JP4105856B2 - Reduced iron production method by rotary bed furnace - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転床炉を用いた還元鉄の製造方法に関し、詳しくは、成品歩留まり、金属化率などに優れた、回転床炉による還元鉄を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、製鉄所などで発生する鉄分を含む粉鉄鉱石やダストおよびスケール，スラッジ等を還元処理し、還元鉄を製造する方法として、炉床が水平面内で回転する加熱床炉（以下「回転床炉」という）を用いる方法が注目されている。この方法は、回転床炉の回転床炉面に、粉状酸化鉄原料と粉状の炭材などを混合・混練し成形した塊成物を敷き詰め、床炉内で塊成物を移動させながら加熱還元させ、還元鉄を得るものである。製鐵所内などで従来処分に苦慮していた粉鉄鉱石やダストなどを有効利用し得るというメリットがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、回転床炉による還元鉄の製造にあたっては、特に成品歩留まり（成品化率ともいう）、金属化率、燃料の軽減などの効率面において、いまだ実地操業レベルとしては満足のいくものではないのが実情であり、さまざまな改良が試みられている。特に酸化鉄原料（本明細書では、「酸化鉄原料」とは、酸化鉄を含んでおり、還元処理に供する塊成物の原材料となるもののことをいう）として、製鉄工程（ステンレス製造工程を含む）で発生するダスト類、スラッジ、スケール等の従来廃棄する以外になかった酸化物系副産物を原材料として用いる場合には、これらの粒度、品質等にばらつきがあり、爆裂しやすい塊成物が含まれてしまう、あるいは成品歩留まり、金属化率を向上させることが難しいなどの問題がある。
【０００４】
特開平１１−２７９６１１号公報においては、回転炉床式加熱炉内で酸化鉄を急速かつ効率的に還元するための改良方法が記載されている。当該公報に記載の方法によれば、塊成物（当該公報では「コンパクト」と称している）の還元に際し、１ないし３分の第１の期間の加熱温度を約１３１５℃ないし約１４３０℃の温度にすると記載されている。しかし、最近では塊成物の装入口部の近傍に床炉内からのガスを排出するための排気口が設けられているタイプの回転床炉が一般的になってきており、このようなタイプの回転床炉では、炉内温度を高く維持するために燃料原単位が高くなってしまう。また、単に「コンパクト」とのみ記載されているが、ダストなどのように変質しているものが含まれ、ロットごとの品質ばらつきが大きいものを原料とする場合、還元後の成品歩留まり、金属率を上がらず、所定の品質の塊成物を安定して製造することが困難であった。
【０００５】
また、特開平１１−３１０８３２号公報には、回転床炉を用いて、製鋼廃棄物から鉄、亜鉛、鉛成分を分離、回収する方法が記載されており、塊成物（ブリケット）中に還元剤となる炭材を全炭素含有量１６〜２２％程度配合することが記載されている。この炭素含有量は、酸化物の還元可能な化学量論的な要求に合致する量より約５％炭素含有量を引き上げるに足る量として設定されている。しかし、このことは炭素を余分に用いているということでもあり、その使用量の低減が望まれる。
【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決し、成品歩留まり、金属化率を向上させること、さらには、燃料原単位、炭材使用量などを低減させることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するために、様々な検討を加えたところ、回転床炉の還元初期温度を、本来の還元温度よりも低めに設定し、さらに所定の塊成物を用いることなどにより、塊成物の爆裂などによる損傷を抑制し、成品歩留まり、金属化率などの効率を向上させることに成功し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は以下の通りである。
（１）製鉄工程で生じる酸化鉄系副産物と還元剤とを水分を添加して混合し、該混合物を圧縮して塊成化し、この塊成物を前記圧縮の際に発生した加工発熱の残存した状態で乾燥処理した後に回転床炉に装入して、炉内を回転移動する炉床上に前記塊成物を敷設し、炉内を加熱すると共に炉床を回転移動させながら酸化鉄の加熱還元処理を行い、還元処理された塊成物を回転床炉外へ搬出する、回転床炉による還元鉄製造方法であって、還元初期段階での加熱温度を還元初期段階を経過した後の加熱温度よりも低い８００〜１３００℃に設定し、前記回転床炉には、塊成物を装入する装入部の塊成物進行方向側近傍に、回転床炉内のガスを排出する排気口を配置したことを特徴とする回転床炉による還元鉄製造方法。
（２）前記製鉄工程で生じる酸化鉄系副産物が、高炉ダスト、転炉ダスト、転炉ＯＧダスト、集塵ダスト、換気集塵ダスト、スケールおよびスラッジからなる群より選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする、前記（１）に記載の回転床炉による還元鉄製造方法。
（３）回転床炉に装入する塊成物の全重量の９０％が、前記塊成物の平均粒径から±２ｍｍのばらつきの範囲に入る粒径を有する塊成物であることを特徴とする、前記（１）又は（２）に記載の回転床炉による還元鉄製造方法。
（４）前記塊成物が、有機系粘結材を含むことを特徴とする、前記（１）から（３）のいずれか一項に記載の回転床炉による還元鉄製造方法。
（５）前記塊成物が、圧縮成型により造粒された塊成物であることを特徴とする、前記（１）から（４）のいずれか一項に記載の回転床炉による還元鉄製造方法。
（６）塊成物の製造から回転床炉に装入するまでの塊成物の搬送経路に、衝撃緩衝手段を設けることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の回転床炉による還元鉄製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
まず、酸化鉄を含む塊成物を製造し、これを回転床炉に装入して還元鉄を製造方法の概要を説明する。
【０００９】
図１は、回転床炉を用いて行う還元鉄の製造プロセスの一例を示したものである。すなわち、この図１の工程図に沿って回転床炉による還元鉄の製造例を説明すると次の通りである。図示するように、製鉄工程で発生するダスト，スケール，スラッジなどの粉状の酸化鉄原料および粉状の石炭などを混合し、混練機でさらに水分などを添加して混合する。この混合原料をペレタイザーやダブルロール圧縮機などの造粒機で塊成化する。この後、塊成物を直ちに水分量調整のために乾燥機により乾燥処理し、乾燥後、塊成物は回転床炉の原料装入部へ移送して炉内へ装入する。図２はこの原料塊成物中に含まれる酸化鉄を還元処理する回転床炉１の一例を示す。また、図３は、回転床炉の内部を表した平面図、図４は、塊成物進行方向断面を模式的に直線にして示した図である。ベルトコンベヤー等で回転床炉１の上部に送られた塊成物３は、そこから回転炉床１０上に幅広く分散するように装入シュート１２等を用いて装入され、レベラー１３などにより該塊成化物は１０〜２０ｍｍ程度の薄い厚みにならされ、主に床炉１の外壁１０２内面に設けたバーナ１０４からのガスバーナ炎１０２の輻射熱により加熱され、回転炉床１０の回転移動に伴って１回転される間に、塊成物３中の酸化鉄を高温還元して固体状金属鉄とされる。また、図２では、内壁面側のバーナは省略している。なお、図３ではバーナは３および４ゾーン近辺の位置でのみ示している。なお、炉床の回転速度は酸化鉄が金属鉄に還元する金属化率を所定の値以上となるように調整され、得られた金属鉄を含む成品塊成物は排出部のスクリューコンベア１１から床炉の径外方に掻き出される。以上が、回転床炉に装入して還元鉄を製造方法の概要である。
【００１０】
本発明の還元鉄の製造方法では、還元初期段階での塊成物に対する加熱温度を８００〜１３００℃、より好ましくは９００〜１１００℃、特に好ましくは９００〜１０００℃に調整する。すなわち、還元処理のために通常望ましいと考えられている標準温度よりも若干相対的に低く設定する。還元初期段階とは、回転床炉内で加熱還元処理をする工程における初期の段階であり、数値的に明確な線引きをすることは困難であるが、目安を示すと、回転床炉をほぼ１回転するうちの最初から１／３〜１／４程度、あるいは移動時間としておよそ最初の２〜３分間程度である。また、図３、図４に示されるような塊成物を装入する部分（装入シュート１２）と、床炉内のガスを排出する排気口１４が近接するようなタイプの回転床炉の場合には、装入部から排気口１４の下あるいは通過したところまでが還元初期段階として好適な領域である。図３に示すタイプの回転床炉では、バーナー１０４による加温調整を６つのゾーンに分けて行うようにしており、還元初期段階としては１ゾーン、または１ゾーン及び２ゾーンが好適である。すなわち、バーナーによる１ゾーン、または１ゾーン及び２ゾーンでの加熱温度を８００〜１３００℃に調節する。
【００１１】
なお、還元初期段階を経過した後は、炉内の温度は好ましくは下限が１３００℃より高く、上限は１４００℃程度になるように調節する。床炉が一回転する間に塊成物を所定の金属化率にまで還元させるためには、主に炉内の温度と床炉の移動速度を調整すればよい。
【００１２】
このように還元初期段階の温度を調節することにより、塊成物の爆裂などの損傷を抑制することができる。塊成物が損傷するということは、塊成物として回転床炉から搬出されず成品歩留まりの低下につながる。また、塊成物が損傷するとその塊成物が粉化することになる。酸化鉄系副産物の粉状物は塊成物よりも金属化率が低下しやすいため、結果として塊成物の損傷により金属化率の低下も招く。さらに塊成物の損傷により生じた粉状物は回転床炉の炉床に堆積し、融着物として固化し堆積層を形成する。堆積層は、塊成物を床炉外へ搬出するスクリューコンベアの刃先を摩耗させるなどの弊害を生む。すなわち、本発明の方法によれば、塊成物の爆裂などによって粉化が生じることによる様々なデメリットを軽減することが可能である。
【００１３】
本発明で用いられる回転床炉は、還元初期の段階の加熱温度とそれ以外の領域での加熱温度とを調節することができるものであれば、特に制限はなく、従来用いられている回転床炉を用いることができる。また、図３に示した回転床炉は、塊成物を装入する装入部１２の塊成物進行方向側近傍に、回転床炉内のガスを排出する排気口１４が配置されているタイプである。ただし、排気口からはガスが排出されるため、塊成物の装入部と排気口とが近接せず離れている回転床炉においては、排気口周辺の領域の温度を他の領域と同じにするためには、通常、他の領域よりも多量の加熱原単位を要する。しかし、塊成物の装入部と排気口が近接している場合、すなわち還元初期ゾーン内またはその近傍に排気口が配置されている場合には、排気口のある位置が相対的に低温に設定した領域に当たるために加熱燃料原単位を節約することができるという利点が得られる。
【００１４】
さらに、還元初期ゾーン内またはその近傍に排気口が配置されている場合には、次のような利点もある。還元処理が進行すると塊成物からＣＯガスが発生する。ＣＯガスが塊成物を覆う状態であるとＣＯ2による再酸化が抑制される。しかし、排気口がある領域を、他の領域と同じ温度にするためには、燃焼用のガスの流入量を増やす必要があり、塊成物近辺に漂うＣＯガスを吹き飛ばしてしまい、ＣＯ2の接触量が増えて、再酸化を招きやすい。還元初期ゾーン内またはその近傍に排気口が配置されている場合にはこのような再酸化を抑制することができる。
【００１５】
本発明で用いられる塊成物は、製鉄所などの製鉄工程で生じる酸化鉄系副産物を酸化鉄原料として用いる。製鉄工程で生じる酸化鉄系副産物として具体的には、高炉ダスト、転炉ダスト、転炉ＯＧダスト、集塵ダスト、換気集塵ダスト、スケール、スラッジなどが例示される。本明細書中ではこれらを総称し「ダスト類」ともいう。これらダスト類は１種または２種以上を混合して酸化鉄原料として用いてよい。これらのダスト類は、製鐵所などにおいて酸化鉄を含む廃材として処分されていたものであり、その粒度、品質等はばらつきが大きい。また、ダスト類は金属鉄を含む場合があり、酸化による変質を起こしやすい。このようなダスト類を用いて製造された塊成物の品質を均一にするのは極めて困難であり、製造された塊成物のうちには、加熱されると爆裂しやすいものなどが含まれてしまう。しかし、上記のように回転床炉の還元初期温度を調節することにより、ダスト類を用いても塊成物の爆裂などによる粉化が抑制される。ダスト類を原料とする塊成物であって、脱水・乾燥などの処置を施してもなお高温の還元炉では損傷しやすいような塊成物に対する処置方法として、本発明は有用である。
【００１６】
塊成物は、酸化鉄原料として酸化鉄系副産物と、還元剤として炭材と、好ましくは有機系粘着材とを混合し、水を添加し、混合・混練した後成型して作製される。混練にはローラミルや高速羽根攪拌ミルなどが用いられる。成型された塊成物は、水分の調整のため乾燥機にかけられる。
【００１７】
酸化鉄系副産物は上記で説明したものであって、酸化鉄原料としては一般的には粉状化したものが用いられる。また還元剤としては、石炭、コークス、チャー、オイルコークス，廃プラスチック，廃タイヤチップなどの炭材が好ましく用いられる。これらの還元剤も粉状にして粉状の酸化鉄原料と混ぜ合わせることが好適である。有機系粘結材を混合することにより、塊成物の強度を向上させ、加熱還元処理中の爆裂を抑制することができる。有機系粘結材として、好ましくは、カルボキシメチルセルロース（CMC）、リグニンなどの有機系高分子化合物、澱粉、タール、糖蜜などが挙げられ、特に好ましくは澱粉が用いられる。
【００１８】
塊成物の大きさは、回転床炉による還元の条件などにより適宜調節してよいが、好ましくは１つの塊成物の粒径、球形でない場合には縦横、厚みの各々が、およそ８〜２８ｍｍとされる。ただし、塊成物の爆裂を抑制するためには、回転床炉に装入する塊成物の全重量の９０％にあたる塊成物の１つ１つの粒径が、塊成物の平均粒径から±２ｍｍのばらつきの範囲に収まるようにすることが望ましい。図５は、粒径がばらついている塊成物を炉床に敷設した場合の輻射熱のあたり方（ａ）と均一な塊成物を炉床に敷設した場合の輻射熱のあたり方（ｂ）を模式的に示した図である。図５（ａ）では上部に重なった塊成物に輻射熱の照射が阻害されてしまう塊成物３２が生じ得る。このような塊成物３２は熱供給量が少なくなるため、還元されにくい。（ａ）中の塊成物３２は、還元が遅れるため、排出時に本来予定されている成品強度が得られず、排出スクリュー等による塊成物の排出時に粉化を生じる原因となりやすい。これに対し（ｂ）ではそのようなことが生じにくい。
【００１９】
塊成物の形状は粒状、塊状、球状、楕円球状、円柱状など特に制限はないが、所定の均一な形状を選択することが望ましい。また塊成物の成型方法として、圧縮成型を使用する。これにより塊成物の破損を防止できる。一般通称的にはブリケットといわれるものが好適である。成型には、ダブルロール圧縮機が好適に用いられる。
【００２０】
成型後、塊成物は水分の調整のため乾燥機にかけられるが、成型後直ちに乾燥処理を行う。成型直後、特に圧縮成型の直後であると、加工発熱による熱量を利用でき、乾燥機の燃料原単位を削減できるからである。
【００２１】
また、塊成物は乾燥処理後に回転床炉まで搬送される。製鐵所内などでは通常ベルトコンベアなどの搬送手段が用いられる。塊成物を複数のベルトコンベアを乗り継がせる場合、一般的にベルトコンベアの連接部分では、一方のベルトコンベアの端部と他方のベルトコンベアの端部とを段差を設けて重ね合わせる。そのような場合には、塊成物が一方のベルトコンベアの端部から落下して他方のベルトコンベアの端部へ着地する際の衝撃で破損し、粉化する場合がある。そこで、ベルトコンベア同士の連接部に緩衝手段を設けることが塊成物の粉化防止のために好ましい。具体的な形態例としては、図６に示すように、連接部に乗り継ぎ板を介在させ、塊成物の落下を段階的に行うようにする。また別の形態としては、図７に示すように、連接部にゴム板を斜めに配置し、塊成物がゴム板状を転がって一方の端部から他方の端部へと移動するようにする。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示し本発明についてより詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００２３】
＜１＞ブリケット等の製造及び回転床炉を用いた還元処理
塊成物としてブリケットまたはペレット（実施例欄において「ブリケット等」ともいう）を製造し、ブリケット等を回転床炉に装入して還元鉄を製造した。具体的には、実施例１、２、比較例１〜５のようにしてそれぞれ還元鉄の製造を行った。各例の製造工程のフローを図８（比較例１）、図９（比較例２〜４）、図１０（比較例５、実施例１，２）に、また各例の相異点を一覧にしたものを表１に示す。また、回転床炉内の温度調整を図１１に示す。
【００２４】
【００２５】
さらに、ブリケット等の配合組成を表２および表３に記載する。表２の配合組成について説明すると、配合比９０：１０となるように転炉ダストおよび集塵ダストを配合してダスト原料とし、このダスト原料に粉炭が、ダスト原料及び粉炭の全重量の１４％となるように添加し、さらに、ダスト原料と粉炭との混合物に、セメントがダスト原料、粉炭およびセメントの全重量の６％となるように添加した。表３も同様である。
【００２６】
【００２７】
【００２８】
比較例１〜４におけるペレットは、直径４．５ｍの皿型造粒機を用いて成型した（転動造粒法）。他方、比較例５及び実施例１、２におけるブリケットは、ブリケットマシン（ツインロール式、ロール径φ７５０ｍｍ）により（圧縮成型法）、ブリケット大きさ；縦２５ｍｍ×横１８ｍｍ×厚１７ｍｍのアーモンド型に成型した。
【００２９】
供試する塊成物の全重量の９０％ついて、各々の粒径のばらつきが平均粒径の±２ｍｍ以内になるようにする場合には、成型した各塊成物を篩にかけて選別を行った。
【００３０】
セメントをバインダーとして配合した場合、成型後に強度がでるまで、山積にして静置し、養生を行った。比較例５の仮置きは、成型直後に乾燥機による乾燥をせず一定期間経過してから乾燥にかける目的で行った。
【００３１】
成型機による造粒後、乾燥機によるブリケットの乾燥を行う場合は、バンド乾燥機を用い、表４のような設定で行った。
【００３２】
【表４】
【００３３】
回転床炉の仕様を、表５に示す。また、回転床炉内の温度設定を図１１に示す。排気口ゾーンは隣接したゾーンの炉温に依存する。概ね、隣接ゾーンから流れ込むガス量と温度を加重平均した数値となる傾向がある。具体的には、
（１ゾーン排ガス量×１ゾーン温度＋２ゾーン排ガス量×２ゾーン温度）÷（１、２ゾーン排ガス量合計）＝排気口ゾーン温度
という式で概算される。回転床炉の操業条件については、温度の設定以外はすべて同じとした。
【００３４】
【表５】
【００３５】
比較例４、５、実施例２については、ブリケット等の製造後、回転床炉へ装入するまでのベルトコンベアでの搬送経路において、衝撃緩衝のためにゴム板を設置した。ゴム板は、１つのベルトコンベアともう１つのベルトコンベアの連接部分において段差がある部分に図７のようにして設置した。
【００３６】
＜２＞比較検討
上記のようにして実施した各例に関し、以下の事項につき比較した。
【００３７】
（２−１）金属化率のばらつき（図１２）
比較例２のペレットおよび比較例３の還元処理後のペレットについて、それぞれランダムにペレットを採取して粒径を測定し、ばらつきを測定したところ、比較例２のペレットは、±７ｍｍ、比較例３のペレットは±２ｍｍ以内であった。
【００３８】
ランダムに採取した比較例２及び３のペレット各５個についての金属化率を測定した。金属化率は、化学分析を行い、「金属鉄質量／全鉄分質量」により表した。金属鉄質量とはFeの質量のことであり、全鉄分質量とはFe、FeO、Fe2O3などの鉄および鉄化合物の鉄の総質量である。図１２に比較例２及び３の金属化率について示した。
【００３９】
図１２に示すとおり、ペレットの粒径が±２ｍｍ以内の方が金属化率のばらつきが少なかった。
【００４０】
（２−２）有機系粘結材と圧縮成型の適用（図１３、１４）
転炉ＯＧダストについて、(i)有機系粘結材を配合して加工した場合と、配合しないで加工した場合と分けて塊成物の強度測定すると共に、(ii)圧縮成型において加圧の大きさを変えて塊成物の強度を測定した。試験に用いた塊成物は、φ１５ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円盤状の試験片を作製して用いた。また、強度試験は、円周方向に圧力を加え圧壊したときの強度を求めることにより行った。結果を図１３に示す。
【００４１】
有機系粘結材を配合することにより、強度が上昇することが分かる。また、成型圧力を高めるほど強度が上昇することがわかる。
【００４２】
また、粘結材（バインダーともいう）がセメントである比較例１〜３と、バインダーが澱粉である比較例５及び実施例１、２について、ランダムにブリケット等を採取し、圧壊強度を測定し度数分布を求めた。結果を図１４に示す。
【００４３】
図１４からも明らかなように、バインダーとして有機系粘結材である澱粉を用いた方が、セメントを用いた場合よりも強度の強いものが多い。すなわち、有機系粘結材を用いた方が強度が強いため、還元処理までの成品歩留まり（成品化率）にも優れる。セメント入りのペレットは強度がでるまで山積みして養生することが一般的なため、山の表面、内側で養生条件に差が生じ、強度に差がでることがあるものと推測される。
【００４４】
また、有機系粘結材を使うことによりセメント等で要求される養生の期間を省くことができる。
【００４５】
（２−３）成型直後の乾燥（図１５）
成型直後の乾燥機による乾燥を施した場合と、成型後５日間放置した場合とで、塊成物中のダストの酸化度（ダスト酸化度）の違いを測定した。具体的には、比較例５と実施例２のダスト酸化度を測定した。なお、ダスト酸化度は下記式（Ｉ）により求め、式中の各酸素量は化学分析法により測定した。
【００４６】
【数１】
【００４７】
成型直後に放置期間を設けず直ちに乾燥処理した方（実施例２）が、ダストの酸化が進行しておらず、還元に必要な炭材を低減できることが明らかになった。
【００４８】
また、乾燥機の出側で塊成物を採取し、ふるい分けして８ｍｍ以下を粉と定義して比較例５と実施例２におけるブリケットの粉化率を測定した。その結果を図１６に示す。成型直後に乾燥した場合には、ダストの酸化が進行していないので、酸化に伴う膨張が抑制され、粉化率が低減されたものと考えられる。
【００４９】
さらに、圧縮成型後のブリケットの温度の推移を測定した。結果を図１７に示す。図１７に示されるように、成型後３０分程度放置してしまうと、３０℃まで温度が下がり、乾燥のための燃料原単位の軽減にはほとんどつながらない。成型後２〜３分以内で乾燥機にかけることが好ましいことがわかった。
【００５０】
（２−４）搬送過程での衝撃緩和（図１８）
成型後、回転床炉までブリケット等をベルトコンベアを乗り継いで搬送する際に、乗り継ぎ部分の段差にゴム板を設けて落下の衝撃を和らげた場合（実施例１）と、ゴム板を設けなかった場合（実施例２）とについて、粉化率を測定した。測定サンプルは、ベルトコンベアの終点、即ち回転床炉の装入シュートに入れる直前のブリケットから採取した。粉化率の測定方法は上記（２−３）と同じである。結果を図１８に示す。図１８に示されるとおり、搬送中の衝撃を緩和することにより粉化率を低減することができることが明らかになった。
【００５１】
（２−５）燃料原単位の比較（図１９）還元初期ゾーン（図１１中、１ゾーン、２ゾーンおよび排気口ゾーン）の温度を９００〜１３００℃になるように調節した場合（比較例２）と、還元初期ゾーンも他のゾーンと略同様の温度設定とした場合（比較例１）の燃料原単位を比較した。具体的には、比較例１の場合にガスバーナで燃焼させたガス燃料の量を１００として、実施例の場合と比較した。結果を図１９に示す。なお、炉内全体の温度設定については図１１に示す。
【００５２】
図１９に示されるとおり、還元初期ゾーンの温度設定を他のゾーンより低めに設定したところ、燃料原単位を約２０％程度削減できた。
【００５３】
（２−６）成品歩留まり（図２０）
比較例１〜５及び実施例１、２の成品歩留まりを比較した。成品歩留まりは、還元処理後に回転床炉から排出されるブリケット等を採取して粒径を測定し、８ｍｍ以上の粒径を有するブリケット等の総重量を、採取したブリケット等の総重量で割って百分率で表した。結果を図２０に示す。
【００５４】
図２０に示されるとおり、実施例のように還元初期ゾーンの温度を適切に調整することにより、成品歩留まりを向上することが明らかになった。また、実施例の中でも、諸条件により成品歩留まりをさらに向上させることができることが明らかになった。具体的には、圧縮成型、成型直後の乾燥を行わなかった比較例１〜５よりも、圧縮成型、成型直後の乾燥の両方を行った実施例１、２の方が、成品歩留まりが向上することがわかった。
【００５５】
（２−７）金属化率（図２１）
比較例１〜５及び実施例１、２の金属化率を比較した。金属化率は、還元処理後に回転床炉から排出されるブリケット等を採取して化学分析し、「金属鉄質量／全鉄分質量」により表した。結果を図２１に示す。
【００５６】
図２１に示されるとおり、実施例のように還元初期ゾーンの温度を適切に調整することにより、金属化率が向上することが明らかになった。また、実施例の中でも、諸条件により金属化率をさらに向上させることができることが明らかになった。粉体は塊成物より還元率が低く、実施例の方法の方が粉化率を低減できることが金属化率の向上につながる一因と考えられる。
【００５７】
（２−８）炭材使用量の比較（図２２）
還元初期ゾーン（図１１中、１ゾーン、２ゾーンおよび排気口ゾーン）の温度を９００〜１３００℃になるように調節した場合（比較例２）と、還元初期ゾーンも他のゾーンと略同様の温度設定とした場合（比較例１）の炭材使用量について比較した。炭材使用量の比較は、所定の程度まで還元を進行させるために要する炭材量を求めることにより行った。具体的には、ペレットに配合する炭材の量を変えてペレットを作製し、還元処理完了後のペレットに残留する炭素量が３％になるときの炭材の配合量同士を、比較例１を１００として指標して比較した。図２２に結果を示す。
【００５８】
図２２に示されるとおり、還元初期ゾーンの温度を適正化することにより炭材の使用量を削減できることが明らかになった。
【００５９】
（２−９）乾燥機燃料原単位の比較（図２３）
圧縮成型直後に乾燥した場合（実施例２）と、成型後５日間放置（仮置き）した後に乾燥した場合（比較例５）とで、乾燥機で乾燥するために要した燃料の量を比較した。結果を図２３に示す。
【００６０】
図２３に示されるように、圧縮成型直後に乾燥した場合、乾燥に要する燃料原単位を削減できることが明らかになった。圧縮成型直後は加工熱が残っているためと考えられる（図１７）。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、回転床炉による還元鉄の製造において、成品歩留まり、金属化率を向上させることができる。また、本発明によれば、塊成物中の還元剤の配合量を減らすことができる。
【００６２】
さらに、塊成物を装入する装入部の塊成物進行方向側近傍に、回転床炉内のガスを排出する排気口が配置された回転床炉である、回転床炉内の加熱に要する燃料原単位を減らすことができる。
【００６３】
また、塊成物を圧縮成型する場合、成型直後に乾燥処理を施すことにより乾燥機に要する燃料原単位を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】塊成物の製造から回転床炉での還元鉄の製造までの工程を示すフロー図である。
【図２】回転床炉の概観、内部構造を示す図である。
【図３】回転床炉の構成部材の位置、排気ガスの流れ、塊成物の移動方向を示す回転床炉の平面図である。
【図４】回転床炉の構成部材の位置、排気ガスの流れ、塊成物の移動方向を示す回転床炉の側断面を模式的に直線にして示した図である。
【図５】塊成物に輻射熱が照射する様子を示す図である。
【図６】塊成物の搬送手段に設けられた衝撃緩衝手段を示す図である。
【図７】塊成物の搬送手段に設けられた衝撃緩衝手段を示す図である。
【図８】比較例１の製造工程を示すフロー図である。
【図９】比較例２〜４までの製造工程を示すフロー図である。
【図１０】比較例５及び実施例１、２までの製造工程を示すフロー図である。
【図１１】比較例１〜５及び実施例１、２の回転床炉内の温度設定を示す図である。
【図１２】塊成物の粒径差と金属化率との関係を示す図である。
【図１３】塊成物を製造する際の成型圧力と塊成物の強度および有機系粘結材の有無による影響を示す図である。
【図１４】圧壊強度の度数分布を示す図である。
【図１５】成型直後の乾燥処理の有無による酸化度を比較した図である。
【図１６】成型直後の乾燥処理の有無による粉化率を比較した図である。
【図１７】圧縮成型後の塊成物の温度変化を示す図である。
【図１８】塊成物の製造から回転床炉への搬送過程に衝撃緩衝手段を設けることによる粉化率の相違を示す図である。
【図１９】排気口に隣接するゾーンの温度を調整した場合の床炉加熱用燃料原単位の使用量の軽減を示す図である。
【図２０】成品歩留まりを示す図である。
【図２１】金属化率を示す図である。
【図２２】比較例１と２との炭材使用量の差を比較した図である。
【図２３】比較例５と実施例２の乾燥機燃料原単位を比較した図である。
【符号の説明】
１・・・回転床炉
１０１・・・内壁
１０２・・・外壁
１０３・・・ガスバーナ炎
１０４・・・バーナおよびエア導入機
１０・・・炉床
１１・・・成品払出スクリュー
１２・・・装入シュート
１３・・・仕切壁
１４・・・排ガス煙突
３・・・塊成物
３１・・・輻射熱が直接当たる塊成物
３２・・・輻射熱が直接は当たらない塊成物
４・・・ベルトコンベア（塊成物搬送手段）
４１・・・乗り継ぎ板（衝撃緩衝手段）
４２・・・ゴム（衝撃緩衝手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing reduced iron using a rotary bed furnace, and more particularly to a method for producing reduced iron using a rotary bed furnace, which is excellent in product yield, metalization rate, and the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a heated bed furnace (hereinafter referred to as “rotating bed”) in which the hearth rotates in a horizontal plane is a method for producing reduced iron by reducing iron ore containing dust generated in ironworks, etc., dust, scales and sludge. A method using a “furnace”) is attracting attention. This method spreads the agglomerate formed by mixing and kneading the powdered iron oxide raw material and the powdered carbonaceous material on the surface of the rotary bed furnace, and moving the agglomerate in the floor furnace. Heat reduction is performed to obtain reduced iron. There is a merit that it is possible to effectively use fine iron ore and dust that have been difficult to dispose of in the steelworks.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the production of reduced iron using a rotary bed furnace, it is still not satisfactory as a practical operation level, especially in terms of efficiency such as product yield (also referred to as productization rate), metalization rate, and fuel reduction. This is the actual situation, and various improvements have been attempted. In particular, as an iron oxide raw material (in this specification, “iron oxide raw material” means iron oxide and means a raw material of an agglomerate to be subjected to reduction treatment) In the case of using oxide by-products such as dust, sludge, scale, etc., which had not been disposed of as raw materials, there are variations in the particle size, quality, etc. There are problems such as being included, it is difficult to improve the product yield and the metallization rate.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-279611 describes an improved method for reducing iron oxide quickly and efficiently in a rotary hearth heating furnace. According to the method described in the publication, when the agglomerate (referred to as “compact” in the publication) is reduced, the heating temperature for the first period of 1 to 3 minutes is about 1315 ° C. to about 1430 ° C. It is described as temperature. However, recently, a rotary bed furnace of a type in which an exhaust port for discharging gas from the inside of the floor furnace is provided in the vicinity of the inlet of the agglomerate is becoming common. In this rotary bed furnace, the fuel consumption rate becomes high in order to keep the furnace temperature high. In addition, only “compact” is described, but if the raw material includes material that has been altered such as dust and has a large variation in quality from lot to lot, the product yield after reduction, the metal ratio It was difficult to stably produce an agglomerate having a predetermined quality.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-310832 describes a method for separating and recovering iron, zinc and lead components from steelmaking waste using a rotary bed furnace, and reducing it into an agglomerate (briquette).AgentIt is described that the carbon material to be blended is about 16 to 22% in total carbon content. This carbon content is set as an amount sufficient to raise the carbon content by about 5% from the amount that meets the reducible stoichiometric requirement of the oxide. However, this also means that extra carbon is used, and a reduction in the amount of use is desired.
[0006]
This invention solves the above subjects, and makes it a subject to improve a product yield, a metallization rate, and also to reduce a fuel basic unit, a carbon material usage-amount, etc.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made various studies. As a result, the initial reduction temperature of the rotary bed furnace is set lower than the original reduction temperature, and a predetermined agglomerate is used. As a result, the present inventors have succeeded in suppressing the damage caused by the explosion of the agglomerate and improving the efficiency of the product yield, the metallization rate and the like, thereby completing the present invention. That is, the present invention is as follows.
(1) Iron oxide-based by-products generated in the iron making processAnd reducing agentThe waterMinutesAdd and mix, compress the mixture to agglomerate,In a state where processing heat generated during the compression remainsAfter drying treatment, it is placed in a rotary bed furnace, the agglomerate is laid on the hearth that rotates and moves in the furnace, and the inside of the furnace is heated and the iron oxide is heated and reduced while rotating the hearth. A reduced iron production method using a rotary bed furnace, wherein the reduced agglomerates are carried out of the rotary bed furnace, and the heating temperature at the initial stage of reduction is set.Lower than the heating temperature after the initial reduction stageSet to 800-1300 ° CShi,The rotary bed furnace is characterized in that an exhaust port for discharging the gas in the rotary bed furnace is disposed in the vicinity of the agglomerate traveling direction side of the charging portion for charging the agglomerate.A method for producing reduced iron using a rotating bed furnace.
(2) The iron oxide-based by-product generated in the iron making process is one or more selected from the group consisting of blast furnace dust, converter dust, converter OG dust, dust collection dust, ventilation dust collection dust, scale and sludge. (1))A method for producing reduced iron by the rotary bed furnace described.
(3) 90% of the total weight of the agglomerate charged in the rotary bed furnace is an agglomerate having a particle size falling within a range of ± 2 mm from the average particle size of the agglomerate (1)Or (2). A method for producing reduced iron using a rotary bed furnace.
(4) The agglomerate contains an organic caking additive, from (1) to (3The reduced iron manufacturing method by the rotary bed furnace as described in any one of 1).
(5(1) From (1) above, wherein the agglomerate is an agglomerate granulated by compression molding (4The reduced iron manufacturing method by the rotary bed furnace as described in any one of 1).
(6From the production of the agglomerate to the charging of the agglomerate from charging to the rotary bed furnace, an impact buffering means is provided.5The reduced iron manufacturing method by the rotating bed furnace as described in any one of these.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, an outline of a method for producing reduced iron by producing an agglomerate containing iron oxide and charging it into a rotary bed furnace will be described.
[0009]
FIG. 1 shows an example of a process for producing reduced iron using a rotary bed furnace. That is, a production example of reduced iron by a rotary bed furnace will be described with reference to the process diagram of FIG. 1 as follows. As shown in the figure, powdered iron oxide raw materials such as dust, scale and sludge generated in the iron making process and powdered coal are mixed, and water and the like are further added and mixed by a kneader. This mixed raw material is agglomerated by a granulator such as a pelletizer or a double roll compressor. After this, the agglomeratesright awayIn order to adjust the amount of water, it is dried by a dryer. After drying, the agglomerate is transferred to the raw material charging section of the rotary bed furnace and charged into the furnace. FIG. 2 shows an example of a rotary bed furnace 1 for reducing iron oxide contained in the raw material agglomerate. FIG. 3 is a plan view showing the inside of the rotary bed furnace, and FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross-section in the agglomerate traveling direction as a straight line. The agglomerate 3 sent to the upper part of the rotary bed furnace 1 by a belt conveyor or the like is charged from there using a charging chute 12 or the like so as to be widely dispersed on the rotary hearth 10, and the leveler 13 or the like The agglomerated material is thinned to a thickness of about 10 to 20 mm, heated mainly by the radiant heat of the gas burner flame 102 from the burner 104 provided on the inner surface of the outer wall 102 of the floor furnace 1, and accompanying the rotational movement of the rotary hearth 10. During one rotation, the iron oxide in the agglomerate 3 is reduced to high temperature to form solid metallic iron. In FIG. 2, the burner on the inner wall surface side is omitted. In FIG. 3, the burner is shown only at positions near the 3rd and 4th zones. The rotation speed of the hearth is adjusted so that the metallization rate at which iron oxide is reduced to metallic iron is equal to or higher than a predetermined value, and the obtained product agglomerate containing metallic iron is removed from the screw conveyor 11 of the discharge section. It is scraped out of the diameter of the floor furnace. The above is the outline of the method for producing reduced iron by charging in a rotary bed furnace.
[0010]
In the manufacturing method of reduced iron of this invention, the heating temperature with respect to the agglomerate in the initial stage of reduction is adjusted to 800-1300 degreeC, More preferably, it is 900-1100 degreeC, Most preferably, it is 900-1000 degreeC. That is, it is set slightly lower than the standard temperature that is generally considered desirable for the reduction treatment. The initial reduction stage is an initial stage in the process of heat reduction treatment in the rotary bed furnace, and it is difficult to draw a numerically clear line. It is about 1/3 to 1/4 from the beginning of the rotation, or about the first 2 to 3 minutes as the moving time. Further, the rotary bed furnace of the type in which the portion for charging the agglomerate as shown in FIGS. 3 and 4 (charging chute 12) and the exhaust port 14 for discharging the gas in the floor furnace are close to each other. In this case, the region from the charging portion to the portion below or passing through the exhaust port 14 is a preferable region as the initial stage of reduction. In the rotary bed furnace of the type shown in FIG. 3, the heating adjustment by the burner 104 is performed in six zones, and one zone, or one zone and two zones are preferable as the initial stage of reduction. That is, the heating temperature in 1 zone by a burner, or 1 zone and 2 zone is adjusted to 800-1300 degreeC.
[0011]
After the reduction initial stage, the temperature in the furnace is preferably adjusted so that the lower limit is higher than 1300 ° C. and the upper limit is about 1400 ° C. In order to reduce the agglomerate to a predetermined metalization rate during one revolution of the floor furnace, the temperature inside the furnace and the moving speed of the floor furnace may be mainly adjusted.
[0012]
Thus, by adjusting the temperature at the initial stage of reduction, damage such as agglomeration explosion can be suppressed. If the agglomerate is damaged, it is not carried out from the rotary bed furnace as an agglomerate, leading to a reduction in product yield. Further, when the agglomerate is damaged, the agglomerate is pulverized. Iron oxide-based by-product powders tend to have a lower metalization rate than agglomerates, resulting in metallization rates due to agglomeration damage.Drop inAlso invite. Further, the powdery material generated by the damage of the agglomerate is deposited on the hearth of the rotary bed furnace and solidifies as a fusion product to form a deposited layer. The deposited layer causes a harmful effect such as wear of the blade edge of the screw conveyor that carries the agglomerate out of the floor furnace. That is, according to the method of the present invention, it is possible to reduce various disadvantages caused by pulverization caused by explosion of agglomerates.
[0013]
The rotary bed furnace used in the present invention is not particularly limited as long as the heating temperature in the initial stage of reduction and the heating temperature in other regions can be adjusted. A furnace can be used. Further, in the rotary bed furnace shown in FIG. 3, an exhaust port 14 for discharging the gas in the rotary bed furnace is disposed in the vicinity of the agglomerate traveling direction side of the charging portion 12 for charging the agglomerate. TypeTheHowever, since gas is discharged from the exhaust port, in the rotary bed furnace where the agglomerate charging portion and the exhaust port are not close to each other, the temperature in the region around the exhaust port is the same as the other regions. Usually, a larger amount of heating unit is required than in other regions. However, when the agglomerate charging portion and the exhaust port are close to each other, that is, when the exhaust port is disposed in or near the initial reduction zone, the position of the exhaust port is relatively low. There is an advantage that heating fuel consumption can be saved to hit the set area.
[0014]
Furthermore, when the exhaust port is disposed in or near the reduction initial zone, there are the following advantages. As the reduction process proceeds, CO gas is generated from the agglomerates. If the CO gas covers the agglomerates, CO2Reoxidation due to is suppressed. However, in order to make the region where the exhaust port is located at the same temperature as the other regions, it is necessary to increase the inflow amount of the combustion gas, and the CO gas drifting in the vicinity of the agglomerate is blown off, and the CO gas is blown away.2The amount of contact increases and reoxidation is likely to occur. Such reoxidation can be suppressed when an exhaust port is disposed in or near the reduction initial zone.
[0015]
The agglomerates used in the present invention use iron oxide-based byproducts generated in an iron making process such as a steel mill as an iron oxide raw material. Specific examples of iron oxide-based by-products generated in the iron making process include blast furnace dust, converter dust, converter OG dust, dust collection dust, ventilation dust collection dust, scale, and sludge. In the present specification, these are generically referred to as “dust”. These dusts may be used as an iron oxide raw material by mixing one or more kinds. These dusts have been disposed of as waste materials containing iron oxide in steelworks and the like, and their particle sizes, quality, and the like vary greatly. In addition, dusts may contain metallic iron and are likely to be altered by oxidation. It is extremely difficult to make the quality of the agglomerates produced using such dusts uniform, and some of the agglomerates produced are prone to explode when heated. End up. However, by adjusting the initial reduction temperature of the rotary bed furnace as described above, pulverization due to agglomeration explosion is suppressed even if dust is used. The present invention is useful as a treatment method for agglomerates that use dusts as raw materials and that are easily damaged in a high-temperature reduction furnace even if treatment such as dehydration and drying is performed.
[0016]
Agglomerates are reduced by iron oxide by-products as iron oxide raw materials.AgentAs described above, the carbonaceous material and preferably an organic adhesive material are mixed, added with water, mixed and kneaded, and then molded. For kneading, a roller mill, a high-speed blade stirring mill or the like is used. The molded agglomerate is subjected to a dryer to adjust the moisture.
[0017]
The iron oxide-based by-product has been described above, and generally a powdered one is used as the iron oxide raw material. As the reducing agent, carbon materials such as coal, coke, char, oil coke, waste plastic, and waste tire chips are preferably used. These reducing agents are also preferably powdered and mixed with the powdered iron oxide raw material. By mixing the organic binder, the strength of the agglomerate can be improved and explosion during the heat reduction treatment can be suppressed. Preferred examples of the organic binder include organic polymer compounds such as carboxymethyl cellulose (CMC) and lignin, starch, tar, and molasses, and starch is particularly preferably used.
[0018]
The size of the agglomerate may be appropriately adjusted depending on the conditions of reduction in a rotary bed furnace, etc., but preferably the particle size of one agglomerate, and if the agglomerate is not spherical, each of the length and breadth and thickness is about 8 to 28 mm. However, in order to suppress the explosion of the agglomerate, the particle size of each agglomerate corresponding to 90% of the total weight of the agglomerate charged in the rotary bed furnace is the average particle size of the agglomerate. It is desirable to be within the range of variation of ± 2 mm. FIG. 5 shows how radiant heat is applied when agglomerates with varying particle sizes are laid on the hearth (a) and how radiant heat is applied when uniform agglomerates are laid on the hearth (b). It is the figure shown typically. In FIG. 5 (a), an agglomerate 32 in which irradiation of radiant heat is hindered on the agglomerate overlying the upper part may occur. Such agglomerates 32 are less likely to be reduced because the amount of heat supply is reduced. Since the agglomerate 32 in (a) is delayed in reduction, the product strength originally intended at the time of discharge cannot be obtained, and this tends to cause pulverization when the agglomerate is discharged by a discharge screw or the like. On the other hand, in (b), such a thing is hard to occur.
[0019]
The shape of the agglomerate is not particularly limited, such as granular, massive, spherical, elliptical, and cylindrical, but it is desirable to select a predetermined uniform shape. Also, a method for molding agglomeratesAsCompression moldingIs used. ThisBreakage of agglomeratesThePreventionit can. What is commonly referred to as a briquette is preferred. For molding, a double roll compressor is preferably used.
[0020]
After molding, the agglomeratesMoistureIt is put on the dryer for adjustment,After moldingImmediately dryDo.Immediately after molding, especially immediately after compression molding, the amount of heat generated by processing heat can be used.This is because the fuel consumption of the dryer can be reduced.
[0021]
Also,The agglomerates areAfter the drying process, it is transported to the rotary bed furnace. Usually, a conveyor means such as a belt conveyor is used in a steelworks. When transferring agglomerates to a plurality of belt conveyors, generally, at the connecting portion of the belt conveyor, the end portion of one belt conveyor and the end portion of the other belt conveyor are provided with a level difference and overlapped. In such a case, the agglomerate may drop from the end of one belt conveyor and be damaged by the impact when landing on the end of the other belt conveyor, and may be pulverized. Therefore, it is preferable to provide a buffer means at the connecting portion between the belt conveyors in order to prevent agglomeration of powder. As a specific form example, as shown in FIG. 6, a connecting plate is interposed in the connecting portion, and the agglomerates are dropped stepwise. As another form, as shown in FIG. 7, the rubber plate is disposed obliquely at the connecting portion so that the agglomerate rolls in the shape of the rubber plate and moves from one end to the other end. To do.
[0022]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although the Example of this invention is shown and it demonstrates in detail about this invention, this invention is not limited to the following Example.
[0023]
<1> Manufacture of briquettes, etc. and reduction treatment using a rotating bed furnace
Briquettes or pellets (also referred to as “briquettes etc.” in the Examples column) were produced as agglomerates, and reduced iron was produced by charging the briquettes etc. into a rotary bed furnace. Specifically, Example 12Comparative example1-5In this manner, reduced iron was produced. The manufacturing process flow of each example is shown in FIG.1), FIG. 9 (ComparisonExample2~4), FIG. 10 (Comparative Example 5,Example1, 2Table 1 shows a list of differences between the examples. FIG. 11 shows temperature adjustment in the rotary bed furnace.
[0024]
[0025]
Furthermore, the composition of briquettes and the like is shown in Tables 2 and 3. The blending composition in Table 2 will be described. Blending the converter dust and the dust collection dust so as to have a blending ratio of 90:10 is used as a dust raw material. Furthermore, it added to the mixture of a dust raw material and pulverized coal so that cement might be 6% of the total weight of a dust raw material, pulverized coal, and cement. The same applies to Table 3.
[0026]
[0027]
[0028]
Comparative Examples 1-4The pellets in were molded using a dish granulator having a diameter of 4.5 m (rolling granulation method). On the other handComparative Example 5 andExample1, 2The briquette was molded into an almond type with a briquette machine (twin roll type, roll diameter φ750 mm) (compression molding method); briquette size: length 25 mm × width 18 mm × thickness 17 mm.
[0029]
About 90% of the total weight of the agglomerates to be tested, when the variation in the respective particle diameters was within ± 2 mm of the average particle diameter, each molded agglomerate was screened and selected. .
[0030]
When cement was blended as a binder, it was left in a pile and cured until strength was achieved after molding.Comparative Example 5The temporary placement was performed for the purpose of drying after a certain period of time without drying with a dryer immediately after molding.
[0031]
When the briquette was dried by a dryer after granulation by a molding machine, a band dryer was used and the settings shown in Table 4 were performed.
[0032]
[Table 4]
[0033]
Table 5 shows the specifications of the rotary bed furnace. Moreover, the temperature setting in a rotary bed furnace is shown in FIG. The exhaust zone depends on the furnace temperature of the adjacent zone. In general, there is a tendency to obtain a numerical value obtained by weighted averaging of the amount of gas flowing from the adjacent zone and the temperature. In particular,
(1 zone exhaust gas amount x 1 zone temperature + 2 zone exhaust gas amount x 2 zone temperature) ÷ (total of 1 and 2 zone exhaust gas amount) = exhaust port zone temperature
It is approximated by the formula. The operating conditions of the rotary bed furnace were all the same except for the temperature setting.
[0034]
[Table 5]
[0035]
Comparative Examples 4 and 5 and Example 2In the case of, a rubber plate was installed for shock buffering in the transport route of the belt conveyor after the manufacture of briquettes and the like until charging into the rotary bed furnace. The rubber plate was installed as shown in FIG. 7 at a portion where there is a step in the connecting portion of one belt conveyor and another belt conveyor.
[0036]
<2> Comparison study
For each example carried out as described above, the following matters were compared.
[0037]
(2-1) Variation in metallization rate (FIG. 12)
Comparative Example 2Pellets andComparative Example 3About the pellets after the reduction treatment of each, randomly collected pellets and measured the particle size, measured the variation,Comparative Example 2The pellet of ± 7mm,Comparative Example 3The pellets were within ± 2 mm.
[0038]
Randomly collectedComparative Examples 2 and 3The metallization rate was measured for each of the five pellets. The metallization rate was expressed by “metal iron mass / total iron content mass” after chemical analysis. The metal iron mass is the mass of Fe, and the total iron mass is the total mass of iron such as Fe, FeO, Fe2O3, and iron of iron compounds. In FIG.Comparative Examples 2 and 3The metallization rate was shown.
[0039]
As shown in FIG. 12, the variation in metallization rate was smaller when the particle size of the pellets was within ± 2 mm.
[0040]
(2-2) Application of organic binder and compression molding (Figs. 13 and 14)
Regarding converter OG dust, (i) the strength of the agglomerate is measured separately when it is processed by blending with organic binder and when it is processed without blending. The agglomerate strength was measured at different sizes. The agglomerate used in the test was prepared by using a disk-shaped test piece having a diameter of 15 mm and a thickness of 10 mm. Moreover, the strength test was performed by calculating | requiring the intensity | strength when crushing by applying a pressure to the circumferential direction. The results are shown in FIG.
[0041]
It turns out that intensity | strength rises by mix | blending an organic caking additive. It can also be seen that the strength increases as the molding pressure is increased.
[0042]
The binder (also called binder) is cement.Comparative Examples 1-3And the binder is starchComparative Example 5 and Examples 1 and 2About, the briquette etc. were extract | collected at random, crushing strength was measured, and frequency distribution was calculated | required. The results are shown in FIG.
[0043]
As is clear from FIG. 14, the use of starch, which is an organic binder, as the binder has more strength than the case of using cement. That is, since the strength is higher when the organic binder is used, the product yield up to the reduction treatment (product rate) is also excellent. Since cement-containing pellets are generally piled up and cured until strength is achieved, it is assumed that there is a difference in curing conditions on the surface and inside of the mountain, which may cause differences in strength.
[0044]
In addition, the curing period required for cement or the like can be omitted by using an organic binder.
[0045]
(2-3) Drying immediately after molding (FIG. 15)
The difference in the degree of oxidation of the dust in the agglomerate (the degree of dust oxidation) was measured when drying was performed with a drier immediately after molding and when it was allowed to stand for 5 days after molding. In particular,Comparative Example 5 and Example 2The degree of dust oxidation was measured. The degree of dust oxidation was determined by the following formula (I), and each oxygen amount in the formula was measured by a chemical analysis method.
[0046]
[Expression 1]
[0047]
Immediately after molding without drying period (No drying period)Example 2However, the oxidation of the dust has not progressed, and it has become clear that the carbon material required for reduction can be reduced.
[0048]
Also, agglomerates are collected on the exit side of the dryer, sieved, and 8 mm or less is defined as powder.Comparative Example 5And examples2The powdering rate of briquettes was measured. The result is shown in FIG. In the case of drying immediately after molding, since the oxidation of the dust has not progressed, it is considered that the expansion accompanying the oxidation was suppressed and the powdering rate was reduced.
[0049]
Furthermore, the transition of the temperature of the briquette after compression molding was measured. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 17, if left for about 30 minutes after molding, the temperature drops to 30 ° C., which hardly reduces the fuel consumption for drying. It has been found that it is preferable to use a dryer within 2 to 3 minutes after molding.
[0050]
(2-4) Impact mitigation during transport (Fig. 18)
After molding, when briquettes etc. are transferred to the rotary floor furnace via a belt conveyor, a rubber plate is provided at the step of the transfer part to reduce the impact of the drop (Example)1) And no rubber plate (Example)2) And the powdering rate were measured. The measurement sample was taken from the end point of the belt conveyor, that is, from the briquette immediately before entering the charging chute of the rotary bed furnace. The measuring method of the powdering rate is the same as the above (2-3). The results are shown in FIG. As shown in FIG. 18, it became clear that the powdering rate can be reduced by reducing the impact during transportation.
[0051]
(2-5) Comparison of fuel unit consumption (FIG. 19) When the temperature of the initial reduction zone (in FIG. 11, 1 zone, 2 zone and exhaust port zone) is adjusted to 900 to 1300 ° C. (Comparative Example 2) And the basic unit of fuel for the reduction initial zone when compared with the other zones (comparative example 1). Specifically, comparative example1In this case, the amount of the gas fuel burned by the gas burner was set as 100, and compared with the case of the example. The results are shown in FIG. The temperature setting for the entire furnace is shown in FIG.
[0052]
As shown in FIG. 19, when the temperature setting of the reduction initial zone is set lower than the other zones, the fuel intensity is about 20%.%I was able to reduce the degree.
[0053]
(2-6) Product yield (Figure 20)
Comparative Examples 1-5 and Examples 1, 2Comparison of product yields. The product yield is measured by collecting the briquettes etc. discharged from the rotary bed furnace after the reduction treatment and measuring the particle size, and dividing the total weight of the briquettes etc. having a particle size of 8 mm or more by the total weight of the collected briquettes etc. Expressed as a percentage. The results are shown in FIG.
[0054]
As shown in FIG. 20, it was revealed that the product yield was improved by appropriately adjusting the temperature of the reduction initial zone as in the example. In addition, among the examples, it was revealed that the product yield can be further improved depending on various conditions.Specifically, the product yield is improved in Examples 1 and 2 in which both compression molding and drying immediately after molding are performed, rather than Comparative Examples 1 to 5 in which drying immediately after molding is not performed. I understood it.
[0055]
(2-7) Metalization rate (FIG. 21)
Comparative Examples 1-5 and Examples 1, 2The metallization rates of were compared. The metallization rate was expressed by “metal iron mass / total iron content mass” by collecting briquettes and the like discharged from the rotary bed furnace after the reduction treatment and chemically analyzing them. The results are shown in FIG.
[0056]
As shown in FIG. 21, it was revealed that the metallization rate was improved by appropriately adjusting the temperature of the reduction initial zone as in the example. In addition, among the examples, it was revealed that the metallization rate can be further improved depending on various conditions. The reduction rate of the powder is lower than that of the agglomerate, and the fact that the method of the example can reduce the powdering rate is considered to be one factor that leads to the improvement of the metalization rate.
[0057]
(2-8) Comparison of carbon material consumption (Fig. 22)
When the temperature of the reduction initial zone (in FIG. 11, 1 zone, 2 zone and exhaust port zone) is adjusted to be 900 to 1300 ° C. (Comparative Example 2) And the amount of carbon material used in the reduction initial zone when compared with the other zones (comparative example 1). The amount of carbon material used was compared by obtaining the amount of carbon material required for the reduction to proceed to a predetermined level. Specifically, the amount of carbon material mixed in the pellet is changed to produce a pellet, and the amount of carbon material remaining in the pellet after reduction processing is 3%.MutualThe comparative example1The index was compared as 100. The results are shown in FIG.
[0058]
As shown in FIG. 22, it became clear that the amount of carbonaceous material used can be reduced by optimizing the temperature of the reduction initial zone.
[0059]
(2-9) Comparison of dryer unit fuel consumption (Figure 23)
When dried immediately after compression molding (Example 2) And after drying (temporary placement) for 5 days and then drying (Comparative Example 5) And the amount of fuel required to dry with a dryer. The results are shown in FIG.
[0060]
As shown in FIG. 23, it became clear that the fuel intensity required for drying can be reduced when drying is performed immediately after compression molding. This is probably because processing heat remains immediately after compression molding (FIG. 17).
[0061]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in manufacture of reduced iron by a rotary bed furnace, a product yield and a metallization rate can be improved. Also, according to the present invention, the reduction in the agglomeratesAgentCan be reduced.
[0062]
Furthermore, for heating in the rotary bed furnace, which is a rotary bed furnace in which an exhaust port for discharging the gas in the rotary bed furnace is arranged in the vicinity of the agglomerate traveling direction side of the charging portion for charging the agglomerate. The required fuel intensity can be reduced.
[0063]
Moreover, when compression molding an agglomerate, the fuel intensity required for the dryer can be reduced by performing a drying process immediately after molding.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart showing steps from the production of agglomerates to the production of reduced iron in a rotary bed furnace.
FIG. 2 is a view showing an overview and an internal structure of a rotary bed furnace.
FIG. 3 is a plan view of the rotary bed furnace showing the positions of the components of the rotary bed furnace, the flow of exhaust gas, and the moving direction of the agglomerates.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a straight cross section of the rotary bed furnace showing the position of the components of the rotary bed furnace, the flow of exhaust gas, and the moving direction of the agglomerates.
FIG. 5 is a view showing a state in which radiant heat is applied to an agglomerate.
FIG. 6 is a view showing an impact buffering means provided in the agglomerate conveying means.
FIG. 7 is a view showing an impact buffering means provided in the agglomerate conveying means.
FIG. 8 Comparative example1It is a flowchart which shows the manufacturing process of this.
FIG. 9Comparative Examples 2-4It is a flowchart which shows the manufacturing process until.
FIG. 10Comparative Example 5 and Examples 1 and 2It is a flowchart which shows the manufacturing process until.
FIG. 11Comparative Examples 1-5 and Examples 1, 2It is a figure which shows the temperature setting in the rotary bed furnace.
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the particle size difference of agglomerates and the metallization rate.
FIG. 13 is a diagram showing the influence of the molding pressure, the strength of the agglomerate, and the presence or absence of an organic binder when producing the agglomerate.
FIG. 14 is a diagram showing a frequency distribution of crushing strength.
FIG. 15 is a diagram comparing the degree of oxidation with and without a drying process immediately after molding.
FIG. 16 is a diagram comparing the pulverization rate with and without the drying treatment immediately after molding.
FIG. 17 is a diagram showing the temperature change of the agglomerate after compression molding.
FIG. 18 is a diagram showing the difference in the pulverization rate due to the provision of impact buffering means in the process of transporting the agglomerate to the rotary bed furnace.
FIG. 19 is a diagram showing a reduction in the amount of fuel consumption for heating a floor furnace when the temperature of a zone adjacent to an exhaust port is adjusted.
FIG. 20 is a diagram showing product yield.
FIG. 21 is a diagram showing a metallization rate.
FIG. 22 Comparative Example 1And 2It is the figure which compared the difference of the carbon material usage-amount.
FIG. 23Comparative Example 5WhenExample 2It is the figure which compared the dryer fuel basic unit.
[Explanation of symbols]
1 ... Rotary bed furnace
101 ... Inner wall
102 ... Outer wall
103 ... Gas burner flame
104... Burner and air introduction machine
10 ... hearth
11 ... Product delivery screw
12 ... Charging chute
13 ... Partition wall
14 ... Exhaust gas chimney
3 ... Agglomerates
31 ... Agglomerates directly exposed to radiant heat
32 ... Agglomerates that are not directly exposed to radiant heat
4 ... Belt conveyor (Agglomerate conveying means)
41 ... Connection plate (impact buffering means)
42 ... Rubber (impact buffering means)
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