WO2009145348A1 - 銑鉄製造方法 - Google Patents

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WO2009145348A1
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iron
dust
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pig iron
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石渡夏生
広羽弘行
主代晃一
酒井敦
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing pig iron from iron ore containing zinc in a high concentration.
  • Crude steel production methods are broadly divided into the blast furnace single converter method, which produces pig iron from iron ore and turns it into steel, and the electric furnace method, in which scrap is melted and refined.
  • the blast furnace single converter method which produces pig iron from iron ore and turns it into steel
  • the electric furnace method in which scrap is melted and refined.
  • the inner wall of the furnace shaft is particularly prone to agglomerate, and the surrounding coke ore is adhered and the packing is immobilized.
  • a stationary part is called “Anzat”, which makes the descent of the charged material in the furnace unstable and causes troubles such as “shelf hanging” and “slip”.
  • Zinc is an indispensable metal, for example, as a battery material, and as a plating material that improves the corrosion resistance of the steel sheet surface. It is common to oxidize and sinter sulfide ore to make zinc oxide, and to make zinc metal by wet or dry method, but in recent years, ironmaking dust etc. are made to obtain crude zinc oxide. In addition, a method of using zinc-made raw material as a raw material has been proposed.
  • high concentration of crude zinc oxide can be achieved by intermediate treatment such as the Wertz method, and it can be used as a raw material for zinc slag It is.
  • crude zinc oxide having a zinc concentration exceeding 50 m s s% it can be used directly as crude zinc oxide used for zinc refining such as the ISP method.
  • An object of the present invention is to provide a pig iron production method using a zinc-containing iron ore that enables effective utilization of the high-zinc-containing iron ore.
  • Another object of the present invention is to provide a pig iron production method using a high zinc content iron ore that can solve the short supply of both zinc and iron.
  • the present invention provides a pig iron manufacturing method comprising a blast furnace raw material manufacturing process, a pig iron manufacturing process, a dust recovery process, and a zinc recovery process.
  • the blast furnace raw material production process consists of producing a blast furnace raw material using a high zinc-containing iron ore containing zinc in an amount of 0.01 mass% or more and iron in an amount of 50 mass% or more.
  • the pig iron production process consists of charging the blast furnace raw material into the blast furnace to produce pig iron, and discharging blast furnace exhaust gas containing zinc-containing dust from the furnace term.
  • the dust recovery process consists of recovering the zinc-containing dust in the blast furnace exhaust gas.
  • the zinc recovery step consists of recovering zinc from the zinc-containing dust using a reduction furnace.
  • the high zinc-containing iron ore preferably contains 0.01 to 0.5 mass% zinc and 50 to 70 mass% iron.
  • the blast furnace raw material is preferably at least one selected from the group consisting of sintered slag, pellets, lump, carbon-containing agglomerate, and ferrocoatus. More preferably, the blast furnace raw material is sintered koji.
  • the blast furnace raw material production step comprises producing a blast furnace raw material by using the zinc-containing iron ore containing zinc in an amount of 0.0 l mass% or more and iron in an amount of 50 mass% or more and the zinc-containing dust.
  • the pig iron production step comprises producing pig iron by charging a blast furnace raw material having a blast furnace charge zinc amount of 2500 g or less per 1 ton of pig iron into the blast furnace. More preferably, it is 60-250 g per ton of pig iron.
  • the reducing furnace is preferably one selected from the group consisting of a rotary kiln, a shaft furnace and a mobile hearth furnace.
  • the zinc recovery step loads zinc-containing dust on the hearth of a mobile hearth furnace, supplies heat from the top of the hearth to reduce the zinc-containing dust, produces reduced iron, and collects zinc It is desirable to consist of.
  • the zinc-containing dust has an average zinc concentration of 0.45 mass% or more.
  • a mixed raw material containing zinc-containing dust and zinc-containing steel by-product powder is loaded on the hearth of a mobile hearth furnace, and heat is supplied from above the hearth to reduce the mixed raw material, It preferably consists of producing reduced iron and recovering crude zinc oxide.
  • the zinc-containing steel by-product powder is at least one selected from the group consisting of dust generated from a blast furnace, dust generated from a converter, dust generated from an electric furnace, and sludge generated in a surface treatment process. Is desirable.
  • a mixed raw material in which zinc-containing dust and a component adjusting material are mixed is loaded on a mobile hearth, and heat is supplied from the upper portion of the mobile hearth to reduce the mixed raw material. And the recovery of zinc.
  • the mixed raw material has an average zinc concentration of not less than 0.45 mass%.
  • a mixed raw material containing zinc-containing dust, a component adjusting material and zinc-containing steel byproduct powder is loaded on the hearth of a mobile hearth furnace, and heat is supplied from the upper part of the hearth to mix the materials. It preferably consists of reducing the raw material, producing reduced iron and recovering the crude zinc oxide.
  • the zinc-containing steel byproduct powder is at least one selected from the group consisting of dust generated from a blast furnace, dust generated from a converter, dust generated from an electric furnace, and sludge generated in a surface treatment process. Is desirable.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a pig iron manufacturing method according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the flow of zinc under condition 1 of the embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the flow of zinc under condition 5 of the embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the flow of zinc under condition 8 of the embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the flow of zinc under the condition 11 of the embodiment. Explanation of symbols
  • the inventors of the present invention use iron ore containing zinc, and use iron ore containing iron ore as a blast furnace raw material such as sintered ore in order to effectively use the iron content and zinc content.
  • the present invention was completed by recalling the recycling to the process and the recovery of zinc from the zinc-containing dust in the furnace exhaust gas used for cement raw materials.
  • the zinc-containing iron ore used in the present invention has a higher zinc content than iron ore used as a normal blast furnace raw material.
  • zinc is 0.0 lmass% or more, and iron is 50%.
  • For zinc for example, about 0.5 mass% or less, For example, it is about 70 mass% or less.
  • the content of the alkali component such as N a 2 0, K 2 0 of the high zinc-containing iron ore, in terms of oxide is usually 0. 0 8 mass% or more.
  • the content of the alkali component is preferably 1 mass% or less, which is effective in preventing low-temperature reduced powdering of the sintered ore.
  • zinc concentration treatment may be performed using a reduction furnace to produce crude zinc oxide, which may be converted to zinc metal by wet or dry ironmaking. it can.
  • the reduction furnace used here include a rotary kiln shaft furnace and a mobile hearth furnace.
  • the dust generated in the reduction furnace is concentrated in zinc compared to the dust discharged from the blast furnace, so it is effective to collect the dust generated in the reduction furnace and use it as a raw material for crude zinc oxide. Is. At the same time, it is preferable to collect iron in the dust.
  • a mobile hearth furnace As the reduction furnace.
  • zinc-containing dust is loaded on the horizontally moving hearth, heated from above by radiant heat transfer to reduce the dust, and reduced iron is simultaneously added to the hearth. It is possible to manufacture.
  • a mixed raw material in which zinc-containing dust and a component adjusting material are mixed is loaded, heated from above by radiant heat transfer to reduce the dust, and reduced iron is simultaneously produced on the hearth. Furthermore, by melting this reduction product on the hearth, it is possible to separate the slag and metal and produce reduced iron as granular iron.
  • reduced iron is produced and zinc is recovered from dust contained in the exhaust gas generated in the mobile hearth furnace.
  • the component adjusting material it is preferable to use carbonaceous materials such as limestone, silica sand, dust other than blast furnace dust, sludge, and coke powder.
  • This moving hearth; ⁇ is a furnace that heats in the process of moving the hearth of the heating furnace horizontally, and the horizontally moving hearth is typically in the form of rotational movement,
  • This type of mobile hearth furnace is called a rotary hearth furnace.
  • the present invention will be described in the case where pig iron is manufactured using high zinc-containing iron ore and zinc is recovered using a rotary hearth furnace.
  • blast furnace raw material 2 and solid fuel are charged into blast furnace 1 from the top of the furnace using a furnace top charging device.
  • the blast furnace raw material 2 sintered ore is mainly used, and in addition, pellets, agglomerates, coal-containing agglomerated minerals, ferrocortas and the like are used.
  • iron ore containing iron oxide containing zinc in an amount of not less than 0. Olmass s% and iron in an amount of not less than 50 ma ss% is used as a raw material. From the viewpoint of zinc recovery, the larger the amount of zinc charged to the blast furnace, the better. However, in order to prevent the deterioration of operation due to deposits in the furnace, the amount of zinc contained in the blast furnace should be kept below the specified value. It is desirable to adjust the amount of iron ore to be used as blast furnace raw material and to be charged into the blast furnace.
  • the predetermined value is empirically set for each blast furnace, but it should be, for example, 2500 g or less per 1 ton of pig iron. It is also possible to use the zinc-containing dust in the blast furnace exhaust gas together with the high zinc-containing iron ore as the blast furnace charging raw material within a range not exceeding the predetermined value.
  • the charged blast furnace raw material 2 is reduced and melted in the blast furnace 1 to produce pig iron 3.
  • Dust 4 is discharged from the upper part of the furnace together with the exhaust gas, and this dust 4 contains iron and zinc.
  • the zinc-containing dust 4 is reduced in the rotary hearth furnace 5, and after zinc is vaporized, it is reoxidized, and the crude zinc oxide 6 is recovered as dust in the exhaust gas generated in the rotary hearth furnace.
  • the dust contained in the exhaust gas generated in the rotary hearth furnace is enriched with zinc, and can be used as a raw material for zinc slag either directly or through a refining process.
  • the iron content in the dust is recovered as reduced iron 7.
  • zinc-containing dust 4 contains other slag components in addition to iron and zinc.
  • slag components which are ash, are contained in coal, coal chain, and coatas, which are representative examples of carbon-based solid reducing materials. For this reason, it is inevitable that slag will be mixed into the reduced iron product, in rotary kilns and moving hearth furnaces that perform only reduction operations. When the raw material is reduced and melted on the hearth of the rotary hearth furnace, the metal produced by the reduction and the slag, which is the residue, can be quickly separated, and a high-density reduced iron product iron is obtained. be able to.
  • the heating temperature when reducing and melting dust in a rotary hearth furnace should be at least 14 500 ° C. And are preferred.
  • the maximum temperature in the rotary hearth furnace to 1450 ° C or higher, the raw material that is reduced and melted in the furnace and the furnace becomes high temperature.
  • the melted raw material is at a temperature of 1450 ° C or higher, sufficient fluidity can be secured, the gangue component in the metallic iron is removed, and the iron with good properties can be obtained. It can be manufactured.
  • the present invention is a technology for producing pig iron using pig iron-containing iron ore
  • zinc-containing steel byproduct powder 8 can be mixed and used. Noh.
  • steel by-product powder with a higher zinc concentration than zinc-containing dust in the dust recovered from the exhaust gas generated in the rotary hearth furnace as described above, obtaining dust having a high concentration of crude zinc oxide Can do.
  • recovered dust containing crude zinc oxide has different uses depending on the zinc concentration.
  • the recovered dust produced by the above method has a zinc concentration exceeding 1 O mass%. It can be made into high-concentration crude zinc oxide by intermediate treatment such as, and can be used as a raw material for zinc.
  • the zinc-containing steel by-product powder used by mixing with zinc-containing dust is not particularly limited.
  • By-products in the steel industry can be used. If the average zinc concentration in the mixed raw material is 0.45 m a s s% or more, the zinc concentration of the recovered dust obtained by processing in the rotary hearth furnace can be set to 5 O m a s s% or more. If the zinc concentration of the recovered dust obtained is 5 O m s s% or more, intermediate treatment is not necessary and it can be used directly as crude zinc oxide used for zinc scouring.
  • Example 1 As described above, when zinc-containing dust is reduced in a rotary hearth furnace, the zinc concentration in the recovered dust is improved and the economy is improved by using the zinc-containing steel byproduct powder mixed.
  • sintered ore was produced using high-zinc-containing iron ore ordinary ore, and a pig iron production test was conducted using the equipment shown in FIG.
  • Subject blast furnace is 5 0 0 O m 3 class large blast furnaces.
  • Table 1 shows the blast furnace blowing conditions, and
  • Table 2 shows the proportion of raw materials (iron ore) charged into the blast furnace.
  • Composition of ore A used as raw material for sintered ore
  • Table 3 shows the composition of the iron ore (ordinary ore) for sintering.
  • T 1 F e is the total Fe.
  • Ore A is an iron ore with a high zinc content, which is about 10 times higher than the zinc concentration of sintered iron ore with low zinc content. These ores were used as sintering raw materials in the proportions shown in Table 4, and the manufactured sintered ores were charged into a blast furnace and operated under conditions 1 to 11. Table 4
  • Figures 2 to 5 show the flow of zinc in the entire steelworks under conditions 1, 5, 8, and 11.
  • the numbers shown in the figures indicate the amount of zinc, and the unit is grams per 1 t of pig iron (g Z t — p).
  • the use ratio of ore A is set to conditions 1 to 8, and the obtained sintered ore is charged into a blast furnace, and part of the dust (blast furnace dust) generated in the blast furnace operation is burned in some operations. Recycled as a raw material for producing ore. Dust that is not recycled as a raw material for sinter ore is reduced and melted using a rotary hearth furnace (described as “reduction furnace” in the column for waste furnace discharge dust treatment in Table 4). Obtained.
  • Table 4 shows the zinc content in the sintered ore and the operation result of the amount of zinc charged in the blast furnace. Table 4 also shows the results of the iron recovery rate as granular iron in the reduction furnace, the zinc concentration of dust generated in the rotary hearth furnace, and the amount of zinc recovered.
  • the usage ratio of ore A is set to conditions 9 to 11, and when the obtained sintered ore is charged into the blast furnace, the amount of dust discharged from the blast furnace is high Z n ( Zinc content 1 mass% or more) was recycled as cement raw material, and low Zn content (zinc content less than 1 mass%) was recycled and processed as sintered ore raw material.
  • Condition 9 corresponds to the conventional operating conditions without using high zinc content ore.
  • condition 10 and 1 the amount of zinc charged in the blast furnace exceeded 2550 g per pig iron, and the amount of zinc charged in the blast furnace increased. Due to poor unloading of goods, stable operation was difficult. In the case of condition 1 and 1, the failure was particularly noticeable, making it difficult to operate the blast furnace. 'Next, the raw material which mixed zinc containing dust and zinc containing steel byproduct powder was used.
  • Table 5 shows the composition of the zinc-containing steel byproduct powder used. Here, dust generated from the converter was used as zinc-containing steel by-product powder. Table 5
  • Table 6 shows the measurement results of the mixing ratio and zinc concentration of zinc-containing steel by-product powder in the mixed raw material, and the zinc concentration in the recovered dust.
  • the zinc concentration in the recovered dust increases as the blending ratio of the zinc-containing steel by-product powder in the mixed raw material increases, and the zinc concentration in the mixed raw material becomes 0.45 ma S s% or more. It can be seen that the zinc concentration of the recovered dust, which is the product dust, exceeds 5 O mass%, and is a raw material that can be used directly for zinc refining such as ISP method. As described above, by using the method of the present invention, the zinc-containing iron ore can be used as a pig iron raw material, and the contained iron content and zinc content can be used effectively.

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Abstract

高亜鉛含有鉄鉱石を用いた銑鉄製造方法は、亜鉛を０．０１ｍａｓｓ％以上、鉄を５０ｍａｓｓ％以上含有する高亜鉛含有鉄鉱石を用いて高炉原料２を製造し、この高炉原料２を高炉１に装入し銑鉄を製造するとともに、高炉排ガス中の亜鉛含有ダスト４を回収し、還元炉５を用いて亜鉛含有ダスト４から亜鉛６を回収する。亜鉛含有ダスト４と成分調整材とを混合した混合原料を移動型炉床上に積載し、該移動型炉床上部から熱供給して混合原料を還元し、還元鉄７を製造するとともに亜鉛６を回収することが好ましい。

Description

明細書 銑鉄製造方法 技術分野
本発明は、 亜鉛を高濃度に含有する鉄鉱石から銑鉄を製造する方法に関する。 背景技術
粗鋼生産法は、 鉄鉱石より銑鉄を生産して鋼とする高炉一転炉法と、 スクラップ を溶解して精鍊する電炉法とに大別される。 中国などの新興国の台頭により、 全世 界的な粗鋼生産量は急激に増加している。 特に高炉—転炉法で使用する鉄鉱石の需 給は逼迫し、 価格が高騰すると共に、 良質な鉄鉱石が入手困難となりつつある。 通常の高炉操業においては装入原料中に含まれ髙垆に持ち込まれた亜鉛は炉内にて 還元、 蒸気化され、 一部は排ガス中のダストとして；^外へ排出される。 しかし、 一 部は炉内の温度が低くかつ酸化ポテンシャルが高い部分に酸化凝集する。 髙炉シャ フト内壁などは特に凝集しやすく、 周囲のコークスゃ鉱石を接着させ、 充填物を不 動化させる。 このような不動部分は 「アンザッッ」 と呼ばれ、 炉内充填物質の降下 を不安定にさせ、 「棚吊り」 、 「スリップ」 などのトラブルを誘発する。
さらに、 鉄分を多く含む高炉排ガス中の亜鉛含有ダストは他の製鉄所内発生ダス トとともに焼結工程へとリサイクルされるのが一般的である。 この際に、 高炉に持 ち込まれる亜鉛量が増加することで、 上記のような問題の発生を防止するために、 含亜鉛ダストを亜鉛の含有量で低亜鉛ダストと高亜鉛ダストとに分別し、 低亜鉛ダ ストを焼結原料に、 高亜鉛ダストをセメント製造用原料として用いるダストの処理 方法が提案されている （例えば、 特公平 3— 6 2 7 7 2号公報参照。 ） 。 特公平 3 - 6 2 7 7 2号公報に記载のような処理を行ったとしても、 現状では装入原料から 高炉に持ち込まれる亜鉛量は、 高炉操業で許容される上限付近であり、 このような 状況下で亜鉛含有量の高い鉄鉱石を高炉の原料として用いることは、 高炉への装入 亜鉛量を増加させることになるため困難であつた。
一方で、 鉄鉱石と同様に全世界的に亜鉛の需要は急増しており、 価格の高騰が問 題となっている。 この亜鉛に関しても、 硫化鉱ゃ酸化亜鉛等、 亜鉛原料の不足が問 題となっている。 亜鉛は、 たとえば電池原料として、 他にも、 鋼板表面の耐食性を 向上させるめっき材料等として欠くことのできない金属である。 硫化鉱を酸化ばい 焼して酸化亜鉛を作り、 湿式や乾式で製鍊して、 亜鉛金属を得るのが一般的である が、 近年、 製鉄ダストなどを製鍊して、 粗酸化亜鉛を得て、 亜鉛製鍊原料とする方 法も提案されている。
たとえば、 亜鉛濃度 1 O m a s s %を超える粗酸化亜鉛の場合、 ゥェルツ法など の中間処理を行うことで、 高濃度の粗酸化亜鉛とすることができ、 亜鉛製鍊原料と して用いることが可能である。 また、 亜鉛濃度が 5 0 m a s s %を超える粗酸化亜 鉛の場合は、 たとえば I S P法などの亜鉛精練に使用する粗酸化亜鉛として直接使 用することができる。
上記のように、 鉄原料、 亜鉛原料等の資源の不足が問題となっている状況下にあ つて、 亜鉛分を通常より多く含む鉄鉱石は、 現状、 高炉において使用できず、 その 鉄分および亜鉛分が有効に利用されていない。 発明の開示
本発明の目的は、 高亜鉛含有鉄鉱石の有効利用を可能とする、 髙亜鉛含有鉄鉱石 を用いた銑鉄製造方法を提供することにある。
また本発明の他の目的は、 亜鉛、 鉄、 双方の供給不足を解決することのできる高 亜鉛含有鉄鉱石を用いた銑鉄製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、 本発明は、 高炉原料製造工程と、 銑鉄製造工程と、 ダスト回収工程と、 亜鉛回収工程とを有する銑鉄製造方法を提供する。
高炉原料製造工程は、 亜鉛を 0 . 0 1 m a s s %以上、 鉄を 5 0 m a s s %以上 含有する高亜鉛含有鉄鉱石を用いて高炉原料を製造することからなる。
銑鉄製造工程は、 前記高炉原料を高炉に装入し銑鉄を製造し、 炉項から亜鉛含有 ダストを含む高炉排ガスを排出することからなる。
ダスト回収工程は、 高炉排ガス中の亜鉛含有ダストを回収することからなる。 亜鉛回収工程は、 還元炉を用いて前記亜鉛含有ダストから亜鉛を回収することか らなる。 前記高亜鉛含有鉄鉱石は、 0 . 0 1〜0 . 5 m a s s %の亜鉛と、 5 0〜 7 0 m a s s %の鉄を含有するのが好ましい。
前記高炉原料は、 焼結紘、 ペレット、 塊紘、 含炭塊成紘とフエロコータスからな るグループから選択された少なくとも一つであるのが好ましい。 前記高炉原料が焼 結紘であるのがより好ましい。
前記高炉原料製造工程が、 亜鉛を 0 . 0 l m a s s %以上、 鉄を 5 0 m a s s % 以上含有する髙亜鉛含有鉄鉱石と前記亜鉛含有ダストを用いて高炉原料を製造する ことからなるのが好ましい。
前記銑鉄製造工程が、 銑鉄 1 tあたり 2 5 0 g以下の高炉装入亜鉛量を有する高 炉原料を高炉に装入し銑鉄を製造することからなるのが好ましい。 銑鉄 1 tあたり 6 0〜2 5 0 gであるのがより好ましい。
前記還元炉が、 ロータリーキルン、 シャフト炉と移動型炉床炉からなるグループ から選択された一つであるのが望ましい。
前記亜鉛回収工程が、 亜鉛含有ダストを移動型炉床炉の炉床上に積載し、 炉床上 部から熱を供給して前記亜鉛含有ダストを還元し、 還元鉄を製造するとともに亜鉛 を回収することからなるのが望ましい。 この場合、 前記亜鉛含有ダストが 0 . 4 5 m a s s %以上の平均亜鉛濃度を有するのが好ましい。
前記亜鉛回収工程が、 亜鉛含有ダストと亜鉛含有鉄鋼副生粉とを含む混合原料を 移動型炉床炉の炉床上に積載し、炉床上^から熱を供給して前記混合原料を還元し、 還元鉄を製造するとともに粗酸化亜鉛を回収することからなるのが好ましい。 前記 亜鉛含有鉄鋼副生粉は、 高炉からの発生ダスト、 転炉からの発生ダスト、 電気炉か らの発生ダストと表面処理工程で発生するスラッジからなるグループから選択され た少なくとも一つであるのが望ましい。
前記亜鉛回収工程が、 亜鉛含有ダストと成分調整材とを混合した混合原料を移動 型炉床上に積載し、 該移動型炉床上部から熱を供給して前記混合原料を還元し、 還 元鉄を製造するとともに亜鉛を回収することからなるのが好ましい。 この場合、 前 記混合原料が 0 . 4 5 m a s s %以上の平均亜鉛濃度を有するのが好ましい。
前記亜鉛回収工程が、 亜鉛含有ダスト、 成分調整材と亜鉛含有鉄鋼副生粉とを含 む混合原料を移動型炉床炉の炉床上に積載し、 炉床上部から熱を供給して前記混合 原料を還元し、 還元鉄を製造するとともに粗酸化亜鉛を回収することからなるのが 好ましい。 前記亜鉛含有鉄鋼副生粉が、 高炉からの発生ダスト、 転炉からの発生ダ スト、 電気炉からの発生ダストと表面処理工程で発生するスラッジからなるグルー プから選択された少なくとも一つであるのが望ましい。
' 図面の簡単な説明
図 1は、 実施の形態に係る銑鉄製造方法を示す概略図である。
図 2は、 実施の形態の条件 1における亜鉛の流れを示すフロー図である。
図 3は、 実施の形態の条件 5における亜鉛の流れを示すフロー図である。
図 4は、 実施の形態の条件 8における亜鉛の流れを示すフロー図。
図 5ほ、 実施の形態の条件 1 1における亜鉛の流れを示すフロー図。 符号の説明
1 高炉
2 高炉原料
3 銑鉄
4 亜鉛含有ダスト （高炉排出ダスト）
5 還元炉 （回転炉床炉）
6 粗酸化亜鉛
7 還元鉄 （粒鉄）
' 8 亜鉛含有鉄鋼副生粉 発明を実施するための形態
本発明者らは髙亜鉛含有鉄鉱石を使用し、 含有鉄分、 さらには亜鉛分を有効に利 用するために、髙亜鉛含有鉄鉱石を焼結鉱等の高炉原料として使用し、従来、焼結ェ 程へのリサイクルや、 セメント原料に使用されていた髙炉排ガス中の亜鉛含有ダス トから亜鉛を回収することを想起し、 本発明を完成した。
本発明で用いる髙亜鉛含有鉄鉱石とは、 通常の高炉原料として利用される鉄鉱石 と比較して亜鉛の含有量が高く、 一般に亜鉛を 0 . 0 l m a s s %以上、 鉄を 5 0 m a s s %以上含有する鉄鉱石である。 本発明で用いる髙亜鉛含有鉄鉱石の亜鉛含 有量おょぴ鉄含有量の上限に制約はないが、 鉄鉱石であることから自ずと決まり、 亜鉛については例えば 0 . 5 m a s s %程度以下、 鉄については例えば 7 0 m a s s %程度以下である。 また、高亜鉛含有鉄鉱石の N a 20、 K20等のアルカリ成分の 含有量は、 酸化物換算で通常 0 . 0 8 m a s s %以上である。 アルカリ成分の含有 量は、 1 m a s s %以下であることが好ましく、 これは焼結鉱の低温還元粉化を予 防するのに効果的である。
高亜鉛含有鉄鉱石を用いた高炉原料としては、 焼結紘、 ペレット、 塊紘、 含炭塊 成紘、 フエロコークス等が望ましい。
高炉排ガス中の亜鉛含有ダストから亜鉛を回収する方法については、 たとえば還 元炉を用いて亜鉛濃化処理を行い、 粗酸化亜鉛を製造し、 湿式や乾式製鍊により、 亜鉛金属とすることができる。 ここで用いられる還元炉としては、 ロータリーキル ンゃシャフト炉、 移動型炉床炉等が挙げられる。 還元炉で発生するダストは高炉か ら排出されるダストと比較して、 亜鉛が濃化されているので、 還元炉で発生するダ ストを回収して粗酸化亜鉛の原料として使用することが効果的である。 また、 同時 にダスト中の鉄分を回収することが好ましい。
還元炉として、 移動型炉床炉を用いることが好ましい。 移動型炉床炉を用いた場 合、 水平方向に移動する炉床に、 亜鉛含有ダストを積載し、 上方から輻射伝熱によ つて加熱してダストを還元し、炉床上で還元鉄を同時に製造することが可能である。 または、 .亜鉛含有ダストと成分調整材とを混合した混合原料を積載し、 上方から輻 射伝熱によって加熱してダストを還元し、 炉床上で還元鉄を同時に製造する。 さら に、 炉床上でこの還元生成物を溶融することで、 スラグとメタルを分離して粒鉄と しての還元鉄を製造することが可能である。 移動型炉床炉を用いる場合には、 還元 鉄を製造するとともに、 移動型炉床炉で発生する排ガスに含有されるダストから、 亜鉛を回収する。 成分調整材としては、 石灰石、 珪砂、 高炉ダスト以外のダスト、 スラッジ、 コークス粉などの炭材等を用いることが好ましい。
この移動型炉床；^は、加熱炉の炉床が水平に移動する過程で加熱を施す炉であり、 水平に移動する炉床とは、 回転移動の形態を有するのが代表的であり、 この形態の 移動型炉床炉は、 特に回転炉床炉と呼ばれている。 以下において、 高亜鉛含有鉄鉱石を用いて銑鉄を製造し、 回転炉床炉を用いて亜 鉛回収をする場合について本発明を説明する。
図 1を用いて本発明の一実施形態を説明する。 高炉 1へは、 炉上部から炉頂装入 装置を使用して髙炉原料 2および固体燃料を装入する。 高炉原料 2としては焼結鉱 が主に用いられ、 この他ペレット、 塊鉱、 含炭塊成鉱、 フエロコータスなどが用い られる。
本発明ではこの髙炉原料について、 亜鉛を 0 . O l m a s s %以上、 鉄を 5 0 m a s s %以上含有する髙亜鉛含有鉄鉱石を原料として用いる。 亜鉛回収の観点から は高炉への装入亜鉛量が多いほど良いが、 炉内付着物による操業悪化を防ぐために は、 高炉への装入亜鉛量が所定値以下となるように、 髙亜鉛含有鉄鉱石使用量を調 整して高炉原料とし、 高炉へ装入することが望ましい。 当該所定値は高炉毎に経験 的に設定されるが、 例えば銑鉄 1 tあたり 2 5 0 g以下となるようにする。 なお、 当該所定値を上回らない範囲において、 高亜鉛含有鉄鉱石と併せて高炉排ガス中の 亜鉛含有ダストを高炉装入原料として使用することも可能である。
装入された高炉原料 2は高炉 1内で還元、 溶融され銑鉄 3が製造される。
また髙炉上部からは排ガスとともにダスト 4が排出され、 このダスト 4は鉄や亜 鉛を含有している。 本発明ではこの亜鉛含有ダスト 4は回転炉床炉 5において還元 され、 亜鉛が気化後、 再酸化され、 回転炉床炉において発生する排ガス中のダスト として、 粗酸化亜鉛 6が回収される。 回転炉床炉で発生する排ガスに含有されるダ ストは亜鉛が濃化されており、 直接もしくは再精製工程を行なうことで亜鉛製鍊の 原料となる。 またダスト中の鉄分は還元鉄 7として回収される。
ここで亜鉛含有ダスト 4は、 鉄、 亜鉛の他に、 他のスラグ成分を含んでいる。 ま た、 炭素系固体還元材の代表例である石炭、 石炭チヤ一、 コータスには灰分である スラグ成分が含まれている。 そのために、 還元操作のみを行うロータリーキルンや 移動炉床炉法では、 成品である還元鉄にスラグ分が混入することは不可避である。 回転炉床炉の炉床上において原料を還元 ·溶融させた場合、 還元により生成したメ タルと残滓であるスラグとを速やかに分離することができ、 高密度の還元鉄である 成品粒鉄を得ることができる。
回転炉床炉でダストを還元 ·溶融する際の加熱温度は、 1 4 5 0 °C以上とするこ とが好ましい。 回転炉床炉内の最高温度を 1 4 5 0 °C以上とすることにより、 炉内 および炉内で還元 ·溶融する原料は高温となる。 特に溶融した原料は 1 4 5 0 °C以 上とすることで、 十分な流動性を確保することが可能となり、 金属鉄中の脈石成分 を除去しゃすくなり、 良好な性状の粒鉄を製造することが可能となる。
炉床上に炭材を積載し、 該炭材の上にダストを含む混合原料を積層することによ り、 溶融したメタルゃスラグが炉床の耐火物を侵食することを防止するヒとが可能 になる。 耐火物侵食の際には鉄分が耐火物に取り込まれるため、 炉床の耐火物の侵 食を防止することで鉄分のロスが少なくなり、 粒鉄の生産性向上に寄与することが できる。
本発明は髙亜鉛含有鉄鉱石を用いて銑鉄を製造する技術であるが、 亜鉛含有ダス トを回転炉床炉で還元する際に、 亜鉛含有鉄鋼副生粉 8を混合して用いることも可 能である。亜鉛含有ダストよりも亜鉛濃度の高い鉄鋼副生粉を混合することにより、 上記のように回転炉床炉で発生する排ガスから回収されたダストにおいて、 粗酸化 亜鉛を高濃度に有するダストを得ることができる。
前述のとおり、 粗酸化亜鉛を含有する回収ダストは亜鉛濃度に応じて使用用途が. 異なるが、 上記の方法で生産した回収ダストは亜鉛濃度が 1 O m a s s %を超える ものとなるので、 ゥェルツ法などの中間処理で高濃度の粗酸化亜鉛とすることがで き、 亜鉛製鍊原料として用いることができる。
亜鉛含有ダストと混合して用いられる亜鉛含有鉄鋼副生粉は特に限定されないが、 たとえば高炉からの発生ダスト、転炉からの発生ダスト、電気炉からの発生ダスト、 表面処理工程で発生するスラッジ等の鉄鋼業における副生物を用いることが出来る。 混合原料中の平均亜鉛濃度が 0 . 4 5 m a s s %以上であれば、 回転炉床炉で処 理して得られる回収ダストの亜鉛濃度を 5 O m a s s %以上とすることができる。 得られる回収ダストの亜鉛濃度が 5 O m a s s %以上であれば、 中間処理が不要と なり、 亜鉛精練に使用する粗酸化亜鉛として直接使用することができるので好まし い。
以上のように、 亜鉛含有ダストを回転炉床炉で還元する際に、 亜鉛含有鉄鋼副生 粉を混合して用いることで回収ダスト中の亜鉛濃度は向上し、 経済性も向上する。 実施例 1
本発明の有効性を確認するために、 高亜鉛含有鉄鉱石おょぴ通常の鉱石を用いて 焼結鉱を製造し、 図 1に示す設備を用いて銑鉄の製造試験を行った。 対象高炉は 5 0 0 O m3級の大型高炉である。高炉送風条件を表 1に、高炉に装入する装入原料（鉄 鉱石） の割合を表 2に示す。
表 1
Figure imgf000010_0001
焼結鉱の原料として使用した鉱石 A (高亜鉛含有鉱石） の組成おょぴ焼結用プレ ンド鉄鉱石 （通常の鉱石） の組成を表 3に示す。 尚、 表 3において T一 F eとはト 一タル F eである。
表 3
(mass%)
Figure imgf000010_0002
鉱石 Aは高亜鉛含有鉄鉱石であり、 亜鉛含有量の低い焼結用プレンド鉄鉱石の亜 鉛濃度に比較し 1 0倍程度である。 これらの鉱石を表 4に示す割合で焼結原料とし て使用し、 製造した焼結鉱を高炉に装入して条件 1〜1 1の操業を行なった。 表 4
Figure imgf000011_0001
条件 1、 5、 8、 1 1について、 製鉄所全体における亜鉛の流れを図 2〜 5に示 す。 図 2〜 5において、 図中に記載された数字は亜鉛量を示し、 その単位は銑鉄 1 tあたりのグラム数 （g Z t — p ) である。
(本発明例）
焼結鉱製造において鉱石 Aの使用比率を条件 1〜8とし、 得られた焼結鉱を高炉 に装入し、 一部の操業において高炉操業で発生するダスト （高炉ダスト） の一部を 焼結鉱の製造原料としてリサイクル利用した。 焼結鉱の製造原料としてリサイクル しないダストについては、 回転炉床炉を用いて還元、 溶融を行い （表 4の髙炉排出 ダスト処理方法欄で 「還元炉」 と記載）、 粒鉄とダストを得た。 この場合の、 焼結鉱 中の亜鉛含有量、 高炉に装入された亜鉛量おょぴ高炉の操業結果を表 4に併せて示 す。 また還元炉での粒鉄としての鉄分回収率と回転炉床炉で発生するダストの亜鉛 濃度、 亜鉛回収量の結果も表 4に併せて示す。
条件 1〜8の操業では、 高炉操業に特に問題はなく、 髙亜鉛含有鉄鉱石を用いて 銑鉄の生産が可能であった。 また高炉排ガス中のダストを回転炉床炉で処理するこ とにより、 粒鉄及ぴ亜鉛が濃縮された粗酸化亜鉛の回収が可能であった。
(比較例）
焼結鉱製造において鉱石 Aの使用比率を条件 9〜1 1とし、 得られた焼結鉱を高 炉に装入する際、 従来のように高炉から排出されるダストのうち高 Z n分 （亜鉛含 有率 1 m a s s %以上）はセメント原料として、低 Z n分（亜鉛含有率 1 m a s s % 未満） は焼結鉱の原料としてリサイクルして処理した。
条件 9は高亜鉛含有鉱石を用いない、 従来の操業条件に相当する。 条件 1 0およ ぴ 1 1の場合、 高炉装入亜鉛量が銑鉄 tあたり 2 5 0 gを超えており、 高炉に装入 される亜鉛量が増加したため、 条件 1 0の場合には装入物の荷下がり不良が生じ安 定操業は困難であった。 条件 1 1の場合には特に不良が顕著となり、 高炉の操業が 困難であった。 ' 次に、 亜鉛含有ダストと亜鉛含有鉄鋼副生粉を混合した原料を用いた。
使用した亜鉛含有鉄鋼副生粉の組成を表 5に示す。 ここでは亜鉛含有鉄鋼副生粉 として転炉からの発生ダストを用いた。 表 5
Figure imgf000013_0001
図 1に示すものと同様の設備で、 条件 2において亜鉛含有ダストおよび亜鉛含有 鉄鋼副生粉を用いて粒鉄と回転炉回収ダストの製造試験を行う際に、 混合原料中の 亜鉛濃度と、 回収されるダストの亜鉛濃度との関係を調査した。 調査には亜鉛含有 ダストと亜鉛含有鉄鋼副生粉とを混合して使用し、 亜鉛濃度を連続的に変化させ条 件 1 2〜1 5とし、 発生するダストを回収した。
表 6に、 混合原料中の亜鉛含有鉄鋼副生粉の配合比率と亜鉛濃度、 および回収ダ ストの亜鉛濃度の測定結果を示す。 表 6
Figure imgf000013_0002
表 6によれば、 混合原料中の亜鉛含有鉄鋼副生粉の配合比率の上昇に伴い回収ダ ストの亜鉛濃度が上昇し、 混合原料中の亜鉛濃度が 0 . 4 5 m a S s %以上となる と、 製品ダストである回収ダストの亜鉛濃度が 5 O m a s s %を超え、 I S P法な どの亜鉛精練に直接使用が可能な原料となることが分かる。 以上のように、 本発明方法を用いることで髙亜鉛含有鉄鉱石を銑鉄原料として使 用することが可能となり、 含有する鉄分および亜鉛分を有効に利用することができ る。

Claims

請求の範囲
1 . 亜鉛を 0 . 0 1 m a s s %以上、 鉄を 5 0 m a s s %以上含有する高亜鉛含 有鉄鉱石を用いて高炉原料を製造する高炉原料製造工程と、
前記高炉原料を高炉に装入し銑鉄を製造し、 炉頂から亜鉛含有ダストを含む 髙炉排ガスを排出する銑鉄製造工程と、
高炉排ガス中の亜鉛含有ダストを回収するダスト回収工程と、
還元炉を用いて前記亜鉛含有ダストから亜鉛を回収する亜鉛回収工程と、 を有する銑鉄製造方法。
2 . 前記高亜鉛含有鉄鉱石が、 0 . 0 1〜0 . 5 m a s s %の亜鉛と、 5 0〜 7 0 m a s s %の鉄を含有する請求項 1に記載の銑鉄製造方法。
3 . 前記高炉原料が、 焼結紘、 ペレット、 塊紘、 含炭塊成紘とフニロコークスか らなるグループから選択された少なくとも一つである請求項 1に記載の銑鉄製造方 法。
4 . 前記高炉原料が焼結紘である請求項 3に記載の銑鉄製造方法。
5 . 前記髙炉原料製造工程が、 亜鉛を 0 . 0 1 m a s s %以上、 鉄を 5 0 m a s s %以上含有する髙亜鉛含有鉄鉱石と前記ダスト回収工程で回収された亜鉛含有ダ ストを用いて高炉原料を製造することからなる請求項 1に記載の銑鉄製造方法。
6 . 前記銑鉄製造工程が、 銑鉄 1 tあたり 2 5 0 g以下の高炉装入亜鉛量を有す る高炉原料を高炉に装入し銑鉄を製造することからなる請求項 1に記載の銑鉄製造 方法。
7 . 前記高炉装入亜鉛量が、 銑鉄 1 tあたり 6 0〜2 5 0 gである請求項 6に記 載の銑鉄製造方法。
8 . 前記還元炉が、 ロータリーキルン、 シャフト炉と移動型炉床炉からなるグル ープから選択された一つである請求項 1に記載の銑鉄製造方法。
9 . 前記亜鉛回収工程が、 亜鉛含有ダストを移動型炉床炉の炉床上に積載し、 炉 床上部から熱を供給して前記亜鉛含有ダストを還元し、 還元鉄を製造するとともに 亜鉛を回収することからなる請求項 1に記載の銑鉄製造方法。
1 0 . 前記亜鉛含有ダストが 0 . 4 5 m a S s %以上の平均亜鉛濃度を有する請 求項 9に記載の銑鉄製造方法。
1 1 . 前記亜鉛回収工程が、 亜鉛含有ダストと亜鉛含有鉄鋼副生粉とを含む混合原 料を移動型炉床炉の炉床上に積載し、 炉床上部から熱を供給して前記混合原料を還 元し、 還元鉄を製造するとともに粗酸化亜鉛を回収することからなる請求項 1に記 载の銑鉄製造方法。
1 2 .前記亜鉛含有鉄鋼副生粉が、高炉からの発生ダスト、転炉からの発生ダスト、 電気炉からの発生ダストと表面処理工程で発生するスラッジからなるグループから 選択された少なくとも一つである請求項 1 1に記載の銑鉄製造方法。
1 3 . 前記亜鉛回収工程が、 亜鉛含有ダストと成分調整材とを混合した混合原料を 移動型炉床上に積載し、該移動型炉床上部から熱を供給して前記混合原料を還元し、 還元鉄を製造するとともに亜鉛を回収することからなる請求項 1に記載の銑鉄製造 方法。
1 4 . 前記混合原料が 0 . 4 5 m a s s %以上の平均亜鉛濃度を有する請求項 1
3に記載の銑鉄製造方法。
1 5 . 前記亜鉛回収工程が、 亜鉛含有ダスト、 成分調整材と亜鉛含有鉄鋼副生粉 とを含む混合原料を移動型炉床炉の炉床上に積載し、 炉床上部から熱を供給して前 記混合原料を還元し、 還元鉄を製造するとともに粗酸化亜鉛を回収することからな る請求項 1に記載の銑鉄製造方法。
1 6 .前記亜鉛含有鉄鋼副生粉が、高炉からの発生ダス ト、転炉からの発生ダス ト、 電気炉からの発生ダストと表面処理工程で発生するスラッジからなるグループから 選択された少なくとも一つである請求項 1 5に記載の銑鉄製造方法。
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