JPS62218524A - 鉄鉱石、鉄鋼製造副生成物および排出物、又はその他の鉄酸化物含有物質から鉄を回収する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、鉄鉱石、鉄鉱製造時の副生成物および排出物
、又はその他の鉄酸化物含有物質から鉄を、効率良く回
収する方法に関する。

（従来の技術） 鉄鉱石、高炉（銑鉄製造）において排出される煙じん、
その他鉄酸化物含有排出物から鉄を回収するためには、
多くのエネルギー、装置、材料および労力を必要とする
。そのため、鉄酸化物含有小粒子をカーボン含有固形物
を用いて、還元、ペレット化するなどの工夫がなされて
いる。

このような方法は、例えば、昭和５９年特許出願公開第
７０　、７０４号（ケミカル・アブストラクト、　１０
１゜５８３９２２）公報及び、昭和５４年特許出願公告
第２４，９６３号公報（ケミカル・アブストラクト、　
９２．６２４４８Ｋ）、あるいはドイツ国特許公開第２
，８００，２１１号および同第２，６５３，５１２号各
公報に開示されている。

鉄鉱製造工程においては、種々の排出物および副生成物
が産出され、これらは、鉄酸化物を比較的高い割合で含
有している。例えば、高炉の煙しんから得られる炉灰は
、鉄分を酸化物の形で約３０〜４回含有している。平炉
の煙しんから得られる鉄（ＩＩ）酸化物および鉄（ｍ）
酸化物含有粉の鉄含有量は、３５〜４５％に達する。転
炉の煙しんの精製工程において、鉄分が４０〜５０％の
ウェットスラッジが形成される。熱間圧延工程において
は、鉄分が５０〜６０％のスラグが形成される。

これらの副生成物および排出物は、極めて大量に産出さ
れ、（例えば中規模の生産能力の工場においても、年間
、１０万トンに達する）、その処理は、汚染などの公害
をもたらすだけでなく、鉄の莫大な損失を伴うおそれが
あった。

これに鑑み、このような副生成物および排出物（以下、
煙じんと呼ぶ）から、鉄分、または他の有用な金属を回
収するためのいくつかの方法が開発されている。

例えば、酸化鉄含有粉を石炭と混合し、気流中で還元を
おこない、次に、ペレット化して酸化鉄の４０％を鉄に
還元する方法（昭和５９年特許出願公開第１１６，３３
６号公報（ケミカル・アブストラクト、輿、１５５，５
９８　ｄ　）参照）がある。

還元剤として、コークス又は石炭の代わりに木材を用い
て、還元温度の低減と、得られるスポンジ鉄の純度の向
上を図る方法であって、これを回転炉でおこなう方法も
知られている（ドイツ国特許公開第２，８０２，２１３
号公報）。

石炭又はコークスとともに、石灰岩、酸化カルシウム、
水酸化カルシウムを用い、これと同時に、水を導入する
などしてペレット化し、ついで還元する方法も知られて
いる（昭和５９年特許出願公開第１０７，０３５号公報
（ケミカル・アブストラクト、里、１１４．６４７ａ）
。

また、プラズマ励起ガスを還元剤として用いる４一 方法も知られている（英国特許第２，０７７．７６８号
明細書）。

その他、石炭、亜炭、コークス、その他のカーボン含有
物質を最初にガス化し、得られたガスを、酸化鉄、固体
燃料および石灰岩からなる混合物中に通過させて、ガス
を脱硫するとともに、酸化鉄を還元して鉄にする方法も
知られている（ベルギー国特許第８９０．１７５号明細
書）。

酸化鉄の還元に際し、たとえばシリカ、アルミナ、酸化
鉄、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウ
ム、石灰岩、ベントナイト又はセメントを結合剤として
用いることも知られている。

（昭和５６年特許出願公開第６０，３２８号公報〔ケミ
カル・アブストラクト、９５．１５４，５２３ｕ）、又
はドイツ国特許公開第２，９０５，９５０号および同第
２，６５２，２８１号各公報）。

これら公知の方法の多くは、粉状鉱石、又は煙しんを最
初にペレット化して、ガスにより還元されるべき物質の
損失を防止するようにし１次の工程で還元を行なうもの
である。

（問題点を解決しようとする問題点） このような方法の欠点は、還元工程において、特別の構
造の別の炉を必要とすることである。

また、これらの公知の方法においては、殆んどの場合、
全鉄分の約３０〜４０％程度しか、鉄として回収するこ
とができないので、満足な結果が得られない。

本発明は、上記原料物質を製造および供給し易い物質に
変換し、これを、９００℃程度で炉内で還元するか、又
は、これを直接、転炉内に供給し、転炉の通常の供給時
間において還元し得るようにな方法を提供することを目
的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、炉又は転炉内に供給する前に、鉄酸化物含有
物質を、熱分解により還元剤として作用させ、かつ酸化
鉄含有粒子表面に被膜を形成し得る有機質物質と混合す
るという手段を採用することにより、上記目的を達成し
得ることを見い出した結果、完成されたものである。

詳述すると、上記課題の解決法として、鉄鉱石、鉄鉱製
造副生成物および排出物、又はその他の鉄酸化物含有物
質から鉄を回収する方法であって、これら物質３０〜９
０重量部を、熱分解により還元剤として作用させ、かつ
酸化物含有粒子表面に被覆層を形成し得る有機質物質１
０〜４０重量部とともに、又はこれらに、さらに、カー
ボン含有物質２〜１５重量部を加えてペレット化するこ
とにより混合し、又はこれらを混合したのち成形化し、
ついでこれを炉に供給するか、又は直接転炉に供給して
、その酸化鉄分を８００〜１０００℃で鉄に還元するこ
とを特徴とする方法を提供するものである。

炉又は転炉において、鉄酸化物含有物質は、上記有機質
物質の熱分解を助長し、それより鉄酸化物含有粒子表面
に還元剤を形成させる。

もし、ペレット化又は成形化（ブリケット化）された物
質が、炉又は転炉に供給するのに十分な硬さを有してい
ないときは、これを、予め８０〜２２０℃で熱処理する
ことが好ましい。

同相−気相間のみならず、特に同相相互間における化学
的変換の効率は、それら相聞の接触の良否に大きく依存
することは周知の事実である。

したがって、従来の石炭粉／煙じん、および還元用ガス
／煙じんのシステムにおいても、この化学的変換効率は
、主として粒子径を減少させることにより達成できるが
、それは技術的および経済的観点から、制約を受けるこ
とになる。

しかし、本発明によれば、これら原料粉の表面に、熱分
解を介して還元剤を生成させることにより、より良好な
接触の形態をつくり出すことができる。この熱分解され
た物質は、原料粉表面中に浸透し、接触面積を増大させ
るとともに、熱分解により生成した短寿命ラジカルが還
元反応を促進させる。

この目的のため、遊離ラジカルの形成を促進するような
還元剤が適用される。

本発明の方法の他の重要な特徴は、従来の方法とは異な
り、熱分解および還元工程が、そのための別の装置を特
に必要とせず、これらは、銑鉄がら鉄鋼を製造するため
の転炉内で直接行なうことができることである。

すなわち、煙しんおよび熱分解ならびに還元用成分から
なる混合物を、通常の成分を導入する前の段階で供給す
る。この熱分解および還元用の成分は、転炉の通常の供
給時間内において、熱分解および還元作用が進行するよ
うに適当なものが選択される。このことは、煙しんから
の鉄の回収が、通常の鉄鋼製造工程に合体化され、別の
装置ならびに余分な時間を必要としないことを意味する
。

したがって、熱分解容易な物質、すなわち炉又は転炉に
おける約９００℃の通常の温度で、約１０分以内に熱分
解するとともに、酸化鉄含有粒子表面に単一分子炭素層
を形成し、かつ還元を促進するラジカルを同時に生成さ
せる物質を、好ましい還元剤として適用し得る。この活
性ラジカルのうち、・０１）、・０■（、・ＣＨ，、・
ＣＨ２および他のアルキルラジカルが特に効果的である
。

化学工業又は食品工業において副生成物として産出され
、他に用途を有しない有機質物質が、酸化鉄含有粒子の
還元剤として有用であることが。

本発明者等による見い出された。

上述の如き要件を満たす化合物の例として、炭水化物、
炭化水素、これらを含有する物質、たとえば、糖蜜、木
屑、亜炭、脱水糖誘導体（セルロース含有物質の真空熱
分解において形成されるもの）、炭化水素オリゴマーお
よびポリマー、鉱油分解、工業ガソリン熱分解および蒸
留で得られる副生成物（例えば熱分解オイル、タールオ
イル）等が挙げられる。

これらの物質は、還元を完全におこなうのに要するより
も少ない量を適用しても、良好な結果が得られることが
思い出されれた。したがって、これらを、他のより安価
な還元剤と組合せて用いることもできる。

この還元能力に加えて、添加剤の要件として、ペレット
化又は成形化された場合に、そのペレット化物又は成形
物に十分な固さを付与し、炉への供給時に粉々にならな
いようにすることができるものが望まれる。

上述の還元剤のうち、糖蜜、脱水糖誘導体（木材の如き
セルロース含有物質の真空熱分解で形成される）、炭化
水素オリゴマーおよびポリマー、鉱油分解又は工業ガソ
リンの熱分解（たとえばＣＯ７雰囲気中で１２０〜１５
０℃で加熱するなど適当に前処理する）で生成する熱分
解オイルは、上記成形物に十分な硬さを与えるから、同
化用添加物としての作用をも兼備する。

しかし、他の固化用添加物を用いてもよい。公知の結合
剤のほか、処理表面上に網状ポリマーを形成する物質、
例えばアクリルアミドを用いても、良好な結果が得られ
る。

本発明によれば、粉状鉄鉱石、粉状酸化鉄含有物質又は
煙しんを、酸化鉄全体を還元するのに必要な総炭素量の
２０〜１００％に相当する量の添加物と混合する。なお
、必要に応じ、完全に還元をおこなうのに必要な量の炭
素を、通常の還元剤の形（例えば石炭又はコークス粉）
で、あるいは安価な炭素含有物質（例えば亜炭）の形で
添加してもよい。

亜炭又は木Ｈの如く、成形物に必要な固さを付与し得な
い添加物を用いたときは、適当な同化用添加剤を組成中
に加えてもよい。

出発物質は、混合されたのち、成形化又はペレット化さ
れ、ついで必要に応じて、熱処理により十分な固さのも
のとする。この場合の熱処理は、８０〜２００℃で３−
３０分間、不活性ガス雰囲気下に保って行なわれる。結
合剤が石炭含有物質の場合は、熱処理はＣＯ２含有ガス
中でおこなわれる。

その結果得られた物質は、次に炉、又は直接、転炉に供
給される。この転炉においては、熱分解および還元が、
通常の供給時間において行なわれる。

（発明の効果） 本発明の主たる経済的利点は、以下の通りである。

（１）従来、還元剤として用いられたコークスを、他の
より安価な物質で置換することができる。

（２）還元工程時に生成する一酸化炭素の燃焼により、
エネルギーを得ることができる。

（３）還元剤を鉄酸化物含有粉とともに転炉に導入する
ため、安価な鉄スクラツプでなく、高価な銑鉄の一部と
置換することができる。

（４）出発原料物質を、高炉又は目的のために特別に設
計した炉に導入する代わりに、直接、転炉に供給するこ
とができる。したがって、特別の設備コスト、処理のた
めの特別エネルギーを節約することが可能となる。

（実施例） 次に、本発明を以下の実施例に基づいて詳述するが、こ
れら実施例においては、転炉の通常の操業条件が適用さ
れた。

失態ｆｉｌ 高炉灰６３重量部を、温度６０〜７０℃で糖蜜３０重量
部および石炭粉７重量部と混合した。この混合物を、直
径１ｃｍ、長さ４〜５■の棒状に成形した。

この棒状物を温度１２０〜１４０℃で、不活性雰囲気下
で３０分間、乾燥させた。この乾燥棒状物は硬く手で折
ることはできなかった。

これを、９００℃に予熱された炉（すなわち、転炉の操
業条件に似せた）内に供給し、２５分分間光を行なった
。次に炉内に不活性ガスを導入して、この還元されたサ
ンプルを冷却した（この操作は分析用のものを得るため
に必要である）。この還元されたサンプルの重量損失は
、当初のものと比較して３８％であった。

還元された鉄量は３４．６％であり、これは、鉄分総量
４４．３％と比較した場合、還元率として７８％に相当
する。なお、最初の煙しんには、鉄分は認められなかっ
た。

Ｕ例　２ 出発原料として、平炉から得られた煙しん７４重量部、
糖蜜２３重量部、および石炭粉３重量部を用いた以外は
、実施例１と同様に処理、乾燥して硬い棒状を得、還元
を行なった。その結果、還元されたこのサンプルの鉄元
素の量は２部であった。

これは、当初の鉄分全体の割合３２．３％との比較から
、還元率、８９％に相当するものである。なお、還元に
よる重量損失は３９％であった。

矢】１」−３御 転炉から得た煙しん６８重量部、石炭粉８重量部を、糖
蜜２４重量部と水２．４重量部とからなる混合物を用い
てペレット化した。これを、実施例１と同様に乾燥した
ところ、十分に硬いものが得られた。これを、実施例］
と同様にして還元した結果、このサンプル中の還元され
た鉄元素の量は７８．６％であった。これは、最初の鉄
含有量の割合８２．０％から計算して９６％の還元率に
相当するものである。

なお、還元による重量損失は４６対であった。

実施例　４ 出発原料として、転炉から得た煙しん８３重量部。

熱分解オイル（工業ガソリンを熱分解してエチレンを製
造するときに得られる大量の副生成物）１７重量部を用
いた以外は、実施例３と同様に処理、加熱し、手で折る
ことのできない硬いペレットを得た。

これを還元処理した結果、還元された鉄元素の量が４４
．９％のサンプルが得られた。これは、当初の鉄分全体
量７０．２％の比較から、還元率が６４％に相当するも
のである。なお、還元による重量損失は２６％であった
。

来１」し−１ 鉄鉱石７６重量部、糖蜜１２重量部および石炭粉１２重
量部からなるものを出発原料として用いた以外は、実施
例３と同様に処理、乾燥して、手で折ることの出来ない
ような硬いペレットを得た。

これを還元処理した結果、還元された鉄元素の量が３３
．１％のサンプルが得られた。これは、当初の鉄含有量
総計３９．４％から見て、還元率は８４％となる。なお
還元の結果、生じた重量損失は３７％であった・ 片１ｕ乳 平炉から得た煙しん６５重量部を、粒径０．１ｒｔｔｎ
以下の石炭粉１１重量部ならびに石灰水和分１４重量部
と混合した。この混合物を、直径１■、長さ４〜５Ｑｌ
＋の棒状体に成形し、ついで、ＣＯ２ガス雰囲気中、１
５０℃で３０分間乾燥させ、手で折れることのできない
ような硬い棒状物を得た。

これを、９００℃に予熱した炉（すなわち、転炉の操業
条件に似せた）に供給し、３０分分間光を行なった。つ
いで、この炉内に不活性ガスを導入することにより、上
記棒状物を冷却した。この還元されたサンプルの重量損
失は、出発物質との比較において２７％であった。この
サンプル中の還元鉄元素分は１０．３％であり、当初の
鉄分総計２７．３％からして、還元率は３８％に相当し
た。

０発　明　者　　ヘンリフ　パールヴオ　　ハンガエル
ディ　　　　　　　　　ミイユ ［相］発明者　　　ラースロー　ヴアタ　　ノ＼ンガイ
　　欠 ＠出　願　人　　エムテーア　クオエー　　ハンガズボ
ンティ　ケーミア　　６フ イ　クタトーゼト リー国　ドウナウイヴアーロシュ　２４００　　ヴアシ
ュウツツア　１５ リー国　ドウナウイヴアーロシュ　２４００　　ボチュ
カンツア　２／ア

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄鉱石、鉄鋼製造副生成物および排出物、又はそ
   の他の鉄酸化物含有物質から鉄を回収する方法であって
   、これら物質３０〜９０重量部を、熱分解により還元剤
   として作用させ、かつ酸化物含有粒子表面に被覆層を形
   成し得る有機質物質１０〜４０重量部とともに、又はこ
   れらに、さらにカーボン含有物質２〜１５重量部を加え
   てペレット化することにより混合し、又はこれらを混合
   したのち成形化し、ついで、これを炉に供給するか、又
   は直接転炉に供給して、その酸化鉄分を８００〜１００
   ０℃で鉄に還元することを特徴とする方法。
2. （２）ペレット化又は成形化された物質を、予め８０〜
   ２２０℃で加熱処理することを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項の記載の方法。
3. （３）出発原料として、粉砕鉄鉱石又は鉄鉱製造時の副
   生成物、もしくは排出物を用いることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項に記載の方法。
4. （４）出発原料として、高炉灰、平炉又は転炉からの煙
   じん、熱間圧延からのスラグ、あるいはこれら混合物を
   用いることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記
   載の方法。
5. （５）還元剤として作用する物質として、炭水化物を含
   有する有機質排棄物、又は副生成物、あるいは熱分解に
   より炭水化物誘導体に変換する有機質排出物または副生
   成物、あるいはこれら混合物を用いることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項に記載の方法。
6. （６）還元剤として作用する物質として、炭素間二重結
   合を有する炭素水素の混合物、又はそのポリマーを用い
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の
   方法。
7. （７）還元剤として作用する物質として、糖蜜を用いる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の方
   法。
8. （８）還元剤として作用する物質として、石油の熱分解
   時に形成される熱分解オイルを用いることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項に記載の方法。
9. （９）カーボン含有物質として、褐炭、黒炭、亜炭又は
   コークスを用いることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項の記載の方法。