JPS6342315A - 鉱石の溶融還元方法 - 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、クロム、マンガン等の金属鉱石を原料とし
て予備還元及び溶融還元を組合せて行ない、溶融還元金
属を製造する方法に関し、殊に還元速度が高く経済的に
溶融還元金属を製造することのできる方法に関するもの
である。尚以下の説明では所謂製鉄法を例にとりあげて
説明を展開する。

［従来の技術］ 現在もっとも一般的に行なわれている製鉄法である高炉
−ＬＤ転炉方式は間接製鉄法であって製銃 襞と製鋼の２段階で鋼がつくられる。これに対し銑鉄を
紅白しない方法として直接製鉄法があって小規模設備で
製造できるという利点があり、すでにシャフト炉−電気
炉法等が実用化されている。

また高炉−ＬＤ転炉法、直接製鉄法以外の方法として溶
融還元法がある。この溶融還元法は高炉−ＬＤ転炉法に
比べて設備費が易い等の利点があり、また直接製鉄法に
比して石炭の利用が行ないやすい等の利点がある。しか
して開発の歴史は古いが実用化されたものが少なく、開
発段階にあると言っても良い。

溶融還元製鉄法は予備還元工程と溶融還元工程の組合せ
から成り、予備還元工程においては鉱石が固体状態のま
ま還元され、還元された鉱石は次の溶融還元工程へ送ら
れ溶融されると共にさらに還元されて溶鉄となる。

かかる溶融還元製鉄法であって現在開発段階にあるもの
には、予備還元工程において粉状鉱石を還元するものと
塊状（ベレットあるいは塊鉱）鉱石を還元するものがあ
り、粉状鉱石を使用する場合には流動層方式またはフラ
ッシュ方式が適用され、塊状鉱石を使用する場合にはシ
ャフト炉が適用されている。向いずれの予備還元方式を
採る場合でも殆んどのケースで粉状石炭が還元剤兼−次
燃料として使用されており（但し一部にはコークスを使
用するものもある）、又予備還元反応は、流動層炉やシ
ャフト炉で行なわれることが多い為、これらの炉内にお
ける融着等のトラブルを防止するために９００℃以下殊
に８００℃前後で行なわれている。一方溶融還元工程に
ついては電気炉（アーク炉等）や底吹転炉が主として使
用されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の様な溶融還元製鉄法において生産性を支配してい
る因子は予備還元工程における還元速度であり、流ａ層
方式やフラッシュ方式が提案されている理由の１つも粉
状鉱石と粉状石炭（還元剤）の反応効率を高める為であ
る。しかしながらこれらの工夫をもってしても未だ還元
速度を飛躍的に高めるには至っておらず、その改善が望
まれている。

本発明はこうした事情に着目し、予備還元速度を高め得
る様な方法について鋭意検討を重ねた結果なされたもの
であって、粉状鉱石と還元剤を単なる接触状態に置くの
ではなく、粉状鉱石と還元剤をバインダーを加えて塊状
とし、塊状物内部からの燃焼によって予備還元反応効率
を高めようとしたものである。

尚粉状鉱石に粉状炭材及びバインダーを加えて形成した
塊状物即ち炭材内装非焼成塊成鉱を利用する例としては
、例えば製鉄所から発生するダスト（鉄分含有）に炭材
を加えて塊成化し、高炉へ装入する例（鉄と鋼ｖｏｌ　
８７．５１０４．ｖｏｌ　６９゜５７０８、ｖｏｌ　７
０．５１０２．ｖｏｌ　７０．５８２５並びに特開昭５
９−１２３７２８号公報）があり、又還元鉄製造用とし
て炭材内装非焼成ベレットを８００〜９００℃で還元す
る例（鉄とｆ１４　ｖｏｌ　６８．Ｓ２８．ｖｏｌ　ｆ
＋９．５７６８゜ｖｏｌ　７０．５８２４．ｖｏｌ　７
２．５９７）等がある。これらは本発明と目的、構成を
異にするものであるが炭材内装非焼成塊成鉱あるいはそ
の類似物を使用するものであるから、参考的に紹介した
ものである。

［問題点を解決する為の手段］ しかして上記目的を達成した本発明は、粉状鉱石に粉状
炭材及びバインダーを添加して非焼成ブリケットを製造
し、これを１１５０〜１２５０℃で予備還元した後、溶
融炉へ装入して溶融還元する点に要旨を有するものであ
る。

［作用並びに実施例コ 第１図は本発明方法の基本的プロセスを示すフロー図で
これに沿って本発明を詳述する。

本発明においては、粉状鉱石としては赤鉄鉱。

磁鉄鉱、磁鉄鉱等の通常の鉄鉱石を粉砕したものが挙げ
られる。又炭材としては粉コークス、粉状石炭、オイル
コークス等通常の炭材でよいが、揮発分や灰分が低いも
のが好ましい。

鉱石および炭材の粒度は原料の種類、製造工程等によっ
て異なるが、一般に３２５メツシユ以下が２０〜６０％
程度で最大粒径が約１ｕ以下であることが望まれる。鉱
石に対する炭材の配合割合は炭素に換算して１０〜２０
％とすることが要請され、この割合は鉱石をほぼ完全に
還元する為に必要な化学量論的計算から決定される。配
合するバインダーとしては石灰系セメント等の硫黄分の
少ないものが一般的であり熱硬化樹脂等の有機化合物を
使用してもよい。バインダーの添加量はセメントの場合
で５％前後が推奨され、この様な配合原料に適量の水分
を添加して混合・混練を行なった後ブリケット製造機に
供給して生ブリケットを製造する。水分添加量は鉱石、
炭材、バインダーの種類によって異なるが、通常の赤鉄
鉱。

コークスまたは石炭、セメントを使用する場合４〜６％
が適当である。混合・混練はロール型。

ダブルスパイラル型９回転羽根型等の通常の混練機が適
用され、又ブリケット製造機としてはダブルロール型が
最も一般的であり、ロール圧５０−ル間隙等によって生
ブリケットの性状をコントロールすればよい。ブリケッ
トの形状は枕形またはアーモンド形が一般的であり、ブ
リケットの容積は製造条件により異なるが通常は３〜１
０ｃｃ程度が望ましい。この理由は容積が小さすぎると
生ブリケットの生産性が砥下し、大きすぎると生ブリケ
ットの落下強度の低下等の問題が生ずる為である。得ら
れた生ブリケットは養生により硬化させる。養生方法は
大気中へ放置（雨水がかからない程度で十分である）す
る方法でよいが、温度（１００℃前後）、湿度等を適度
に調節すれば養生時間を短縮することができる。

次いで硬化させたブリケットは溶融還元工程へ送られ、
まず予備還元炉へ装入される。予備還元炉としてはシャ
フト炉、ロータリーキルン、グレート炉、流動層炉等の
いずれを使用してもよいが、還元温度は１１５０〜１２
５０ｔとする必要がある。還元温度が１１５０℃未満で
は下記還元反応が十分に速く進行せず所期の還元効率を
得ることができない。一方１２５０℃を超えると装入物
の融着が著しくなる。

２　Ｆ　ｅ　２０　ｓ　＋　３　Ｃ＝　４　Ｆ　ｅ　＋
　３　ＣＯ２Ｃｏ、＋Ｃ＝２ＣＯ Ｆ　ｅ　２０３　＋　３　ＣＯ”　２　Ｆ　ｅ　＋　３
　ＣＯ２尚予備還元炉における溶融はカルシウムフェラ
イトを主体とした低融点物質により起こり、その溶融温
度は約１２００℃であるが、融液の発生量が少ないので
発生した融液がブリケットの空隙中に包含され表面へは
殆んど現われない。従ってブリケット同士の融着は殆ん
ど起こらない。即ち直接製鉄法のシャフト炉還元（ガス
還元）で約８００℃を超えると融着（クラスタリング）
の問題を生ずるとされているが、これは還元により生じ
た金属鉄が原因であり、直接製鉄法の様にペレット中の
鉄分が高いときに起こりやすい。本発明の場合は直接製
鉄法より鉄分が低く、また炭材も内装されている為融着
が起こりにくい。また流動層方式の直接製鉄法でも凝結
の問題があるとされているが、これは鉄鉱石が粉状であ
る為で特に微粉が多いときに起こり易いと言われている
。尚本発明において融着の問題を一層確実に防止する為
にはブリケットを炭材で外装することが望まれる。

本発明においては上記反応温度条件をとることにより還
元時間を３０分以下と著しく短縮することができる。尚
予備還元炉の排ガスは一酸化炭素を多く含有しており、
その一部は第１図に破線で示す如く予備還元炉へ還流し
、予備還元炉自身の加熱に使用することができる。又残
部は純酸素と共に溶融還元炉へ吹き込んでその加熱に利
用することができる。予備還元されたブリケットは次い
で溶融還元炉へ装入され、溶融されると共にさらに還元
される。溶融還元炉としてはアーク炉や底吹転炉等が例
示されるが、これらに限定されるものではない。溶融還
元炉は鉄の溶ａ温度（約１５００℃）以上に保持すべき
であり、その温度調節はブリケット中の炭材配合割合お
よび予備還元炉排ガスの配分割合によってほぼ行なうこ
とができるが、必要に応じて補助燃料を使用することも
できる。尚溶融還元炉排ガスは１５００℃前後の高温で
あり、図中に破線で示す如く予備還元炉へ導入して加熱
に使用することができる。

尚上記では鉄鉱石の溶融還元法について説明したが、鉱
石がマンガン鉱石やクロム鉱石の場合も実質的に同じで
あり、鉱石の種類を変えることによってマンガンやクロ
ムの溶融還元を行なうことができる。

［発明の効果コ 本発明は以上の様に構成されており、鉱石の還元速度殊
に予備還元速度が著しく速くなる為還元時間を従来法に
比べて大幅に短縮することができる。この様に卓越した
効果が得られる理由は前項でも述べた様に粉状鉱石中に
炭材を分散させてブリケットとしている為ブリケット内
部で炭材が燃焼し粉状鉱石と炭材の還元反応が活発に進
行するからであり、又予備還元温度を１１５０〜１２５
０℃とかなり高めに設定したからである。

即ち上記予備還元反応の進行速度は、従来の還元溶融方
式で考えられていた８００〜９００℃の反応温度条件下
ではたとえ原料を炭材内装非焼成ブリケットとしても飛
躍的な上昇は望めない。しかるに予備還元温度条件を１
１５０〜１２５０℃に高めると、反応速度を大幅に向上
させることができ、しかも融着の問題も起こらない。

そしてこの様に予備還元速度を高めることによって生産
性を向上させることができ、又同じ生産量を確保するだ
けでよいのであれば予備還元設備を小型化し設備コスト
を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の基本プロセスを示す説明図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粉状鉱石に粉状炭材及びバインダーを添加して非焼成ブ
   リケットを製造し、これを１１５０〜１２５０℃で予備
   還元した後、溶融炉へ装入して溶融還元することを特徴
   とする鉱石の溶融還元方法。