JP2009249734A

JP2009249734A - 低品位鉄スクラップを利用した高炉製鉄方法

Info

Publication number: JP2009249734A
Application number: JP2008103033A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Yoshinaga; 陽一吉永; Yoshiaki Nishina; 慶晃西名; Seiji Enoeda; 成治榎枝; Takeshi Tsubone; 剛坪根; Toshikatsu Kyozuka; 敏勝経塚; Toshifumi Hachiman; 稔文八幡
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2008-04-11
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2028-04-11
Also published as: JP5277698B2

Abstract

【課題】銅線やプラスチック類などの非鉄分が混入した低品位鉄スクラップを大量に利用して高級鋼材を効率よく製造することができる高炉製鉄方法を提供する。
【解決手段】廃自動車や建築廃材等の廃棄物を解体して低品位鉄スクラップを製造する低品位鉄スクラップ製造工程と、低品位鉄スクラップから高品位鉄スクラップを製造する高品位鉄スクラップ製造工程と、高品位鉄スクラップを製鉄原料用に処理する高品位鉄スクラップ製鉄原料化工程と、高品位鉄スクラップを高炉等または／および転炉に投入する高品位鉄スクラップ投入工程とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、銅線などの非鉄分が混入した低品位の鉄スクラップ（低品位鉄スクラップ）を利用して高炉製鉄を行う、低品位鉄スクラップを利用した高炉製鉄方法に関するものである。

従来から、廃自動車や建築廃材等に由来する鉄スクラップは、電炉製鉄法において、電炉での製鉄原料（鉄源）として利用されている。その際は、スクラップ工場で、廃自動車等を解体・破砕し、磁力選別機で鉄主体のスクラップ（鉄スクラップ）を選別回収した後、貯蔵や搬送に都合の良いように、所定の形状にプレス成形したり、裁断して結束したりして、出荷されている。そして、電炉工場では、入荷した鉄スクラップを解砕して、電炉に投入し、鉄源として利用している（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１９５５１６号公報

近年、鉄スクラップの利用拡大の観点から、高炉製鉄法においても、高炉溶銑に鉄スクラップを混合し、転炉やトピートなどの精錬設備に投入して、製鉄原料（鉄源）として活用するようになってきた。

しかし、従来に比べて大量に鉄スクラップを高級鋼材用の製鉄原料として用いる場合（例えば、転炉投入溶銑の１０％以上用いる場合、すなわち、転炉投入溶銑が３００トン／鍋の場合、鉄スクラップを３０トン以上用いる場合）には、従来は問題とならなかった鉄スクラップ中の銅線やプラスチック類などの非鉄混入物を十分に分離・除去して、高純度の鉄スクラップ（高品位鉄スクラップ）とする必要がでてきた。

本発明は、上記のような事情を踏まえてなされたものであり、銅線やプラスチック類などの非鉄分が混入した低品位鉄スクラップを大量に利用して高級鋼材を効率よく製造することができる高炉製鉄方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］製鉄所で高炉等と転炉を用いて製鉄を行う高炉製鉄方法において、低品位鉄スクラップから高品位鉄スクラップを製造する高品位鉄スクラップ製造工程と、高品位鉄スクラップを高炉等または／および転炉に投入する高品位鉄スクラップ投入工程とを備えていることを特徴とする低品位鉄スクラップを利用した高炉製鉄方法。

［２］高品位鉄スクラップ製造工程の前に、廃棄物を解体して低品位鉄スクラップを製造する低品位鉄スクラップ製造工程を備えていることを特徴とする前記［１］に記載の低品位鉄スクラップを利用した高炉製鉄方法。

［３］高品位鉄スクラップ製造工程の後に、高品位鉄スクラップを製鉄原料用に処理する高品位鉄スクラップ製鉄原料化工程を備えていることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の低品位鉄スクラップを利用した高炉製鉄方法。

［４］高品位鉄スクラップ製造工程以降の工程を製鉄所内で行うことを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の低品位鉄スクラップを利用した高炉製鉄方法。

［５］高品位鉄スクラップ製造工程以前の工程を製鉄所外で行い、それ以降の工程を製鉄所内で行うことを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の低品位鉄スクラップを利用した高炉製鉄方法。

［６］高品位鉄スクラップ製造工程の後に、高品位鉄スクラップを粒度選別する高品位鉄スクラップ粒度選別工程を設け、該高品位鉄スクラップ粒度選別工程で大塊物に選別された高品位鉄スクラップは高炉等に投入し、小塊物に選別された高品位鉄スクラップは転炉に投入することを特徴とする前記［１］〜［５］のいずれかに記載の低品位鉄スクラップを利用した高炉製鉄方法。

［７］高品位鉄スクラップ製造工程では、低品位鉄スクラップを破砕機によって破砕・分離し、その破砕混合物を揺動反発式選別機によって重量物と軽量物と小径物とに選別・回収し、重量物として選別・回収された破砕物を磁力選別機によって磁性物と非磁性物に選別し、磁性物として選別・回収された破砕物を高品位鉄スクラップとすることを特徴とする前記［１］〜［６］のいずれかに記載の低品位鉄スクラップを利用した高炉製鉄方法。

なお、上記［１］〜［７］において、「高炉等」とは、転炉に溶銑を供給する設備を意味するものであり、高炉以外の溶解炉（例えば、シャフト炉）を含んでいる。

本発明の高炉製鉄方法においては、銅線やプラスチック類などの非鉄分が混入した低品位鉄スクラップを大量に利用して高級鋼材を効率よく製造することができる。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る高炉製鉄方法の工程図である。

図１に示すように、この実施形態１においては、低品位鉄スクラップを転炉用の原料として利用するものであり、次のような工程を備えている。

（Ｓ１１）スクラップ工場において、廃自動車や建築廃材等の廃棄物を解体して、銅線やプラスチック類などの非鉄分が混入した低品位鉄スクラップ（例えば、銅が０．５％程度混入）を製造する低品位鉄スクラップ製造工程。

（Ｓ１２）低品位鉄スクラップ製造工程で製造された低品位鉄スクラップを製鉄所に輸送する輸送工程。

（Ｓ１３）製鉄所に輸送されてきた低品位鉄スクラップから銅線やプラスチック類などの転炉での製鋼に不適な非鉄分を選別・分離して、高品位鉄スクラップを製造する高品位鉄スクラップ製造工程。

（Ｓ１４）高品位鉄スクラップ製造工程で製造された高品位鉄スクラップを転炉用の製鉄原料に処理する高品位鉄スクラップ製鉄原料化工程。具体的には、高品位化スクラップを一時保管し（通常、製鋼原料ヤードに山積保管している）、転炉に投入する際に、必要に応じて、製鉄所で発生したスクラップとブレンド処理したり、投入量を調整したりする。また、転炉に大量投入しやすいように、必要に応じて、高品位鉄スクラップを塊状に成形する。

（Ｓ１５）高品位鉄スクラップ製鉄原料化工程で処理された高品位鉄スクラップを転炉に投入する高品位鉄スクラップ投入工程。

そして、転炉において、投入された高品位鉄スクラップと高炉等から供給された溶銑が合わさって溶鋼が製造される。

［実施形態２］
図２は、本発明の実施形態２に係る高炉製鉄方法の工程図である。

図２に示すように、この実施形態２においては、低品位鉄スクラップを高炉等用の原料として利用するものであり、次のような工程を備えている。

（Ｓ２１）スクラップ工場において、廃自動車や建築廃材等の廃棄物を解体して、銅線やプラスチック類などの非鉄分が混入した低品位鉄スクラップ（例えば、銅が０．５％程度混入）を製造する低品位鉄スクラップ製造工程。

（Ｓ２２）低品位鉄スクラップ製造工程で製造された低品位鉄スクラップを製鉄所に輸送する輸送工程。

（Ｓ２３）製鉄所に輸送されてきた低品位鉄スクラップから銅線やプラスチック類などの高炉等での製銑に不適な非鉄分を選別・分離して、高品位鉄スクラップを製造する高品位鉄スクラップ製造工程。

（Ｓ２４）高品位鉄スクラップ製造工程で製造された高品位鉄スクラップを高炉等用の製鉄原料に処理する高品位鉄スクラップ製鉄原料化工程。具体的には、高品位化スクラップを一時保管し（通常、製鋼原料ヤードに山積保管している）、高炉等に投入する際に、必要に応じて、製鉄所で発生したスクラップとブレンド処理したり、投入量を調整したりする。また、高炉等に大量投入しやすいように、必要に応じて、高品位鉄スクラップを塊状に成形する。

（Ｓ２５）高品位鉄スクラップ製鉄原料化工程で処理された高品位鉄スクラップを高炉等に投入する高品位鉄スクラップ投入工程。

そして、高炉等において、投入された高品位鉄スクラップも利用して溶銑が製造され、転炉に供給される。

［実施形態３］
図３は、本発明の実施形態３に係る高炉製鉄方法の工程図である。

図３に示すように、この実施形態３においては、上記の実施形態１と同様に、低品位鉄スクラップを転炉用の原料として利用するものであるが、実施形態１とは、高品位鉄スクラップ製造工程を製鉄所外で行う点が異なっており、次のような工程を備えている。

（Ｓ３１）スクラップ工場において、廃自動車や建築廃材等の廃棄物を解体して、銅線やプラスチック類などの非鉄分が混入した低品位鉄スクラップ（例えば、銅が０．５％程度混入）を製造する低品位鉄スクラップ製造工程。

（Ｓ３２）低品位鉄スクラップ製造工程で製造された低品位鉄スクラップから銅線やプラスチック類などの転炉での製鋼に不適な非鉄分を選別・分離して、高品位鉄スクラップを製造する高品位鉄スクラップ製造工程。

（Ｓ３３）高品位鉄スクラップ製造工程で製造された低品位鉄スクラップを製鉄所に輸送する輸送工程。

（Ｓ３４）製鉄所に輸送されてきた高品位鉄スクラップを転炉用の製鉄原料に処理する高品位鉄スクラップ製鉄原料化工程。具体的には、高品位化スクラップを一時保管し（通常、製鋼原料ヤードに山積保管している）、転炉に投入する際に、必要に応じて、製鉄所で発生したスクラップとブレンド処理したり、投入量を調整したりする。また、転炉に大量投入しやすいように、必要に応じて、高品位鉄スクラップを塊状に成形する。

（Ｓ３５）高品位鉄スクラップ製鉄原料化工程で処理された高品位鉄スクラップを転炉に投入する高品位鉄スクラップ投入工程。

［実施形態４］
図４は、本発明の実施形態４に係る高炉製鉄方法の工程図である。

図４に示すように、この実施形態４においては、上記の実施形態２と同様に、低品位鉄スクラップを高炉等用の原料として利用するものであるが、実施形態２とは、高品位鉄スクラップ製造工程を製鉄所外で行う点が異なっており、次のような工程を備えている。

（Ｓ４１）スクラップ工場において、廃自動車や建築廃材等の廃棄物を解体して、銅線やプラスチック類などの非鉄分が混入した低品位鉄スクラップ（例えば、銅が０．５％程度混入）を製造する低品位鉄スクラップ製造工程。

（Ｓ４２）低品位鉄スクラップ製造工程で製造された低品位鉄スクラップから銅線やプラスチック類などの高炉等での製銑に不適な非鉄分を選別・分離して、高品位鉄スクラップを製造する高品位鉄スクラップ製造工程。

（Ｓ４３）高品位鉄スクラップ製造工程で製造された低品位鉄スクラップを製鉄所に輸送する輸送工程。

（Ｓ４４）製鉄所に輸送されてきた高品位鉄スクラップを高炉等用の製鉄原料に処理する高品位鉄スクラップ製鉄原料化工程。具体的には、高品位化スクラップを一時保管し（通常、製鋼原料ヤードに山積保管している）、高炉等に投入する際に、必要に応じて、製鉄所で発生したスクラップとブレンド処理したり、投入量を調整したりする。また、高炉等に大量投入しやすいように、必要に応じて、高品位鉄スクラップを塊状に成形する。

（Ｓ４５）高品位鉄スクラップ製鉄原料化工程で処理された高品位鉄スクラップを高炉等に投入する高品位鉄スクラップ投入工程。

［実施形態５］
図５は、本発明の実施形態５に係る高炉製鉄方法の工程図である。

図５に示すように、この実施形態５においては、低品位鉄スクラップを高炉用の原料、溶解炉用の原料、転炉用の原料として利用するものであり、次のような工程を備えている。

（Ｓ５１）スクラップ工場において、廃自動車や建築廃材等の廃棄物を解体して、銅線やプラスチック類などの非鉄分が混入した低品位鉄スクラップ（例えば、銅が０．５％程度混入）を製造する低品位鉄スクラップ製造工程。

（Ｓ５２）低品位鉄スクラップ製造工程で製造された低品位鉄スクラップを製鉄所に輸送する輸送工程。

（Ｓ５３）製鉄所に輸送されてきた低品位鉄スクラップから銅線やプラスチック類などの製鉄に不適な非鉄分を選別・分離して、高品位鉄スクラップを製造する高品位鉄スクラップ製造工程。

（Ｓ５４）高品位鉄スクラップ製造工程で製造された高品位鉄スクラップを篩によって大塊物と小塊物に粒度選別する高品位鉄スクラップ粒度選別工程。

（Ｓ５５）高品位鉄スクラップ粒度選別工程で粒度選別された高品位鉄スクラップを製鉄原料に処理する高品位鉄スクラップ製鉄原料化工程。具体的には、高品位化スクラップを一時保管し、高炉、溶解炉、転炉に投入する際に、必要に応じて、製鉄所で発生したスクラップとブレンド処理したり、投入量を調整したりする。また、高炉、溶解炉、転炉に大量投入しやすいように、必要に応じて、高品位鉄スクラップを塊状に成形する。

（Ｓ５６）高品位鉄スクラップ製鉄原料化工程で処理された高品位鉄スクラップを高炉、溶解炉、転炉に投入する高品位鉄スクラップ投入工程。その際、高炉と溶解炉には大塊物が投入され、転炉には小塊物が投入される。

そして、高炉および溶解炉において、投入された高品位鉄スクラップも利用して溶銑が製造され、転炉に供給される。次に、転炉において、投入された高品位鉄スクラップと高炉および溶解炉から供給された溶銑が合わさって溶鋼が製造される。

ちなみに、上記のおいて、大塊物と小塊物に選別する際の選別粒度（篩目の大きさ）は、高炉等と転炉での処理に応じて適宜定めればよいが、例えば、５０ｍｍにすればよい。

なお、上記の実施形態１〜５において、高品位鉄スクラップ製造工程で製造された高品位鉄スクラップをそのまま高炉等または転炉に投入できる場合は、高品位鉄スクラップ原料化工程を設ける必要はない。

ここで、上記の実施形態１〜５における高品位鉄スクラップ製造工程の具体例を図６に基づいて説明する。

図６に示すように、廃自動車や建築廃材に由来し、銅線やプラスチック類等の非鉄分が混入した低品位鉄スクラッップを、ハンマ型破砕機１１によって、１００〜１５０ｍｍ程度の大きさの塊（中塊）に破砕する。その際に、ハンマ型破砕機１１では、複数のハンマが回転することにより、投入された低品位鉄スクラッップが破砕されるとともに、破砕物同士が摩滅して、鉄部分にハンダ付け接合していた銅線が外れる。これによって、鉄分と銅線とプラスチック類とが一体化していた鉄スクラップが、鉄分と銅線とプラスチック類とに破砕・分離される。

この後、この破砕混合物（鉄分と銅線とプラスチック類とが混合）から鉄分を磁力選別することで、高純度スクラップ鉄を得ることができればよいが、破砕混合物では銅線が鉄分やプラスチック類に絡み付いており、そのままの状態では適切に磁力選別を行うことが難しい。

そこで、破砕混合物を揺動反発式選別機（揺動回転式選別機）１３によって、重量物と軽量物と小径物とに選別・回収することで、鉄分やプラスチック類への銅線の絡み付きを無くしてから、磁力選別を行う。

ちなみに、揺動反発式選別機１３は、クランク軸の回転により搭載物を傾斜上方に送るような揺動運動（振幅は３０ｍｍ以上）をする傾斜スクリーン上に被選別物を投入し、被選別物を構成する物体の重量、形状および硬度の差により傾斜スクリーン上で反発する弾道が異なることを利用して、被選別混合物を選別する形態選別装置であり、傾斜スクリーン上での跳ね返りが大きい重量物は傾斜スクリーンの傾斜下方に回収され、傾斜スクリーン上での跳ね返りが小さい軽量物は傾斜スクリーンの傾斜上方に回収され、傾斜スクリーンの篩目より小さい小径物は傾斜スクリーンの篩下に回収されるような構造になっている。

したがって、このような揺動反発式選別機１３に、鉄分と銅線とプラスチック類とが混合した破砕混合物を投入すると、傾斜スクリーンの傾斜上方の軽量物側に、軽量プラスチックと銅線が回収され、傾斜スクリーンの篩下に、脆性プラスチック等の小径物が回収され、傾斜スクリーンの傾斜下方の重量物側に、鉄分と一部の非鉄混入物が回収される。

そして、揺動反発式選別機１３で重量物側に回収された破砕物（鉄分と一部の非鉄混入物）を、磁力選別機１４によって、磁性物と非磁性物に選別する。

これにより、磁力選別機１４で磁性物として選別された破砕物は、高純度な鉄スクラップ（高品位鉄スクラップ）となっており、高級鋼材用の製鉄原料として再利用することができる。

なお、上記においては、ハンマ型破砕機１１によって低品位鉄スクラッップを鉄分と銅線とプラスチック類とに破砕・分離しているが、低品位鉄スクラッップを鉄分と銅線とプラスチック類とに破砕・分離できるものであれば、他の破砕機（例えば、ギロチン式破砕機）を用いてもよい。

また、上記において、揺動反発式選別機で重量物側に回収された破砕物の鉄純度が良好であれば、その後の磁力選別機での選別を行わずに、そのまま高品位鉄スクラップとして使用することもできる。

本発明の実施形態１の工程図である。本発明の実施形態２の工程図である。本発明の実施形態３の工程図である。本発明の実施形態４の工程図である。本発明の実施形態５の工程図である。本発明の実施形態における高品位鉄スクラップ製造工程の具体例を示す図である。

符号の説明

１１ハンマ型破砕機
１３揺動反発式選別機
１４磁力選別機

Claims

製鉄所で高炉等と転炉を用いて製鉄を行う高炉製鉄方法において、低品位鉄スクラップから高品位鉄スクラップを製造する高品位鉄スクラップ製造工程と、高品位鉄スクラップを高炉等または／および転炉に投入する高品位鉄スクラップ投入工程とを備えていることを特徴とする低品位鉄スクラップを利用した高炉製鉄方法。
高品位鉄スクラップ製造工程の前に、廃棄物を解体して低品位鉄スクラップを製造する低品位鉄スクラップ製造工程を備えていることを特徴とする請求項１に記載の低品位鉄スクラップを利用した高炉製鉄方法。
高品位鉄スクラップ製造工程の後に、高品位鉄スクラップを製鉄原料用に処理する高品位鉄スクラップ製鉄原料化工程を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の低品位鉄スクラップを利用した高炉製鉄方法。
高品位鉄スクラップ製造工程以降の工程を製鉄所内で行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の低品位鉄スクラップを利用した高炉製鉄方法。
高品位鉄スクラップ製造工程以前の工程を製鉄所外で行い、それ以降の工程を製鉄所内で行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の低品位鉄スクラップを利用した高炉製鉄方法。
高品位鉄スクラップ製造工程の後に、高品位鉄スクラップを粒度選別する高品位鉄スクラップ粒度選別工程を設け、該高品位鉄スクラップ粒度選別工程で大塊物に選別された高品位鉄スクラップは高炉等に投入し、小塊物に選別された高品位鉄スクラップは転炉に投入することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の低品位鉄スクラップを利用した高炉製鉄方法。
高品位鉄スクラップ製造工程では、低品位鉄スクラップを破砕機によって破砕・分離し、その破砕混合物を揺動反発式選別機によって重量物と軽量物と小径物とに選別・回収し、重量物として選別・回収された破砕物を磁力選別機によって磁性物と非磁性物に選別し、磁性物として選別・回収された破砕物を高品位鉄スクラップとすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の低品位鉄スクラップを利用した高炉製鉄方法。