JP2938825B2 - 鉄カーバイドの製造方法 - Google Patents
鉄カーバイドの製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄カーバイド（Ｆ
ｅ3 Ｃ）を主成分とする製鉄、製鋼用の原料、例えば電
気炉等に用いる製鋼原料に好適な鉄カーバイドの製造方
法に関するものである。
ｅ3 Ｃ）を主成分とする製鉄、製鋼用の原料、例えば電
気炉等に用いる製鋼原料に好適な鉄カーバイドの製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】一般
的に鋼の製造は、高炉により鉄鉱石を銑鉄に転化し、そ
の後、平炉または転炉などにより銑鉄を鋼に転化する工
程からなる。このような伝統的な製法は、必要なエネル
ギー、設備規模およびコスト等が大きなものになるた
め、小規模の製鋼には、従来、直接製鋼により鉄鉱石を
製鋼炉原料に転化し、この製鋼炉原料を電気炉等により
鋼に転化する工程からなる方法が採用されている。かか
る直接製鋼には、鉄鉱石を還元鉄に転化する直接還元法
があるが、この方法で製造される還元鉄は反応活性が強
く、大気中の酸素と反応して発熱するため、輸送、貯蔵
には不活性ガスによるシール等の手当が必要となる。こ
のため、反応活性が低く、容易に輸送、貯蔵が可能で、
比較的高パーセンテージの鉄（Ｆｅ）を含有する鉄カー
バイド（Ｆｅ3 Ｃ）が、近年、電気炉等による製鋼原料
として使用されつつある。
的に鋼の製造は、高炉により鉄鉱石を銑鉄に転化し、そ
の後、平炉または転炉などにより銑鉄を鋼に転化する工
程からなる。このような伝統的な製法は、必要なエネル
ギー、設備規模およびコスト等が大きなものになるた
め、小規模の製鋼には、従来、直接製鋼により鉄鉱石を
製鋼炉原料に転化し、この製鋼炉原料を電気炉等により
鋼に転化する工程からなる方法が採用されている。かか
る直接製鋼には、鉄鉱石を還元鉄に転化する直接還元法
があるが、この方法で製造される還元鉄は反応活性が強
く、大気中の酸素と反応して発熱するため、輸送、貯蔵
には不活性ガスによるシール等の手当が必要となる。こ
のため、反応活性が低く、容易に輸送、貯蔵が可能で、
比較的高パーセンテージの鉄（Ｆｅ）を含有する鉄カー
バイド（Ｆｅ3 Ｃ）が、近年、電気炉等による製鋼原料
として使用されつつある。
【０００３】さらに、鉄カーバイドを主成分とする鉄鋼
原料は、輸送・貯蔵が容易であるばかりでなく、鉄原子
と化合している炭素が製銑あるいは製鋼炉の燃料源とな
る他、製鋼炉内では反応を促進する微細な気泡の発生源
となる利点もある。このようなことから鉄カーバイドを
主成分とする製鉄、製鋼用原料は近年特に注目されてい
る。
原料は、輸送・貯蔵が容易であるばかりでなく、鉄原子
と化合している炭素が製銑あるいは製鋼炉の燃料源とな
る他、製鋼炉内では反応を促進する微細な気泡の発生源
となる利点もある。このようなことから鉄カーバイドを
主成分とする製鉄、製鋼用原料は近年特に注目されてい
る。
【０００４】かかる鉄カーバイドを製造する方法は、従
来、鉄鉱石を粉体にして流動層式反応器等に充填し、還
元ガス（水素ガス）と炭化ガス（例えば、メタンガスな
ど）の混合ガスと所定温度で反応させることで、鉄鉱石
内の鉄酸化物（ヘマタイト（（Ｆｅ2Ｏ3）、マグネタイ
ト（Ｆｅ3Ｏ4）、ウスタイト（ＦｅＯ））を単一操作
（一つの反応器内に還元および炭化ガスを同時に導入し
て行う操作をいう）で還元および炭化させるものであ
り、この反応は下記の総括反応式で表される。
来、鉄鉱石を粉体にして流動層式反応器等に充填し、還
元ガス（水素ガス）と炭化ガス（例えば、メタンガスな
ど）の混合ガスと所定温度で反応させることで、鉄鉱石
内の鉄酸化物（ヘマタイト（（Ｆｅ2Ｏ3）、マグネタイ
ト（Ｆｅ3Ｏ4）、ウスタイト（ＦｅＯ））を単一操作
（一つの反応器内に還元および炭化ガスを同時に導入し
て行う操作をいう）で還元および炭化させるものであ
り、この反応は下記の総括反応式で表される。
【０００５】 ３Ｆｅ2Ｏ3＋５Ｈ2＋２ＣＨ4→２Ｆｅ3Ｃ＋９Ｈ2Ｏ なお、この種の先行技術としては、例えば、特表平６−
５０１９８３号公報に記載のものがある。
５０１９８３号公報に記載のものがある。
【０００６】次に、本発明の理解を容易にするために従
来の鉄カーバイドの製造装置の一例を説明すると、例え
ば、図１に示すようなものが知られている。同図を説明
すると、１は流動層式反応器で、この反応器１の底部に
は反応ガス（還元ガスと炭化ガス）を供給する管路２が
接続され、反応器１の頂部には反応後のガスを排出する
管路３が接続されている。４は予熱炉で、予熱炉４に送
給された粉粒体状の鉄鉱石は予熱炉４で一定時間予熱処
理を施された後、管路５を経て流動層式反応器１に投入
され、流動層式反応器１内で、所定の反応温度および反
応圧力の下で一定時間還元および炭化処理が行われ、製
品たる鉄カーバイドは管路６から排出される。
来の鉄カーバイドの製造装置の一例を説明すると、例え
ば、図１に示すようなものが知られている。同図を説明
すると、１は流動層式反応器で、この反応器１の底部に
は反応ガス（還元ガスと炭化ガス）を供給する管路２が
接続され、反応器１の頂部には反応後のガスを排出する
管路３が接続されている。４は予熱炉で、予熱炉４に送
給された粉粒体状の鉄鉱石は予熱炉４で一定時間予熱処
理を施された後、管路５を経て流動層式反応器１に投入
され、流動層式反応器１内で、所定の反応温度および反
応圧力の下で一定時間還元および炭化処理が行われ、製
品たる鉄カーバイドは管路６から排出される。
【０００７】ところが、鉄鉱石の粒径分布の幅が広い場
合、同一の操業条件で還元および炭化を行うと、反応が
進行するのに長時間を要し、能率的でない。というの
は、鉄鉱石の粒径が大きい（粗い）場合、流動層式反応
器１内の流動ガスの流速を比較的速くし、一方、鉄鉱石
の粒径が小さい（細かい）場合、流動層式反応器１内の
流動ガスの流速を比較的遅くするのが、効率的に反応を
進める上で好ましく、それぞれの粒径に対応した好まし
い操業条件が存在するからである。さらに、粗い粒径の
鉄鉱石においては流動層ではなく移動層式反応装置が好
ましい。反応を進めるためのガスは、粗い粒径の間隙を
容易に通過するからであり、流動化のためにより速い流
動ガス流速にすることは、さらなる粒子の摩擦損失によ
る微粉の発生を伴う欠点があること、エネルギー経済的
に不利となるからである。
合、同一の操業条件で還元および炭化を行うと、反応が
進行するのに長時間を要し、能率的でない。というの
は、鉄鉱石の粒径が大きい（粗い）場合、流動層式反応
器１内の流動ガスの流速を比較的速くし、一方、鉄鉱石
の粒径が小さい（細かい）場合、流動層式反応器１内の
流動ガスの流速を比較的遅くするのが、効率的に反応を
進める上で好ましく、それぞれの粒径に対応した好まし
い操業条件が存在するからである。さらに、粗い粒径の
鉄鉱石においては流動層ではなく移動層式反応装置が好
ましい。反応を進めるためのガスは、粗い粒径の間隙を
容易に通過するからであり、流動化のためにより速い流
動ガス流速にすることは、さらなる粒子の摩擦損失によ
る微粉の発生を伴う欠点があること、エネルギー経済的
に不利となるからである。
【０００８】さらに、上記総括反応式に示すように、Ｆ
ｅ2Ｏ3がＦｅ3 Ｃに変化することによってその重量は約
３／４になり、さらに、浮遊・流動中において粉粒体状
鉄鉱石が互いに擦れ合うことにより、その粒径は徐々に
小さくなる。このように、反応の進行に伴って流動物質
（粉粒体状鉄鉱石）の重さが徐々に軽くなることを考慮
すれば、流動層式反応器に供給する反応ガスの流速は、
反応前半は比較的速く、反応後半は比較的遅くするのが
効率的に反応を進める上で好ましいといえる。すなわ
ち、反応の進行状況に応じて適正な操業条件が存在する
ので、同一操業条件で還元反応と炭化反応を行うのは好
ましくない。
ｅ2Ｏ3がＦｅ3 Ｃに変化することによってその重量は約
３／４になり、さらに、浮遊・流動中において粉粒体状
鉄鉱石が互いに擦れ合うことにより、その粒径は徐々に
小さくなる。このように、反応の進行に伴って流動物質
（粉粒体状鉄鉱石）の重さが徐々に軽くなることを考慮
すれば、流動層式反応器に供給する反応ガスの流速は、
反応前半は比較的速く、反応後半は比較的遅くするのが
効率的に反応を進める上で好ましいといえる。すなわ
ち、反応の進行状況に応じて適正な操業条件が存在する
ので、同一操業条件で還元反応と炭化反応を行うのは好
ましくない。
【０００９】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、含鉄
原料の粒径に対応して、あるいは反応の進行状況に応じ
て効率的に鉄カーバイドを製造することができる方法を
提供することにある。
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、含鉄
原料の粒径に対応して、あるいは反応の進行状況に応じ
て効率的に鉄カーバイドを製造することができる方法を
提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、粉粒体状の製鉄用含鉄原料を粒径に従って
複数等級に分級し、それぞれの粒径に対応して含鉄原料
を還元および炭化することにより効率的に鉄カーバイド
を製造することができる。
に本発明は、粉粒体状の製鉄用含鉄原料を粒径に従って
複数等級に分級し、それぞれの粒径に対応して含鉄原料
を還元および炭化することにより効率的に鉄カーバイド
を製造することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明は、粉粒体状の
製鉄用含鉄原料を粒径に従って複数等級に分級し、各等
級に属する含鉄原料毎に還元および炭化して鉄カーバイ
ドを製造する方法を第一の発明とする。
製鉄用含鉄原料を粒径に従って複数等級に分級し、各等
級に属する含鉄原料毎に還元および炭化して鉄カーバイ
ドを製造する方法を第一の発明とする。
【００１２】また、上記第一の発明において、粉粒体状
の製鉄用含鉄原料を予熱した後に粒径に従って複数等級
に分級することを特徴とする鉄カーバイドの製造方法を
第二の発明とする。
の製鉄用含鉄原料を予熱した後に粒径に従って複数等級
に分級することを特徴とする鉄カーバイドの製造方法を
第二の発明とする。
【００１３】さらに、上記第二の発明において、還元お
よび炭化反応操作が、還元反応の一部を行う第一反応操
作の後に、残りの還元反応と炭化反応を行う第二反応操
作を進めることを特徴とする鉄カーバイドの製造方法を
第三の発明とする。
よび炭化反応操作が、還元反応の一部を行う第一反応操
作の後に、残りの還元反応と炭化反応を行う第二反応操
作を進めることを特徴とする鉄カーバイドの製造方法を
第三の発明とする。
【００１４】そして、粉粒体状の製鉄用含鉄原料を一部
還元する第一反応操作の後に含鉄原料を粒径に従って複
数等級に分級し、各等級に属する含鉄原料毎に残りの還
元反応と炭化反応を行う第二反応操作を進めることを特
徴とする鉄カーバイドの製造方法を第四の発明とする。
還元する第一反応操作の後に含鉄原料を粒径に従って複
数等級に分級し、各等級に属する含鉄原料毎に残りの還
元反応と炭化反応を行う第二反応操作を進めることを特
徴とする鉄カーバイドの製造方法を第四の発明とする。
【００１５】また、流動層部を仕切板によって複数の分
割室に分割した流動層式反応炉により粉粒体状の製鉄用
含鉄原料を鉄カーバイドに変換する方法であって、上記
分割室を粗粒含鉄原料用と細粒含鉄原料用の２つに分類
し、粗粒含鉄原料と細粒含鉄原料を別々に還元・炭化す
ることを特徴とする鉄カーバイドの製造方法を第五の発
明とする。
割室に分割した流動層式反応炉により粉粒体状の製鉄用
含鉄原料を鉄カーバイドに変換する方法であって、上記
分割室を粗粒含鉄原料用と細粒含鉄原料用の２つに分類
し、粗粒含鉄原料と細粒含鉄原料を別々に還元・炭化す
ることを特徴とする鉄カーバイドの製造方法を第五の発
明とする。
【００１６】本発明において、製鉄用含鉄原料とは、酸
化鉄類のヘマタイト、マグネタイト、ウスタイト及び水
酸化鉄類の第一水酸化鉄、第二水酸化鉄のうちの少なく
とも１つ、あるいはそれらのうちの２つ以上の混合物を
主成分とする、鉄鉱石もしくは製鉄プロセスから発生す
るダスト等をいう。
化鉄類のヘマタイト、マグネタイト、ウスタイト及び水
酸化鉄類の第一水酸化鉄、第二水酸化鉄のうちの少なく
とも１つ、あるいはそれらのうちの２つ以上の混合物を
主成分とする、鉄鉱石もしくは製鉄プロセスから発生す
るダスト等をいう。
【００１７】上記のように構成される本発明によれば、
粒径分布幅の広い粉粒体状の製鉄用含鉄原料を粒径に従
って複数等級に分級し、各等級に属する含鉄原料毎にそ
れぞれの粒径に対応した操業条件（反応温度、反応時
間、ガス流速等）を選択することができるので、鉄カー
バイドを効率的に製造することができる。
粒径分布幅の広い粉粒体状の製鉄用含鉄原料を粒径に従
って複数等級に分級し、各等級に属する含鉄原料毎にそ
れぞれの粒径に対応した操業条件（反応温度、反応時
間、ガス流速等）を選択することができるので、鉄カー
バイドを効率的に製造することができる。
【００１８】また、含鉄原料によっては、熱を加えられ
ると割れやすいものがある。そこで、このような原料に
対しては、予熱後に分級し、その分級後に各粒径に対応
した操業条件を選択することにより、効率的に鉄カーバ
イドを製造することができる。
ると割れやすいものがある。そこで、このような原料に
対しては、予熱後に分級し、その分級後に各粒径に対応
した操業条件を選択することにより、効率的に鉄カーバ
イドを製造することができる。
【００１９】さらに、還元反応の一部を行う第一反応操
作の後に、残りの還元反応と炭化反応を行う第二反応操
作を進める２段階方法を採用すれば、第一反応操作にお
いて使用するガスを還元反応のみに最適な組成に、ま
た、第二反応操作において使用するガスを残りの還元反
応と炭化反応に最適な組成にすることができるため、含
鉄原料の還元および炭化（鉄カーバイドへの転化）を単
一の反応操作による鉄カーバイドの製造方法より反応速
度を高め、反応時間（含鉄原料を鉄カーバイドに転化す
るために要する時間）の短縮化を図ることができる。
作の後に、残りの還元反応と炭化反応を行う第二反応操
作を進める２段階方法を採用すれば、第一反応操作にお
いて使用するガスを還元反応のみに最適な組成に、ま
た、第二反応操作において使用するガスを残りの還元反
応と炭化反応に最適な組成にすることができるため、含
鉄原料の還元および炭化（鉄カーバイドへの転化）を単
一の反応操作による鉄カーバイドの製造方法より反応速
度を高め、反応時間（含鉄原料を鉄カーバイドに転化す
るために要する時間）の短縮化を図ることができる。
【００２０】また、含鉄原料によっては、還元処理を施
されると粉化しやすいものがある。そこで、このような
原料に対しては、一部還元の後に分級し、その分級後に
各粒径に対応した還元反応条件および炭化反応条件を選
択することにより、効率的に反応を進めることができ
る。
されると粉化しやすいものがある。そこで、このような
原料に対しては、一部還元の後に分級し、その分級後に
各粒径に対応した還元反応条件および炭化反応条件を選
択することにより、効率的に反応を進めることができ
る。
【００２１】また、流動層部を仕切板によって複数の分
割室に分割した流動層式反応炉において、この分割室を
粗粒含鉄原料用と細粒含鉄原料用に分けて還元・炭化を
行う方法を採用すれば、原料の供給と製品の排出が連続
的に行え、反応が均一となり、接触面積が大きいので反
応時間を短くすることができる。
割室に分割した流動層式反応炉において、この分割室を
粗粒含鉄原料用と細粒含鉄原料用に分けて還元・炭化を
行う方法を採用すれば、原料の供給と製品の排出が連続
的に行え、反応が均一となり、接触面積が大きいので反
応時間を短くすることができる。
【００２２】
【実施例】以下に、本発明の方法を流動層式反応器に適
用した場合について説明する。 （１）分級のタイミング 上記したように、含鉄原料によっては、熱を加えられる
と割れやすいものがあり、還元処理を施されると粉化し
やすいものがある。例えば、以下の表１に示すように、
原料鉄鉱石の種類により、７０μｍ以下の微鉱石の発生
する割合は、鉄鉱石に施される処理の状況に応じて変わ
るのが一般的である。
用した場合について説明する。 （１）分級のタイミング 上記したように、含鉄原料によっては、熱を加えられる
と割れやすいものがあり、還元処理を施されると粉化し
やすいものがある。例えば、以下の表１に示すように、
原料鉄鉱石の種類により、７０μｍ以下の微鉱石の発生
する割合は、鉄鉱石に施される処理の状況に応じて変わ
るのが一般的である。
【００２３】
【表１】
【００２４】そこで、次に説明するように、鉄鉱石の種
類に適した分級のタイミングを採用することにより最適
操業条件をとることができる。
類に適した分級のタイミングを採用することにより最適
操業条件をとることができる。
【００２５】（ａ）熱を加えられると割れやすい鉄鉱石
を原料とする場合は、図２（ａ）（（ｂ）に示すような
操業形態を採用するのが好ましい。
を原料とする場合は、図２（ａ）（（ｂ）に示すような
操業形態を採用するのが好ましい。
【００２６】（ｂ）還元処理を施されると粉化しやすい
鉄鉱石を原料とする場合は、図３に示すような操業形態
を採用するのが好ましい。
鉄鉱石を原料とする場合は、図３に示すような操業形態
を採用するのが好ましい。
【００２７】なお、図２および図３において、粗鉱石の
処理と微鉱石の処理は別々の反応器で行うこともできる
が、後記するような構成の反応器であれば、同一の反応
器で粗鉱石と微鉱石を同時に処理することもできる。さ
らに、鉄鉱石の粒径分布によっては、２以上に分級する
こともできる。
処理と微鉱石の処理は別々の反応器で行うこともできる
が、後記するような構成の反応器であれば、同一の反応
器で粗鉱石と微鉱石を同時に処理することもできる。さ
らに、鉄鉱石の粒径分布によっては、２以上に分級する
こともできる。
【００２８】（２）分級点の選択 鉄鉱石の粒径分布幅に基づいて粗鉱石と微鉱石に分ける
分級点は、例えば、図４に従って行うことができる。図
４は、粒径（ｄp ：対数表示）を横軸とし、空塔速度
（ｕ：対数表示）を縦軸とした場合の流動化範囲を示す
もので、線Ａは流動化の下限を示し、線Ａ以下では速度
不足により粉鉱石は反応器内で浮遊・流動することはで
きない。一方、線Ｂは飛散速度の限界（終末速度）を示
し、線Ｂ以上では速度過多により粉鉱石は吹き飛ばされ
てしまい、同様に浮遊・流動することはできない。
分級点は、例えば、図４に従って行うことができる。図
４は、粒径（ｄp ：対数表示）を横軸とし、空塔速度
（ｕ：対数表示）を縦軸とした場合の流動化範囲を示す
もので、線Ａは流動化の下限を示し、線Ａ以下では速度
不足により粉鉱石は反応器内で浮遊・流動することはで
きない。一方、線Ｂは飛散速度の限界（終末速度）を示
し、線Ｂ以上では速度過多により粉鉱石は吹き飛ばされ
てしまい、同様に浮遊・流動することはできない。
【００２９】図４に示されているように、粉鉱石の粒径
分布が０．１〜１．０ｍｍの範囲内にあれば、これらの
粉鉱石を同一操業条件で浮遊・流動化させることも可能
である。しかし、粉鉱石の粒径分布幅が広い場合、例え
ば、粒径が０．０５〜０．５ｍｍの範囲の微鉱石と粒径
が０．５〜５ｍｍの範囲の粗鉱石からなる粉鉱石の場
合、効率的に反応を進めるためには、微鉱石と粗鉱石に
分けて反応を行うことが好ましく、微と粗に分けるその
境界点は０．２〜０．８ｍｍの間とするのが好ましい。
５〜７ｍｍ以上の粗鉱石が多いときには、流動層ではな
く移動層式反応装置とするのが好ましい。
分布が０．１〜１．０ｍｍの範囲内にあれば、これらの
粉鉱石を同一操業条件で浮遊・流動化させることも可能
である。しかし、粉鉱石の粒径分布幅が広い場合、例え
ば、粒径が０．０５〜０．５ｍｍの範囲の微鉱石と粒径
が０．５〜５ｍｍの範囲の粗鉱石からなる粉鉱石の場
合、効率的に反応を進めるためには、微鉱石と粗鉱石に
分けて反応を行うことが好ましく、微と粗に分けるその
境界点は０．２〜０．８ｍｍの間とするのが好ましい。
５〜７ｍｍ以上の粗鉱石が多いときには、流動層ではな
く移動層式反応装置とするのが好ましい。
【００３０】（３）分級設備 粒径分布幅に基づいて粉鉱石を分級した場合、粒径に対
応する操業条件をとるためには、粗鉱石、微鉱石のそれ
ぞれを別々の反応器で処理することもできるが、図５に
示すような構成の反応器であれば、一つの反応器で粗鉱
石と微鉱石を同時に処理することも可能である。すなわ
ち、流動層式反応器７内を粗鉱石用の区画８ａ〜８ｅと
微鉱石用の区画９ａ〜９ｄに分け、微鉱石の区画に供給
される反応ガスの管路１０には流量調整弁１１を設け、
反応器から排出されたガス中の微粉をサイクロン１２で
捕捉し、この微粉を区画９ａ〜９ｄに戻す方式である。
応する操業条件をとるためには、粗鉱石、微鉱石のそれ
ぞれを別々の反応器で処理することもできるが、図５に
示すような構成の反応器であれば、一つの反応器で粗鉱
石と微鉱石を同時に処理することも可能である。すなわ
ち、流動層式反応器７内を粗鉱石用の区画８ａ〜８ｅと
微鉱石用の区画９ａ〜９ｄに分け、微鉱石の区画に供給
される反応ガスの管路１０には流量調整弁１１を設け、
反応器から排出されたガス中の微粉をサイクロン１２で
捕捉し、この微粉を区画９ａ〜９ｄに戻す方式である。
【００３１】このような構成の反応器によれば、以下の
ような方法で入口ガス組成を同一とする単一の反応器を
用いて微鉱石と粗鉱石を同時に処理することも可能であ
る。すなわち、流量調整弁１１を調整することにより、
流動層式反応器７の反応ガス通過断面積当たりの微粉と
粗粉の処理能力を等しくすることができるからである。
この場合、微粉用の反応ガスの流速を小さくし、微粉の
層高（Ｈff）を粗粉の層高（Ｈfc）に比べて低くするの
が好ましい。なお、微粉は、以下の表２に示すように、
粗粉に比べて反応速度がやや速い傾向にある。この表２
は、処理能力を０．０５９ｋｇ／ＳＬＭとし、反応温度
＝６３０℃、反応圧力＝４〜５ａｔｍ、反応ガス中の水
素濃度＝６５〜８０％の場合の還元率を示す表であり、
微粉（Ｚ）の還元率は、粗粉（Ｘ、Ｙ）よりやや高くな
っている。
ような方法で入口ガス組成を同一とする単一の反応器を
用いて微鉱石と粗鉱石を同時に処理することも可能であ
る。すなわち、流量調整弁１１を調整することにより、
流動層式反応器７の反応ガス通過断面積当たりの微粉と
粗粉の処理能力を等しくすることができるからである。
この場合、微粉用の反応ガスの流速を小さくし、微粉の
層高（Ｈff）を粗粉の層高（Ｈfc）に比べて低くするの
が好ましい。なお、微粉は、以下の表２に示すように、
粗粉に比べて反応速度がやや速い傾向にある。この表２
は、処理能力を０．０５９ｋｇ／ＳＬＭとし、反応温度
＝６３０℃、反応圧力＝４〜５ａｔｍ、反応ガス中の水
素濃度＝６５〜８０％の場合の還元率を示す表であり、
微粉（Ｚ）の還元率は、粗粉（Ｘ、Ｙ）よりやや高くな
っている。
【００３２】なお、ＳＬＭとは、（標準状態の１リット
ル）×（Ｍｉｎ（分））を示す記号である。
ル）×（Ｍｉｎ（分））を示す記号である。
【００３３】
【表２】
【００３４】かくして、微粉と粗粉を同じ流動層式反応
器で処理することにより、鉱石単位重量当たりのガス使
用量を少なくし、反応器内滞留時間も短くなるので、経
済的且つ効率的に鉄カーバイドを製造することができ
る。
器で処理することにより、鉱石単位重量当たりのガス使
用量を少なくし、反応器内滞留時間も短くなるので、経
済的且つ効率的に鉄カーバイドを製造することができ
る。
【００３５】なお、分級後の鉄鉱石を鉄カーバイドの製
造ではなく、セメント製造用の副原料として利用した
り、造粒してリサイクルすることもできる。
造ではなく、セメント製造用の副原料として利用した
り、造粒してリサイクルすることもできる。
【００３６】
【発明の効果】本発明は上記のとおり構成されているの
で、次の効果を奏する。 （１）請求項１記載の発明によれば、粒径分布の幅が広
い粉粒体状の製鉄用含鉄原料の処理が可能であり、粒径
に対応した操業条件を選択することにより効率的に鉄カ
ーバイドを製造することができる。
で、次の効果を奏する。 （１）請求項１記載の発明によれば、粒径分布の幅が広
い粉粒体状の製鉄用含鉄原料の処理が可能であり、粒径
に対応した操業条件を選択することにより効率的に鉄カ
ーバイドを製造することができる。
【００３７】（２）請求項２記載の発明によれば、上記
効果に加えて、湿潤含鉄原料の分級が困難である場合、
予熱もしくは第一反応操作後の乾燥状態であるために分
級操作そのものが容易であり、また、熱を加えると割れ
やすい原料から副成する微粉を副産物としてではなく、
それぞれ成品化することができるという点で、こうした
含鉄原料の処理に適している。
効果に加えて、湿潤含鉄原料の分級が困難である場合、
予熱もしくは第一反応操作後の乾燥状態であるために分
級操作そのものが容易であり、また、熱を加えると割れ
やすい原料から副成する微粉を副産物としてではなく、
それぞれ成品化することができるという点で、こうした
含鉄原料の処理に適している。
【００３８】（３）請求項３記載の発明によれば、上記
効果に加えて、単一操作で鉄カーバイドを製造する従来
の方法では不可能な、各操作ごとに各種対応がとれ、プ
ロセスとしてフレキシブルになる。このため、転化率や
反応スピードの制御が容易になることに加え、副成品の
生成に消耗したエネルギーの無駄が有効に回収できると
いう効果がある。
効果に加えて、単一操作で鉄カーバイドを製造する従来
の方法では不可能な、各操作ごとに各種対応がとれ、プ
ロセスとしてフレキシブルになる。このため、転化率や
反応スピードの制御が容易になることに加え、副成品の
生成に消耗したエネルギーの無駄が有効に回収できると
いう効果がある。
【００３９】（４）請求項４記載の発明によれば、還元
処理を施されると粉化しやすい含鉄原料の処理に適して
いる。
処理を施されると粉化しやすい含鉄原料の処理に適して
いる。
【００４０】（５）請求項５記載の発明によれば、原料
の供給と製品の排出が連続的に行え、反応が均一とな
り、接触面積が大きいので反応時間を短くすることがで
きるという効果がある。
の供給と製品の排出が連続的に行え、反応が均一とな
り、接触面積が大きいので反応時間を短くすることがで
きるという効果がある。
【図１】鉄カーバイドの製造装置の一例を示す概略構成
図である。
図である。
【図２】本発明に従って鉄カーバイドを製造する場合の
操業形態の一例を示す図である。
操業形態の一例を示す図である。
【図３】本発明に従って鉄カーバイドを製造する場合の
操業形態の別の例を示す図である。
操業形態の別の例を示す図である。
【図４】粒径とガス流速に基づく流動化範囲を示す図で
ある。
ある。
【図５】図５（ａ）は本発明の方法を実施するに好適な
流動層式反応器の側断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の
Ｖ−Ｖ線断面図である。
流動層式反応器の側断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の
Ｖ−Ｖ線断面図である。
１、７…流動層式反応器 ４…予熱炉
フロントページの続き (72)発明者 内山 義雄 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 中谷 純也 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 中澤 輝幸 東京都千代田区丸の内２丁目６番３号 三菱商事株式会社内 (72)発明者 仁王 彰夫 東京都千代田区丸の内２丁目６番３号 三菱商事株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−278428（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−120314（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−40414（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−48604（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−261658（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−501983（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21B 13/00 101 C01B 31/30 C22B 5/12 C22C 29/02
Claims (5)
- 【請求項１】 粉粒体状の製鉄用含鉄原料を粒径に従っ
て複数等級に分級し、各等級に属する含鉄原料毎に還元
および炭化して鉄カーバイドを製造する方法。 - 【請求項２】 粉粒体状の製鉄用含鉄原料を予熱した後
に粒径に従って複数等級に分級することを特徴とする請
求項１記載の鉄カーバイドの製造方法。 - 【請求項３】 還元および炭化反応操作が、還元反応の
一部を行う第一反応操作の後に、残りの還元反応と炭化
反応を行う第二反応操作を進めることを特徴とする請求
項２記載の鉄カーバイドの製造方法。 - 【請求項４】 粉粒体状の製鉄用含鉄原料を一部還元す
る第一反応操作の後に含鉄原料を粒径に従って複数等級
に分級し、各等級に属する含鉄原料毎に残りの還元反応
と炭化反応を行う第二反応操作を進めることを特徴とす
る鉄カーバイドの製造方法。 - 【請求項５】 流動層部を仕切板によって複数の分割室
に分割した流動層式反応炉により粉粒体状の製鉄用含鉄
原料を鉄カーバイドに変換する方法であって、上記分割
室を粗粒含鉄原料用と細粒含鉄原料用の２つに分類し、
粗粒含鉄原料と細粒含鉄原料を別々に還元・炭化するこ
とを特徴とする鉄カーバイドの製造方法。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9045763A JP2938825B2 (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 鉄カーバイドの製造方法 |
| ZA981521A ZA981521B (en) | 1997-02-28 | 1998-02-24 | Method for producing iron carbide |
| BR9812414-5A BR9812414A (pt) | 1997-02-28 | 1998-02-25 | Método para a produção de carboneto de ferro e método para a conversão de um material fino contendo ferro |
| AU61169/98A AU706256B2 (en) | 1997-02-28 | 1998-02-25 | Method for producing iron carbide |
| CA002263681A CA2263681A1 (en) | 1997-02-28 | 1998-02-25 | Production method of iron carbide |
| CN98801416A CN1241166A (zh) | 1997-02-28 | 1998-02-25 | 生产碳化铁的方法 |
| EP98905666A EP0963946A4 (en) | 1997-02-28 | 1998-02-25 | METHOD FOR PRODUCING IRON CARBIDE |
| RU99120689/02A RU2162820C1 (ru) | 1997-02-28 | 1998-02-25 | Способ получения карбида железа |
| PCT/JP1998/000791 WO1998038129A1 (fr) | 1997-02-28 | 1998-02-25 | Procede de production de carbure de fer |
| US09/284,188 US6261531B1 (en) | 1997-02-28 | 1998-02-25 | Production method of iron carbide |
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| JP9045763A JP2938825B2 (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 鉄カーバイドの製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP9045763A Expired - Fee Related JP2938825B2 (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 鉄カーバイドの製造方法 |
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-
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