JPS583003B2 - 海綿鉄を再酸化から保護するために処理する方法、該方法を実施するための装置、およびそれによって得られる粒状海綿鉄 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、貯蔵中および輸送中において海綿鉄が再酸化
したり、腐蝕したりするのを防護するために海綿鉄を処
理する方法並びにこの方法を実施するための装置に関す
る。

海綿鉄は、鉄鉱石を還元ガスにより直接還元して製造さ
れており、この還元ガスは殆んどの場合に水素と一酸化
炭素とからなり、このガスが鉄酸化物を金属鉄に還元す
る。

この処理中の物質は固体のままである。

この金属化された最終生成物は高い気孔率を有しており
、このために極めて再酸化を受け易い。

尚、「再酸化」という語は酸素の存在下においてマグネ
タイトあるいはヘマタイトを形成する酸化（３Ｆｅ＋２
Ｏ２＝Ｆｅ３Ｏ４；２Ｆｅ＋１（１／２）Ｏ２＝Ｆｅ２
Ｏ３）並びに水分と酸素の存在下における発錆 〔Ｆｅ＋Ｈ２Ｏ＋１／２Ｏ２＝Ｆｅ（ＯＨ）２〕を包含
する。

金属化した製品が再酸化されると、海綿鉄の品質の尺度
である金属化度（金属鉄／総鉄分）が低下するので、そ
の製品の品質が非常に損われる。

再酸化によりすでに形成されている鉄酸化物は、海綿鉄
を溶融してスチールを作る時にスラグ中に失なわれるか
、あるいは再還元しなければならず、このときには高い
エネルギー消費を伴い、とのエネルギー消費は海綿鉄１
ｔあたり且つ金属化度の１％低下あたり約１５ｋｗｈの
量にもなる。

海綿鉄を再酸化あるいは腐蝕から保護するために海綿鉄
を有機物または無機物で被覆することが既に提案されて
いる。

これらのすべての公知の方法は、その保護被覆物質が、
次のスチール製造工程を混乱させ、且つ異物となるとい
う欠点を有している。

例えば、ケイ酸塩被覆物を用いるときには多量の石灰石
を用いねばならない。

本発明の目的は、海綿鉄を処理するための方法であって
、実質的に水や空気中の水分による再酸化の危険性なし
で、海綿鉄の開放状態での貯蔵及び開口した容器中での
輸送を可能にし、しかもその後のスチールを作る工程の
間の上述の欠点を回避することができる処理方法を提供
することにある。

この目的を達成するために、本発明は、既に製造してあ
る製造鉄の粒子を酸化カルシウム粉末と鉄およびその酸
化物、特にＦｅ２Ｏ３およびＦｅ３Ｏ４の如き付着促進
添加剤とからなる配合物中で混転させ、次に上記酸化カ
ルシウムを完全に水和するのに必要とされる量よりも少
ない量の水で加湿することから本質的になる。

海綿鉄粒子が酸化カルシウムで被覆されている時には、
その後にその酸化カルシウムを部分的に水和させると、
海綿鉄粒子上の被覆物が膨潤を起す。

それと同時に、その水和熱と被覆物中に拡散している酸
素とによってその海綿鉄の表面上に保護マグネタイト層
が形成される。

被覆物中に付着促進添加剤、例えば鉄酸化物粉末を存在
させることにより、海綿鉄の表面に対する上記配合物の
付着性が改良される。

この方法によって海綿鉄粒子は著しく不働態化され、且
つ海綿鉄粒子の囲りの保護層はその後のスチールを作る
工程の間障害にならないだけでなく、この工程で加える
べき石灰石の量も少なくできるという決定的な利点が生
じる。

本発明の好ましい実施態様においては、未被覆の海綿鉄
粒子を、少なくとも２ｍｍ、好ましくは少なくとも４ｍ
ｍの幅の篩開口を有する篩に供給し、そしてこの篩上に
残った粒子を次に酸化カルシウム粉末と鉄酸化物粉末と
からなる配合物で被覆する。

粒子はこの方法で均一に被覆することができる。

直径がより大きい粒子は被覆される前に凝集を起してよ
り大きい粒子を形成する。

この凝集は、例えば別の処理工程で行ってもよい。

好ましくは、直径が８ｍｍより大である海綿鉄粒子を酸
化カルシウムと鉄酸化物粉末とからなる配合物で被覆す
る。

本発明の方法においては、酸化カルシウム粉末と鉄酸化
物粉末とからなる配合物は、好ましくは、少くとも８０
重量％の酸化カルシウム粉末と１〜２０重量％、好まし
くは１０重量％の鉄酸化物粉末（ＬＤ法ダスト）を含む
。

このような被覆物を有する海綿鉄粒子は再酸化性条件下
および腐蝕性条件下で特に高い不動態性を示す。

本発明方法の好ましい実施態様においては、海綿鉄粒子
はペレット化ドラム中あるいはペレット化板上で酸化カ
ルシウム粉末と鉄酸化物粉末とからなる配合物で被覆さ
れ、且つ水のミストのスプレーにより加湿される。

海綿鉄粒子の表面を十分に不働態化するためには、酸化
カルシウム粉末と鉄酸化物粉末とからなる配合物を海綿
鉄粒子にその海綿鉄粒子の重量の３〜６％、好ましくは
４〜５％の量で付与しなければならない。

配合物をこのような量で付与すれば、十分に厚い被覆物
が形成され、信頼できる保護が得られる。

海綿鉄の表面の粗さ及び多孔性はその表面が被覆物質を
保持するその能力に対し決定的な影響を有している。

例えば、海綿鉄が摩耗していたりあるいはカーボンブラ
ックで覆われていたシして、その表面が非常に平滑であ
る場合、あるいは海綿鉄粒子がはっきりした角を存して
いる場合には、本発明方法を連続的に使用する二個の被
覆ドラム中で行い、且つその第１の被覆ドラムから取出
した被覆粒子に所定量の水をスプレーすることが好まし
い。

この所定量の水は、第２の被覆ドラムから取出した粒子
に加えられ且つ被覆物中の酸化カルシウムの水利を所定
の程度に調節するのに役立つ水の量よりも少量である。

この方法により、あらゆる場合において十分な厚さの保
護被膜を確実に形成できる。

本発明方法は、被覆ドラムに装入する酸化カルシウム粉
末と鉄酸化物粉末とからなる配合物の重量が、該被覆ド
ラム中に装入する海綿鉄粒子の重量の約半分であるとい
う特に簡単な態様で実施できる。

本発明方法の好ましい態様においては、被覆物中の酸化
カルシウムの８０％を水和するのに必要な量の水を被覆
粒子に加える。

海綿鉄粒子上の被覆物中に未水和のままで残っている酸
化カルシウム粒子は、これらの粒子が拡散してくる大気
中の水分や雨水と結合できるので、水の進入に対する追
加の保護効果を奏する。

海綿鉄粒子上の被覆物は貯蔵中に硬化し、その結果該海
綿鉄の破砕強度および摩耗抵抗が改良される。

本発明方法においては、粒子の被覆および加湿は周囲温
度で行うことができる。

本発明方法においては、従来公知の方法で必要とされる
ような高価な温度監視手段は不必要である。

本発明方法を実施するための本発明の装置は、被覆ドラ
ム、酸化カルシウム粉末を鉄酸化物粉末、特にＬＤ法ダ
ストと配合するための配合器、予め定めた下限のあるい
はそれ以上の直径を有する海綿鉄粒子を上記被覆ドラム
中に装填するための比例供給器、上記配合物で被覆され
た海綿鉄粒子を取出すための手段、付着しなかった酸化
カルシウム粉末と鉄酸化物粉末とからなる配合物を分離
するための篩、被覆海綿鉄粒子に所定量の水を付与する
ための手段、および加湿した海綿鉄粒子に付着していな
い酸化カルシウムと鉄酸化物とからなる湿った配合物を
除去するだめの手段を有することを特徴とする。

本発明の好ましい態様では、本発明の装置は、被覆ドラ
ムから取出した海綿鉄粒子から分離した酸化カルシウム
と鉄酸化物とからなる乾燥配合物を、該配合物を元の被
覆ドラムおよび／または第２の被覆ドラムに装填する位
置へ移送するのに適した手段を有し、それでその配合物
は該配合物を被覆ドラム中に装填する前に該配合物を秤
量するだめの手段中に通される。

平滑な表面の海綿鉄粒子を被覆することが望まれる場合
には、本発明の装置は第二の被覆ドラムも備えることが
好ましく、このドラムの後には、すでに被覆された粒子
に付着しない酸化カルシウム粉末と鉄酸化物粉末とから
なる乾燥配合物を分離するだめの手段、および所定量の
水を付与するだめの手段が設けられる。

次に本発明を添付図面を参照して更に詳しく説明する。

第１図は本発明方法を実施するだめの装置を示す概略図
であり、第２図は処理した海綿鉄サンプルの金属化度の
変化と、比較のために未処理海綿鉄サンプルの金属化度
の変化を示す経時線図である。

第１図において、直接還元プラント１の下端から取出し
た海綿鉄粒子をベルトコンベア２により篩３に送る。

より小さい海綿鉄粒子は、その海綿鉄の製造直後に篩に
より分離しなければならない。

その理由は、微粉末のものは空気と接触すると強力に酸
化されてこの微粉末のものが燃え始める傾向があり、ま
たこのような微粉末のものには被覆装置内であまりに多
量の酸化カルシウムを吸着するからである。

篩上に残った海綿鉄粒子を被覆ドラム４中に装填する。

供給容器５から酸化カルシウム粉末を、そして供給容器
６から鉄または鉄酸化物を配合器７に供給する。

この配合器から取り出した配合物８を秤量装置９で秤量
し、これも被覆ドラム４に装填する。

被覆された海綿鉄をこの被覆ドラムから取出し、篩１０
に供給する。

この篩を通して、酸化カルシウムと鉄または鉄酸化物と
からなる付着しなかった乾燥配合物を除去する。

所定量の水を１１の点で被覆海綿鉄粒子に供給する。

供給する水の量は水量計１２で測定する。

添加する水の量は被膜の厚さ、すなわち供給されたが分
離された酸化カルシウム粉末の重量に依って変化する。

篩１０を通過した酸化カルシウムと鉄または鉄酸化物と
からなる配合物を秤量装置１４で再度秤量する。

この配合物は次に、第１図に示す如く第２の被覆ドラム
１３中に、あるいは図示していない手段により第１の被
覆ドラム４に装填し得る。

第１の被覆ドラム４と丁度同じように、第２の被覆ドラ
ム１３に、酸化カルシウムと鉄酸化物とからなる配合物
を秤量装置１５により秤量した後に該配合物を装填する
。

第２の被覆ドラム１３中で再被覆された海綿鉄をこのド
ラムから取出し、そして篩１６にかける。

酸化カルシウムと鉄酸化物粉末とからなる付着しなかっ
た余分の配合物がこの篩を通過する。

その取り出した配合物を、篩１０を通った配合物に加え
る。

再被覆した海綿鉄は次に第２の加湿場所１７に入り、そ
こで所望程度にまで水和するのに必要な量の水を加える
。

この水の量は適当な水量計１８で測定する。

１１および第２の加湿位置１７中で、被覆海綿鉄を加湿
し、且つ同時に篩上で、付着しなかった湿った配合物か
ら分離する。

その結果、十分に付着した保護層により形成された表面
を有する海綿鉄粒子のみが第２の被覆ドラム１３に、あ
るいはコンベア１９により、図示していない場所に供給
される。

本発明の被覆により行われる再酸化および／または腐蝕
に関する改良は第２図から明白である。

この第２図中では、海綿鉄粒子の未処理サンプルと処理
したサンプルとを比較している。

第２図においては、金属化度を縦軸にプロットし、且つ
サンプルを腐蝕試験器でテストした回数を横軸に沿って
プロットしてある。

第２図中の曲線２０は、本発明により処理したサンプル
の金属化度の変化を表わし、また曲線２１は未処理サン
プルの金属化度の変化を表わしている。

この目的で、未処理の海綿鉄、並びに酸化カルシウムと
鉄酸化物粉末とからなる配合物で処理した海綿鉄（１部
の粉末配合物に対して９部の海綿鉄）を腐蝕試験器〔ケ
ステルニツヒ（Ｋｅｓｔｅｒｎｉｃｈ）試験器〕中で標
準方法により５日間腐蝕テストを行った。

ＳＯ２およびＣＯ２ガスを加えて腐蝕性雰囲気を作った
。

このテストは２４時間ごとに５回行った。

各回の開始時に２ｌのＳＯ２と２ｌのＣＯ２を密封容器
に供給し、且つ温度を予め５５℃に設定した。

加熱時間後に、５５℃の温度と１００％の湿度を達成し
た。

８時間後に、加熱を中断し、且つ試験器を用いて該試験
器中の雰囲気を実験室の雰囲気に徐々に調節した。

そのドアを開いた後、サンプルをこの試験器中に１６時
間放置した。

各回のテスト後に、サンプルを取り出し、且つ分析して
その金属含有率と総鉄分を求めた。

グラフ中にプロットした金属化度は総鉄分に対する金属
含有量の比率（金属鉄／総鉄分 ×１００）である。

非常に腐蝕的で湿つた模擬雰囲気下において、処理した
サンプルは、同量の海綿鉄の未処理サンプルに比較して
殆んど酸化されないことが第２図から明らかである。

処理したサンプルの初期金属過度が低いのは海綿鉄表面
に保護マグネタイト層が形成されているためである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を実施するための装置を示す概略
図であシ、第２図は、処理した海綿鉄サンプルの金属化
度の変化、および比較のための、未処理海綿鉄試験片の
金属化度の変化を示す時間線図である。 第１図および第２図中の数字は次の通りである。 １・・・還元プラント、２および１９・・・ベルトコン
ベア、３，１０および１６・・・篩、４・・・第１の被
覆ドラム、５および６・・・供給ドラム、７・・・配合
器、９，１４およぴ１５・・・秤量装置、１１および１
７・・・加湿位置、１２および１８・・・水量計、１３
・・・第２の被覆ドラム、２０・・・本発明により処理
したサンプル、２１・・・未処理サンプル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 貯蔵中および輸送中の再酸化および／または腐蝕か
   ら海綿鉄を保護するために海綿鉄を処理する方法におい
   て、既に製造してある海綿鉄の粒子を、酸化カルシウム
   粉末と付着促進添加剤とからなる配合物中で混転させ、
   次いで上記酸化カルシウムを完全に水和するのに必要な
   水量よりも少ない量の水で加湿することを特徴とする上
   記方法。 ２ 付着促進添加剤が鉄粉末または鉄酸化物粉末である
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 鉄酸化物がＦｅ２Ｏ３またはＦｅ３Ｏ４である特許
   請求の範囲第２項記載の方法。 ４ 未被覆の海綿鉄粒子を、少なくとも２ｍｍの幅の篩
   開口を有する篩に供給し、次いで該篩上に残った上記海
   綿鉄粒子を酸化カルシウム粉末と鉄酸化物粉末とからな
   る配合物で被覆することを特徴とする特許請求の範囲第
   １〜３項のいずれかに記載の方法。 ５ 未被覆の海綿鉄粒子を、少なくとも４ｍｍの幅の篩
   開口を有する篩に供給することを特徴とする特許請求の
   範囲第４項記載の方法。 ６ 直径が８ｍｍより大である海綿鉄粒子を酸化カルシ
   ウム粉末と鉄酸化物粉末とからなる配合物で被覆するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１〜５項のいずれかに
   記載の方法。 ７ 酸化カルシウム粉末と鉄酸化物粉末とからなる配合
   物が少なくとも８０重量％の酸化カルシウムを含有して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１〜６項のいず
   れかに記載の方法。 ８ 鉄酸化物粉末を、酸化カルシウム粉末と鉄酸化物粉
   末とからなる配合物の重量の１〜２０％の量で添加する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１〜７項のいずれか
   に記載の方法。 ９ 鉄酸化物粉末を、酸化カルシウムと鉄酸化物粉末と
   からなる配合物の重量の１０％の量で添加することを特
   徴とする特許請求の範囲８項記載の方法。 １０海綿鉄粒子をペレット化ドラム中であるいはペレッ
   ト化板上で酸化カルシウム粉末と鉄酸化物粉末とからな
   る配合物で被覆し、且つ水のミストあるいは水蒸気をス
   プレーすることにより加湿することを特徴とする特許請
   求の範囲第１〜９項のいずれかに記載の方法。 １１ 酸化カルシウム粉末と鉄酸化物粉末とからなる配
   合物を、海綿鉄粒子の重量の３〜６％の量で海綿鉄粒子
   に付与することを特徴とする特許請求の範囲１〜１０項
   のいずれかに記載の方法。 １２酸化カルシウム粉末と鉄酸化物粉末とからなる配合
   物を、海綿鉄粒子の重量の４〜５％の量で海綿鉄粒子に
   付与することを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載
   の方法。 １３被覆ドラム中に装填する酸化カルシウム粉末と鉄酸
   化物粉末とからなる配合物の重量が、該被覆ドラム中に
   装填する海綿鉄粒子の重量の半分である特許請求の範囲
   第８または９項記載の方法。 １４水を、被覆物中の酸化カルシウムの８０％を水和す
   るのに必要な量で被覆粒子に添加することを特徴とする
   特許請求の範囲第１〜１３項のいずれかに記載の方法。 １５連続的に使用する二個の被覆ドラム中で実施し、第
   １の被覆ドラムから取出した被覆粒子に所定量の水をス
   プレーし、該所定量の水は、第２の被覆ドラムから取出
   した粒子に加えられ且つ被覆物中の酸化カルシウムの水
   和を所望の程度に調節するに役立つ水の量よりも少量で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１〜１４項のい
   ずれかに記載の方法。 １６粒子の被覆および加湿を周囲温度で行うことを特徴
   とする特許請求の範囲第１〜１５項のいずれかに記載の
   方法。 １７ 被覆ドラム、酸化カルシウム粉末を鉄酸化物ダス
   ト、特にＬＤ法ダストと破合するための配合器、所定の
   下限のあるいはそれ以上の直径を有する海綿鉄粒子を上
   記被覆ドラムに装填するための比例供給器、上記配合物
   で被覆された海綿鉄粒子を取出すだめの手段、付着しな
   かった酸化カルシウム粉末と鉄酸化物粉末とからなる配
   合物を分離するための篩、被覆海綿鉄粒子に所定量の水
   を付与するための手段、および加湿した海綿鉄粒子に付
   着していない酸化カルシウム粉末と鉄酸化物粉末とから
   なる湿った配合物を除去するだめの手段を有することを
   特徴とする海綿鉄を処理するだめの装置。 １８被覆ドラムから取出した海綿鉄粒子から分離した酸
   化カルシウムと鉄酸化物とからなる乾燥配合物を、該配
   合物を被覆ドラムおよび／または第２の被覆ドラムに装
   填する場所に移送するのに適した手段、および該分離し
   た配合物を被覆ドラム中に装填する前にこの分離した混
   合物を秤量するための手段を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１７項記載の装置。 １９第２の被覆ドラムが設けられており、該ドラムの後
   には、以前に被覆された粒子に付着しない酸化カルシウ
   ム粉末と鉄酸化物粉末とからなる乾燥配合物を分離する
   ための手段および所定量の水を付与するための手段が設
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１７ま
   たは１８項記載の装置。 ２０ 実質的に全部の粒子が海綿鉄芯と、該芯に付着し
   且つ該芯を包んでいる被覆物とからなり、且つ該被覆物
   は部分的に水和した酸化カルシウムと、付着促進添加剤
   との混合物からなることを特徴とする粒状海綿鉄。 ２１ 芯が、マグネタイトからなる表面層を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２０項記載の粒状海綿
   鉄。