WO2017154221A1 - 焼結ペレットの製造方法、還元鉄の製造方法、および焼結ペレット - Google Patents

焼結ペレットの製造方法、還元鉄の製造方法、および焼結ペレット Download PDF

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pellet
sintered pellets
reduction furnace
pellets
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康平 上中
勉 野村
純一 椎野
元宏 堀口
毅 三村
晋一 山口
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株式会社神戸製鋼所
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/16—Sintering; Agglomerating

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing sintered pellets, a method for producing reduced iron, and sintered pellets.
  • Patent Document 1 describes a method for reducing metal oxide using a reduction furnace.
  • a metal oxide reduction method of Patent Document 1 first, a molded body is produced in which an additive containing calcium oxide and aluminum oxide is added to a powder mixture containing metal oxide and carbon. Next, the molded body is fired so that the moisture in the molded body is 0.1 to 2% by mass. And the said molded object is supplied in a reduction furnace. Thereby, the said molded object is heated in a reduction furnace, the metal oxide contained in the said molded object is reduce
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing sintered pellets, a method for manufacturing reduced iron, and sintered pellets that solve the above-described problems.
  • a method for producing sintered pellets according to one aspect of the present invention is a method for producing sintered pellets that are reduced to be reduced iron by being supplied into a reduction furnace, and comprising iron ore containing iron oxide and aluminum oxide;
  • a mixing and granulating step for producing pellet grains by mixing lime, and a firing step for producing the sintered pellets by firing the pellet grains, the firing produced in the firing step The amount of the lime is adjusted in the mixing and granulating step so that the weight ratio CaO / Al 2 O 3 in the sintered pellet is 0.5 or more.
  • the generation of powder can be reduced to such an extent that a good operation of the reduction furnace can be maintained.
  • the test specimen No. of sintered pellet in this example. 7 is a table showing components 1 to 7.
  • the test specimen No. of sintered pellet in this example. 6 is a table showing iron ore components 1 to 5 before firing.
  • the test specimen No. of sintered pellet in this example. 8 is a graph showing the generation rate of powders 1 to 7, wherein the vertical axis represents the proportion of the sintered pellet having a diameter of 6.7 mm or less, and the horizontal axis represents the weight ratio CaO / Al 2 in the sintered pellet. O 3 is shown.
  • FIG. 1 to be referred to below simply shows only the main steps in the method for producing reduced iron according to the present embodiment for the convenience of explanation. Therefore, the method for producing reduced iron according to the present embodiment can include an arbitrary step not shown in FIG. 1 referred to in the present specification.
  • a sintered pellet containing aluminum oxide, calcium oxide, and iron oxide is manufactured at a predetermined weight ratio in a sintered pellet manufacturing apparatus X1 (hereinafter referred to as manufacturing apparatus X1).
  • manufacturing apparatus X1 a sintered pellet manufacturing apparatus X1
  • reduced iron is generated by reducing the sintered pellets in the reduction furnace Y1.
  • the manufacturing apparatus X1 includes an auxiliary raw material hopper 10, an iron ore hopper 20, a pelletizer 30, a preheating unit 40, a rotary kiln 50, and a cooler 60.
  • the auxiliary raw material hopper 10 stores the auxiliary raw material that is a part of the raw material of the sintered pellet, and causes the auxiliary raw material to flow out from the bottom of the auxiliary raw material hopper 10.
  • the iron ore hopper 20 stores iron ore that is a part of the raw material of the sintered pellets and causes the iron ore to flow out from the bottom of the iron ore hopper 20.
  • the pelletizer 30 generates pellet particles in which iron ore and auxiliary materials are mixed. Specifically, the pelletizer 30 rotates while containing the iron ore charged from the iron ore hopper 20 and the auxiliary material charged from the auxiliary raw material hopper 10, thereby mixing the iron ore and the auxiliary raw material. As a result, pellet grains containing iron ore and auxiliary materials are produced.
  • the preheating unit 40 heats the pellet grains to dry the pellet grains and adjusts the hardness of the pellet grains in the pre-firing stage.
  • the preheating unit 40 heats the pellet grains and then sends the pellet grains to the rotary kiln 50.
  • the rotary kiln 50 generates sintered pellets by firing the pellet grains by a flame sprayed from a kiln burner (not shown) arranged in the rotary kiln 50 while rotating in a state where the pellet grains are accommodated.
  • the rotary kiln 50 has a cylindrical shape.
  • the rotary kiln 50 has an inflow port connected to the preheating unit 40 and an outflow port connected to the cooler 60, and is arranged so as to be inclined downward from the inflow port toward the outflow port.
  • the cooler 60 cools the sintered pellet to a predetermined temperature.
  • the cooler 60 is connected to the outlet of the rotary kiln 50, and the sintered pellets that have flowed out of the rotary kiln 50 through the outlet are cooled in the cooler 60.
  • the reduction furnace Y1 reduces the sintered pellet to reduced iron by reacting the reducing gas with the sintered pellet.
  • the reduction furnace Y1 has a reduction furnace main body 71.
  • the reduction furnace main body 71 is a hollow cylindrical body that extends in a direction intersecting the horizontal plane.
  • the reduction furnace body 71 is configured such that the internal space of the reduction furnace body 71 becomes narrower from the upper end to the lower end of the reduction furnace body 71.
  • the reduction furnace main body 71 has a supply port 71a, a lead-out port 71b, and a gas inflow port 71c.
  • the supply port 71 a is provided at the upper end of the reduction furnace main body 71.
  • the supply port 71a communicates the external space and the internal space so that the sintered pellets can be supplied from the external space of the reduction furnace main body 71 to the internal space through the supply port 71a.
  • the outlet 71 b is provided at the lower end of the reduction furnace main body 71.
  • the lead-out port 71b communicates the internal space, the external space, and the internal space so that reduced iron can be led out from the internal space of the reduction furnace body 71 to the external space through the lead-out port 71b.
  • the gas inlet 71c is provided in an intermediate portion of the reduction furnace main body 71.
  • the gas inlet 71c passes between the plurality of sintered pellets through which the reducing gas flowing into the internal space from the external space of the reduction furnace main body 71 through the gas inlet 71c is supplied to the internal space through the supply port 71a.
  • the external space and the internal space are communicated so as to flow upward.
  • reduced iron is manufactured by a manufacturing method including the following steps.
  • the amount of lime charged into the auxiliary raw material hopper 10 is such that the weight ratio CaO / Al 2 O 3 is 0.5 or more in a sintered pellet generated by the rotary kiln 50 described later firing the pellet particles. Adjust in advance as follows.
  • Preheating step Next, a plurality of pellet grains are screened by a seed screen (not shown), and only pellet grains having an outer diameter in a predetermined outer diameter range are put into the preheating section 40. Thereby, after making the preheating part 40 heat a some pellet particle and evaporating the water
  • a plurality of sintered pellets manufactured using the manufacturing apparatus X ⁇ b> 1 are supplied to the internal space of the reduction furnace main body 71 through the supply port 71 a of the reduction furnace main body 71.
  • the plurality of sintered pellets supplied to the internal space of the reduction furnace main body 71 flows down toward the outlet 71b according to its own weight.
  • the reducing gas flows in the direction opposite to the flow direction of the plurality of sintered pellets in the internal space.
  • the reducing gas flows between the plurality of sintered pellets and flows to the supply port 71a.
  • the plurality of sintered pellets and the reducing gas react to reduce the plurality of sintered pellets to a plurality of reduced irons, and the plurality of reduced irons are external to the reduction furnace main body 71 through the outlets 71b. Derived into space. Thereby, manufacture of reduced iron using reduction furnace Y1 is completed.
  • the generation of powder to such an extent that the good operation of the reduction furnace Y1 can be maintained. Can be reduced. Specifically, it is as follows.
  • the present inventors as an index for reducing the occurrence of the powder in the reducing furnace Y1, paying attention to the weight ratio CaO / Al 2 O 3 in the sintered pellets, the weight ratio CaO / Al 2 O 3 is 0. It has been found that when the number is 5 or more, the generation of powder can be reduced to such an extent that good operation of the reduction furnace Y1 can be maintained when the sintered pellets are reduced in the reduction furnace Y1. Specifically, it is as follows.
  • the present inventor has found that when a sintered pellet produced using iron ore containing aluminum oxide as a raw material is reduced, powder is generated due to the aluminum oxide.
  • the present inventor generates lime melt by mixing lime when manufacturing the sintered pellet, and aluminum oxide is added thereto. I found out that melting is effective. That is, if the sintered pellet contains a lime melt that can sufficiently dissolve aluminum oxide, the generation of powder can be reduced, and the weight ratio CaO / Al 2 O 3 can be set to an appropriate value. By setting to, good operation of the reduction furnace can be maintained.
  • the weight ratio CaO / Al 2 O 3 of the sintered pellets is adjusted to 0.5 or more as the appropriate value, thereby reducing the furnace. It is possible to maintain good operation of Y1.
  • the plurality of sintered pellets are reduced by reacting the reducing gas passing between the plurality of sintered pellets in the reduction furnace Y1 with the plurality of sintered pellets. Since it reduces to iron, the manufacturing method of the sintered pellet which concerns on this embodiment is especially effective. Specifically, when reducing the plurality of sintered pellets to reduced iron by reacting the reducing gas passing between the plurality of sintered pellets in the reduction furnace Y1, the reducing furnace Y1 When powder is generated in the inside, the flow path resistance of the reducing gas increases, and it is highly likely that the increase in the flow path resistance significantly affects the good operation of the reduction furnace Y1. For this reason, reducing the generation of powder in the reduction furnace Y1 is extremely effective for maintaining good operation of the reduction furnace Y1.
  • the reduction method of the sintered pellet in the reduction furnace Y1 is not specifically limited.
  • the sintered pellets are reduced to reduced iron by putting the sintered pellets and a reducing material such as coke into the reducing furnace Y1 and burning the reducing material by flowing heated air into the reducing furnace. May be.
  • pellet grains are fired using the rotary kiln 50 in the sintered pellet production process, but the pellet grain firing method is not particularly limited.
  • the pellet grains may be fired using a firing furnace other than the rotary kiln 50.
  • the components around the rotary kiln 50 can be appropriately changed according to the manufacturing process of the sintered pellet.
  • Powder using an I-type drum to investigate the appropriate weight ratio CaO / Al 2 O 3 of sintered pellets that can reduce the generation of powder to such an extent that good operation of the reducing furnace Y1 can be maintained A generation test was performed to evaluate the powder generation rate. Specifically, it is as follows.
  • pellets N Corp. 1-7 sintered pellets were reduced.
  • Pellets N Th. Various reducing conditions for reducing the sintered pellets 1 to 7 are all determined by simulating typical in-furnace conditions in an actual machine. Specifically, pellet N Azure.
  • 500 g of sintered pellets having a diameter of 11 to 16 mm mixed with iron ore and auxiliary materials containing lime are put into a test apparatus, and the actual apparatus is rotated while rotating the test apparatus at 10 rpm. It was generated by flowing a reducing gas having a typical gas composition and gas temperature simulating an actual machine in accordance with a simulated typical residence time through the test apparatus.
  • FIG. 2 shows the pellet N Azure.
  • the sintered pellets 1 to 5 are produced from iron ore A containing the components in the ratio shown in FIG.
  • pellet N Th. 6 is produced from iron ore B containing components in a ratio different from that of iron ore A.
  • the sintered pellet of No. 7 is produced from iron ore C containing components in different ratios from iron ore A and iron ore B.
  • the pellets N.I. with a weight ratio CaO / Al 2 O 3 of 0.4 According to the sintered pellet of No. 2, it was confirmed that when the sintered pellet was reduced in a typical reduction furnace Y1, a large amount of powder having a diameter of 6.7 mm or less was clearly generated. It has been found that good operation of the reduction furnace Y1 at is inhibited.
  • the pellet N is prepared. With a weight ratio CaO / Al 2 O 3 of 0.5. According to the sintered pellet of No. 6, when the sintered pellet is reduced in a typical reduction furnace Y1 of an actual machine, it is known that good operation of the reduction furnace Y1 in the actual machine is maintained.
  • the I-type drum 100 includes a drum main body 110 that is a hollow cylindrical body, an input portion 120 for supplying each pellet N réelle, 1 to 7 into the drum main body 110, and a longitudinal direction of the drum main body 110.
  • a rotation shaft 130 serving as a rotation center of the drum main body 110 is provided.
  • the I-type drum 100 is made up of each pellet N réelle.
  • FIG. 5 shows each pellet N o.
  • the weight ratio CaO / Al 2 O 3 of 1 to 7 and the powder generation rate are shown.
  • the powder generation rate refers to the ratio of powder having a diameter of 6.7 mm or less to the total amount of pellets.
  • Pellets made from iron ore A The results of the powder generation test using the I-type drum 100 in 1 to 5 were plotted in the graph shown in FIG. It was confirmed that the powder generation rate tends to be lower as the weight ratio CaO / Al 2 O 3 in the sintered pellets 1 to 5 is larger. Therefore, pellets made from iron ores B and C different from iron ore A When the results of the powder generation test using the I-type drum 100 in FIGS. 6 and 7 are plotted on the graph shown in FIG. 6 and 7 also pellet N Azure. The same tendency as 1 to 5 was confirmed. Specifically, the pellet N Azure. The approximate curve of each point of 1 to 7 is the pellet NORE. It almost coincided with the approximate curve of each point of 1-5.
  • 30% of the powder is generated with respect to the total amount of pellets by the powder generation test using the I-type drum 100. This is a level at which it can be clearly recognized that a lot of powder is generated, and the powder generation test using the I-type drum 100 can simulate the generation of powder on the furnace wall of a typical reduction furnace Y1. I understand that.
  • a method for producing sintered pellets according to one aspect of the present invention is a method for producing sintered pellets that are reduced to be reduced iron by being supplied into a reduction furnace, and comprising iron ore containing iron oxide and aluminum oxide;
  • a mixing and granulating step for producing pellet grains by mixing lime, and a firing step for producing the sintered pellets by firing the pellet grains, the firing produced in the firing step The amount of the lime is adjusted in the mixing and granulating step so that the weight ratio CaO / Al 2 O 3 in the sintered pellet is 0.5 or more.
  • the present inventors as an index for reducing the occurrence of the powder in the reducing furnace, paying attention to the weight ratio CaO / Al 2 O 3 in the sintered pellets, the weight ratio CaO / Al 2 O 3 is 0.5 It has been found that the generation of powder can be reduced to the extent that the good operation of the reduction furnace can be maintained as described above. Specifically, it is as follows.
  • the present inventor has found that when a sintered pellet produced using iron ore containing aluminum oxide as a raw material is reduced, powder is generated due to the aluminum oxide.
  • the present inventor generates lime melt by mixing lime when manufacturing the sintered pellet, and aluminum oxide is added thereto. I found out that melting is effective. That is, if the sintered pellet contains a lime melt that can sufficiently dissolve aluminum oxide, the generation of powder can be reduced, and the weight ratio CaO / Al 2 O 3 can be set to an appropriate value. By setting to, good operation of the reduction furnace can be maintained. In the above sintered pellet manufacturing method, it is possible to maintain a good operation of the reduction furnace by setting the weight ratio CaO / Al 2 O 3 of the sintered pellet to 0.5 or more as the appropriate value. It is.
  • a method for producing reduced iron according to one aspect of the present invention includes a sintered pellet production process for producing a plurality of sintered pellets by the above-described method for producing sintered pellets, and supplying the plurality of sintered pellets into a reduction furnace.
  • sintered pellets are generated so that the weight ratio CaO / Al 2 O 3 is 0.5 or more, and the sintered pellets are supplied to a reduction furnace to be reduced to reduced iron.
  • production of the powder in a reduction furnace can be reduced, and the favorable operation
  • the reducing step causes the plurality of sintered pellets and the reducing gas to react by flowing a reducing gas through the reducing furnace so as to pass between the plurality of sintered pellets supplied into the reducing furnace, This preferably includes reducing the plurality of sintered pellets to the reduced iron.
  • the present invention is particularly effective when reducing the plurality of sintered pellets to reduced iron by reacting a reducing gas passing between the plurality of sintered pellets in the reduction furnace with the plurality of sintered pellets.
  • a reducing gas passing between the plurality of sintered pellets in the reduction furnace with the plurality of sintered pellets.
  • powder is generated, thereby increasing the flow resistance of the reducing gas, and the increase in flow resistance is caused by the reduction furnace. It is likely to have a significant impact on the good operation of the car. For this reason, in such a case, reducing the generation of powder in the reduction furnace is extremely effective for maintaining a good operation of the reduction furnace.
  • a sintered pellet according to one aspect of the present invention is a sintered pellet that is reduced to be reduced iron by being charged into a reduction furnace, and includes iron oxide, aluminum oxide, and calcium oxide, and has a weight ratio of CaO. / Al 2 O 3 is 0.5 or more.
  • the powder when the sintered pellet is supplied to the reduction furnace, the powder can be maintained to the extent that a good operation of the reduction furnace can be maintained. Can be reduced.

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Abstract

　還元炉Ｙ１内に供給されることにより還元されて還元鉄となる焼結ペレットの製造方法は、酸化鉄および酸化アルミニウムを含む鉄鉱石と石灰とを混合することによりペレット粒を生成する混合および造粒工程と、ペレット粒を焼成することにより焼結ペレットを生成する焼成工程と、を備え、焼成工程において生成される焼結ペレットにおける重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．５以上となるように、混合および造粒工程において石灰の量を調整する。

Description

焼結ペレットの製造方法、還元鉄の製造方法、および焼結ペレット
　本発明は、焼結ペレットの製造方法、還元鉄の製造方法、および焼結ペレットに関するものである。
　従来、鉄鉱石ペレット粒を焼成することによって焼結ペレットを生成し、当該焼結ペレットを還元炉に投入して還元することにより、当該焼結ペレットから還元鉄を生成する方法が知られている。例えば、特許文献１には、還元炉による酸化金属の還元方法が記載されている。特許文献１の酸化金属の還元方法では、まず、酸化金属および炭素を含む粉体の混合物に対して、酸化カルシウムおよび酸化アルミニウムを含む添加物を加えた成形体を生成する。次に、前記成形体を焼成することにより、当該成形体中の水分を０．１～２質量％にする。そして、前記成形体を還元炉内に供給する。これにより、還元炉内において前記成形体が加熱され、当該成形体に含まれる酸化金属が還元されて還元金属が生成される。
　ここで、特許文献１に記載の還元炉による酸化金属の還元方法では、還元炉に供給された複数の成形体が還元される際に当該還元炉内に粉体が発生し、これにより還元炉の良好な運転が阻害される虞がある。
特開２００７－１９７７８３号公報
　本発明の目的は、上記の問題を解決した焼結ペレットの製造方法、還元鉄の製造方法、および焼結ペレットを提供することにある。
　本発明の一局面に従う焼結ペレットの製造方法は、還元炉内に供給されることにより還元されて還元鉄となる焼結ペレットの製造方法であって、酸化鉄および酸化アルミニウムを含む鉄鉱石と石灰とを混合することによりペレット粒を生成する混合および造粒工程と、前記ペレット粒を焼成することにより前記焼結ペレットを生成する焼成工程と、を備え、前記焼成工程において生成される前記焼結ペレットにおける重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．５以上となるように、前記混合および造粒工程において前記石灰の量を調整する。
　上記の焼結ペレットの製造方法では、還元炉の良好な運転を維持できる程度に粉体の発生を低減することができる。
本実施形態における還元鉄の製造方法を示す概略図である。 本実施例における焼結ペレットの試験体Ｎｏ．１～７の成分を示す表である。 本実施例における焼結ペレットの試験体Ｎｏ．１～５の焼成前の鉄鉱石成分を示す表である。 本実施例におけるＩ型ドラム試験に用いられるＩ型ドラムを示す概略図である。 本実施例における焼結ペレットの試験体Ｎｏ．１～７の粉体の発生率を表すグラフであって、縦軸に当該焼結ペレットのうち径が６．７ｍｍ以下のものの割合を、横軸に当該焼結ペレットにおける重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３を示している。
　以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、以下で参照する図１は、説明の便宜上、本実施形態に係る還元鉄の製造方法における主要工程のみを簡略化して示したものである。したがって、本実施形態に係る還元鉄の製造方法は、本明細書が参照する図１に示されていない任意の工程を備え得る。
　本実施形態では、図１に示すように、焼結ペレット製造装置Ｘ１（以下、製造装置Ｘ１と称する）において所定の重量比で酸化アルミニウム、酸化カルシウム、および酸化鉄を含む焼結ペレットを製造するとともに、還元炉Ｙ１において当該焼結ペレットを還元することにより、還元鉄を生成する。
　まず、図１を参照しながら、製造装置Ｘ１および還元炉Ｙ１について説明する。
　製造装置Ｘ１は、副原料ホッパ１０と、鉄鉱石ホッパ２０と、ペレタイザ３０と、予熱部４０と、ロータリーキルン５０と、クーラー６０と、を備えている。
　副原料ホッパ１０は、焼結ペレットの原料の一部である副原料を貯留するとともに、当該副原料ホッパ１０の底から副原料を流出させる。
　鉄鉱石ホッパ２０は、焼結ペレットの原料の一部である鉄鉱石を貯留するとともに、当該鉄鉱石ホッパ２０の底から鉄鉱石を流出させる。
　ペレタイザ３０は、鉄鉱石と副原料とが混合されたペレット粒を生成する。具体的には、ペレタイザ３０は、鉄鉱石ホッパ２０から投入された鉄鉱石と副原料ホッパ１０から投入された副原料とを収容した状態で回転し、これによって鉄鉱石と副原料とを混合させることにより、鉄鉱石および副原料を含むペレット粒を生成する。
　予熱部４０は、ペレット粒を加熱することにより、当該ペレット粒を乾燥させるとともに、焼成の前段階における当該ペレット粒の固さを調整する。予熱部４０は、ペレット粒を加熱した後、当該ペレット粒をロータリーキルン５０に送る。
　ロータリーキルン５０は、ペレット粒を収容した状態で回転しつつ、当該ロータリーキルン５０内に配置された図略のキルンバーナーから噴射される火炎によって当該ペレット粒を焼成することにより、焼結ペレットを生成する。ロータリーキルン５０は、円筒状をなしている。ロータリーキルン５０は、予熱部４０に繋がる流入口と、クーラー６０に繋がる流出口と、を有しており、当該流入口から流出口に向けて下方に傾斜するように配置されている。
　クーラー６０は、焼結ペレットを所定の温度まで冷却する。クーラー６０は、ロータリーキルン５０の流出口に繋がっており、当該流出口を通じてロータリーキルン５０から流出した焼結ペレットがクーラー６０において冷却される。
　還元炉Ｙ１は、還元ガスと焼結ペレットとを反応させることにより当該焼結ペレットを還元鉄に還元する。還元炉Ｙ１は、還元炉本体７１を有している。還元炉本体７１は、水平面に対して交差する方向に延びる中空状の筒体である。還元炉本体７１は、当該還元炉本体７１の上端から下端に向けて、当該還元炉本体７１の内部空間が狭くなるように構成されている。
　還元炉本体７１は、供給口７１ａと、導出口７１ｂと、ガス流入口７１ｃと、を有している。
　供給口７１ａは、還元炉本体７１の上端に設けられている。供給口７１ａは、当該供給口７１ａを通じて還元炉本体７１の外部空間から内部空間へ焼結ペレットを供給可能なように、当該外部空間と内部空間とを連通している。
　導出口７１ｂは、還元炉本体７１の下端に設けられている。導出口７１ｂは、当該導出口７１ｂを通じて還元炉本体７１の内部空間から外部空間へ還元鉄を導出可能なように、当該内部空間と外部空間と内部空間とを連通している。
　ガス流入口７１ｃは、還元炉本体７１の中間部分に設けられている。ガス流入口７１ｃは、当該ガス流入口７１ｃを通じて還元炉本体７１の外部空間から内部空間へ流入する還元ガスが、供給口７１ａを通じて当該内部空間に供給された複数の焼結ペレットの間を通って上方へ流れるように、当該外部空間と内部空間とを連通している。
　次に、製造装置Ｘ１および還元炉Ｙ１を用いた還元鉄の製造方法について、図１を参照しながら説明する。本実施形態では、還元鉄は、以下の工程を含む製造方法によって製造される。
　１）混合および造粒工程
　まず、鉄鉱石ホッパ２０に酸化鉄および酸化アルミニウムを含む鉄鉱石を投入するとともに、副原料ホッパ１０に石灰を含む副原料を投入する。そして、鉄鉱石ホッパ２０に投入された鉄鉱石を当該鉄鉱石ホッパ２０の底からペレタイザ３０へと流入させ、副原料ホッパ１０に投入された石灰を含む副原料を当該副原料ホッパ１０の底からペレタイザ３０へと流入させる。その後、ペレタイザ３０を回転させることにより、当該ペレタイザ３０内において鉄鉱石と石灰を含む副原料とを混合させ、これにより鉄鉱石と石灰を含む副原料とを有する複数のペレット粒を生成する。
　なお、副原料ホッパ１０に投入する石灰の量は、後述するロータリーキルン５０が前記ペレット粒を焼成することにより生成される焼結ペレットにおいて、重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．５以上となるように予め調整する。
　２）予熱工程
　次に、複数のペレット粒を図略のシードスクリーンによってスクリーニングし、所定の外径範囲の外径を有するペレット粒のみを予熱部４０に投入する。これにより、予熱部４０に複数のペレット粒を加熱させ、当該複数のペレット粒に含まれる水分を蒸発させた後、当該複数のペレット粒を所定の固さに調整する。
　３）焼成工程
　そして、予熱部４０に加熱させた複数のペレット粒をロータリーキルン５０へ流入させることにより、当該複数のペレット粒をロータリーキルン５０内において転動させつつ、当該複数のペレット粒にキルンバーナーの火炎を噴射する。これによって、複数のペレット粒を焼成し、重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．５以上である複数の焼結ペレットを生成する。
　４）冷却工程
　そして、ロータリーキルン５０において生成した複数の焼結ペレットをクーラー６０に流入させる。これにより、当該クーラー６０に複数の焼結ペレットを所定温度まで冷却させる。これにより、製造装置Ｘ１を用いた焼結ペレットの製造が完了する。
　５）還元工程
　その後、製造装置Ｘ１を用いて製造した複数の焼結ペレットを還元炉本体７１の供給口７１ａを通じて当該還元炉本体７１の内部空間に供給する。これにより、還元炉本体７１の内部空間に供給された複数の焼結ペレットは、自重に従って導出口７１ｂに向けて流れ落ちる。このとき、ガス流入口７１ｃを通じて還元炉本体７１の内部空間に還元ガスを流入させることにより、当該内部空間において複数の焼結ペレットの流れ方向とは反対方向に還元ガスを流す。これによって、還元ガスが複数の焼結ペレットの間を通って供給口７１ａへと流れる。この際に、複数の焼結ペレットと還元ガスとが反応することにより、当該複数の焼結ペレットが複数の還元鉄に還元され、当該複数の還元鉄が導出口７１ｂを通じて還元炉本体７１の外部空間へと導出される。これにより、還元炉Ｙ１を用いた還元鉄の製造が完了する。
　以上のように、本実施形態に係る還元鉄の製造方法によれば、還元炉Ｙ１内において焼結ペレットを還元する際に、当該還元炉Ｙ１の良好な運転を維持できる程度に粉体の発生を低減することができる。具体的には、以下のとおりである。
　本発明者は、還元炉Ｙ１内における粉体の発生を低減するための指標として、焼結ペレットにおける重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３に着目し、当該重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．５以上であれば、還元炉Ｙ１内において焼結ペレットを還元する際に、当該還元炉Ｙ１の良好な運転を維持できる程度に粉体の発生を低減することができることをつきとめた。具体的には以下のとおりである。
　まず、本発明者は、酸化アルミニウムを含む鉄鉱石を原料として製造された焼結ペレットが還元される際、当該酸化アルミニウムが要因となって粉体が発生することをつきとめた。次に、本発明者は、焼結ペレットの還元時における粉体の発生を防ぐには、焼結ペレットを製造する際に石灰を混合することにより石灰融液を生成させ、これに酸化アルミニウムを溶かし込むことが有効であることをつきとめた。つまり、焼結ペレットは、酸化アルミニウムを十分に溶かし込むことができる程度の石灰融液を含んでいれば粉体の発生を低減することができ、重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３を適切な値に設定することによって還元炉の良好な運転を維持できる。本実施形態に係る還元鉄の製造方法では、焼結ペレットを製造するに際して、前記適切な値として焼結ペレットの重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３を０．５以上に調整することにより、還元炉Ｙ１の良好な運転を維持することが可能である。
　特に本実施形態に係る還元鉄の製造方法では、還元炉Ｙ１内において複数の焼結ペレット間を通過する還元ガスを当該複数の焼結ペレットと反応させることにより、当該複数の焼結ペレットを還元鉄に還元するため、本実施形態に係る焼結ペレットの製造方法が特に有効である。具体的に、還元炉Ｙ１内において複数の焼結ペレット間を通過する還元ガスを当該複数の焼結ペレットと反応させることにより、当該複数の焼結ペレットを還元鉄に還元する場合、還元炉Ｙ１内において粉体が発生するとことにより還元ガスの流路抵抗が増大し、当該流路抵抗の増大が還元炉Ｙ１の良好な運転に著しい影響を及ぼす可能性が高い。このため、還元炉Ｙ１内における粉体の発生を低減することが、当該還元炉Ｙ１の良好な運転を維持するために極めて有効である。
　なお、本実施形態に係る還元鉄の製造方法では、還元炉Ｙ１内において複数の焼結ペレット間を通過する還元ガスを当該複数の焼結ペレットと反応させることにより、当該複数の焼結ペレットを還元鉄に還元したが、還元炉Ｙ１内における焼結ペレットの還元方法は特に限定されない。例えば、還元炉Ｙ１内に焼結ペレットとコークス等の還元材料とを投入し、当該還元炉内に加熱空気を流入させることによって還元材料を燃焼させることにより、焼結ペレットを還元鉄に還元してもよい。
　また、本実施形態に係る還元鉄の製造方法では、焼結ペレットの製造工程において、ロータリーキルン５０を用いてペレット粒を焼成したが、ペレット粒の焼成方法は特に限定されない。例えば、ロータリーキルン５０以外の焼成炉を用いてペレット粒を焼成してもよい。この場合、ロータリーキルン５０前後の構成要素についても、焼結ペレットの製造工程に応じて適宜変更され得る。
　還元炉Ｙ１の良好な運転を維持できる程度に粉体の発生を低減することが可能な焼結ペレットの適切な重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３を調査するため、Ｉ型ドラムを用いた粉体発生試験を行い、粉体発生率の評価を行った。具体的には以下のとおりである。
　まず、ＩＳＯ１１２５７の規格に従ったリンダ―炉の試験装置を用いて、図２に示すペレットＮо．１～７の焼結ペレットを還元した。ペレットＮо．１～７の焼結ペレットを還元する際における各種の還元条件は、全て実機における代表的な炉内条件を模擬して決定されたものである。具体的に、ペレットＮо．１～７の焼結ペレットは、鉄鉱石と石灰を含む副原料とを混合した直径１１～１６ｍｍの焼結ペレットを５００ｇだけ試験装置に投入し、当該試験装置を１０ｒｐｍで回転させつつ、実機を模擬した代表的な滞留時間に従って実機を模擬した代表的なガス組成およびガス温度の還元ガスを試験装置内に流すことによって生成した。
　図２には、ペレットＮо．１～７の焼結ペレットの生成に用いた鉄鉱石の種別と、ペレットＮо．１～７の焼結ペレット成分（ｗｔ％）と、ペレットＮо．１～７の焼結ペレットの重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３（ｗｔ％／ｗｔ％）と、を示している。
　図２に示すように、ペレットＮо．１～５の焼結ペレットは、図３に示す比率の成分を含む鉄鉱石Ａより生成される。また、ペレットＮо．６の焼結ペレットは、鉄鉱石Ａとは異なる比率の成分を含む鉄鉱石Ｂより生成されており、ペレットＮо．７の焼結ペレットは、鉄鉱石Ａおよび鉄鉱石Ｂとは異なる比率の成分を含む鉄鉱石Ｃより生成されている。
　ここで、重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．４であるペレットＮо．２の焼結ペレットによれば、当該焼結ペレットを実機の代表的な還元炉Ｙ１において還元した際に、直径６．７ｍｍ以下の粉体が明らかに多く発生することが確認されており、実機における還元炉Ｙ１の良好な運転が阻害されることがわかっている。
　一方、重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．５であるペレットＮо．６の焼結ペレットによれば、当該焼結ペレットを実機の代表的な還元炉Ｙ１において還元した際に、実機における還元炉Ｙ１の良好な運転が維持されることがわかっている。
　次に、リンダ―炉の試験装置を用いて還元した各ペレットＮо．１～７を図４に示すＩ型ドラム１００に投入し、粉体発生率の評価試験を行った。Ｉ型ドラム１００は、中空状の円筒体であるドラム本体１１０と、当該ドラム本体１１０内に各ペレットＮо，１～７を投入するための投入部１２０と、ドラム本体１１０の長手方向に直交するとともに当該ドラム本体１１０の回転中心となる回転軸１３０と、を有している。そして、Ｉ型ドラム１００は、投入部１２０を通じて投入された各ペレットＮо．１～７をドラム本体１１０内に収容した状態で、回転軸１３０を中心に回転することにより、実機の還元炉Ｙ１内において焼結ペレットを還元する際に加わる衝撃を模擬した力を各ペレットＮо．１～７に加える。本実施例では、各ペレットＮо．１～７の焼結ペレットをリンダ―試験において還元した後、直径６．７ｍｍ以上のペレットのみをＩ型ドラム１００に投入し、当該Ｉ型ドラム１００を１０分間に３００回転させることにより、実機の炉壁において加わる衝撃を模擬した力を各ペレットＮо．１～７に加えた。
　ここで、図５には、Ｉ型ドラム１００による粉体発生試験の後における各ペレットＮо．１～７の重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３と粉体発生率とを示す。本実施例では、粉体発生率とは、ペレットの全量に対する直径６．７ｍｍ以下の粉体の割合を指す。
　鉄鉱石Ａを原料とするペレットＮо．１～５におけるＩ型ドラム１００による粉体発生試験の結果を図５に示すグラフにプロットした結果、当該ペレットＮо．１～５の焼結ペレットにおける重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が大きいほど粉体発生率が低い傾向にあることが確認された。そこで、鉄鉱石Ａとは異なる鉄鉱石Ｂ，Ｃを原料とするペレットＮо．６，７におけるＩ型ドラム１００による粉体発生試験の結果を図５に示すグラフにプロットすると、当該ペレットＮо．６，７についてもペレットＮо．１～５と同様の傾向が確認された。具体的に、図５におけるペレットＮо．１～７の各点の近似曲線は、ペレットＮо．１～５の各点の近似曲線とほぼ合致していた。すなわち、焼結ペレットの原料となる鉄鉱石の種類に関係なく、当該焼結ペレットの重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が大きければ大きいほど、粉体発生率が低くなることが確認された。これは、前述したとおり、酸化アルミニウムの重量に対して酸化カルシウムの重量が大きいと、焼結ペレットが還元される際に析出する酸化アルミニウムを焼成段階で融液側に十分溶かし込むことができるからだと考えられる。
　なお、図５に示すように、ペレットＮо．２では、Ｉ型ドラム１００による粉体発生試験によってペレットの全量に対して３０％の粉体が発生している。これは、明らかに粉体が多く発生していると認識できるレベルであり、Ｉ型ドラム１００による粉体発生試験が実機の代表的な還元炉Ｙ１の炉壁における粉体の発生を模擬できていることがわかる。
　以上の試験結果より、重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が大きい焼結ペレットほど還元する際に粉体が発生しにくいことがわかった。そして、少なくとも重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．５であるペレットＮо．２の焼結ペレットは、実機の代表的な還元炉Ｙ１にて還元した際に当該還元炉Ｙ１の良好な運転を維持できる程度の粉体しか発生しなかったことが確認されている。このため、焼結ペレットの重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．５以上であれば、実機の代表的な還元炉Ｙ１にて当該焼結ペレットを還元する際に当該還元炉Ｙ１の良好な運転を維持できることがわかった。
　ここで、上記実施形態について概説する。
　本発明の一局面に従う焼結ペレットの製造方法は、還元炉内に供給されることにより還元されて還元鉄となる焼結ペレットの製造方法であって、酸化鉄および酸化アルミニウムを含む鉄鉱石と石灰とを混合することによりペレット粒を生成する混合および造粒工程と、前記ペレット粒を焼成することにより前記焼結ペレットを生成する焼成工程と、を備え、前記焼成工程において生成される前記焼結ペレットにおける重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．５以上となるように、前記混合および造粒工程において前記石灰の量を調整する。
　本発明者は、還元炉内における粉体の発生を低減するための指標として、焼結ペレットにおける重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３に着目し、当該重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．５以上であれば還元炉の良好な運転を維持できる程度に粉体の発生を低減することができることをつきとめた。具体的には、以下のとおりである。
　まず、本発明者は、酸化アルミニウムを含む鉄鉱石を原料として製造された焼結ペレットが還元される際、当該酸化アルミニウムが要因となって粉体が発生することをつきとめた。次に、本発明者は、焼結ペレットの還元時における粉体の発生を防ぐには、焼結ペレットを製造する際に石灰を混合することにより石灰融液を生成させ、これに酸化アルミニウムを溶かし込むことが有効であることをつきとめた。つまり、焼結ペレットは、酸化アルミニウムを十分に溶かし込むことができる程度の石灰融液を含んでいれば粉体の発生を低減することができ、重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３を適切な値に設定することによって還元炉の良好な運転を維持できる。上記の焼結ペレットの製造方法では、前記適切な値として、焼結ペレットの重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３を０．５以上とすることにより、還元炉の良好な運転を維持することが可能である。
　本発明の一局面に従う還元鉄の製造方法は、上記の焼結ペレットの製造方法によって複数の焼結ペレットを製造する焼結ペレット製造工程と、前記複数の焼結ペレットを還元炉内に供給することにより当該複数の焼結ペレットを還元鉄に還元する還元工程と、を備える。
　上記の還元鉄の製造方法では、重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．５以上になるように焼結ペレットを生成し、当該焼結ペレットを還元炉に供給することにより還元鉄に還元することにより、還元炉内における粉体の発生を低減して当該還元炉の良好な運転を維持することができる。
　前記還元工程は、前記還元炉内に供給した前記複数の焼結ペレット間を通過するように当該還元炉内に還元ガスを流すことによって前記複数の焼結ペレットと前記還元ガスとを反応させ、これにより前記複数の焼結ペレットを前記還元鉄に還元させることを含むことが好ましい。
　本件発明は、還元炉内において複数の焼結ペレット間を通過する還元ガスを当該複数の焼結ペレットと反応させることにより当該複数の焼結ペレットを還元鉄に還元する場合に特に有効である。具体的に、前記のような場合には、複数の焼結ペレットを還元鉄に還元するに際して粉体が発生するとことにより還元ガスの流路抵抗が増大し、当該流路抵抗の増大が還元炉の良好な運転に著しい影響を及ぼす可能性が高い。このため、前記のような場合には、還元炉内における粉体の発生を低減することが、当該還元炉の良好な運転を維持するために極めて有効である。
　本発明の一局面に従う焼結ペレットは、還元炉に投入されることにより還元されて還元鉄となる焼結ペレットであって、酸化鉄、酸化アルミニウム、および酸化カルシウムを含んでおり、重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．５以上である。
　上記の焼結ペレットは、重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．５以上であるため、当該焼結ペレットを還元炉に供給した際に当該還元炉の良好な運転を維持できる程度に粉体の発生を低減することができる。

Claims (4)

  1. 　還元炉内に供給されることにより還元されて還元鉄となる焼結ペレットの製造方法であって、
    　酸化鉄および酸化アルミニウムを含む鉄鉱石と石灰とを混合することによりペレット粒を生成する混合および造粒工程と、
    　前記ペレット粒を焼成することにより前記焼結ペレットを生成する焼成工程と、を備え、
    　前記焼成工程において生成される前記焼結ペレットにおける重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．５以上となるように、前記混合および造粒工程において前記石灰の量を調整する、焼結ペレットの製造方法。
  2. 　請求項１に記載の焼結ペレットの製造方法によって複数の焼結ペレットを製造する焼結ペレット製造工程と、
    　前記複数の焼結ペレットを還元炉内に供給することにより当該複数の焼結ペレットを還元鉄に還元する還元工程と、を備える還元鉄の製造方法。
  3. 　前記還元工程は、前記還元炉内に供給した前記複数の焼結ペレット間を通過するように当該還元炉内に還元ガスを流すことによって前記複数の焼結ペレットと前記還元ガスとを反応させ、これにより前記複数の焼結ペレットを前記還元鉄に還元させることを含む、請求項２に記載の還元鉄の製造方法。
  4. 　還元炉に投入されることにより還元されて還元鉄となる焼結ペレットであって、
    　酸化鉄、酸化アルミニウム、および酸化カルシウムを含んでおり、重量比ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３が０．５以上である、焼結ペレット。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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