KR101177205B1 - 환원철의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

이 환원철의 제조 방법에서는, 환원에 필요로 하는 탄소질 환원재가 첨가된 산화철을 주성분으로 하는 원료를 성형한 성형체를 건조한 후, 이 성형체를 환원로에 장입하여 환원함으로써 금속 철분 및 슬래그 성분의 혼합물을 포함하여 이루어지는 환원철을 제조한다. 상기 성형체의 성형 시에는, 상기 원료에 CaO를 주성분으로 하는 산화물계 개질재, 또는 MgO를 주성분으로 하는 산화물계 개질재 중 적어도 어느 한쪽을 첨가한다. 또한, 상기 성형체 중의 CaO, SiO₂, MgO 및 Al₂O₃의 함유량의 합계를, 상기 탄소질 환원재를 제외한 상기 성형체의 전체 질량에 대해, 8 내지 20질량％의 범위로 하고, 상기 성형체 중의 상기 슬래그 성분의 질량％를 사용하여 산출되는 슬래그 염기도 : (CaO％＋MgO％)/SiO₂％를, 0.9 내지 3.0의 범위로 제어한다.

Description

환원철의 제조 방법 {PROCESS FOR PRODUCTION OF REDUCED IRON}

본 발명은 산화철계 분말 원료와 석탄 등의 환원재를 혼합한 성형체를 사용하여, 환원철을 용해하는 일 없이 높은 조업성 및 생산성을 갖고 효율적으로 제조하는 환원철의 제조 방법에 관한 것이다.

본 출원은 일본 특허 출원 제2008-093344호와, 일본 특허 출원 제2008-306789호를 기초 출원으로 하여, 이들의 내용을 여기에 도입한다.

제선ㆍ제강 공정에서 발생하는 산화철을 다량으로 함유하는 더스트(가루 형상 철원료)에, 탄소질의 환원재 및 수분을 배합ㆍ혼합하여, 펠릿 또는 블링켓 형상의 성형체로 성형하고, 또한 상기 성형체를 건조시킨 후 환원로 내에 장입하여 가열함으로써, 환원철을 제조하는 기술이 알려져 있다.

또한, 최근, 자원의 고갈에 대한 우려로부터, 소결 공정이나 고로에서의 사용이 곤란한 분광석을 유효하게 활용하는 수단이 필요해져, 주원료로서 분광석의 산화철을 사용하는 환원철 제조 방법도 알려져 있다.

이들 종래 기술에 관련되는 것으로서, 하기 특허 문헌 1에는, 환원로에서 성형체를 고온으로 가열하여, 생성되는 금속철을 슬래그와 분리하면서 입상으로 응집시키는 방법이 개시되어 있다. 또한, 상기 특허 문헌 1에는, 슬래그 성분의 염기도를 소정의 범위로 제어함으로써, 금속철 중의 유황 함유 농도를 저감시키는 기술도 개시되어 있다.

또한, 하기 특허 문헌 2에는, 환원로에 있어서 성형체를 환원할 때에, 노상(hearth) 상면으로의 퇴적ㆍ부착물량을 저감시키기 위해, SiO₂를 함유하는 개질재를 성형체에 첨가하는 방법이 개시되어 있다.

또한, 하기 특허 문헌 3에는, 킬른 내에서의 사용을 가능하게 하기 위해, 수열 경화 시에 실리케이트 또는 히드로 실리케이트 결합을 형성시켜 강도가 높은 경화 펠릿을 제조하는 방법과, 킬른을 사용하여 생성한 경화 펠릿으로부터 금속화 펠릿을 제조하는 방법이 개시되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2004-285399호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 제2006-283136호 공보 특허 문헌 3 : 일본 특허 출원 공개 소55-122832호 공보

그러나, 금속철을 침탄 용해시킴으로써 금속철과 슬래그 성분으로 분리시키는 상기 특허 문헌 1에 기재된 방법에서는, 침탄량에 따라서 변화되는 금속철의 융점 이상의 온도로 환원로를 가열할 필요가 있다. 그와 같은 고온 하에서는, 노 내 내화물의 손모가 현저한 것이나, 가열에 필요로 하는 에너지원 단위가 높은 것이나, 또한 생산성이 낮아지는 등의 과제가 남는다.

또한, 금속철을 용융 상태로 하기 때문에, 이 금속철 중에 탄재 유래의 유황이 함유되는 과제도 발생한다. 이 금속철 중의 유황 함유 농도를 저감시키기 위해서는, 환원로 내의 환원 포텐셜CO/(CO ＋ CO₂)을 높게 유지해야만 해, 환원로 내에 장입해야 할 탄재를 환원ㆍ침탄 용해에 필요로 하는 양 이상으로 추가할 필요가 발생한다. 이와 같은 탄재의 과잉의 장입은 금속철의 융점을 현저하게 저하시키므로, 입상 금속철의 상호 용해의 가능성을 높여, 금속철이 노상을 유동할 우려가 있다. 그 경우, 입상 금속철의 수율이 저하되는 동시에, 조업성이 현저하게 저하된다.

금속철을 용해하는 일 없이 제조할 수 있으면, 금속철 중에 탄재 유래의 유황이 용해되는 것을 방지할 수 있다. 그로 인해, 환원로의 환원 포텐셜을 높게 유지할 필요가 없어, 원료인 탄재의 비용을 절약할 수 있다. 동시에, 입상 금속철의 상호 용해에 수반하는 금속철의 노 상에 있어서의 유동을 방지할 수 있어, 조업성을 손상시킬 우려가 없다. 그러나, 상기 특허 문헌 1에 기재된 방법에서는, 이를 달성할 수 없는 것이 현상이다.

또한, 상기 특허 문헌 2에 기재된 방법에서는, 산화철과 SiO₂에 의해 안정된 용융 화합물을 용이하게 생성해 버린다. 그로 인해, 환원재에 의한 산화철의 환원에 시간을 필요로 하므로, 생산성이 저하된다고 하는 과제가 남는다.

또한, 킬른을 사용하여 금속화 펠릿을 제조하는 특허 문헌 3에 기재된 방법에서는, 유동층식(moving bed type) 환원로를 사용한 환원철의 제조 방법과 달리, 그 분말화를 방지하기 위해 높은 강도의 성형체가 필수로 된다. 그러나, 그와 같은 이상적인 강도를 모든 성형체에 대해 구하는 것은 쉬운 것이 아니고, 강도의 편차를 완전히 회피하는 것은 현실적이지 않다. 따라서, 환원되기 전에 어느 정도 분화해 버리는 것이 발생하는 것은 불가피하고, 그와 같은 분화의 결과, 슬래그 성분이 노 내에 퇴적되기 쉬워진다. 그와 같은 퇴적물은, 소위 킬른 링이라고 불리는 부착물로서 노의 내벽을 따라서 성장하여, 금속화 펠릿의 배출을 방해할 우려가 있다. 그 경우, 금속화 펠릿의 생산성이 현저하게 저하된다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 산화철계의 주원료와 탄소질의 환원재를 혼합한 성형체를 환원로 내에서 가열하여, 금속철과 슬래그 성분으로 이루어지는 환원철을 제조할 때에, 주원료인 산화철의 피환원성을 손상시키지 않고, 보다 고농도의 금속철을 함유하는 환원철을 높은 조업성 및 생산성을 갖고 효율적으로 제조하는 방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하여 이러한 목적을 달성하기 위해 이하의 수단을 채용하였다.

(1) 환원에 필요로 하는 탄소질 환원재가 첨가된 산화철을 주성분으로 하는 원료를 성형한 성형체를 건조한 후, 이 성형체를 유동층식 환원로에 장입하여 환원함으로써 금속 철분 및 슬래그 성분의 혼합물을 포함하는 환원철을 제조하는 방법이며, 상기 성형체의 성형 시에, 상기 원료에, CaO를 주성분으로 하는 산화물계 개질재, 또는 MgO를 주성분으로 하는 산화물계 개질재 중 적어도 어느 한쪽을 첨가하고, 상기 성형체 중의 CaO, SiO₂, MgO 및 Al₂O₃의 함유량의 합계를, 상기 탄소질 환원재를 제외한 상기 성형체의 전체 질량에 대해, 8 내지 20질량％의 범위로 하고, 상기 성형체 중의 상기 슬래그 성분의 질량％를 사용하여 산출되는 슬래그 염기도 : (CaO％＋MgO％)/SiO₂％를, 0.9 내지 3.0의 범위로 한다.

(2) 상기 (1)에 기재된 환원철의 제조 방법에서는, 상기 성형체의 성형 시에 , 상기 성형체 중에 있어서의, CaO의 함유량과 SiO₂의 함유량과 MgO의 함유량과 Al₂O₃의 함유량의 합계에 대해, Al₂O₃의 함유량을 5 내지 19질량％의 범위로 해도 좋다.

(3) 상기 (1) 또는 상기 (2)에 기재된 환원철의 제조 방법에서는, 상기 성형체의 성형 시에, 상기 원료에 첨가하는, CaO를 주성분으로 하는 산화물계 개질재의 입자 직경, 또는 MgO를 주성분으로 하는 산화물계 개질재의 입자 직경을, 체하 80％ 입자 직경으로 2㎜ 이하로 해도 좋다.

상기 (1)에 기재된 환원철의 제조 방법에 따르면, 성형체의 환원 시에 산화철과 슬래그 성분의 반응에 의해 피환원성을 저하시키는 산화철계 화합물을 형성하는 일 없이, 소정 시간의 가열로 도달하는 성형체 중의 금속철 함유율을 고위로 안정화시키는 동시에, 환원로의 원료 비용을 저감시켜, 높은 조업성 및 생산성을 갖고 고효율로 환원철을 제조하는 것이 가능하다.

도 1은 슬래그 성분 중의 (CaO＋MgO)/SiO₂와 금속화율의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 환원철의 제조 방법의 조건을 만족시키도록 슬래그 염기도를 제어한 경우에 얻어진 환원철 단면의 광학 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 환원철의 제조 방법의 조건을 만족시키지 않도록 슬래그 염기도를 제어한 경우에 얻어진 환원철 단면의 광학 현미경 사진이다.
도 4는 도 3에 도시한 환원철 단면의 일부의 상세한 전자 현미경 사진이다.
도 5는 MgO의 체하 80％ 입자 직경과 환원철의 금속화율의 관계를 나타내는 도면이다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명은 상술한 문제를 감안하여, 주원료가 되는 산화철의 피환원성에 대한 함유 슬래그 성분의 영향에 착안하여, 다양한 검토를 추가한 결과를 기초로 구축한 기술이다. 이 기술에 의해, 산화철계의 주원료와 탄소질의 환원재를 혼합한 성형체를 환원로 내에서 가열하여, 금속철과 슬래그 성분으로 이루어지는 환원철을 제조할 때에, 주원료인 산화철의 피환원성을 손상시키지 않고, 보다 고농도의 금속철을 함유하는 환원철을 높은 조업성 및 생산성을 갖고 효율적으로 제조하는 방법을 제공한다.

우선, 본 발명의 환원철의 제조 방법을 설명하는 데 앞서, 본원 발명자들이 행한 검토 내용 및 검토 결과에 대해, 이하에 상세하게 설명한다.

본 발명의 환원철을 제조하기 위해 환원로에 장입하는 성형체의 주원료가 되는 산화철은, 더스트류[예를 들어, 전로(轉爐) 더스트, 전로(電爐) 더스트, 용해로 더스트, 고로 더스트 등], 혹은 소결 공정이나 고로에서 통기성을 저하시켜 생산성을 저해하는 분광석류이다. 전자의 더스트류는 용해ㆍ환원ㆍ정련 공정에서의 발생물이고, 정련 슬래그의 주성분인 CaO, SiO₂, Al₂O₃, MgO 등의 산화물을 함유하고 있다. 또한, 후자의 분광석류는 맥석 성분으로서, 주로 SiO₂, Al₂O₃ 등의 산화물을 함유하고 있다.

이들 산화철은, 자원 리사이클의 관점으로부터, 철 원료로서 활용하는 것이 요망되고 있다. 그 방법으로서, 석탄과 같은 탄소계 환원재를 소정량 혼합하여, 펠릿이나 블링켓 등의 성형체로 하여, 가열로 중에서 일정 시간 유지함으로써 환원철을 제조하는 방법이 널리 알려져 있다.

성형체로 할 때에, 강도를 유지하기 위한 바인더를 소정량 첨가한다. 이러한 종류의 바인더의 대표로서는, 옥수수 전분과 같은 전분질의 분말이다.

조립, 성형의 과정에서는, 이들 원료에 수분을 소정량 추가하여, 건조시킴으로써, 얻어지는 성형체 중의 원료의 조성이 균일해져, 미립자 사이의 결합력을 증대시켜, 성형체의 강도를 유지할 수 있다. 그 결과, 각 공정 사이에서의 수송 운반이나 노 내로의 장입 시의 성형체의 기계적인 파괴를 방지할 수 있다. 또한, 성형체를 노 내로 장입했을 때에 성형체 중의 수분의 급격한 증발에 수반하는 폭렬 분화도 방지할 수 있다.

성형체를 환원로 내에서 가열하여 환원철을 제조하는 과정에 있어서, 가열 온도와 슬래그 성분에 따라서는, 산화철과 슬래그 성분이 반응하여 저융점상을 형성하여, 성형체의 일부가 용융되는 현상이 일어난다. 이 현상에 의해, 산화철의 환원 기구가 고체의 산화물과 탄소계 환원재로부터 발생하는 환원 가스와의 간접 반응으로부터, 용융 산화물상과 고체 탄소계 환원재의 직접 반응으로 이행하여, 환원 속도가 증대된다고 하는 현상을 발견하였다. 또한, 그때의 슬래그 성분이 산화철의 환원에 영향을 미치는 것도 발견하였다.

본 발명은 이상의 지식을 참고로 하여, 탄소질 환원재를 내장하는 성형체에 있어서의 산화철의 환원에 적용하였다. 프로세스의 일례를 들면, 도넛 형상으로 배치한 가열로의 회전하는 노상 상에 성형체를 장입하여, 일정 시간 가열의 후에 배출하는 회전로상을 사용한 환원철의 제조 방법이다. 이와 같은 프로세스에서는, 생성되는 용융 슬래그량이 많은 경우, 노상 상에 퇴적물이 현저하게 성장하여, 가열로와 간섭하고, 회전의 장해가 되어 설비상의 문제가 발생하는 경우가 있다. 그로 인해, 생성되는 노바닥 상의 퇴적물의 피삭성을 향상시킬 필요가 있다. 전술한 특허 문헌 2에는 SiO₂를 함유하는 산화물계 개질재를 첨가하여 슬래그의 액상량을 제어함으로써, 생산의 장해가 되는 노상 상의 퇴적물의 피삭성을 향상시키는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 산화철과 SiO₂의 반응에 의해 Fayalite(＝2FeOㆍSiO₂)라고 불리는 저융점의 화합물이 생성되어, FeO의 피환원성이 저하되므로, 고금속화율을 갖는 환원철이 제조되기 어렵다.

본 발명자들은 더스트 등의 산화철 원료와 탄소질 환원재로 이루어지는 성형체에 있어서의 산화철의 환원을 열역학적 관점으로부터 고찰하여, 예의 실험을 거듭한 결과, 성형체 중의 산화철의 피환원성이, 성형체를 가열함으로써 생성되는 용융 슬래그 중의 FeO의 활량과 상관이 있는 것을 발견하였다. 환언하면, 용융 슬래그 중의 FeO의 활량은, 존재하는 FeO의 농도와 타성분의 상호 작용에 의해 결정되어, 예를 들어 SiO₂ 등이 존재하는 경우, FeO가 보다 안정된 상태로 되어, 피환원성이 저하된다. 한편, CaO나 MgO 등의 염기성 성분이 존재하면, FeO가 보다 활성 상태로 되어, 피환원성이 향상된다.

즉, 용융 슬래그 중의 FeO 농도가 동일한 경우라도, FeO의 활량이 높은 용융 슬래그일수록, FeO의 피환원성이 향상된다. 성형체 중의 산화철의 환원을 효율적으로 진행시키기 위해, 본 발명자들은 슬래그량과 슬래그 조성에 착안하여, 예의 연구를 거듭한 결과, 성형체 중의 산화철의 피환원성을 높이는 방법을 발견하였다. 또한, 이 사고 방식은 프로세스에 관계없이, 철광석이나 더스트 등의 산화철 및 슬래그 성분으로 이루어지는 물질의 환원을 목적으로 하는 경우에, 공통적으로 적용 가능하다.

이하, 본 발명의 조건에 대해 상세하게 설명한다.

앞서 서술한 바와 같이, FeO의 환원을 효율적으로 일으키는 조건으로서 환원 실험을 행하고, 그 결과에 기초하여, 슬래그 염기도 (CaO＋MgO)/SiO₂가 FeO의 환원에 영향을 미치는 것을 발견하였다. 전로 더스트와 석탄 및 입자 직경이 2㎜ 이하인 CaO 분말과 MgO 분말을 소정량 배합 및 혼련한 후, 30㎜φ × 17㎜의 사이즈의 타블렛으로 성형하여, 1250℃의 N₂ 분위기로 제어한 노 내에서 15분간 유지한 후, 이를 취출하여 화학 분석에 제공하였다. 또한, 이 경우의 CaO, SiO₂, MgO, Al₂O₃의 질량 합계는, 탄소질 환원재를 제외한 성형체 전체 질량에 대한 질량％로, 8 내지 20％의 범위 내였다.

얻어진 환원철의 금속화율(＝ M.Fe％/T.Fe％)과 (CaO％＋MgO％)/SiO₂％의 관계를 도 1에 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 환원철의 금속화율과 슬래그 염기도 사이에는 강한 상관이 있어, 환원철의 금속화율은, 슬래그 염기도가 1.4 내지 1.7 정도로 극대로 되었다. 이 염기도 조건(슬래그 염기도가 1.4 내지 1.7 정도)일 때, 환원철의 금속화율(극대치)은 95％ 정도였다.

얻어진 환원철의 대표적인 단면의 광학 현미경 사진을, 도 2 및 도 3에 도시한다. 이들 도 2 및 도 3의 백색 부분이 금속철이고, 회색의 부분이 슬래그이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 슬래그 염기도를 1.28로 제어한 경우, 환원철의 금속화율은 95％였다. 이 환원철의 조직은 네트워크 형상으로 생성된 금속철과 그 간극에 존재하는 슬래그에 의해 구성된다. 한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 슬래그 염기도를 0.7로 제어한 경우, 환원철의 금속화율은 78％였다. 이 환원철의 조직은 입상으로 점재하는 금속철과 그 주위에 많이 잔류한 슬래그 상에 의해 구성된다. 이 단면을 상세하게 전자 현미경으로 관찰한 결과를 도 4에 도시한다. 또한, EDX(에너지 분산형 형광 X선 분석 장치)로 조직을 분석한 결과를 도 4에 도시한다. 용융 슬래그 중에 Fayalite(2FeOㆍSiO₂)가 생성되어, FeO와 함께 잔류하고 있는 것을 알 수 있었다.

이들 결과를 정리하여, (CaO＋MgO)/SiO₂의 비를 0.9 내지 3.0의 범위로 제어함으로써, 환원 후의 금속화율이 85％ 이상으로 되는 것을 발견하였다. 얻어지는 환원철의 금속화율은 높을수록 바람직하다. 이는, 그 후의 환원철을 용해하여 용철을 제조하는 공정에 있어서, 일부의 잔류 산화철은 환원에 수반하는 흡열 반응에 의해 용해 효율을 저하시키고, 남은 잔류 산화철은, 슬래그로서 용철 수율을 저하시키기 때문이다. 따라서, 용해 효율을 손상시키지 않고 용철을 제조 가능한 조건은 환원철의 금속화율이 85％ 이상, 즉 (CaO＋MgO)/SiO₂가 0.9 내지 3.0의 범위이다.

이 조건은, 이하와 같이 하여 결정하였다. (CaO＋MgO)/SiO₂가 0.9 이하이면, 전술한 바와 같이 SiO₂의 영향에 의해 FeO가 보다 안정된 상태로 되어, 피환원성이 저하된다. 한편, (CaO＋MgO)/SiO₂가 3.0을 초과하는 경우에는, CaO나 MgO는 단체로 슬래그 성분의 융점을 상승시키므로, 용융 슬래그량이 저하된다. 그로 인해, 용융 산화철과 고체 환원재의 반응, 즉 용융 환원의 효과가 손상된다고 생각된다. 특히, (CaO＋MgO)/SiO₂를 1.4 내지 2.2의 범위 내로 제어하면, 금속화율이 90％를 초과하는 환원철을 얻을 수 있어, 극히 높은 용해 효율을 기대할 수 있다.

이상에서 설명한 산화철과 슬래그의 상호 작용을 발현 및 제어하기 위해서는, 성형체 중에 소정량의 슬래그가 필요하다. 이로 인해, 슬래그 주성분인 CaO, SiO₂, MgO, Al₂O₃의 질량 합계를, 탄소질 환원재를 제외한 성형체 전체 질량에 대한 질량％로 8 내지 20％의 범위로 제어한다. 슬래그량이 7％ 미만에서는, FeO와의 반응으로 용융되는 슬래그량이 적으므로, 그 효과가 낮아진다. 또한, 슬래그량이 20％를 초과하면 환원철 중의 철분량이 낮아져, 그 후의 환원철을 용해하여 용철을 제조하는 공정에 있어서, 슬래그 용해에 소비되는 잉여의 에너지가 필요해진다.

또한, 슬래그 성분의 하나인 Al₂O₃은 MgO 함유 산화물과 고융점이고 경질의 광물상인 스피넬(MgOㆍAl₂O₃)을 형성하기 쉬운 것이 알려져 있다. 스피넬의 형성에 의해 슬래그 중의 MgO가 감소하여 슬래그의 융점을 높게 하므로, 용융 슬래그량이 감소되어, FeO의 환원 효율을 내린다. 그로 인해, Al₂O₃은 함유량으로서, CaO, SiO₂, MgO, Al₂O₃의 각각의 함유량의 합계에 대해, 5 내지 19질량％의 범위 내로 제어하는 것이 바람직하다.

슬래그 조성의 제어는, 예를 들어 원료를 블링켓이나 펠릿과 같은 성형체로 성형할 때에, CaO원으로 되는 생석회나 MgO원으로 되는 경소(light burned) 마그네사이트나 드로마이트를 산화철계 원료와 탄소질 환원재, 필요에 따라서 바인더와 함께 소정량 배합, 혼합하여, 성형체 중에 균일하게 분산시키는 방법으로 행하면, 보다 높은 효과가 얻어져 바람직하다. CaO , MgO의 첨가량은 성형체의 주원료가 되는 철광석, 더스트 등의 산화철계 주원료 및 탄소질의 환원재에 대해, 성형 전에 미리 화학 분석을 행하여, 그 결과를 기초로 결정한다.

또한, 그들의 첨가물은 가열 시의 반응의 효율성, 균일성의 점으로부터는, 입자 직경이 보다 미세한 쪽이 바람직하고, 덩어리 형상보다도 분말 형상으로 첨가하는 쪽이 보다 높은 효과가 얻어진다. 구체적으로는, 체하 80％ 입자 직경은 2㎜ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.5㎜ 이하이다. 체하 80％ 입자 직경이라 함은, 체 분리를 행한 경우에, 체를 통과한 분체가 전체의 질량의 80％로 될 때의 입경을 의미한다. 여기서, 전로(轉爐) 더스트와 석탄 및 입자 직경이 다른 MgO를 소정량 배합ㆍ혼련하여, 30㎜φ × 17㎜인 사이즈의 타블렛으로 성형하였다. 그 타블렛을 1250℃의 N₂ 분위기로 제어한 노 내에서 15분간 유지한 후, 취출하여 화학 분석에 제공하였다. 도 5는 (CaO＋MgO)/SiO₂를 1.56 내지 1.58의 범위 내로 제어한 경우의 MgO의 체하 80％ 입자 직경과 환원철의 금속화율의 관계를 나타낸다. 도 5에 도시한 바와 같이, MgO의 체하 80％ 입자 직경이 2㎜ 이하일 때에, 환원철의 금속화율이 커지는 것을 알 수 있다.

또한, 체하 80％ 입자 직경을 2㎜ 이하로 하는 방법으로서, 예를 들어 일반적으로 2㎜ 이상의 조대한 입자 직경을 갖는 경소 마그네사이트는 로드밀이나 볼밀로 분쇄된다. 그러나, 본 발명에 있어서의 이들 첨가물의 분쇄 방법은 그 방법으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 환원로의 조업 온도는 환원에 의해 생성된 금속철과 용융 슬래그로 분리하기 위해 필요로 하는 침탄한 금속철의 용융 온도, 예를 들어 1400℃ 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 환원 온도는, 보다 바람직하게는 1385℃ 이하, 가장 바람직하게는 1350℃ 이하로 하는 것이 좋다. 금속철이 용융되면 노상 퇴적물 중으로의 금속철의 혼입량이 증가하여 암반화되므로, 퇴적물의 절삭성이 현저하게 저하된다. 그 결과, 환원로의 조업성 및 생산성이 현저하게 저하된다.

또한, 상술한 설명에서는, CaO와 MgO의 양쪽을 첨가하여 슬래그 염기도를 제어하는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 예로만 한정되는 것은 아니고, CaO만 또는, MgO만을 첨가하여 슬래그 염기도를 제어해도 좋다.

다음에, 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 본 실시예의 조건은 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일조건예로, 본 발명은 이 일조건예로만 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있다.

(실시예)

각종 슬래그 성분을 포함하는 각종 더스트를 배합한 원료에 대해, 각 더스트 중의 산화철에 함유되는 산소와 석탄에 함유되는 탄소가 몰 농도로 등량이 되도록 석탄을 배합하여(mol％O/mol％C ＝ 1), 체하 80％ 입자 직경을 120㎛로 하였다. 또한, 생석회(CaO) 혹은 경소 마그네사이트(MgO)의 첨가량 및 입자 직경을 바꾸어서 혼합하여, 다른 슬래그량 및 조성의 블링켓으로 성형하였다. 이들 블링켓을 건조시킨 후, 직경 20m의 회전로상에 장입하여 조업을 행하였다. 노 내의 온도는 LNG 버너로 1000 내지 1350℃로 제어되고, 이들 블링켓의 노 내 체류 시간은 15분이었다. 장입한 블링켓 중의 슬래그 조성의 화학 분석치로 얻어진 환원철의 금속화율을 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 조건으로는, 85％ 이상의 높은 금속화율을 갖는 환원철이 얻어져 있는 것을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 조건을 만족시키지 않는 비교예에서는, 산화철의 피환원성이 저하되므로, 얻어진 환원철의 금속화율은 85％ 미만으로 만족할 수 없는 결과였다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예로만 한정되지 않는다. 당업자라면 특허청구의 범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하고, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 양해된다.

산화철계의 주원료와 탄소질의 환원재를 혼합한 성형체를 환원로 내에서 가열하여, 금속철 및 슬래그 성분으로 이루어지는 환원철을 제조할 때에, 주원료인 산화철의 피환원성을 손상시키지 않고, 보다 고농도의 금속철을 함유하는 환원철을 높은 조업성ㆍ생산성을 갖고 효율적으로 제조하는 것이 가능한, 환원철의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 환원에 필요로 하는 탄소질 환원재가 첨가된 산화철을 주성분으로 하는 원료를 성형한 성형체를 건조한 후, 이 성형체를 유동층식 환원로에 장입하여 환원함으로써 금속 철분 및 슬래그 성분의 혼합물을 포함하는 환원철을 제조하는 방법이며,
   상기 성형체의 성형 시에, 상기 원료에, CaO를 주성분으로 하는 산화물계 개질재, 또는 MgO를 주성분으로 하는 산화물계 개질재 중 적어도 어느 한쪽을 첨가하고,
   상기 성형체 중의 CaO, SiO₂, MgO 및 Al₂O₃의 함유량의 합계를, 상기 탄소질 환원재를 제외한 상기 성형체의 전체 질량에 대해, 8 내지 20질량％의 범위로 하고,
   상기 성형체 중의 상기 슬래그 성분의 질량％를 사용하여 산출되는 슬래그 염기도 : (CaO％＋MgO％)/SiO₂％를, 0.9 내지 3.0의 범위로 하는 것을 특징으로 하는, 환원철의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 성형체의 성형 시에, 상기 성형체 중에 있어서의, CaO의 함유량과 SiO₂의 함유량과 MgO의 함유량과 Al₂O₃의 함유량의 합계에 대해, Al₂O₃의 함유량을 5 내지 19질량％의 범위로 하는 것을 특징으로 하는, 환원철의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 성형체의 성형 시에, 상기 원료에 첨가하는, CaO를 주성분으로 하는 산화물계 개질재의 입자 직경, 또는 MgO를 주성분으로 하는 산화물계 개질재의 입자 직경을, 체하 80％ 입자 직경으로 2㎜ 이하로 하는 것을 특징으로 하는, 환원철의 제조 방법.

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