JPWO2009123115A1 - 還元鉄の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、特願2008−093344号と、特願2008−306789号とを基礎出願とし、これらの内容をここに取り込む。
また、金属鉄を溶融状態とするため、この金属鉄中に炭材由来の硫黄が含有される課題も発生する。この金属鉄中の硫黄含有濃度を低減させるためには、還元炉内の還元ポテンシャルCO/(CO+CO2)を高く保たなければならず、還元炉内に装入すべき炭材を還元・浸炭溶解に必要とされる量以上に加える必要が生じる。このような炭材の過剰な装入は、金属鉄の融点を著しく低下させるため、粒状金属鉄の相互溶解の可能性を高め、金属鉄が炉床を流動する虞がある。その場合、粒状金属鉄の歩留りが低下するとともに、操業性が著しく低下する。
金属鉄を溶解することなく製造することができれば、金属鉄中に炭材由来の硫黄が溶解することを防ぐことができる。そのため、還元炉の還元ポテンシャルを高く保つ必要がなく、原料である炭材のコストを節約することができる。同時に、粒状金属鉄の相互溶解に伴う金属鉄の炉床における流動を防ぐことができ、操業性を損なう虞がない。しかしながら、上記特許文献1に記載の方法では、これを達成し得ないのが現状である。
先述した通り、FeOの還元を効率的に起こす条件として還元実験を行い、その結果に基づき、スラグ塩基度(CaO+MgO)/SiO2がFeOの還元に影響することを見出した。転炉ダストと石炭および粒子径が2mm以下のCaO粉末とMgO粉末とを所定量配合及び混練した後、30mmφ×17mmのサイズのタブレットに成型し、1250℃のN2雰囲気に制御した炉内で15分間保持した後、これを取り出して化学分析に供した。なお、この場合のCaO、SiO2、MgO、Al2O3の質量合計は、炭素質還元材を除いた成型体全質量に対する質量%で、8〜20%の範囲内であった。
各種スラグ成分を含む各種ダストを配合した原料に対し、各ダスト中の酸化鉄に含有される酸素と石炭に含有される炭素とがモル濃度で等量となるように石炭を配合し(mol%O/mol%C=1)、篩下80%粒子径を120μmとした。さらに、生石灰(CaO)あるいは軽焼マグネサイト(MgO)の添加量および粒子径を変えて混合し、異なるスラグ量および組成のブリケットに成型した。これらのブリケットを乾燥した後、直径20mの回転炉床に装入して操業を行った。炉内の温度はLNGバーナーで1000〜1350℃に制御され、これらのブリケットの炉内滞在時間は15分であった。装入したブリケット中のスラグ組成の化学分析値と得られた還元鉄の金属化率とを表1に示す。表1に示すように、本実施例の条件では、85%以上の高い金属化率を有する還元鉄が得られていることが解る。
一方、本発明の条件を満たさない比較例では、酸化鉄の被還元性が低下するため、得られた還元鉄の金属化率は、85%未満と満足できない結果であった。
度の成形体が必須となる。しかしながら、そのような理想的な強度を全ての成形体に対して求めることは容易いことではなく、強度のばらつきを完全に回避することは現実的ではない。よって、還元される前にある程度粉化してしまうものが生じるのは不可避であり、そのような粉化の結果、スラグ成分が炉内に堆積しやすくなる。そのような堆積物は、所謂キルンリングと呼ばれる付着物として炉の内壁に沿って成長し、金属化ペレットの排出を妨げる虞がある。その場合、金属化ペレットの生産性が著しく低下する。
[0010]
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、酸化鉄系の主原料と炭素質の還元材とを混合した成型体を還元炉内で加熱して、金属鉄とスラグ成分とから成る還元鉄を製造するに際し、主原料である酸化鉄の被還元性を損なうことなく、より高濃度の金属鉄を含有する還元鉄を高い操業性及び生産性をもって効率よく製造する方法の提供を目的とする。
課題を解決するための手段
[0011]
本発明は、上述の問題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用した。
[0012]
(1)還元に要する炭素質還元材が添加された酸化鉄を主成分とする原料を成型した成型体を乾燥した後、この成形体を移動床式還元炉に装入して還元することにより金属鉄分及びスラグ成分の混合物を含む還元鉄を製造する方法であって、前記成型体の成型に際して、前記原料に、CaOを主成分とする酸化物系改質材、又は、MgOを主成分とする酸化物系改質材の少なくとも何れか一方を添加し;前記成型体中のCaO、SiO2、MgO及びAl2O3の含有量の合計を、前記炭素質還元材を除いた前記成型体の全質量に対して、8〜20質量%の範囲とし;前記成型体中の前記スラグ成分の質量%を用いて算出されるスラグ塩基度:(CaO%+MgO%)/Sin2%を、0.9〜3.0の範囲とする。
[0013]
(2)上記(1)に記載の還元鉄の製造方法では、前記成型体の成型に際し、前記成型体中における、CaOの含有量とSiO2の含有量とMgOの含有量とAl2O3の含有量との合計に対し、Al2O3の含有量を5〜19質量%の範囲としてもよい。
[0014]
(3)上記(1)または上記(2)に記載の還元鉄の製造方法では、前記成型体の成型に
Claims (3)
- 還元に要する炭素質還元材が添加された酸化鉄を主成分とする原料を成型した成型体を乾燥した後、この成形体を還元炉に装入して還元することにより金属鉄分及びスラグ成分の混合物を含む還元鉄を製造する方法であって、
前記成型体の成型に際して、前記原料に、CaOを主成分とする酸化物系改質材、又は、MgOを主成分とする酸化物系改質材の少なくとも何れか一方を添加し;
前記成型体中のCaO、SiO2、MgO及びAl2O3の含有量の合計を、前記炭素質還元材を除いた前記成型体の全質量に対して、8〜20質量%の範囲とし;
前記成型体中の前記スラグ成分の質量%を用いて算出されるスラグ塩基度:(CaO%+MgO%)/SiO2%を、0.9〜3.0の範囲とする;
ことを特徴とする還元鉄の製造方法。 - 前記成型体の成型に際し、前記成型体中における、CaOの含有量とSiO2の含有量とMgOの含有量とAl2O3の含有量との合計に対し、Al2O3の含有量を5〜19質量%の範囲とすることを特徴とする、請求項1に記載の還元鉄の製造方法。
- 前記成型体の成型に際し、前記原料に添加する、CaOを主成分とする酸化物系改質材の粒子径、又は、MgOを主成分とする酸化物系改質材の粒子径を、篩下80%粒子径で2mm以下とすることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の還元鉄の製造方法。
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