WO2002036836A1

WO2002036836A1 - Granules verts contenant des oxydes metalliques pour four de reduction, procede de production de ces granules, procede de reduction de ces granules et installations de reduction

Info

Publication number: WO2002036836A1
Application number: PCT/JP2001/009523
Authority: WO
Inventors: Tetuharu Ibaraki; Hiroshi Oda; Shoji Imura; Masaharu Takahashi
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2002-05-10
Also published as: KR100530815B1; EP1338660A1; EP1338660B1; US7815710B2; US7964014B2; KR20030044058A; US20040020326A1; DE60138725D1; CN1246485C; CN1473204A; ES2323763T3; CA2427521A1; US20100294079A1; TW565617B; AU2002210979A1; EP1338660A4

Description

明細書還元炉向け酸化金属含有生ペレット、その製造方法、その還元方法、および、還元設備技術分野

本発明は、粉状の鉱石などの酸化金属、および金属の精鍊業および加工業において発生する金属酸化物を含むダストゃスラッジを還元する際に、中間原料として製造される還元炉向け酸化金属含有生ペレット、その製造方法、さらに、この生ペレットを回転炉床式還元炉などの還元炉で還元する方法、および還元設備に関するものである。なお、本発明において、生ペレットとは、還元炉で還元する前のペレットのことであり、還元ペレットとは、還元炉で還元したペレツトのことをいう。背景技術 ^

還元鉄や合金鉄を製造する金属還元プロセスとしては各種のものがあるが、この内で、粉の金属酸化物を原料として、球状のペレツトを製造し、これを高温で還元するプロセスがある。この種のプロセスの例としては、シャフト式の水素ガス還元炉、ロータリーキルン式還元炉、回転炉床式還元炉、その他がある。これらの内、シャフト式の水素ガス還元炉で使用する生ペレツトは、粉鉱石を造粒したものであり、還元剤は水素ガスである。一方、ロータリーキルン式還元炉ゃ回転炉床式還元炉では、還元炉から熱を供給して、還元反応は生ペレットに混在した炭素によって行う。つまり、ロータリ一キルン式還元炉ゃ回転炉床式還元炉では、石炭ゃコークスなどの炭素と酸化金属粉を混合したペレツトを使用する。これらのプロセスは、安価な石炭等を使用できることから、経済的な還元鉄製造方法として注目されており、また、生産性の高いプロセスとして回転炉床式還元炉による操業が行なわれている。

ロータリーキルンは、直径 2〜 5 mで、長さ 30〜80mの回転する円筒からなる焼成炉である。この円筒は鋼製で、耐火物で内張りしてある。炉内温度は、原料供給部で、 300〜600°C、出口で 1100°C程度である。供給された生ペレットは、約 6時間かけて加熱されて、約 1100°Cになる。この温度で、生ペレット中の炭素と酸化金属が反応して、一酸炭素と金属を生成して、還元ペレットができる。還元ペレットは、キルンから排出されて、冷却される。その後、電気炉ゃ高炉の原料として使用される。

回転炉床式還元炉は、固定した耐火物の天井と側壁の下で、中央部を欠いた円盤状の耐火物の炉床がレールの上を一定速度で回転する型式の焼成還元炉（以下、回転炉と称す）である。回転炉の炉床直径は 10〜50メートルかつ、炉床幅は 2〜 6メートルである。生ぺレットは、回転炉の炉床上に、均一に敷きつめられるように供給され、炉床は回転しながら、生ペレットと共に、炉内の各部、すなわち原料供給部、加熱帯、還元帯、製品排出部を移動していく。生べレットは 1000°C程度と高温の原料供給部に投入される。その後、加熱帯で、高温ガスの輻射により約 1200°C以上まで加熱されたのちに、還元帯で、生ペレット内の炭素と酸化金属が反応して、還元金属が生成する。回転炉床式還元炉では、加熱が迅速なために、反応は 7〜 20分で終了する。還元されたペレットは、炉内から排出されて冷却され、その後、電気炉や高炉の原料として使用される。

また、回転炉内では、生ペレットが炉床上に静置されていることから、ペレットが炉内で崩壌しづらいといった利点がある。その結果、耐火物上に粉化した原料が付着する問題が無く、また、塊の製品歩留が高いと言った長所がある。また、生産性が高く、安価や石炭系の還元剤や粉状原料を使用できる利点もある。

上述のように回転炉では、回転する炉床上に、酸化金属と炭素を含む粉体原料からなる粒状に成形した生ペレツトを敷き詰めて、これを加熱して、還元する。生ペレットは炉床上で相対的に静置されている。その結果、ハンドリング性の良い粒状の還元金属が得られる。ペレットのように粉体が集合していると、酸化金属と炭素の接触が良く、還元反応が活発に起きやすい。

このように、これらのプロセスでは、炭素と酸化金属を主体とする粉体を成形造粒して生ぺレットとし、この生ペレットを原料として、加熱還元する。

生ペレツトの原料としては、粉状の鉱石や酸化金属ダストなどの酸化金属と還元剤としての炭素を用いる。還元鉄の製造では、ペレットフィード等の微粒の鉄鉱石等が用いられる。還元剤は炭素を用いるが、還元反応の生じる温度である 1100°C程度までに、揮発しない炭素分（固定炭素）の比率が高いものが望ましい。この様な炭素源は、粉コークスゃ無煙炭が良い。

一般的には、 2種類以上の原料の粉体を使用する。これは、酸化金属と炭素の比率を調整するためである。この生ペレツトの製造には、パン式造粒装置を用いる。まず、原料の粉体を所定の比率で混合した後、これをパン式造粒装置で生ペレツトに造粒する。

パン式造粒装置は、ディスクの形状をした直径が 2〜 6 mの回転するパンからなるものである。パンは約 45度傾斜しており、この中を、水分を含んだ原料粉体が転動しながら、生成した核の周りを原料粉体がまぶされながら、生ペレットが成長していく。十分に成長した生ペレツトは自重でパンから出てくる。

還元炉がロータリ一キルンの場合は、生ペレツトを乾燥せずに、炉内に供給する。これは、ロータリーキルンの原料供給部の温度は

、約 300°Cであり、含水状態でも、生ペレットが爆裂しないためである。一方、回転炉床式還元炉の場合は、生ペレット供給部の温度が、 1000°C以上あるため、水分を含んだままの生ペレットは、水分蒸発に起因する爆裂を起こすことから、生ペレツトを乾燥して炉内に供給する。

酸化金属を含む原料粉体（以下、酸化金属含有粉体と称す。）は、鉱石を用いることが一般的であるが、高炉、転炉、電気炉などの金属の精鍊工程や圧延、加工工程で発生する製鉄ダストゃシックナ一スラジを用いる場合もある。特に。鉄鋼製造業で発生するダストやスラジには、亜鉛や鉛などの不純物が混合しているが、これらは

1 2 0 0 °C以上の還元反応とともに、蒸発することから、不純物除去に有効な手段であり、不純物の多いダスト処理プロセスとしても使用され、金属資源のリサイクルにも有効である。

このように、生ペレットを還元するプロセスでは、安定的な操業のためには、原料としての生ペレツトの強度が高いことが重要である。例えば、縦型シャフト炉で、生ペレット強度が不十分の場合は、炉内に積層されている生ペレット間に、生ペレットが崩壌して発生した粉が入り、ガス流れを妨害する問題や集塵機のダスト捕集量が多すぎる問題等がある。ロータリーキルンの場合で、生ペレット強度が不十分である場合は、生ペレツトがキルン内で転動する際に崩壌して、この時に発生した粉が耐火物に付着してダムリングを生成する問題がある。この結果、生ペレットがダムリングを乗り越せず、キルン内部を生ペレットが流れなくなる。

また、回転炉床式還元炉の場合で、生ペレット強度が不十分であると生ペレットが崩壊し、崩壊した生ペレツトの酸化金属粉が炉床上に蓄積して、 1200°C以上の高温で加熱され焼結する。焼結した粉は、互いに結合するとともに、炉床の耐火物とも焼結結合して、炉床に固着する。固着した粉は炉床上にビルトアップしていき、炉床上の還元ペレットを排出するスクリュー式排出機のブレードを磨耗させる。その結果、このブレード寿命が極端に短くなる。通常の操業では、 1年以上の寿命があるプレードが、 1 ヶ月で交換する場合もある。また、炉床のビルトアップに伴い、生ペレットを正常に炉床上に敷き詰めることができなくなる。これを解消しょうとするためには、炉全体を冷却して、ブレーカーなどの機械で炉床のビルトアップ部分を壌して、排出しなければならない。その結果、そのたびに、 5 日以上の設備休止が必要となり、稼働率が大幅に低下する問題があった。

このように、生ペレットの強度が不十分であれば、還元プロセスの操業が不安定になる。したがって、これらの問題を解決するには、粉の発生の少ない生ペレットの供給が必要であり、安定した条件での高強度ペレット製造技術が求められていた。特に、炭素を含む粉体（粉の石炭、コークス、チヤ一などで、以降、炭素含有粉体と称す）を原料とするペレットでは、酸化金属粉のみで構成されるぺレットに比べて、強度が上がりづらい問題があつたため、この要望は切実であつた。

粉の少ない高強度の成型体としては、パン式造粒装置で球状の生ペレツトを製造する方法、押し型で成形他するプリケット成形方法、および、穴型のあるプレートから成形体を押し出す型式の押し出し成形方法などがある。これらの中で、パン式造粒装置による生ぺレットは、緻密で強度の高い生ぺレットを安価に製造できるメリツトがあり、パン式造粒法が多く採用されている。しかしながら、従来の造粒方法では、ただ単に、粉の酸化金属と粉の炭素源を混合して、造粒する考えしかなく、必ずしも、回転炉床式還元炉などの還元炉に向いた高強度の生ペレットを製造できているわけではなかつた。

この要望に対して、従来技術として、例えば、特開平 11一 193423 号公報には、パン式造粒機での造粒時に、有機系バインダーを混合して、生ペレットの強度を高める方法が提案されている。しかしながら、原料粉体の粒度構成や成分などの原料条件、および、造粒時の水分調整などの操業条件に関する技術について、十分な考慮がなされておらず、必ずしも、強度の高い生ペレットを製造する方法ではなかった。また、ロータリーキルンや回転炉床式還元炉で使用するもので、粉コークスなどが 5 %以上の比率で混在する原料粉体から製造した生ペレットは、特に、造粒が難しく、バインダー添加で強度を確保できる場合もあるが、一般的には、バインダー添加のみでは問題が解決されていなかった。

また、特開平 11— 241125号公報には、造粒装置からペレット乾燥装置を経由して、乾燥した生ペレツトを回転炉に供給する装置が示されている。これは原料の生ペレットを事前乾燥して、生ペレットが高温の炉床上での水分起因の爆裂を防止するための装置であり、重要な技術である。しかし、以上に説明した各工程を通過する際に崩壌しない、高強度の生ペレツトの製造方法と設備構成について未解明であった。

また、炭素含有粉体を含む原料粉体を造粒する際の問題は、生べレット強度のみではない。原料条件が悪い場合は、パン式造粒機からの生ペレットの排出が不連続になる問題もある。つまり、原料粉体の粒度構成が悪い場合や水分調整が悪い場合は、造粒機内部での生べレット成長が不安定となり、造粒機から生ぺレツトがほとんど排出されない時期と大量に排出される時期が交互に起きる。その結果、造粒機の下流工程に連結している還元炉への生ペレツト供給が不連続となり、さらに、還元反応が不安定となる問題が生ずる。また、この現象が起きている時の生ペレツトは強度が低くなることも重大な問題である。

また、例え、生ペレットの強度が高くとも、生ペレットのハンドリングが不適切であれば、分級や乾燥の操作中や搬送中に生ペレツトが壌れて、粉が発生する。したがって、生ペレットを崩壊しないように、ハンドリングすることも重要な技術である。しかしながら、従来方法では、この事実に十分な認識がなく、ひどい場合は、搬送中や乾燥時に生ペレツトの 20〜 30 %もが崩壌して粉になっていたまた、炉床への供給時の生ペレツト乾燥による崩壌も問題である。パン式造粒装置で製造した生ペレットは緻密で、含水状態では強度が高いものの、乾燥すると強度が低下する。したがって、乾燥された生ペレツトを炉床上に落とす際には、崩壊を防止することが重要であるが、この点についても十分な技術対応がなされてきていな力つた。

このように、従来技術では、炭素含有粉体を含む原料粉体を安定的に造粒することには、技術的に困難があり、その結果、還元炉の操業が不安定となり、効率的な金属製造ができない問題があった。

また、回転炉床式還元炉においては、湿状態でも、また、乾燥状態でも、強度が高い生ペレットを製造する必要があり、他の目的に使用する生ペレツトよりも、いっそう強度が高い生ペレツトを製造する必要がある。したがって、炭素含有粉体を含む粉体を原料として、高強度の生ペレットを安定して製造するとともに、これを崩壊しないようにハンドリングすることを実現するための、新しい技術が求められていた。発明の開示

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。

( 1 ) 酸化物含有粉体と 5〜30質量％の炭素含有粉体を含み、かつ当該粉体が 10 μ m以下の粒子を 20〜 80質量％含有する原料粉体を成形した還元炉向け酸化金属含有生ペレツト。

( 2 ) 酸化物含有粉体と 5〜30質量％の炭素含有粉体を含み、かつ当該粉体が 10 μ m以下の粒子を 20〜 80質量％含有する原料粉体を成形した気孔率が 32%以下である還元炉向け酸化金属含有生べレット

( 3 ) 酸化金属含有粉体と、炭素含有粉体とを含む原料粉体を造粒し、生ペレットを製造するに際して、当該原料粉体が 10 /i m以下の粒径の粉体粒子を 20〜 80質量％含む.ことを特徴とする還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの製造方法。

( 4 ) 酸化金属含有粉体と、乾留処理を受けた炭素含有粉体 5〜30 質量％とを含む原料粉体を造粒し、生ペレツトを製造するに際して、当該原料粉体が 10 μ m以下の粒径の粉体粒子を 20〜 80質量％含むことを特徴とする還元炉向け酸化金属含有生ペレットの製造方法。

( 5 ) 酸化金属含有粉体と、粉石炭 10〜35質量％とを含む原料粉体を造粒し、生ペレットを製造するに際して、当該原料粉体が ΙΟ μ πι 以下の粒径の粉体粒子を 20〜80質量％含むことを特徴とする還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの製造方法。

( 6 ) 酸化金属含有粉体と、乾留処理を受けた炭素含有粉体の質量比率の 2倍と粉石炭の質量比率の合計で 10〜60質量％とを含む原料粉体を造粒し、生ペレットを製造するに際して、当該原料粉体が 10 μ m以下の粒径の粉体粒子を 20〜80質量％含むことを特徴とする還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの製造方法。 ( 7 ) バインダーとして、前記原料粉体に対して、ベントナイトを 0.5〜 4質量％または、コーンスターチを 1質量％以下、混合することを特徴とする（ 3 ) 項〜（ 6 ) 項の何れか 1項に記載の還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの製造方法。

( 8 ) 造粒装置に装入される前の前記原料粉体中の水分量を調整し、造粒装置内に保持されている前記原料粉体中の水分を 8〜： L3質量 %の範囲に調整して造 ϋすることを特徴とする（ 3 ) 項〜（ 7 ) 項の何れか 1項に記載の還元炉向け酸化金属含有生べレットの製造方法。

( 9 ) 前記原料粉体が、転炉ガスの非燃焼式集塵機で集められ、シックな一沈殿物として集められたダストを 15〜75質量％を含むことを特徴とする（ 3 ) 項〜（ 8 ) 項の何れか 1項に記載の還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの製造方法。

(10) 前記原料粉体が、製鉄電気炉から発生するガスに含まれるダスト 15〜75質量％を含むことを特徴とする（ 3 ) 項〜（ 8 ) 項の何れか 1項に記載の還元炉向け酸化金属含有生ペレットの製造方法。

(11) 前記原料粉体中の炭素原子モル数が、 1200〜： L400°Cの範囲で炭素によって還元される酸化金属の酸素原子モル数の 0.5-1.5倍であることを特徴とする（ 3 ) 項〜（10) 項の何れか 1項に記載の還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの製造方法。

(12) 前記造粒した生ペレットを、水分を 2質量％以下に乾燥することを特徴とする（ 3 ) 項〜（11) 項の何れか 1項に記載の還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの製造方法。

(13) 前記造粒した生ペレットを、 2 mm以上の幅の篩目でアンダーサイズの生ペレツトを除去すると共に、 30mm以下の篩目でオーバーサイズの生ペレットを除去することを特徴とする（ 3 ) 項〜（12) 項のいずれか 1項に記載の還元炉向け酸化金属含有生ペレットの製造方法。

( 14) ( 1 ) 項又は（ 2 ) 項の何れかに記載の還元炉向け酸化鉄含有生ペレットまたは、（ 3 ) 項〜（13) 項の何れか 1項に記載の方法で製造された還元炉向け酸化鉄含有生ペレツトを、回転炉床式還元炉の炉内雰囲気温度が 900〜1200°Cの帯域に装入し、 1200°C以上の温度で 5分間以上焼成還元することを特徴とする還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの還元方法。

( 15) 前記生ペレットの平均直径を 8〜20mm、平均層数が 2. 0以下として回転炉床式還元炉の炉床上に装入し、焼成還元することを特徴とする（14) に記載の還元炉向け酸化金属含有ペレットの還元方法。

( 16) 金属酸化物含有粉体と炭素含有粉体とからなり、かつ ΙΟ μ πι 以下の粒径の粉体粒子を 20〜80質量％含む原料粉体を造粒して生べレットとし、この生ペレットを分級装置にてアンダーサイズ、およびオーバーサイズの生ペレツトを除去し、ペレツト乾燥装置にて水分を低下させ、次いで回転炉床式還元炉に装入して、生ペレットを焼成還元することを、各単位操作間で当該ペレツトを連続的に搬送しつつ行うことを特徴とする還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの

；¾'兀方 fe ₀

( 17) パン式造粒装置、分級装置、ペレット乾燥装置、および回転炉床式還元炉をこの順序で設置すると共に、これらの間に連続搬送装置を設けて、連結してなる還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの還元設備 ₀ ,

( 18) 供給速度を制御可能な原料切り出し装置を有する複数の粉体貯留槽、混練装置、パン式造粒装置、分級装置、連続式ペレット乾燥装置、および回転炉床式還元炉をこの順序に設置し、さらに、当該粉体貯留槽と当該混練装置との間、および当該混練装置と当該パン式造粒装置との間の双方または何れか一方に、水分添加装置を設けると共に、粉体貯留槽から回転炉床式還元炉にいたるこれらの各装置間に連続搬送装置を'設けて、連結してなることを特徴とする還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの還元設備。

( 19) 前記パン式造粒装置から前記ペレツト乾燥装置までの間のぺレット落下高さの合計が 7 m以下、かつ、前記ペレット乾燥装置から前記回転炉床式還元炉までの間のペレット落下高さの合計が 4 m 以下であることを特徴とする（17) 項または（18) 項の何れかに記載の還元炉向け酸化金属含有ペレツトの還元設備。図面の簡単な説明

図 1は、本発明を実施する一例としての回転炉床式還元設備の全体フロー図であり、原料準備工程から還元工程を示すものである。

図 2は、回転炉床式還元炉の断面を示す図である。発明を実施するための最良の形態

本発明は、縦型シャフト炉、ロータリーキルン、回転炉床式還元炉などの原料粉体を生ペレツトにして使用する還元炉向けの、酸化金属と炭素を含む粉体を原料とする生ペレット、その製造方法、これらの還元炉での生べレットの還元方法およびその設備などの技術に関するものである。ここでは、最も生ペレット強度を必要とする回転炉床法での例で説明するが、回転炉床式還元炉に限らず、他の還元炉にも適用できるものである。

本発明の操業方法を行う場合の一例として、回転炉床式還元プロセス全体略図を図 1 に示す。この設備は、主として、複数の原料備蓄ビン 1、混練装置 5、パン式造粒装置 7、ペレツト篩装置 9、ぺレット乾燥装置 11、および、回転炉床式還元炉 13からなるものである。なお、本明細書では、ボールミル式の混練装置と廃熱利用の熱風式のペレツト乾燥装置を設置した例を示す。

原料である酸化金属や炭素を含む原料粉体は、造粒性能、還元のための化学成分、その他要求される特性をコントロールするために

、 2種類以上のものを用いる。本設備で行った例でいえば、比較的粗い酸化鉄、細かい酸化鉄、および、粗いコークス粉の 3種類の粉体を用いた。ペレットフィードと呼ばれる粉鉄鉱石は、回転炉床式還元炉には、やや粗い粒子で酸化鉄を多く含む。また、転炉ダストは、細かい粒子で酸化鉄を多く含む。粉コータスは、粗い粒子で、炭素を多く含む。この 3種類を原料として、各々を単独で備蓄ビン 1に入れる。

複数の原料備蓄ビン 1から、原料混合比率を決めて、複数の原料を原料コンベア 2上に切り出す。そのためには、原料備蓄ビン 1 の粉体切出し装置 29は可変の定量切り出し機能を有することが必要である。粒径、化学成分、および、含有水分を主な調整項目として、混合比率を決める。ペレットの強度を高めるためには、適切な粒径分布が必要であることから、粗い粉体と細かい粉体を所定の比率で混合する。また、還元反応を適切に行うために、酸化金属と炭素の比率を適切にする。以上の 2項目を適正にすることを主体に、原料コンベア 2上に、決められた比率で粉体を払い出す。

この原料粉体中の炭素含有比率は、還元される酸化金属と化学結合している酸素（活性酸素）によって決まる。つまり、鉄やニッケルなどの酸化物は、回転炉床式還元炉 13の炉内で、 1200°C前後〜 14 00°Cの温度で炭素により還元される。回転炉床式還元炉での還元では、酸化金属と炭素が一酸化炭素を形成する条件での還元反応が中心である。したがって、原料粉体中の炭素とこれらの酸化鉄を含む酸化金属の比率は、炭素の原子モル数が、これら酸化金属中の活性酸素の原子モル数に対する比率は 1. 0 を中心基準として、 0. 5〜1. 5 として配合することが望ましい。なお、この際の炭素の混合比率は、 5〜25質量％程度である。

前述したように、炭素源は、石炭、コークス、チヤ一、ピッチなどを用いる。石炭の場合は、固体炭素と揮発分に含まれる炭素を含有している。固体炭素は有効に還元反応に寄与するが、揮発分中の炭素は、還元反応が始まる前に揮発してしまうため、還元には有効に利用されない。したがって、還元に必要な炭素量に対して余分な石炭の炭素分が必要で、原料粉体への混合比率が多くなる。

なお、水分は、混練装置 5やパン式造粒装置 7での適正な水分よりも低めになるように設定する。したがって、各原料の化学成分、粒径分布、含有水分等については、予め測定しておく。

原料コンベア 2上に乗せられた原料粉体の水分比率が、混練装置 5での適正水分比率以下である場合には、水分添加装置 3,にて水分を加え、調湿原料コンベア 4で、混練装置 5に送られる。原料粉体の混合比率は、粒径と化学成分を第一優先条件として決定するため、必ずしも、原料粉体中の水分が混練装置 5にとつて適正な範囲とは限らない。また、原料粉体の水分は、天候やその他の条件により変動する。したがって、この段階での水分調整は非常に重要である混練装置 5で、原料粉体を均一に混合する。この時に、原料粉体を軽度に破碎すると、造粒工程でのペレットの生産が安定し、ペレット強度が向上することから、ボールミルなどの破砕機能を持つ混練装置が望ましい。たとえば、円筒と、円筒の回転装置と、この円筒内に入れられた金属球とからなる混練装置を用いれば、円筒内に原料粉体を装入し、円筒を回転させることによって、原料粉体の混練を行なうと共に、金属球により原料粉体の破碎を行なうことができる。混練装置 5は、その機種とサイズにおいて適正な粉体水分がある。ボールミルの場合は、水分が約 6〜 9 %の範囲であることが望ましい。

混練を終わった原料粉体は、混練原料コンベア 6で、パン式造粒装置 7に送られる。ここでは、直径が 2〜 6 mの約 45度の傾斜したディスク型のパンで、原料粉体を転動して、生成した核の周りに、粉をまぶして数 mm~ 30mm程度の生ぺレットを製造する。パン式造粒装置で、高強度の生ペレツトを安定した生産性で製造するためには、原料粉体の粒径分布と含有水分が適正である必要がある。なお、一般的に、回転炉床式還元炉などの還元炉向けの生ぺレットとして要求される生ペレット強度は、圧潰強度で 2 X 10⁵ N Z m ² 以上である。また、このような生ペレットは、 50cmを落下させた際の割れるまでの回数で定義される 50cm落下強度は、含水状態で 7回以上、好ましくは、 10〜15回、乾燥状態で 3回以上、好ましくは、 4〜 8 回である。この条件を満たす生ペレツトの製造方法を以下に述べる安定した生産性で、かつ、上述のような強度の高い生ペレットを製造するためには、まず、原料粉体の粒径分布が適切であることが重要である。例えば、従来の造粒技術でも、 74 μ πι以下の粒子が 60 質量％以上存在していることなどが、要求されていた条件であったしかし、本発明で扱う原料粉体のように、炭素含有粉体を含む場合は、従来技術での造粒では、安定した造粒操業と高強度の生ペレット製造ができなかった。つまり、炭素含有粉体は、水となじみが悪く、生ペレット中での原料粉体間の結合を弱くする。炭素含有粉体は、周りの粒子との結合が悪い結果、粒度構成がほぼ同一の場合でも、炭素含有粉体を含む生ペレットは相対的に強度が低い。炭素含有粉体の比率が高くなるほど、生ペレツト強度が低下することも確認した。

従来の造粒方法では、炭素含有粉体としてコータスやチヤ一のように乾留されたものが 5質量％の混合率を超える場合は、高強度のものが製造できなかった。また、石炭の場合は、この限界値が 10質量％であった。

本発明者らは、炭素含有粉体が 5質量％以上、また、石炭が 10質量％以上を含有する場合について種々の実験を重ねた結果、生ペレット中の炭素含有粉体の周りには空隙が多く、その結果、圧潰強度が低いことを見出した。そこで、本発明者らは、この空隙を埋めることが重要であり、適正な粒度分布の原料を用いると、ペレット内部で粉体が緻密になり、ペレットの強度が高まる、また、パン式造粒装置での生ペレット径が均一になり、また、排出速度も一定になる、との認識を得た。

この適正な粒度分布を調査する中で、 10 μ m以下の粉体を原料粉体に混合して、造粒したところ、比較的粒径の大きな炭素含有粉体の周りを小さな粉体粒子が囲い、生ペレットが緻密になり、生ペレット強度が向上した。

すなわち、細かい粒子と粗い粒子がある比率で混合されている場合に、高強度の生ペレットが製造できることがわかった。

さらに、実験を重ねたところ、原料粉体中に細かい粒子として 10 μ m以下の粒子が 20質量％以上存在すると、生ペレツトの粉体充填率が上がり、還元炉向けの生ペレットに要求される強度が実現できることがわかった。また、パン式造粒装置 7の中での生ペレット径が均一化されて、パン式造粒装置' 7からの生ペレツト排出も一定速度となって、造粒操業が安定した。一方、原料粉体中の ΙΟ μ πι以下の粒子が 80質量％超となると、パン式造粒装置 7 の内部でうまく核が形成されずに生ペレツト成長が遅くなり、密度が低く、強度が不十分で、サイズが不安定な生ペレットしか製造できなくなる。これは、細かい粒子が多すぎることにより、かえって、緻密化が阻害された結果であった。そこで、同様の原料であるが、 10 /z m以上の粒子が 20質量％以上ある原料粉体を造粒したところ、安定した粒径で、高強度の生ペレツトを製造することができた。

つまり、緻密で高強度の生ペレットを製造するには、粗い粒子と細かい粒子が適正な比率で混在していることが重要であり、原料粉体中 10 μ m以下の粒子が 20〜80質量％の範囲であることが重要な条件である。

しかしながら、原料粉体中の炭素含有粉体の比率が極端に多い場合は、細かい原料粉体の粒子を混合して、生ペレット強度を向上する効果も低下する。乾留処理された炭素含有粉体の場合は、 30質量 %の混合比率を越えると、 10 in以下の粒子比率が適正でも、生ぺレット強度が前記の要求値を超えなかった。また、石炭の場合は、 35質量％の混合比率を越えると、ペレット強度が前記の要求値を超えなかった。したがって、本発明での原料粉体中の炭素含有粉体の比率は、乾留処理された炭素含有粉体の場合で 5〜30質量％、石炭の場合で 10〜35質量％の範囲である。また、乾留処理された炭素含有粉体と石炭を混合して使用する場合は、乾留処理された炭素含有粉体の比率の 2倍と石炭の比率の合計が 10〜60質量⁰ /₀の範囲である

10 μ m以下の原料粉体の比率を調整する方法としては、色々な方法があるが、 10 μ m以下の粒子比率の高い原料粉体の混合比率を調整することが最も容易である。このうな粉体としては、転炉ガスの非燃焼式集塵機から、シタナー沈殿物として集められたダスト、すなわち転炉ダストを用いることが良い。転炉ダストは、 10 // m以下の粒子を 80〜90質量％含んでおり、微粒子源として望ましい。また、 70質量％以上と鉄分の含有率も高いことから、還元後に、鉄分比率が高い良質の還元ペレツトが製造できる効果もある。転炉ダストの混合比率は、 15〜75質量％が良い。また、製鉄電気炉から発生するガスに含まれるダスト、すなわち電気炉ダストも同様の効果があり、混合比率は、 15〜75質量％が良い。ただし、電気炉ダストは鉄分含有比率が少ないことから、高鉄含有比率の還元ペレットの製造には効率的ではない。

パン式造粒装置で、安定した生産性と高強度の生ペレツトを製造するためには、原料粉体の粒径分布以外にも、含有水分が適正である必要がある。したがって、パン式造粒装置 7では原料粉体中の水分をきめ細かく制御する必要がある。水分が低すぎると、生ペレツトの成長が遅く、緻密で強度の高い生ペレットを製造できない。また、水分が多すぎると、成長を始めた小径の生ペレット同士がくつ付いて、異常な形状で、強度が極端に低い生ペレットができる。この状態では、また、ペレットが造粒装置から安定して出てこなくなり、間欠的な生ペレット排出が行われるようになる。この結果、下流工程であるペレツト乾燥装置 11や回転炉 13の時間当たりの処理量が短時間で変動して、プロセス操業全体が不安定となる。

そこで、本発明者らは、パン式造粒方法に適正な水分値を求めたところ、原料粉体の種類や粒径により異なるが、 8〜13質量％の間に適正な値があることを見出した。ただし、原料粉体の種類と粒径が同一の間は、水分の変動幅を 2 %以下としないと、前述した問題が生じて、造粒が不安定となる。したがって、パン式造粒装置に装入される前の原料粉体を調整することが重要であり、たとえば、混練工程で造粒に適切な水分に調整することは重要である。混練工程での適正水分が造粒工程の水分値よりも低い場合は、混練工程と造粒工程の間に、図 1には示されていないが、水分添加装置で、水分を適正範囲に調整する。

また、原料の構成によっては、粒度分布が適正であっても、生ぺレット強度が低い場合や、さらに、生ペレット強度を上げたい場合がある。このような場合にはパインダーを混合することが有効な方法である。本発明者らは、高温の炉内で生ペレットを還元する際に障害となるガスや水分を出さないバインダーは、ベントナイトとコーンスターチであることを見出した。これらのパインダ一の適正な混合率は、原料粉体に対して、ベントナイトで 0. 5〜 4質量％、コーンスターチで 1質量⁰ /。以下であった。この比率以上のパインダーを混合すると、水分が多い場令と同じで、成長過程の小径ペレット同士がくっ付く現象が起き、造粒操作の安定性とペレツト強度に問題が生ずる。

以上の方法で、適正に生ペレットを製造すれば、気孔率が 32 %以下の緻密な生ペレットを製造することができる。この結果、圧潰強度 2 X 10⁵ N / m ² 以上で、含水状態で 50cm落下強度 7〜15回、乾燥状態で、 50 cm落下強度 3〜 8回のペレツトを製造できる。これは、還元炉での使用条件を満足するものである。

以上に説明した方法で製造した生ペレツトを分級して、粉と大粒径の生ペレットを排除した後に、これを乾燥質量 11で乾燥して、回転炉 13で、焼成還元する。

ところでパン式造粒装置 7で製造された生ペレットには、小径の生ペレットと粉も含まれている。小径の生ペレットと粉は、ペレツト乾燥装置 11で生ペレツト間の気流の流れを阻害する問題や、回転炉の炉床上にビルトアップするなどの問題を起こす。そこで、生ぺレツトコンベア 8 で、ペレット篩装置 9 に送り、ここで小径の生ぺレットと粉を排除する。篩目が細すぎると、目詰まりを起こしやすいので、篩目は 2 mm以上の間隔とする。

このペレット篩装置 9で、オーバーサイズの生ペレットを排除することも、有効な方法である。生ペレットは大きいほど強度が低い。また、大きすぎる生ペレットは内部の熱伝導に時間がかかり、回転炉内での還元時間が長くなる問題がある。特に、生ペレット強度を確保する観点からは、 30mm以上の生ぺレットを排除することが有効な方法である。

また、ペレツト篩装置 9をペレツト乾燥装置 11の前に設置することが本発明では重要である。なぜならば、一般的に、篩装置で分級する際には、振動等の機械的な操作を行う。含水状態の生ペレットは比較的強度が高いため、このような機械的な摇動に耐えられる。つまり、含水状態の生ペレットを篩装置にかけて分級すれば、崩壌する生ペレットが少ない。しかし、乾燥した生ペレットは強度が低く、崩壊するものが多い。そこで、図 1に記載されているように、含水状態で生ペレツトを分級することが有効な方法である。

分級が終わった生ぺレットを、篩後コンベア 10でぺレット乾燥装置 11に送り、ここで乾燥する。機種としては、熱風式の乾燥機が望ましい。また、省エネルギーの意味合いからは、回転炉の排ガスの顕熱を回収する熱交換器 18で熱風を作り、これを乾燥に用いることが経済的である。水分の蒸発に伴う生ぺレツトのクラック発生を防止するために、乾燥は 250°C以下の低温で行う。

ところで、生ペレットを、パン式造粒装置 7で製造してから、回転炉 13の炉床 26上に供給するまでの間には、生べレットを連続的に処理 '搬送して、備蓄しないことが重要である。また、ペレット篩装置 9 とペレツト乾燥装置 11では、生ペレツトを連続的に処理する必要がある。パッチ処理を行う場合では、間欠的な処理の前後に、ペレツト貯留槽ゃ払い出す装置などが必要となる。生ペレットをャードゃビンに備蓄すると、上に乗った生ペレット加重により、下の生ペレットが崩壊することや、払出しの際にショベル車や切出し装置が機械的な衝撃を与えることがあり、生ペレツトが容易に崩壊する。

また、この理由から、パン式造粒装置 7から回転炉 13の間は、生ペレットを備蓄せずに、たとえば、生ペレットコンベア 8、篩後コンベア 10、乾燥ペレットコンベア 12などのような、連続搬送装置により、搬送することが好ましい方法である。連続搬送装置としては、ベルトコンベアとパイプコンベアが有効である。これらは、搬送中に生ペレットに無理な力がかからないからである。また、短距離であれば、振動式コンベアの搬送も可能である。これらの機器の特徴を活かして、各搬送装置を適正な場所に用いることが望ましい。すなわち、図 1に示すように、供給速度を制御可能な原料切り出し装置 29を有する複数の粉体貯留槽 1、混練装置 5、パン式造粒装置 7、ペレツト分級装置 9、ペレット乾燥装置 11、および回転炉床式還元炉 13をこの順序に設置し、さらに、この粉体貯留槽 1 と混練装置 5 との間、および混練装置 5 とパン式造粒装置 7 との間の双方または何れか一方に、水分添加装置を設け、粉体貯留槽 1から回転炉床式還元炉 13にいたるこれらの各装置間に、例えば、原料コンペァ 2、生ぺレツトコンベア 8、篩後コンベア 10、乾燥べレツトコンベア 12などの連続搬送装置を設けると共に、粉体貯留槽 1 と混練装置 5 との間に水添加装置 3を設けた場合は、混練装置 5 と水添加装置 3の間に調湿原料コンベア 4を、あるいは混練装置 5 とパン式造粒装置 7 との間に図示しない水添加装置を設けた場合は、この水添加装置とパン式造粒装置との間に図示しない調湿混練原料コンベアのいずれかの連続搬送装置を設けることによって、生ペレット製造における水分の調整と、生ぺレットの搬送と効率的に行うことが好ましい。

また、前述の処理と搬送方法で適切に操業を行った場合でも、パン式造粒装置 7で製造した生ペレツト強度では、搬送中の合計落下 ^離が長い場合は、落下衝撃でペレットが破壌する。本発明者らは、生ペレット強度は、乾燥前で 50cm落下を最大 15回、乾燥状態で 50 cm落下を最大 8回であり、この生ペレット強度から考慮して、生べレットが含水状態の範囲のパン式造粒装置 7からペレツト乾燥装置 11までの合計落下距離が 7 m以下、また、生ペレットが乾燥状態の範囲のペレット乾燥装置 11から回転炉 13の炉床 25までの合計落下距離が 4 m以下であることが必要である。

次に、乾燥後の生ペレットは乾燥ペレットコンベア 12で、回転炉 13に送られて、ここで焼成還元される。

回転炉の通常の操業では、加熱帯の雰囲気温度の 900〜1200°Cで、炉床の温度は 1000〜1150°Cである。

乾燥した生ペレットは、回転炉の炉内雰囲気温度が 900〜； L200°C の部分に供給される。気孔率が 32 %以下と緻密な生ぺレツトをこのような高温雰囲気に供給すると、生ペレット内部の水分蒸発による爆裂の危険がある。したがつてこの温度条件で、気孔率が 32 %以下の緻密な生ペレツトが水分起因の爆裂を起こさないためには、生ぺレットの水分が低いことが重要である。本発明者は、本発明の方法で製造した生ペレツトが、この条件で爆裂しない水分を調査した結果、水分が 2質量％以下であれば、問題がなかった。したがって生ペレットの乾燥後の水分は 2 %以下とすることが有効である。

図 2に示されるように、回転炉 13は、天井 22と炉壁 23の下に、車輪 27上を移動する回転式の炉床 25がある構造である。生ペレツト 28 は炉床 25上に静置されて、炉内を一周する。炉内では、バーナー 24 から燃料ガスを炊き、火炎 26の熱により、ガスの最高温度を 1200〜 1400°Cの間の適正な温度とする。供給された生ペレット 28は、当初、ガスの酸化度が高く、 900〜1200°Cの炉内部分（加熱帯）に入り、加熱される。その後、ガスの酸化度が低く、高温の部分（還元帯 ) で、生ペレツトは還元される。

還元帯では、鉄やニッケルなどの酸化金属が炭素と盛んに反応して還元される温度は 1200°C以上であることから、供給された生ペレットは 1200°C以上に加熱焼成され、酸化金属と炭素が反応して、還元金属と一酸化炭素が生成する。また、亜鉛や鉛などの約 1200°Cで、蒸気圧が高い金属は生ペレットから蒸発除去される。還元時間は、最低 5分であり、 5〜20分間の還元の後に、生ペレットの鉄や二ッケルなどの比較的還元されやすい金属は還元される。回転炉 13の熱伝達は、生ペレツト上部の高温ガスの輻射と炉床 26からの伝熱である。したがって、生ペレット積層数が 2までは、上下どちらかからの直接熱伝達を受けるが、生ペレツト積層数が 2以上の場合は、中間の生ペレツトが直接に伝熱を受けなく、還元反応が延長する。したがって、ペレットの平均層数は 2· 0以下が望ましい。このような回転炉 13の内での熱伝達の形態と速度を考慮すると、生ペレツト平均径は 8〜20mmが良い。生ペレット平均径が 8 mm以下では、炉床面積当たりの生産性が低下し、また、生ペレット平均径が 20mm以上の場合は、生ペレット内部の熱伝達遅れにより、 5分程度の反応時間では、中心部分の還元反応が終了しない。

還元を完了した還元べレットは排出装置により、回転炉 13内から排出される。回転炉から排出された還元ペレットは、高温のままで、溶解工程に送られるか還元ペレット冷却装置 14で冷却され、還元ペレツトコンベア 15経由で、還元ペレツト備蓄槽 16に蓄えられる。図 1では、還元ペレットを冷却する設備を備えた例を示している。その後に、高炉、電炉、転炉などの利用工程に送られ使用される。なお、回転炉からの燃焼排ガスは、排気ダクト 17から、熱交換器 18に送られて、ここで空気を加熱する。この空気は生ペレットの乾燥の熱源として用いられる。その後、燃焼排ガスは集塵機 19で除塵されて、煙突 20から大気に放散される。

本発明の方法で、製造された生ペレットは、回転炉床式還元炉だけでなく、ロータリーキルンによる還元、炉高さの低い縦型シャフト炉での還元にも使用できる。ロータリーキルンでは、高強度の生ペレツトの製造によるキルン内部のダムリング生成防止の効果があり、また、縦型シャフト炉では、粉の発生による炉内ガス通気の障害防止の効果がある。すなわち、高炉で還元ペレットを使用する際には、これが粒状であることが必要である。つまり、高炉では、炉内ガス流速が速いため、粉は吹き飛ばされる問題などがあり、粒径が 3 〜 5 mm以上の粒状の原料を用いる。本発明による還元ペレットは、粒状の比率が高いことから、高炉などで使用するのに適している。実施例

実施例 1

図 1 に示される回転炉床式還元炉の設備を用いた実施例の操業結果を示す。この設備は、毎時 15トンの高炉向け還元鉄ペレットを製造するものである。原料は、ペレットフィードの粉鉱石、転炉ダスト、および、コータス粉であった。

ペレツトフィード粉鉱石は、酸化第二鉄（F e ₂ 0 ₃ ) の含有量が 89 %で、平均粒径が 68 μ πι、 10 μ m以下の粒子の比率が 13質量％のものであった。また、転炉ダストは、酸化第一鉄（F e O ) の含有量が 34質量％、金属鉄の含有量が 43質量％で、平均粒径が 6 μ πι、 10 ι m以下の粒子の比率が 81質量⁰ /₀のものであった。集塵コークス粉は、炭素の含有量が 83質量％で、平均粒径が 89 x m、 ΙΟ μ πι以下の粒子の比率が 8質量％のものであった。

実施例 1では、ペレットフィード粉鉱石を 40質量％、転炉ダストを 37質量％、および、コータス粉を 23質量％の比率で混合して、原料搬送コンベア 2の上に切り出した。この混合した原料粉体中の 10 X m以下の粒子比率は 36質量％であった。また、炭素と酸化鉄と結合している酸素との原子モル比率は 0. 86であつた。この原料粉体の 10 μ m以下の粉体比率は、 20〜 80質量％の範囲内でぁり、本発明に従がう配合方法の通りであった。

この混合した原料粉体の水分は 7 〜 8質量％であったことから、約 9質量％の水分となるように、事前に散水して加水した後、造粒安定化の目的で、パン式造粒装置 7で、約 1質量％の水分を散水した。この方法により、パン式造粒装置 7での適正水分比率である 9 . 5〜 11質量％とした。なお、本実施例 1では、バインダーとして、ベントナイトを原料粉体質量の 1. 4 %を添加した。造粒された生ぺレットは、平均径が 13. 4mmで、平均圧潰強度 2. 9 X 10⁵ N / m ² の強度の強い生ペレットであった。また、この生ペレットの 50cm落下強度は、含水状態で 9回、乾燥状態で 4回であった。

この生ペレットを乾燥し、回転炉 13に供給した。この間に、還元前に壊れた生ペレットは全体の 7. 5質量％であった。 12分間、最高 1320°Cの温度で、還元ペレツトの 4 mmオーバーの粒比率は 92質量⁰ /₀ で、金属化率は 92質量％と良好であった。

次に、比較例 1 として、従来法に基づく操業を行った結果を示す。設備は図 1のものを用いたが、操業方法は、従来のままのものである。原料としては、前出のペレットフィード粉鉱石 74質量％と集塵コークス粉 26質量％を混合した原料粉体を用いた。この時の 10 μ m以下の粒子比率は 12質量％で、また、炭素と酸化鉄と結合している酸素との原子モル比率は 1. 0 であった。

この原料粉体の水分を調整した後に、パン式造粒装置 7で、生ぺレツトにした。操業方法は、実施例 1 と同じであった。この結果、平均径が 12. 8mmの生ペレットを得たが、平均圧潰強度が 1. 3 X X 10 ⁵ N / m ² であり、強度が低かった。また、この生ペレットの 50cm 落下強度は、含水状態で 5回、乾燥状態で 1 回であった。

この生ペレットを実施例 1 と同様に、分級、乾燥、および、還元した。その結果、還元前に壌れた生ペレットは全体の 19. 8質量％と多かった。還元ペレツトの 4 mmオーバーの粒比率は 78質量％と少なく、かつ、金属化率は 78質量％と低かった。このように、操作ゃ搬送中に壊れる生ペレットの比率が多く、また、炉床 25上で粉化した比率も多かったため、粉が炉内ゃ排出後に再酸化されて、金属化率も大幅に低下していた。

このように、本発明を用いた操業である実施例 1では、処理途中で壌れる生ペレットが少なく、かつ、製品の還元ペレットの粒比率と金属化率が高い操業が行えた。一方、比較例 1 では、これらの成績が悪かった。

実施例 2

図 1に示される回転炉床式還元炉の設備を用いて操業した結果を示す。この設備は、毎時 15トンの高炉向け還元鉄ペレットを製造するものである。原料備蓄ビンは 3基あり、ペレットフィードの粉鉱石、転炉ダスト、コークス乾式冷却装置の集塵コータス粉をこれらの中に入れた。

ペレツトフィード粉鉱石は、酸化第二鉄（F e ₂ O ₃ ) が 89質量％で、平均粒径が 68 μ πι、 10 μ m以下の粒子の比率が 13質量％のものであった。また、転炉ダストは、酸化第一鉄（F e O ) が 34質量％、金属鉄が 43質量％で、平均粒径が 6 m、 10 μ πι以下の粒子の比率が 81質量％のものであった。集塵コークス粉は、炭素が 83質量％で、平均粒径が 89 / m、 10 m以下の粒子の比率が 8質量％のものであった。

実施例 2では、ペレツトフィード粉鉱石を 40質量％、転炉ダストを 37質量％、および、集塵コータス粉を 23質量％の比率で混合して、原料搬送コンベア 2の上に切り出した。この混合した原料粉体の平均粒径は 50 μ mで、 10 μ m以下の粒子の比率は 36質量％であった。また、炭素と酸化鉄と結合している酸素との原子モル比率は 0. 86 であった。この原料粉体の 10 μ m以下の粉体比率は、 20〜80質量％の範囲に入っており、本発明に従った配合方法であった。

この原料粉体の水分は 5. 7質量％であった。一方、図 1 でのポールミル式の混練装置 5で適正に浪練できる水分値は、 7〜 9質量％であることから、水分添加装置 3で、 8. 2質量％の水分となるように、散水して加水した。なお、ポールミルでは、水分が低すぎると混合が悪く、水分が高すぎると円筒内壁に粉体が付着するため、この範囲の水分に制御することは重要である。ここで、原料粉体を十分に混合して、次の造粒工程に送り、パン式造粒装置 7にて、この原料粉体を造粒した。この実施例 2での造粒に適正な水分値は、 9 . 5〜11質量％でぁる。また、パン式造粒装置 7では、 1〜1. 5 質量 %の水分をここで散水することにより、造粒を安定化させる。この実施例 2では、パン式造粒装置 7に入る前の原料粉体の水分は適正範囲であったことから、パン式造粒装置 7の前では加水しなかった。ただし、原料粉体の水分が低い場合は、これに加水した。なお、本実施例 2では、バインダーとして、ベントナイトを原料粉体質量の 1. 4 %を添加した。

造粒された生ペレットは、平均径が 13. 4mmで、平均圧潰強度が 2 . 9 X 10⁵ N / m ² であり、強度の強い生ペレットであった。また、この生ペレットの _{50 cm}落下強度は、含水状態で 9回、乾燥状態で 4 回であった。

この生ぺレツトをペレツト篩装置 9で、 5 mm以下と 25mm以上のものを除去した後に、ペレツト乾燥装置 11で、これを乾燥し、' 回転炉 13に供給した。この間に、還元前に壌れた生ペレットは全体の 7. 5 質量％であった。 12分間、最高 1320°Cの温度で、還元されて炉内から排出された還元べレットの 4 mmオーバーの粒比率は 92質量⁰ /₀で、金属化率は 92質量％と良好であった。

次に、比較例 2 として、従来法に基づく操業を行った結果を示す。設備は図 1めものを用いたが、操業方法は、従来のままのものである。原料としては、前出のペレツトフィード粉鉱石 74質量％と集塵コータス粉 26質量％を混合した原料粉体を用いた。この時の 10 μ m以下の粒子比率は 12質量％で、また、炭素と酸化鉄と結合している酸素との原子モル比率は 0. 86であつた。

この原料粉体を水分調整した後に、パン式造粒装置 7で、生ペレットにした。操業方法は、実施例 2 と同じであった。この結果、平均径が 12. 8mmの生ペレットを得たが、平均圧潰強度が 1. 3 X 10⁵ N Z m ² であり、強度が低かった。また、この生ペレットの 50cm落下強度は、含水状態で 5回、乾燥状態で 1 回であった。

この生ペレットを実施例 2 と同様に、分級、乾燥、還元した。その結果、還元前に壊れた生ペレツトは全体の 19. 8質量％と多かった。また、還元ペレットの 4 mmォ一パーの粒率は 78質量⁰ /。と少なく、かつ、金属化率は 78質量％と低かった。このように、操作や搬送中に壌れる生ペレットの比率が多く、また、炉床 25上で粉になったものの比率が多かったため、粉が炉內ゃ排出後に再酸化されて、金属化率も大幅に低下していた。

このように、本発明を用いた操業である実施例 2では、処理途中で壊れる生ぺレットが少なく、かつ、製品としての還元ペレットの粒比率と金属化率が高い操業が行えた。一方、比較例 2では、これらの成績が悪かった。産業上の利用可能性

本発明の生ペレット、その製造方法、その還元方法および還元設備を用いれば、還元炉での使用に耐える強度の高い生ペレツトを製造できる。このペレットを壊すことなく、ロータリーキルンや回転炉床式還元炉などの還元炉で焼成還元することができ、粒比率が高くかつ還元率の高い還元べレツトを得ることができる。この還元炉で還元したペレットを使用することにより、効率良く還元金属を製造できる。

Claims

求の範囲

1 . 酸化物含有粉体と 5 〜30質量％の炭素含有粉体を含み、かつ当該粉体が 10 m以下の粒子を 20〜 80質量％含有する原料粉体を成形した還元炉向け酸化金属含有生ペレツト。

2 . 酸化物含有粉体と 5 〜30質量％の炭素含有粉体を含み、かつ

き卩青

当該粉体が 10 /X m以下の粒子を 20〜 80質量％含有する原料粉体を成形した気孔率が 32 %以下である還元炉向け酸化金属含有生べレット

3 . 酸化金属含有粉体と、炭素含有粉体とを含む原料粉体を造粒し、生ペレットを製造するに際して、当該原料粉体が 10 μ m以下の粒径の粉体粒子を 20〜 80質量％含むことを特徴とする還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの製造方法。

4 . 酸化金属含有粉体と、乾留処理を受けた炭素含有粉体 5〜30 質量％とを含む原料粉体を造粒し、生ペレツトを製造するに際して、当該原料粉体が 10 μ m以下の粒径の粉体粒子を 20〜80質量％含むことを特徴とする還元炉向け酸化金属含有生ぺレツトの製造方法。

5 . 酸化金属含有粉体と、粉石炭 10〜35質量％とを含む原料粉体を造粒し、生ペレットを製造するに際して、当該原料粉体が lO /z m 以下の粒径の粉体粒子を 20〜 80質量％含むことを特徴とする還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの製造方法。

6 . 酸化金属含有粉体と、乾留処理を受けた炭素含有粉体の質量比率の 2倍と粉石炭の質量比率の合計で 10〜 60質量％とを含む原料粉体を造粒し、生ペレットを製造するに際して、当該原料粉体が 10 μ m以下の粒径の粉体粒子を 20〜80質量％含むことを特徴とする還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの製造方法。

7 . バインダーとして、前記原料粉体に対して、ベントナイトを

0. 5〜 4質量％、または、コーンスターチを 1質量⁰/。以下、混合することを特徴とする請求の範囲第 3項〜第 6項の何れか 1項に記载の還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの製造方法。

8 . 造粒装置に装入される前の前記原料粉体中の水分量を調整し、造粒装置内に保持されている前記原料粉体中の水分を 8〜13質量 %の範囲に調整して造粒することを特徴とする請求の範囲第 3項〜第 7項の何れか 1項に記載の還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの製造方法。

9 . 前記原料粉体が、転炉ガスの非燃焼式集塵機で集められ、シックな一沈殿物として集められたダストを 15〜75質量％を含むことを特徴とする請求の翁囲第 3項〜第 8項の何れか 1項に記載の還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの製造方法。

10. 前記原料粉体が、製鉄電気炉から発生するガスに含まれるダスト 15〜75質量％を含むことを特徴とする請求の範囲第 3項〜第 8 項の何れか 1項に記載の還元炉向け酸化金属含有生べレツトの製造方法。

11 . 前記原料粉体中の炭素原子モル数が、 1200〜1400°Cの範囲で炭素によって還元される酸化金属の酸素原子モル数の 0. 5〜： I . 5倍であることを特徴とする請求の範囲第 3項〜第 10項の何れか 1項に記載の還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの製造方法。

12. 前記造粒した生ペレットを、水分を 2質量％以下に乾燥することを特徴とする請求の範囲第 3項〜第 11項の何か 1項に記載の還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの製造方法。

13. 前記造粒した生ペレットを、 2 mm以上の幅の篩目でアンダーサイズのペレツトを除去すると共に、 30mm以下の篩目でオーバーサィズのペレツトを除去することを特徴とする請求の範囲第 3項〜第 12項のいづれか 1項に記載の還元炉向け酸化金属含有生べレットの製造方法。

14. 請求の範囲第 1項又は 2項の何れかに記載の還元炉向け酸化鉄含有生ペレツトまたは、請求の範囲第 3項〜第 13項の何れか 1項に記載の方法で製造された還元炉向け酸化鉄含有生ペレツトを、回転炉床式還元炉の炉内雰囲気温度が 900〜1200°Cの帯域に装入し、 1200°C以上の温度で 5分間以上焼成還元することを特徴とする還元炉向け酸化金属含有ペレツトの還元方法。

15. 前記生ペレットの平均直径を 8〜20mm、平均層数が 2. 0以下として回転炉床式還元炉の炉床上に装入し、焼成還元することを特徴とする請求の範囲第 14項に記載の還元炉向け酸化金属含有生べレットの還元方法。

16. 酸化金属含有粉体と炭素含有粉体とからなり、かつ 10 m以下の粒径の粉体粒子を 20〜80質量％含む原料粉体を造粒して生ぺレットとし、この生ペレットを分級装置にてアンダーサイズ、およびオーバーサイズの生ぺレットを除去し、ペレット乾燥装置にて水分を低下させ、次いで回転炉床式還元炉に装入して、生ペレットを焼成還元することを、各単位操作間で当該ペレツトを連続的に搬送しつつ行うことを特徴とする還元炉向け酸化金属含有生ぺレツトの還元方法。

17. パン式造粒装置、分級装置、ペレット乾燥装置、および回転炉床式還元炉をこの順序で設置すると共に、これらの間に連続搬送装置を設けて、連結してなる還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの還元設 1B。

18. 供給速度を制御可能な原料切り出し装置を有する複数の粉体貯留槽、混練装置、パン式造粒装置、分級装置、ペレット乾燥装置、および回転炉床式還元炉をこの順序に設置し、さらに、当該粉体貯留槽と当該混練装置との間、および当該混練装置と当該パン式造粒装置との間の双方または何れか一方に、水分添加装置を設けると共に、粉体貯留槽から回転炉床式還元炉にいたるこれらの各装置間に連続搬送装置を設けて、連結してなることを特徴とする還元炉向け酸化金属含有生ペレツトの還元設備。

19. 前記パン式造粒装置から前記ペレツト乾燥装置までの間の生ペレット落下高さの合計が 7 m以下、かつ、前記ペレット乾燥装置から前記回転炉床式還元炉までの間の生ペレツト落下高さの合計が 4 m以下であることを特徴とする請求の範囲第 17項または第 18項の何れかに記載の還元炉向け酸化金属含有生ぺレットの還元設備。