模、加熱効率
などを考慮して適宜決定すればよいが、該混合物層を内
部まで速やかに加熱して還元・溶融を効率よく進めるう
えで好ましい厚さは１０〜３００ｍｍ、より一般的には
２０〜１００ｍｍの範囲である。

【００２６】なお原料混合物は炉床ユニット上の全面に
ほぼ同じ厚さで敷いてもよく、あるいは前述の如く任意
の押圧装置で適当に抑えて圧密化したり表面に凹凸を形
成して加熱有効面積を拡大し、あるいは更に炉床ユニッ
ト上に適当な隙間をあけて台形状など任意の形状に複数
個載置することも可能であり、本発明では「炉床上に敷
く」とは、この様な載置法も包含する。

【００２７】炉床ユニット上に敷かれた原料混合物は、
適当なレベリング機構によって厚みを均一にしただけで
も構わないが、例えば押圧ローラ等により押し付けて圧
密化し、酸化鉄と炭材をより密に接触させると、還元効
率を一層高めることができるので好ましい。

【００２８】また、こうした押圧処理を行なう際に、該
押圧層の表面に凹凸を形成して表面積を拡大すると、上
方からの熱を該混合物層の内部まで効率よく伝えられ、
且つ還元反応によって生成するＣＯ₂ ガスの放出も加速
され、還元効率を更に高めることができるので好まし
い。該凹凸の形状には特に制限がなく、線状、波状、格
子状など任意の形状にすることが可能であるが、押圧層
を適当な大きさの格子状に仕切る様に凹凸を形成してお
けば、各格子内で加熱還元により生成する金属鉄が１つ
の溶けた塊として集合し、ほぼ均一な大きさの金属鉄の
塊として生成するので、その後の処理（スラグ成分との
篩い分けによる分離操作など）等を標準化し易くなるの
で好ましい。

【００２９】加熱還元時の操作温度は、還元によって生
成する金属鉄あるいはその浸炭物が溶融し得る温度以上
であれば特に制限されないが、加熱炉１の内張り耐火物
や炉床ユニット等の熱劣化を最小限に抑えつつ加熱還元
を効率よく進めるには、１３５０〜１５５０℃、より好
ましくは１４００〜１５００℃の範囲が望ましい。

【００３０】図３〜６は、本発明の他の実施例を示すも
ので、図３は概略平面図、図４は、図３におけるＡ領域
の概略縦断面説明図、図５，６は、図３におけるＢ−Ｂ
線およびＣ−Ｃ線部分の概略断面説明図をそれぞれ示し
ている。

【００３１】本例の装置は、多数の炉床ユニット３，
３，……を、トラック状の閉鎖ループに沿って連続的に
旋回移動する移動機構上に配設し、該トラック状ループ
に沿って旋回移動する過程で、原料混合物の供給→押圧
・圧密化（更には凹凸形成）→加熱還元・溶融→生成物
の排出の各操作を連続的に行なえる様にしている。

【００３２】即ち図３において、７ａ，７ｂは原料供給
部、８ａ，８ｂは押圧（又は更に凹凸形成）部、Ｄ領域
とＥ領域は加熱還元ゾーン、９ａ，９ｂは生成物排出部
を夫々示しており、該トラック状ループ内を２分し、１
ループ内で２工程の加熱還元・溶融を連続的に行なえる
構成のものを示している。

【００３３】原料供給部７ａ，７ｂで炉床ユニット３上
に供給された原料は、押圧部８ａ，８ｂで押圧されて圧
密化された後、加熱ゾーンＤ，Ｅへ送られ、この領域
Ｄ，Ｅでバーナ５等の加熱機構からの熱を受けて加熱還
元が進められる。そして、還元・溶融を終えて排出部９
ａ，９ｂに至った炉床パレット３は、図４および図６に
示す如く任意の傾動手段によって傾動し、その内部の還
元・溶融物を溶融分離炉６へ排出し、比重差により逐次
還元鉄Ｆｅと生成スラグＳの分離を行なう。

【００３４】また本例では、図３，４に示す如く加熱ゾ
ーンＤ，Ｅの略中間部に原料２次供給部１０ａ，１０ｂ
が設けられ、この部分で原料混合物を２次供給できる様
にしている。即ち粉末状の混合物として供給される原料
は、押圧処理を施したとしても加熱還元・溶融工程で炭
材の燃焼と酸化鉄の還元によってその体積は１／２〜１
／３倍程度に減容するので、このままで連続操業を続け
ることは、加熱還元の後半期で炉床ユニット３の有効処
理能（内容量）を十分に活かせなくなる。従って、図示
する如く加熱還元の途中で各炉床ユニット３内の原料混
合物が減容した時点で、該減容量に見合った量の原料混
合物を２次供給部１０ａ，１０ｂから追加装入し、引き
続いて加熱還元を進める様にすることは、生産性を高め
るうえで極めて有効である。

【００３５】図７は本発明の他の実施例を示す概略縦断
面説明図であり、複数の炉床ユニット３，３……をキャ
タビラータイプの旋回駆動装置に固定し、原料混合物の
供給→押圧・圧密化→加熱還元・溶融→排出の一連の工
程を閉鎖ループに沿って連続的に実施できる様に構成さ
れている。即ち図示する如く、閉鎖ループの上方側右端
の原料供給部７から炉床ユニット３上に原料粉末を供給
し、押圧ローラ８で原料粉末を押圧すると共に、必要に
より凹凸を形成し、引き続いてバーナ５等の加熱機構を
備えた加熱部１へ送って加熱することにより、前記図示
例で説明したのと同様にして還元・溶融を進める。そし
て、加熱部の下流側に設けた冷却機構１２で生成物を冷
却し、図７の右端に至ると、炉床ユニット３がその旋回
に合わせて傾動し、生成物は炉床ユニット３から剥離し
て自重で自然に下方へ落下していく。従ってこの生成物
を下方で受け、粉砕後磁選などにより金属鉄とスラグを
分離すればよい。

【００３６】この方法を実施する際には、生成物が炉床
ユニット３から容易に剥離して落下し得る様にすること
が必要であり、その為の手段として本例では、閉鎖ルー
プの下方部に離床促進剤供給部１３を設け、この部位で
炉床ユニット３の受け面に、例えばＭｇＯ懸濁液などの
離床促進剤を付着させる様にしている。該離床促進剤
は、この様に炉床ユニット面からの生成物の剥離を容易
にするものであり、好ましくは還元鉄や生成スラグより
も高融点の化合物、あるいは生成スラグ中に混入して該
スラグの融点を高める化合物であればその種類の如何は
問わないが、離床促進効果やコスト等を考慮して特に好
ましいのはＭｇＯ，ＣａＯ，Ａｌ₂ Ｏ₃ 等の金属酸化
物、またはこれらを含む複合酸化物である。これらの離
床促進剤を炉床ユニット表面に付着させておくと、上記
の様に生成物の離床が容易になるばかりでなく、該炉床
ユニット面の熱劣化も抑えられ、その寿命延長を増進す
ることもできるので好ましい。また該離床促進剤は、図
示例の他、たとえば原料混合物供給部の前に粉末状など
で供給することも可能である。

【００３７】また図７の例でも、加熱還元・溶融部から
排出される排ガスをダクト１４を通して回収し、その保
有熱や含有可燃ガスを熱エネルギーや燃料として有効利
用できる様にしている。

【００３８】図８，９は、本発明の更に他の実施例を示
す縦断面説明図および横断面説明図であり、ドーナツ状
に形成された炉内で回転する円盤状の炉床３上で加熱還
元・溶融を行なう様にした装置を示している。

【００３９】即ちこの装置は、ドーナツ状の加熱炉１内
で円盤状の炉床３がターンテーブルの様に回転する構成
となっており、原料供給部７から原料混合物を供給し、
押圧ローラ８で該混合物を押圧した後、バーナ５からの
熱によって還元・溶融を進める。次いで冷却ゾーン１２
で還元生成物を冷却した後、その下流側に設けたスクリ
ュータイプの排出機構１５により生成物を床面から剥離
しながら排出させ、図示しない篩いや磁選装置によって
スラグ成分と還元鉄の分離を行なう。この方法を実施す
る際にも、原料供給部７の直上流側で離床促進剤を塗布
もしくは散布し、離床促進を図ると共に炉床の熱劣化抑
制を図り、また押圧ローラ８の部分で押圧層の表面に凹
凸を形成して加熱還元効率を高め、更には加熱部からの
排ガス有効利用できる様にすることも有効である。

【００４０】図１０は本発明にかかる更に他の実施例を
示す概略断面説明図であり、横向き円筒状の耐火物炉Ａ
内に同軸的に回転する複数の炉床ユニット３ａ，３ｂ，
３ｃ……を有し、これらを任意の駆動源により耐火物炉
Ａの内周壁に沿って回転する構造を有すると共に、耐火
物炉Ａの任意の位置に原料供給部７と生成物排出部９が
設けられ、且つ炉床ユニットの回転方向に沿って、原料
供給位置の直前位置に予熱バーナ５ａ，その回転方向下
流側に加熱バーナ５ｂ，５ｂ……、更にその下流側に送
風冷却部１２ａが固定して設けられている。

【００４１】この装置を用いて還元・溶融を行なう際
は、予熱バーナ５ａによって予熱された炉床ユニット３
ａが回転して原料供給部７へ至るまでに、原料供給部７
から原料混合物を炉Ａ内へ装入する。装入された原料混
合物は、炉床ユニット３ａ上に乗った状態で回転しつつ
バーナ５ｂからの熱を受けて順次還元され、還元鉄が生
成すると共に、スラグ成分が逐次分離されていく。そし
て更にその下流側では、送風冷却部１２から冷風を送
り、還元・溶融によって生成した金属鉄とスラグ成分を
冷却固化させ、生成物排出部９から逐次炉Ａ外へ排出
し、磁選などによって金属鉄とスラグ成分を分離する。
この操作、即ち原料混合物の装入→加熱還元・溶融→冷
却固化→排出→金属鉄の分離を連続的に行なうことによ
り、還元鉄を連続的に製造することができる。

【００４２】なお上記では、還元・溶融によって生成し
た金属鉄を炉Ａ内で一旦冷却固化させてから炉Ａ外へ排
出させる例を示したが、図示例の送風冷却部にも加熱バ
ーナを設け、この部分で還元鉄とスラグ成分を全て溶融
させた後、排出部９から溶融状態で排出させることも有
効である。

【００４３】本発明の方法および装置は例えば上記の様
に構成されるが、その最大の特徴点は、前述の如く酸化
鉄源と炭素質還元剤の粉末を混合状態で加熱還元し、生
成する還元鉄を溶融状態でスラグ成分と分離させること
によって金属鉄内へのスラグ成分の混入を抑え、Ｆｅ純
度の高い還元鉄を得るところに特徴を有するものであ
り、この方法と装置を使用すれば、高品位の酸化鉄源は
もとより酸化鉄含有量の低い低品位の酸化鉄源からで
も、例えばＦｅ含有量が９５％以上、更には９８％以上
と行った極めてＦｅ純度の高い還元鉄を得ることができ
る。従って本発明は、例えば高炉ダスト等として排出さ
れる少量の酸化鉄を含む廃棄物からでもＦｅ分を有効に
回収することができ、また本発明の方法や装置を採用す
ることによって分離されるスラグを原料としてリサイク
ルし、該スラグ中に少量混入してくる酸化鉄分を更に回
収してＦｅ分の回収率を高めることも有効となる。

【００４４】ところで、酸化鉄源と混合して用いられる
炭素質還元剤としては石炭粉やコークス粉が最も一般的
であるが、これらの中には相当量の硫黄が含まれている
ため、前記加熱還元工程で生成する還元鉄中には相当量
の硫黄が混入し、その後の精錬工程での脱硫負荷を高め
る恐れがある。しかしながら、本発明を実施する際に、
前記原料混合物中に例えば炭酸カルシウム、炭酸ナトリ
ウム、塩化カルシウム等を含有する脱硫剤を適量含有さ
せておき、加熱還元工程で生成する硫黄分を該脱硫剤で
捕捉しスラグと共に分離除去できる様にすれば、得られ
る還元鉄の硫黄含量も可及的に低減することが可能とな
る。

【００４５】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明の構成および作
用効果を具体的に説明するが、本発明はもとより下記実
施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣
旨に適合し得る範囲で適当に変更し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含ま
れる。

【００４６】実施例１下記成分組成の鉄鉱石粉と石炭粉を下記の比率で均一に
混合し、その混合物（平均粒径：３５μｍ）を、耐火材
製トレー上に１００ｍｍ□×厚さ４０ｍｍとなる様に敷
き、これを電気炉へ装入して窒素ガス雰囲気下に１４０
０℃で加熱し、覗き窓から混合物の変化を観察した。

【００４７】その結果、時間の経過と共に鉄鉱石の還元
が進行し溶融状態の還元鉄が点状に生成した後逐次付着
集合し、約５０分経過後には、溶融状態の複数の還元鉄
の塊とスラグに分離した。その後冷却して電気炉からト
レーを取り出し、下記成分組成の、金属光沢を持った複
数の金属鉄塊と黒色のスラグが得られる。

【００４８】原料混合物鉄鉱石粉組成（重量％）Ｔ．Ｆｅ：６９．４％，ＦｅＯ：３０．１％，ＳｉＯ
₂ ：１．７５％Ａｌ₂ Ｏ₃ ：０．４９％，ＣａＯ：０．４５％石炭粉組成（重量％）固定炭素：６８．５％，揮発分：２１．４％，灰分：１
０．１％鉄鉱石粉：石炭粉＝７６．９％：２３．１％生成物組成（重量％）還元鉄塊Ｔ．Ｆｅ：９６．７５％，ＦｅＯ：０．３１％，Ｍ．Ｆ
ｅ：９６．３９，全炭素：２．２２％，金属化率：９
９．６３％スラグＴ．Ｆｅ：５．１５％，ＦｅＯ：０．５６％，Ｍ．Ｆ
ｅ：４．５８％，ＳｉＯ₂ ：４４．６３％，Ａｌ₂ Ｏ
₃ ：１９．１８％，ＣａＯ：１０．３６％

【００４９】実施例２前記実施例１で用いたのと同じ鉄鉱石粉と石炭粉を同じ
比率で均一に混合した混合物（平均粒径：３５μｍ）
を、耐火材製トレー内に、台形状（上面２０ｍｍ□×下
面３５ｍｍ□×厚さ３０ｍｍ）に圧密化した状態で９個
を並べて起き、これを電気炉へ装入して窒素ガス雰囲気
下に１４００℃で加熱し、覗き窓から混合物の変化を観
察した。

【００５０】その結果、時間の経過と共に鉄鉱石の還元
が進行し溶融状態の還元鉄が点状に生成した後、９個の
ブロック毎に還元鉄が逐次付着集合して合体し、約１７
分経過後には、トレー内に９個の溶融状態の還元鉄の塊
が生成した。その後冷却して電気炉からトレーを取り出
すと、下記組成の金属光沢を持った９個の金属鉄塊と黒
色のスラグが得られる。

【００５１】生成物組成（重量％）還元鉄塊Ｔ．Ｆｅ：９６．３５％，ＦｅＯ：０．３０％，Ｍ．Ｆ
ｅ：９５．９６％，全炭素：２．７５％，金属化率：９
９．５９％スラグＴ．Ｆｅ：１０．６６％，ＦｅＯ：２．３７％，Ｍ．Ｆ
ｅ：８．５７％，ＳｉＯ₂ ：４９．４２％，Ａｌ₂ Ｏ
₃ ：１７．４０％，ＣａＯ：９．５１％

【００５２】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、酸化鉄
源と炭素質還元剤の混合粉末をそのまま若しくは圧密状
態で加熱還元・溶融することによって、Ｆｅ純度の高い
還元鉄を極めて簡単に且つ効率よく得ることができる。
特に本発明では、現在最も一般的に実施されている直接
還元製鉄法の様に塊状やペレット状などへの予備成形が
全く不要であり、しかも鉄源と還元剤が相互に接触しあ
って速やかに還元反応が進行するので、還元効率が非常
に高い。また還元によって生成する還元鉄は、溶融状態
でスラグ成分を排斥しつつ相互に付着し合って集合して
いくので、鉄品位の高い酸化鉄源を用いた場合はもとよ
り、鉄品位の低い酸化鉄源を使用した場合でも、スラグ
成分混入量が少なくてＦｅ純度の非常に高い還元鉄を容
易に得ることができる。よって、従来では工業的規模の
直接製鉄原料としては実用不能とされていた様な低品位
の鉄鉱石原料はもとより、例えば高炉ダスト等として排
出される鉄分含量の少ない廃材からでも、鉄分を有効に
回収することが可能となる。また本発明の装置を使用す
れば、粉末状の原料混合物を用いた直接還元製鉄を連続
化することができ、工業的規模での大量生産にも容易に
対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す要部平面説明図である。

【図２】図１に示した装置の横断面相当図である。

【図３】本発明にかかる更に他の実施例を示す概略平面
説明図である。

【図４】図３に示した装置の加熱還元・溶融部と分離部
を拡大して示す概略縦断面説明図である。

【図５】図３におけるＢ−Ｂ線断面説明図である。

【図６】図３におけるＣ−Ｃ線断面説明図である。

【図７】本発明にかかる更に他の実施例を示す概略縦断
面説明図である。

【図８】本発明にかかる更に他の実施例を示す概略縦断
面説明図である。

【図９】図８における横断面説明図である。

【図１０】本発明にかかる更に他の実施例を示す概略断
面説明図である。

【符号の説明】

１加熱炉（加熱部）２，２ａ，２ｂ原料供給部３，３ａ，３ｂ炉床または炉床ユニット４レール５バーナ（加熱機構）６分離部（溶融分離炉）７，７ａ，７ｂ原料供給部８，８ａ，８ｂ押圧ローラ（押圧機構）９，９ａ，９ｂ生成物排出部１０，１０ａ，１０ｂ原料２次供給部１２冷却ゾーンＦｅ還元鉄ＳスラグＡ横向き円筒状耐火物炉５ａ予熱バーナ５ｂ加熱バーナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷垣恭広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)発明者伊藤永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 (72)発明者徳田耕司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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化鉄含有粉と炭素質還元剤含有粉との
混合物を、炉床上に敷いた状態で加熱し、還元・溶融す
ることを特徴とする金属鉄の製法。
【請求項２】炉床上に敷かれた前記混合物を押圧して
加熱する請求項１記載の製法。
【請求項３】前記混合物の層に凹凸を形成して加熱す
る請求項１または２記載の製法。
【請求項４】前記炉床上に予め離床促進層を形成して
行なう請求項１〜３のいずれかに記載の製法。
【請求項５】前記混合物が、更に脱硫剤を含有する請
求項１〜４のいずれかに記載の製法。
【請求項６】移動可能な炉床と、該炉床上に酸化鉄含
有粉と炭素質還元剤含有粉の混合物を供給する供給機構
と、該炉床上の混合物を加熱する加熱機構と、加熱によ
り還元・溶融した生成物を炉床外へ排出する排出機構
と、生成物を還元鉄とスラグに分離する分離機構を備え
ていることを特徴とする金属鉄の製造装置。
【請求項７】上記炉床上に敷かれた混合物を押圧する
押圧機構を備えている請求項６記載の装置。
【請求項８】前記混合物の層に凹凸を形成する凹凸形
成機構を備えている請求項６または７記載の装置。
【請求項９】前記炉床上に、離床促進層を形成する離
床促進層形成機構を備えている請求項６〜８のいずれか
に記載の装置。
【請求項１０】前記炉床は、閉鎖ループに沿って移動
する複数の炉床ユニットで構成される請求項６〜９のい
ずれかに記載の装置。
【請求項１１】前記炉床は、往復移動する複数の炉床
ユニットで構成される請求項６〜９のいずれかに記載の
装置。
【請求項１２】前記炉床は、回転する円盤状である請
求項６〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】前記炉床は、横向き円筒状耐火物炉の
内部を同軸的に回転する複数の炉床ユニットで構成され
る請求項６〜９のいずれかに記載の装置。