JP5811017B2 - Method for producing reduced iron - Google Patents
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Description
本発明は、還元鉄の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing reduced iron.
電気炉による鋼材の製造が盛んになるにつれ、その主原料であるスクラップの需要は逼迫し、電気炉での高級鋼製造に対する要請から還元鉄の需要が増大しつつある。 As the production of steel materials by electric furnaces becomes popular, the demand for scrap, which is the main raw material, is tightened, and the demand for reduced iron is increasing due to the demand for high-grade steel production in electric furnaces.
還元鉄を製造するプロセスの一つとして、粉状の鉄鉱石と、粉状の石炭やコークス等の炭材とを混合して、例えばペレットやブリケットのような塊成化物とし、この塊成化物を回転炉床炉に装入して高温に加熱することで、鉄鉱石中の酸化鉄を還元して固体状金属鉄を得る方法がある（例えば、以下の特許文献１〜４を参照。）。
As one of the processes for producing reduced iron, powdered iron ore and powdered coal or coke are mixed into agglomerates such as pellets and briquettes. Is charged into a rotary hearth furnace and heated to a high temperature to reduce iron oxide in iron ore to obtain solid metallic iron (see, for example,
上述のような方法において、回転炉床の加熱には一般的にバーナーが用いられ、還元鉄の原料である塊成化物は、バーナー及び回転炉床炉の炉壁からの輻射熱によって加熱される。輻射による加熱は赤外線付近の短い波長の光による加熱であり、ブリケットのごく表層が加熱され、その熱が内部に伝熱することでブリケット内部までが加熱される、外部から内部への熱伝導的な加熱である。そのため、炉床上で原料が重なった部位では、裏面側の加熱が不足することとなって、塊成化物全体として不均一な還元となり、平均還元率が低下することとなる。 In the above-described method, a burner is generally used for heating the rotary hearth, and the agglomerated material that is a raw material of reduced iron is heated by radiant heat from the burner and the furnace wall of the rotary hearth furnace. Heating by radiation is heating by light with a short wavelength near the infrared, and the very surface layer of the briquette is heated, and the heat is transferred to the inside so that the inside of the briquette is heated. Heating. Therefore, in the part where the raw material overlaps on the hearth, the heating on the back side is insufficient, resulting in nonuniform reduction of the entire agglomerated material, and the average reduction rate is reduced.
ここで、鉄酸化物と炭素質物質からなる原料の還元反応等に必要な熱は、まず、炉床上部に位置する空間部でのバーナー燃焼による輻射加熱によって原料層上面に供給された後、原料層内の伝導伝熱によって原料層の下部へと供給されることとなる。従って、生産性を増大させるために原料層の厚みを厚くすると、原料層の下部への伝熱が遅れることとなって層下部の還元速度が低下し、滞留時間が長くなるにもかかわらず、生産性が低下する結果となる。 Here, the heat necessary for the reduction reaction of the raw material composed of iron oxide and carbonaceous material is first supplied to the upper surface of the raw material layer by radiant heating by burner combustion in the space located in the upper part of the hearth, It will be supplied to the lower part of the raw material layer by conduction heat transfer in the raw material layer. Therefore, if the thickness of the raw material layer is increased in order to increase productivity, the heat transfer to the lower part of the raw material layer is delayed, the reduction rate of the lower part of the layer is reduced, and the residence time is increased, Productivity is reduced.
また、近年では、塊成化物の加熱を、バーナーではなく、マイクロ波の照射により行う技術も提案されるようになってきている（以下の特許文献５を参照。）。
In recent years, a technique has also been proposed in which the agglomerated material is heated not by a burner but by microwave irradiation (see
しかしながら、上記特許文献５に記載の方法では、同文献に記載されているように、照射すべきマイクロ波の電力量は、塊成塊１トンあたり１００〜２００ｋＷｈとする必要がある。しかしながら、マイクロ波発振装置の出力は、一般的に１００ｋＷ／台程度が工業的に使用可能な上限であって、マイクロ波単独で、１日に数十トンもの大量の生産量を要求される塊成化物の加熱・還元処理を行うことは、極めて困難である。
However, in the method described in
そのため、本発明者らは、操業コストの増加を抑制しながら、輻射加熱が直接届かない塊成化物の裏面側の還元不良の発生を抑制可能な方法について鋭意検討を行った結果、バーナーによる加熱と、物体の内部まで到達して物体を内部から直接加熱する事が可能なマイクロ波による加熱と、を併用することに想到した。 Therefore, the present inventors conducted extensive studies on a method capable of suppressing the occurrence of reduction defects on the back side of the agglomerated material that does not directly reach the radiant heating while suppressing an increase in operating cost. And the microwave heating that can reach the inside of the object and heat the object directly from the inside.
ここで、固体還元炉の全域にわたってマイクロ波を照射することで、もれなく塊成化物裏面側の加熱不良の発生を抑制することが可能となると考えられるが、その一方で、マイクロ波を照射するために要するコストの増加が懸念される。従って、バーナーによる加熱とマイクロ波による加熱とを併用する場合には、操業コストの増加を抑制しつつ、マイクロ波の照射による塊成化物の金属化促進効率が高い条件下においてマイクロ波を照射することが重要であることに想到した。 Here, by irradiating microwaves over the entire area of the solid reduction furnace, it is considered possible to suppress the occurrence of defective heating on the back side of the agglomerate, but on the other hand, to irradiate microwaves There is a concern about the increase in cost required. Therefore, when both heating by a burner and heating by microwaves are used in combination, microwaves are irradiated under conditions where the metallization promoting efficiency of the agglomerates by microwave irradiation is high while suppressing an increase in operating costs. I realized that it was important.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、塊成化物に対してマイクロ波を効率良く吸収させることができ、マイクロ波の照射による金属化を更に促進することが可能な、還元鉄の製造方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to allow the agglomerated material to efficiently absorb microwaves, and to metallize by microwave irradiation. It is an object of the present invention to provide a method for producing reduced iron, which can further promote the process.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、固体還元炉に設けられたバーナー及び当該固体還元炉の炉壁からの輻射熱を熱源として、酸化鉄原料と還元材とを混合して成形した塊成化物を加熱することで還元鉄を製造する還元鉄の製造方法において、前記熱源として、前記塊成化物に対して照射されるマイクロ波を更に利用し、前記固体還元炉中において、前記塊成化物の内部温度が６００℃〜１１５０℃の温度範囲にあるときに、前記塊成化物に対して前記マイクロ波の照射を開始する還元鉄の製造方法が提供される。
In order to solve the above-described problems, according to one aspect of the present invention, an iron oxide raw material and a reducing material are mixed using a radiant heat from a burner provided in a solid reduction furnace and a furnace wall of the solid reduction furnace as a heat source. In the method for producing reduced iron in which reduced agglomerate is produced by heating the agglomerated product formed in this way, microwaves applied to the agglomerate are further used as the heat source in the solid reduction furnace. the internal temperature of the pre KikatamariNaru product is in when it is in the temperature range of 600 ° C. to 1150 ° C., the production method of reduced iron to start irradiation of the microwave to the agglomerate is provided.
前記塊成化物の内部温度が９００℃〜１０００℃の温度範囲であるときに、前記塊成化物に対して前記マイクロ波の照射を開始してもよい。 When the internal temperature before KikatamariNaru product is at a temperature range of 900 ° C. to 1000 ° C., it may start the irradiation of the microwave to the agglomerate.
前記固体還元炉における、前記塊成化物の内部温度が前記温度範囲である領域全体に対して、前記マイクロ波を照射するためのマイクロ波照射部材を設置してマイクロ波照射可能領域とし、前記塊成化物に対して、前記マイクロ波照射可能領域の少なくとも一部の領域において前記マイクロ波を照射してもよい。 In the solid reduction furnace, a microwave irradiation member for irradiating the microwave is installed on the entire region in which the internal temperature of the agglomerated material is in the temperature range so as to be a microwave irradiable region. The microwave may be irradiated to the chemical compound in at least a part of the microwave irradiable region.
前記固体還元炉における、前記塊成化物の内部温度が前記温度範囲である領域の少なくとも一部の領域に対して、前記マイクロ波を照射するためのマイクロ波照射部材を設置してマイクロ波照射領域とし、前記塊成化物に対して、前記マイクロ波照射領域において前記マイクロ波を照射してもよい。 In the solid reduction furnace, a microwave irradiation member for irradiating the microwave to at least a part of the region where the internal temperature of the agglomerated material is in the temperature range is provided, and the microwave irradiation region The agglomerated material may be irradiated with the microwave in the microwave irradiation region.
以上説明したように本発明によれば、少なくとも、塊成化物の内部温度が６００℃〜１１５０℃の温度範囲のどこかにあるときに塊成化物に対してマイクロ波を照射するため、塊成化物に対してマイクロ波を効率良く照射することができ、塊成化物に対して効率良くマイクロ波を吸収させることができ、マイクロ波の照射による金属化を更に促進することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the agglomerate is irradiated with microwaves at least when the internal temperature of the agglomerate is somewhere in the temperature range of 600 ° C. to 1150 ° C. It is possible to efficiently irradiate the compound with microwaves, to efficiently absorb the microwaves with respect to the agglomerated material, and to further promote metallization by microwave irradiation.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
（還元鉄の製造工程について）
本発明の実施形態に係る還元鉄の製造方法について説明するに先立ち、まず、図１を参照しながら、一般的な還元鉄の製造工程について、詳細に説明する。図１は、一般的な還元鉄の製造工程を説明するための説明図である。
(About manufacturing process of reduced iron)
Prior to describing a method for producing reduced iron according to an embodiment of the present invention, first, a general process for producing reduced iron will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a general manufacturing process of reduced iron.
まず、製鉄ダスト（酸化鉄粉）及び鉄鉱石、粉鉱石などの酸化鉄原料と、石炭、コークス、微粒カーボン等の還元材とは、予めホッパー１等に格納されている。酸化鉄原料及び還元材は、予め設定された配合比となるように配合されて、粉砕機２に装入される。
First, iron oxide raw materials such as iron dust (iron oxide powder), iron ore, and powder ore, and reducing materials such as coal, coke, and fine carbon are stored in the
ボールミル等の振動ミルに代表される粉砕機２は、装入された酸化鉄原料及び還元材を、混合しながら所定の粒径まで粉砕する。粉砕後の酸化鉄原料及び還元材の粒径は、還元鉄の製造に用いられる回転炉床炉、流動床炉、シャフト炉等の固体還元炉に適した値とすることができる。粉砕後の酸化鉄原料及び還元材からなる混合物は、混練機３に運搬される。
A
混練機３は、粉砕機２により所定の粒径に粉砕された混合物を混練する。また、混練機３は、混合物の混練に際して、還元鉄の製造に用いる固体還元炉に適した水分量となるまで混合物に加水を行う調湿処理を施してもよい。混練機３の一例として、例えば、ミックスマーラー等を挙げることができる。混練機３によって混練された混合物は、成型機４に搬送される。
The
パンペレタイザー（皿型造粒機）、ダブルロール圧縮機（ブリケット製造機）、押し出し成型機等の成型機４は、酸化鉄原料及び還元材を含む混合物を成型し、例えばペレットのような塊成化物とする。ここで、塊成化物とは、ペレット、ブリケット、押し出し成型して裁断した成型品、粒度調整された塊状物等の粒状物・塊状物をいう。成型機４は、後述する乾燥・加熱還元後、例えば熱間にて溶解炉７に装入する際、炉内上昇ガス流で飛散しない程度の粒径以上の大きさとなるように、上記混合物を塊成化する。生成された塊成化物は、乾燥炉５へと装入される。
A
乾燥炉５は、塊成化物を乾燥して、後述する加熱還元工程に適した水分含有率（換言すれば、還元鉄の製造に用いる固体還元炉ごとに適した水分含有率：例えば、１％以下）となるようにする。所定の水分含有率となった塊成化物は、後述する固体還元炉６へと搬送される。
The
例えば回転炉床炉（Ｒｏｔａｒｙ Ｈｅａｒｔｈ Ｆｕｒｎａｃｅ：ＲＨＦ）、流動床炉、シャフト炉等のような固体還元炉６は、装入された塊成化物を、ＬＮＧバーナーやＣＯＧバーナー等の加熱雰囲気で加熱及び還元し、還元鉄とする。固体還元炉は、塊成化物を例えば１０００〜１３００℃程度まで加熱して塊成化物の還元処理を行い、還元鉄を製造する。製造された還元鉄は、溶解炉７に搬送される。溶解炉７では、固体還元炉６で製造された還元鉄を溶解し、溶銑を生成する。生成された溶銑は、脱硫／脱炭工程、二次精錬工程、連続鋳造工程、圧延工程等を経て、各種鉄鋼製品へと加工されることとなる。
For example, the
以下では、固体還元炉の一例として回転炉床炉を例にとって、説明を行うものとする。しかしながら、本発明の実施形態に係る還元鉄の製造方法に用いられる固体還元炉が、回転炉床炉に限定されるわけではない。 In the following, a rotary hearth furnace will be described as an example of the solid reduction furnace. However, the solid reduction furnace used in the method for producing reduced iron according to the embodiment of the present invention is not limited to the rotary hearth furnace.
（回転炉床炉について）
続いて、図２を参照しながら、還元鉄の製造方法で用いられる固体還元炉の一例である回転炉床炉について、詳細に説明する。図２は、固体還元炉の一例である回転炉床炉を説明するための説明図である。
(About rotary hearth furnace)
Next, a rotary hearth furnace which is an example of a solid reduction furnace used in the method for producing reduced iron will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a rotary hearth furnace which is an example of a solid reduction furnace.
回転炉床炉２１は、例えば図２上段に示したように略円柱状の形状を有しており、例えば回転炉床炉２１の上面等に設けられた装入口から塊成化物が装入される。装入された塊成化物は、炉内を周方向に沿って移動しながら加熱・還元されて還元鉄となり、炉内から取り出される。
The
回転炉床炉２１を周方向に沿って展開した場合の模式図を、図２下段に示す。
回転炉床炉２１の内部には、回転炉床炉２１内を周方向に沿って移動可能な回転炉床２５が設けられている。装入口２７から装入されたブリケットＢは、回転炉床２５上に展開される。ブリケットＢは、熱間レベラー２９によって平坦にならされ、炉内を回転炉床２５の移動に伴って移動していく。ブリケットＢは、移動の過程で、炉壁又は炉上のバーナー３１によって生じた高温燃焼ガスの輻射熱により加熱され、ブリケットＢ中の還元材により酸化鉄原料が還元される。還元された酸化鉄原料である還元鉄は、ディスチャージャー３３により回転炉床炉２１の内部から払い出されることとなる。
A schematic diagram when the
Inside the
回転炉床炉２１内を移動するブリケットＢは、高温燃焼ガスの輻射熱によりブリケットＢの外側から内部に向かって温度が上昇していき、ブリケットの還元反応は、ブリケットの外周から中心部に向かって進行する。この際、ブリケットＢの内部では、ブリケット中に含まれる酸化鉄成分（ＦｅＯやＦｅ２Ｏ３等）がブリケット中に含まれる還元材（炭素Ｃ）により還元され、還元鉄（Ｆｅ）となっていく。
The briquette B moving in the
ここで、回転炉床炉２１の内部は、図２下段に示したように、仕切り壁（又は、たれ壁）３５と呼ばれる、炉の天井から突出形成された壁により、複数のゾーンに区分されていることが多い。回転炉床炉２１では、ゾーン毎に、バーナーの熱量や、気体雰囲気や、空気比や、２次空気量等の制御が行われ、還元鉄が製造される。仕切り壁３５の高さ（回転炉床炉２１の天井位置から仕切り壁３５の下端までの高さ）は、回転炉床炉２１の大きさ等に応じて適宜設定されるものであるが、例えば、回転炉床炉２１の高さに対して２／３程度となるくらいまで、炉天井から突出形成される。従って、仕切り壁３５の底面（炉床と対向する底面）と炉床との間の離隔距離は、回転炉床炉２１の高さに対して、１／３程度となる。
Here, the interior of the
ブリケットの装入口２７の近傍に位置する第１のゾーン及び第１のゾーンに隣接するゾーンである第２のゾーンは、回転炉床炉２１に装入されたブリケットＢの昇温を主目的とするゾーンである。また、第２のゾーンに連続する第３のゾーン以降は、ブリケットＢの還元を主目的とするゾーンである。ここで、第１のゾーン及び第２のゾーンを総称して、加熱・還元の最初期と称することとし、第３のゾーン以降を還元期と称することとする。
The first zone located in the vicinity of the
バーナー３１によって生じた高温燃焼ガスにより、加熱・還元の最初期における塊成化物の温度は、１２００℃程度まで昇温し、還元期以降は、１２００〜１３００℃程度を保持することとなる。
Due to the high-temperature combustion gas generated by the
（バーナー加熱とマイクロ波加熱との併用について）
そのため、本発明者らは、操業コストの増加を抑制しながら、輻射加熱が直接届かない塊成化物の裏面側の還元不良の発生を抑制可能な方法について鋭意検討を行った結果、バーナーによる加熱と、物体の内部まで到達して物体を内部から直接加熱することが可能なマイクロ波による加熱と、を併用することに想到した。
(Combined use of burner heating and microwave heating)
Therefore, the present inventors conducted extensive studies on a method capable of suppressing the occurrence of reduction defects on the back side of the agglomerated material that does not directly reach the radiant heating while suppressing an increase in operating cost. And the microwave heating that can reach the inside of the object and heat the object directly from the inside.
本発明者らは、バーナーによる加熱とマイクロ波による加熱とを併用するために鋭意検討を行った結果、固体還元炉に装入される塊成化物の主たる原料は、マイクロ波を効率良く吸収可能であることが明らかとなった。以下、この点について、式を参照しながら詳細に説明する。 As a result of diligent studies to use both heating by a burner and heating by a microwave, the main raw material of the agglomerate charged into the solid reduction furnace can efficiently absorb microwaves. It became clear that. Hereinafter, this point will be described in detail with reference to equations.
物質に吸収される単位体積あたりのマイクロ波のエネルギーＰａｂｓは、以下の式１１のように表される。以下の式１１を参照するとわかるように、加熱される物質（被加熱物質）に吸収される単位体積あたりのマイクロ波のエネルギーＰａｂｓは、被加熱物質の導電率、誘電率及び透磁率に依存していることがわかる。従って、下記式１１で表されるＰａｂｓは、被加熱物質のマイクロ波の吸収効率に関係する量であるともいえる。 The microwave energy P abs per unit volume absorbed by the substance is expressed as the following Expression 11. As can be seen by referring to Equation 11 below, the microwave energy P abs per unit volume absorbed by the substance to be heated (substance to be heated) depends on the conductivity, dielectric constant and permeability of the substance to be heated. You can see that Therefore, it can be said that P abs represented by the following formula 11 is an amount related to the microwave absorption efficiency of the heated material.
ここで、上記式１１において、
σ ：被加熱物質の導電率 ［Ｓ／ｍ］
ｆ ：マイクロ波の周波数 ［Ｈｚ］
ε０：真空中の誘電率 ［Ｆ／ｍ］
ε”：被加熱物質の比誘電率の虚数部
μ０：真空中の透磁率 ［Ｈ／ｍ］
μ”：被加熱物質の比透磁率の虚数部
Ｅ ：マイクロ波により形成される電界強度 ［Ｖ／ｍ］
Ｈ ：マイクロ波により形成される磁界強度 ［Ａ／ｍ］
π ：円周率
である。
Here, in Equation 11 above,
σ: Conductivity of heated material [S / m]
f: Microwave frequency [Hz]
ε 0 : dielectric constant in vacuum [F / m]
ε ″: Imaginary part of relative permittivity of heated material μ 0 : Permeability in vacuum [H / m]
μ ”: Imaginary part of relative permeability of heated material E: Electric field strength formed by microwave [V / m]
H: intensity of magnetic field formed by microwave [A / m]
π: Pi ratio.
以下に、塊成化物の原料となる酸化鉄及び炭素材（還元材）と、一般的に使用される耐火炉材とについて、比誘電率の虚数部ε”の値をまとめて示す。 The values of the imaginary part ε ″ of the relative dielectric constant are collectively shown below for the iron oxide and carbon material (reducing material) that are the raw materials of the agglomerated material and the refractory furnace materials that are generally used.
比誘電率の虚数部ε”
・代表的な耐火炉材であるアルミナ：０．００４〜０．０１
・粉状の炭素粉：１０〜５０
・酸化鉄：０．１〜１０
Imaginary part of dielectric constant ε ”
Alumina, which is a typical refractory furnace material: 0.004 to 0.01
・ Powdered carbon powder: 10-50
・ Iron oxide: 0.1-10
上記より明らかなように、塊成化物の原料となる酸化鉄及び炭素材は、乾燥炉等において一般的に使用される耐火炉材に対して比誘電率の虚数部ε”の値が大きく、酸化物及び炭素材（還元材）にマイクロ波のエネルギーをより多く吸収させることが可能である。また、酸化鉄及び炭素粉の値に比べ、代表的な耐火炉材であるアルミナの値は、１０００分の１程度の小さな値となっており、耐火炉材は、マイクロ波のエネルギーを多く吸収しないことがわかる。従って、塊成化物が挿入された炉内でマイクロ波を照射した場合、耐火炉材で被覆されている炉壁等へのエネルギー供給は少なく、炉内温度の上昇を抑制したまま原料である塊成化物の温度のみを、効率よく上昇させることが可能となる。 As is clear from the above, the iron oxide and carbon material used as the raw material for the agglomerate have a large value of the imaginary part ε ″ of the relative dielectric constant relative to the refractory furnace material generally used in a drying furnace or the like, The oxide and carbon material (reducing material) can absorb more microwave energy, and the value of alumina, which is a typical refractory furnace material, compared to the values of iron oxide and carbon powder, The value is about 1/1000, and it can be seen that the refractory furnace material does not absorb much microwave energy, so when the microwave is irradiated in the furnace in which the agglomerates are inserted, There is little energy supply to the furnace wall etc. which are coat | covered with the furnace material, and it becomes possible to raise only the temperature of the agglomerate which is a raw material efficiently, suppressing the raise in furnace temperature.
（使用するマイクロ波について）
続いて、本発明の実施形態に係る還元鉄の製造方法で用いられるマイクロ波について、簡単に説明する。
(About the microwave used)
Then, the microwave used with the manufacturing method of reduced iron which concerns on embodiment of this invention is demonstrated easily.
マイクロ波は、一般的には、波長１ｍｍ〜１ｍ、周波数３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの電磁波をいう。しかしながら、本実施形態に係る塊成化物の加熱方法で着目しているように、マイクロ波を加熱手段として用いる（いわゆるマイクロ波加熱を行う）場合には、マイクロ波とは、いわゆるＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ−Ｓｃｉｅｎｃｅ−Ｍｅｄｉｃａｌ）バンドに属する周波数帯域の電磁波を指す。 The microwave generally refers to an electromagnetic wave having a wavelength of 1 mm to 1 m and a frequency of 300 MHz to 300 GHz. However, as noted in the method for heating an agglomerate according to the present embodiment, when microwaves are used as heating means (so-called microwave heating is performed), microwaves are so-called ISM (Industry- Science-Medical) refers to an electromagnetic wave in a frequency band belonging to the band.
以下で説明する本発明の実施形態では、ＩＭＳバンドに属する周波数を有する電磁波であれば特に限定されず、例えば、２．４５ＧＨｚ帯（２．４０ＧＨｚ〜２．５０ＧＨｚ）、５．８ＧＨｚ帯（５．７２５ＧＨｚ〜５．８７５ＧＨｚ）、及び、２４ＧＨｚ帯（２４．０ＧＨｚ〜２４．２５ＧＨｚ）に属する周波数等を適宜選択することが可能である。しかしながら、マイクロ波の被加熱物内部への浸透はマイクロ波の波長に比例するため、上記ＩＳＭバンドのマイクロ波では、２．４５ＧＨｚ帯の浸透深さが一番大きくなり、ブリケットの内部、あるいは、重なった下層のブリケットまで到達することができる。また、２．４５ＧＨｚは電子レンジやその他のマイクロ波加熱に広く用いられており装置が安価である点や、発振機１台で数十ｋＷまでの大出力の放射が可能である点などから、ｋＷクラスの大出力が求められる本発明の設備コストとしても、他の２種の周波数の装置よりも安価に導入することができる。このため、本発明に用いるＩＳＭバンドのマイクロ波装置としては、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振可能なものが好ましい。 In the embodiment of the present invention described below, there is no particular limitation as long as the electromagnetic wave has a frequency belonging to the IMS band. For example, a 2.45 GHz band (2.40 GHz to 2.50 GHz), a 5.8 GHz band (5. 725 GHz to 5.875 GHz) and frequencies belonging to the 24 GHz band (24.0 GHz to 24.25 GHz) can be selected as appropriate. However, since the penetration of the microwave into the heated object is proportional to the wavelength of the microwave, the penetration depth of the 2.45 GHz band becomes the largest in the microwave of the ISM band, and the inside of the briquette or You can reach the lower briquettes that overlap. In addition, 2.45 GHz is widely used for microwave ovens and other microwave heating, and the device is inexpensive. From the point that a single oscillator can emit a large output up to several tens of kW, The equipment cost of the present invention that requires a large output of the kW class can also be introduced at a lower cost than the other two frequency devices. For this reason, the ISM band microwave device used in the present invention is preferably capable of oscillating 2.45 GHz microwave.
（マイクロ波照射装置の構成について）
次に、図３を参照しながら、本発明の実施形態に係る還元鉄の製造方法で利用可能なマイクロ波照射装置の構成について、詳細に説明する。図３は、本発明の実施形態に係る還元鉄の製造方法で利用可能なマイクロ波照射装置の構成を説明するための説明図である。
(About the configuration of the microwave irradiation device)
Next, the configuration of a microwave irradiation apparatus that can be used in the method for producing reduced iron according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Drawing 3 is an explanatory view for explaining the composition of the microwave irradiation device which can be used with the manufacturing method of reduced iron concerning the embodiment of the present invention.
本発明の実施形態に係るマイクロ波照射装置１００は、酸化鉄原料と還元材とを混合して成形した塊成化物を、バーナー及び炉壁からの輻射熱により加熱して還元鉄を製造する固体還元炉に対して利用されるものである。
The
本発明の実施形態に係るマイクロ波照射装置１００は、図３に示したように、マイクロ波発振機１０１と、サーキュレータ１０３と、自動整合器１０７と、マイクロ波照射部材１０９と、を主に備え、これらの機器が導波管１１１により接続されている。なお、図３では、マイクロ波照射部材１０９や導波管１１１等といった各部材を支持する支持機構は、図示していない。
As shown in FIG. 3, the
マイクロ波発振機１０１は、例えばＩＳＭバンドに属する周波数を有するマイクロ波を発振する機器である。このマイクロ波発振機１０１は、ｋＷクラスの出力を有するマイクロ波を発振可能な機器であることが好ましい。このマイクロ波発振機１０１により、例えば２．４５ＧＨｚ帯に属する周波数のマイクロ波が、後述するサーキュレータ１０３へと出力されることとなる。このマイクロ波発振機１０１は、公知のものを適宜選択して使用することが可能である。
The
サーキュレータ１０３は、例えば磁石を利用したマイクロ波の進行制御を行うことで、サーキュレータ１０３に入力されるマイクロ波を、マイクロ波発振機１０１から出力された入射波と、後述する自動整合器１０７側から戻ってきた反射波とに分離する。サーキュレータ１０３は、分離した入射マイクロ波を後述する自動整合器１０７側へと導波するとともに、反射マイクロ波を、アイソレータ１０５の側へと導波する。これにより、反射マイクロ波は、アイソレータ１０５内に設けられたダミー負荷（例えば、水など）に吸収され、マイクロ波発振機１０１側に戻らないようにすることができる。このようなサーキュレータ１０３を設けることにより、本発明の実施形態に係るマイクロ波照射装置１００では、安定したマイクロ波の出力を行うことができる。このサーキュレータ１０３は、公知のものを適宜選択して使用することが可能である。
The
自動整合器１０７は、入射側のインピーダンスと、負荷側（すなわち、塊成化物からなる原料層側）のインピーダンスとの整合を取ることで負荷側からの反射波を低減し、反射波をほぼゼロとする機器である。この自動整合器１０７は、反射電界の位相及び強度を測定し、インピーダンス整合を自動で行うことで、上記のような反射波の低減を実現する。自動整合器１０７を設けて負荷側のインピーダンスにあわせた自動整合処理を実現することで、後述するマイクロ波照射部材１０９から、マイクロ波エネルギーを、安定して効率良く塊成化物に照射することが可能となる。
The
マイクロ波照射部材１０９は、固体還元炉６に装入された塊成化物に対して、マイクロ波を照射する部材である。このマイクロ波照射部材１０９には、マイクロ波照射部材１０９の先端から固体還元炉６内に存在する粉塵等が逆流してこないように、窒素、アルゴン等の不活性ガスが所定の流量・流速となるように供給されていてもよい。この場合、マイクロ波照射部材１０９内に供給される不活性ガスは、固体還元炉６の内部の温度低下を防止するために、加熱されたガスとすることが好ましい。また、マイクロ波照射部材１０９と自動整合器１０７とを連結する導波管１１１には、固体還元炉内に存在する粉塵等が自動整合器１０７に流入しないように、防塵ガラスが設けられる。このようなマイクロ波照射部材１０９としては、各種のアンテナや導波管や同軸ケーブルなど公知のあらゆるものを利用することが可能である。
The
導波管１１１は、マイクロ波を導波して所望の箇所へと導く管である。この導波管１１１の形状については、マイクロ波の導波特性等を考慮して適宜決定すればよく、導波管１１１自体についても、使用するマイクロ波の周波数や出力強度等に応じて、公知のものを適宜選択することができる。
The
（第１の実施形態）
＜還元鉄の製造方法について＞
以上説明したように、還元鉄の原料となる塊成化物に含まれる酸化鉄原料や還元材は、マイクロ波を良く吸収する物質であり、バーナーによる加熱とマイクロ波による加熱とを併用することで、効率良く塊成化物を加熱することが可能であると考えられる。ここで、バーナーによる加熱とマイクロ波による加熱の併用を考えた場合、固体還元炉の全域にわたってマイクロ波を照射することで、もれなく塊成化物裏面側の加熱不良の発生を抑制することが可能となると考えられるが、その一方で、マイクロ波を照射するために要するコストの増加が懸念される。
(First embodiment)
<About the manufacturing method of reduced iron>
As explained above, the iron oxide raw material and the reducing material contained in the agglomerate that is the raw material of reduced iron are substances that absorb microwaves well, and by combining heating with a burner and heating with microwaves, It is considered possible to heat the agglomerated material efficiently. Here, when considering the combined use of heating with a burner and heating with a microwave, it is possible to suppress the occurrence of defective heating on the back side of the agglomerate by irradiating microwaves throughout the solid reduction furnace. On the other hand, there is a concern about an increase in cost required for irradiation with microwaves.
このため、本発明者らは、塊成化物に対してマイクロ波を照射する適切なタイミングが存在するのであれば、そのタイミングにおいて塊成化物に対しマイクロ波を照射することで、操業コストの増加を抑制しつつ塊成化物に対して効率良くマイクロ波を吸収させることができるのではないかと考え、以下に示すように鋭意検討を行った。 For this reason, if there is an appropriate timing for irradiating the agglomerate with microwaves, the present inventors will increase the operating cost by irradiating the agglomerates with microwaves at that timing. We thought that it would be possible to efficiently absorb microwaves to the agglomerated material while suppressing the above, and intensively studied as shown below.
［マイクロ波の照射タイミングの検討］
以下では、図４Ａ〜図６を参照しながら、塊成化物に対するマイクロ波の照射タイミングの検討結果について、詳細に説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、マイクロ波の照射タイミングの検討に用いた加熱装置について示した説明図である。図５は、マイクロ波照射開始時の塊成化物温度と金属化率との関係を示したグラフ図である。図６は、塊成化物の示差走査熱量測定結果を示したグラフ図である。
[Examination of microwave irradiation timing]
Below, the examination result of the irradiation timing of the microwave with respect to an agglomerate is demonstrated in detail, referring FIG. 4A-FIG. FIG. 4A and FIG. 4B are explanatory diagrams showing a heating apparatus used for examining the irradiation timing of microwaves. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the agglomerate temperature and the metallization rate at the start of microwave irradiation. FIG. 6 is a graph showing the results of differential scanning calorimetry of the agglomerated material.
本発明者らは、マイクロ波の照射タイミングについて検討を行うために、実際の固体還元炉６を模した図４Ａ及び図４Ｂに示したような加熱装置を利用し、以下に示す各種実験を実施した。
In order to examine the timing of microwave irradiation, the present inventors conducted various experiments shown below using a heating apparatus as shown in FIGS. 4A and 4B simulating an actual
図４Ａ及び図４Ｂに示したように、マイクロ波の照射タイミングの検討に利用した加熱装置は、電気炉と図３に示したマイクロ波照射装置とを組み合わせたものであり、加熱室（電気炉）と、加熱室の前段に設けられた前室と、加熱室の後段に設けられ、冷却室として利用される後室と、から構成されている。以下に示す実験では、前室、加熱室及び後室のそれぞれの雰囲気を不活性ガスである窒素雰囲気に保持し、加熱室の上方に設置したマイクロ波照射装置から加熱室内にマイクロ波を照射するようにした。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the heating apparatus used for the examination of the microwave irradiation timing is a combination of the electric furnace and the microwave irradiation apparatus shown in FIG. ), And a front chamber provided in the front stage of the heating chamber, and a rear chamber provided in the rear stage of the heating chamber and used as a cooling chamber. In the experiment shown below, each atmosphere in the front chamber, the heating chamber, and the rear chamber is maintained in a nitrogen atmosphere that is an inert gas, and microwaves are irradiated into the heating chamber from a microwave irradiation device installed above the heating chamber. I did it.
前室と加熱室との間、及び、加熱室と後室との間には、断熱材及び金属板からなる仕切り扉を設置して、加熱室中の熱及び加熱室中に放射されるマイクロ波が、前室及び後室に侵入しないようにした。 A partition door made of a heat insulating material and a metal plate is installed between the front chamber and the heating chamber, and between the heating chamber and the rear chamber, so that the heat in the heating chamber and the microscopic radiation radiated into the heating chamber. Waves were prevented from entering the front and rear chambers.
また、加熱室には排気管を設け、塊成化物原料の加熱により発生するヒューム及びＣＯガス等の反応ガスを加熱室の外部へ排気するようにした。 In addition, an exhaust pipe is provided in the heating chamber so that reaction gases such as fumes and CO gas generated by heating the agglomerated material are exhausted to the outside of the heating chamber.
ここで、塊成化物原料は、マイクロ波を吸収しない耐火材により形成されたトレーに載置されており、前室→加熱室→後室へと外気に触れることなく移動させることが可能なようになっている。 Here, the agglomerate raw material is placed on a tray formed of a refractory material that does not absorb microwaves, so that it can be moved from the front chamber to the heating chamber to the rear chamber without touching the outside air. It has become.
以下の実験では、実際の固体還元炉６における操業で使用される塊成化物を利用し、予め高温状態とした加熱室に塊成化物原料を移動させた後、時間ｔ１（分）の経過後に、マイクロ波を時間ｔ２（分）照射した。その後、更に時間ｔ３（分）経過後に、塊成化物原料を後室へと移動させ、窒素雰囲気中で急冷して、還元状態を固定した。
In the following experiment, after using the agglomerated material used in the operation in the actual
すなわち、以下の実験では、塊成化物原料は、総加熱時間Ｔ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３（分）だけ加熱され、そのうちｔ２時間は、マイクロ波が照射されていることとなる。以下では、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３を適宜変更することで、マイクロ波照射による還元促進効果の違いについて試験を行った。 That is, in the following experiment, the agglomerated material is heated for a total heating time T = t1 + t2 + t3 (minutes), and microwaves are irradiated for t2 time. Below, it tested about the difference in the reduction | restoration promotion effect by microwave irradiation by changing time t1, t2, t3 suitably.
なお、各塊成化物原料の中心部に１．６φのＫタイプシース熱電対を埋め込んだうえで原料を加熱し、塊成化物原料の内部温度として、塊成化物の中心近傍温度を測定した。 In addition, after embedding a 1.6 type K type sheath thermocouple in the center of each agglomerated material, the material was heated, and the temperature near the center of the agglomerated material was measured as the internal temperature of the agglomerated material.
○使用した塊成化物（ブリケット）の製造
以下に示す組成の製鉄ダスト７９質量％と、還元材である石炭２０質量％とに加え、更にバインダーとしてベントナイト１質量％を混合し、適量の水分を添加した混合物を製造した。その後、この混合物を混練した後にブリケットマシンに装入し、平均径５０ｍｍ×厚み２０ｍｍの生ブリケットを製造した。製造した生ブリケットは、乾燥機を用いて水分を除去し、水分含有率が０．５質量％の乾燥ブリケットとした。
○ Manufacture of used agglomerates (briquette) In addition to 79% by mass of iron-making dust having the composition shown below and 20% by mass of coal as a reducing material, 1% by mass of bentonite is further mixed as a binder to provide an appropriate amount of moisture. The added mixture was produced. Thereafter, the mixture was kneaded and then charged into a briquette machine to produce a raw briquette having an average diameter of 50 mm and a thickness of 20 mm. The produced raw briquette was dried using a dryer to obtain a dry briquette having a moisture content of 0.5% by mass.
上記生ブリケットの大きさは、還元鉄を製造する際に用いられる塊成化物の一般的な大きさである、外径１０ｍｍ〜６０ｍｍφ×厚み１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の大きさの範囲内のものとした。 The size of the raw briquette is a general size of agglomerated material used when producing reduced iron, and is within a range of an outer diameter of 10 mm to 60 mmφ × thickness of 10 mm to 30 mm. .
［実施例１］
○実験条件及び得られた結果
以下の表２に、実施した実験の条件及び得られた結果を併せて示した。
なお、この実験では、上記の塊成化物（ブリケット）を、図４Ａに示した複合加熱装置の加熱室中に計２０分載置して、塊成化物原料を加熱・還元した。途中３分間、マイクロ波照射装置から２．４５ＧＨｚのマイクロ波を５００Ｗ照射した。なお、電気炉は、温度制御運転により温度１２００℃に維持されるように、ヒータ電力が自動で制御されるようにした。
[Example 1]
Experimental conditions and obtained results Table 2 below also shows the conditions of the conducted experiments and the obtained results.
In this experiment, the agglomerated material (briquette) was placed in the heating chamber of the composite heating apparatus shown in FIG. 4A for a total of 20 minutes to heat and reduce the agglomerated material. During the course of 3 minutes, 500 W of 2.45 GHz microwave was irradiated from the microwave irradiation apparatus. The electric power of the electric furnace was automatically controlled so that the temperature was maintained at 1200 ° C. by the temperature control operation.
また、塊成化物原料を一定温度の加熱炉に一定時間保持した後、後室において窒素雰囲気下で急冷し、塊成化物原料中の還元状態を固定した。その後、塊成化物中に含まれる各酸化鉄、金属鉄、トータル鉄成分の質量比を、蛍光Ｘ線検量線法及び容量法（ＪＩＳ Ｍ８２１３）等にて同定するとともに、得られた還元鉄の金属化率を算出した。ここで、得られた還元鉄の金属化率（％）は、以下の式１０１により算出することができる。
The agglomerated material was kept in a heating furnace at a constant temperature for a certain time, and then rapidly cooled in a nitrogen atmosphere in the rear chamber to fix the reduced state in the agglomerated material. Thereafter, the mass ratio of each iron oxide, metallic iron, and total iron component contained in the agglomerated material is identified by the fluorescent X-ray calibration curve method and the volume method (JIS M8213) and the obtained reduced iron The metallization rate was calculated. Here, the metalization rate (%) of the obtained reduced iron can be calculated by the following
金属化率（％）
＝｛（塊成化物中の金属Ｆｅの質量％）÷（塊成化物中の全Ｆｅの質量％）｝×１００
・・・（式１０１）
Metalization rate (%)
= {(Mass% of metallic Fe in the agglomerated material) ÷ (mass% of total Fe in the agglomerated material)} × 100
... (Formula 101)
なお、下記表２において、Ｎｏ．１０のサンプルは、マイクロ波の照射を行うことなく、２０分間加熱した結果を示しており、マイクロ波による加熱を行わない一般的な還元鉄の製造方法を模したものとなっている。 In Table 2 below, no. Sample 10 shows the result of heating for 20 minutes without performing microwave irradiation, which is a simulation of a general method for producing reduced iron without heating by microwave.
図５は、上記実験により得られた金属化率と、マイクロ波照射開始時の塊成化物の中心近傍温度との関係を示したものである。
図５を参照すると、塊成化物原料の中心近傍の温度が６００℃〜１１５０℃である際にマイクロ波の照射を開始すると、マイクロ波の照射が無い場合（Ｎｏ．１０，金属化率８５．１％）に比べて、塊成化物原料の金属化が促進されていることがわかった。
FIG. 5 shows the relationship between the metallization rate obtained by the above experiment and the temperature near the center of the agglomerated material at the start of microwave irradiation.
Referring to Fig. 5, when microwave irradiation is started when the temperature in the vicinity of the center of the agglomerated material is 600 ° C to 1150 ° C, there is no microwave irradiation (No. 10, metalization rate 85. It was found that the metallization of the agglomerated material was promoted compared to 1%).
また、中心近傍温度が６００℃未満の低温状態では、マイクロ波照射による金属化の促進効果は認められなかった。また、中心近傍温度が１０００℃を超えると、マイクロ波照射による金属化促進効果は減少していき、中心近傍温度が１１５０℃を超えると、マイクロ波の照射による金属化促進効果が見られなくなった。 Further, in the low temperature state where the temperature near the center was less than 600 ° C., the effect of promoting metallization by microwave irradiation was not recognized. Also, when the temperature near the center exceeds 1000 ° C., the effect of promoting metallization by microwave irradiation decreases, and when the temperature near the center exceeds 1150 ° C., the effect of promoting metallization by microwave irradiation is not seen. .
図５に示した結果から、加熱中の塊成化物に対してマイクロ波を照射する場合に、適切な照射開始温度条件が存在することが明らかとなり、その温度範囲は、塊成化物の内部温度が６００℃〜１１５０℃となる範囲であることがわかる。また、図５に示した結果から、塊成化物の中心近傍の温度が約９００℃である場合に、マイクロ波の照射による金属化率の促進効果が最も大きいことがわかる。 From the results shown in FIG. 5, it is clear that there is an appropriate irradiation start temperature condition when the agglomerated material being heated is irradiated with microwaves, and the temperature range is the internal temperature of the agglomerated material. It can be seen that is in the range of 600 ° C to 1150 ° C. Moreover, it can be seen from the results shown in FIG. 5 that when the temperature in the vicinity of the center of the agglomerated material is about 900 ° C., the effect of promoting the metallization rate by microwave irradiation is the greatest.
以上説明したような知見から、本発明においてマイクロ波の照射は、塊成化物の中心近傍の温度が６００℃〜１１５０℃の範囲のいずれかにある条件下で開始することが好ましく、塊成化物の中心近傍の温度が少なくとも９００℃である条件下で開始することが更に好ましいと考えられる。 From the knowledge described above, in the present invention, the microwave irradiation is preferably started under the condition that the temperature in the vicinity of the center of the agglomerated material is in the range of 600 ° C to 1150 ° C. It is considered more preferable to start under conditions where the temperature in the vicinity of the center is at least 900 ° C.
［実施例２］
○実験条件
実施例１と同様に、図４Ａに示した複合加熱装置を用いて、輻射加熱とマイクロ波の複合加熱による塊成化物の金属化試験を行った。実施例１と同様に、塊成化物は総加熱時間Ｔ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３（分）だけ加熱され、そのうちｔ２時間は、マイクロ波が照射されている。実施例１ではマイクロ波の照射時間ｔ２を３分間としていたが、実施例２においては、さまざまなｔ２の時間での塊成化物の金属化の促進についての評価を行った。試験に用いた塊成化物の成分組成は、実施例１と同じである。マイクロ波照射開始までの加熱時間ｔ１を変更することで、マイクロ波照射開始時点での塊成化物の中心近傍温度を７００℃、９００℃、１０００℃の３水準に変更した。マイクロ波の照射時間ｔ２は、０．５分、１．０分、２．０分の３水準で変更した。合計の加熱時間ｔ１＋ｔ２＋ｔ３は２０分とし、実施例１の試験条件と同じとした。
[Example 2]
Experimental conditions As in Example 1, using the composite heating apparatus shown in FIG. 4A, an agglomerated metallization test was performed by radiant heating and microwave composite heating. Similar to Example 1, the agglomerate was heated for a total heating time T = t1 + t2 + t3 (minutes), of which microwave irradiation was applied for t2 hours. In Example 1, the microwave irradiation time t2 was set to 3 minutes, but in Example 2, the evaluation of the metallization of the agglomerates at various times of t2 was performed. The component composition of the agglomerate used in the test is the same as in Example 1. By changing the heating time t1 until the start of microwave irradiation, the temperature near the center of the agglomerate at the start of microwave irradiation was changed to three levels of 700 ° C, 900 ° C, and 1000 ° C. The microwave irradiation time t2 was changed at three levels of 0.5 minutes, 1.0 minute, and 2.0 minutes. The total heating time t1 + t2 + t3 was 20 minutes, which was the same as the test conditions of Example 1.
○試験結果
得られた試験結果を、下記の表３に示した。実施例１と同様に、マイクロ波の照射時間が０．５分から２．０分と短い場合においても、塊成化物の金属化率は、マイクロ波照射なしで２０分の加熱を行った実施例１のＮｏ１０（マイクロ波照射なしの条件）に比較して増加する結果となり、マイクロ波の照射が塊成化物の金属化を促進する効果が確認された。
○ Test results The test results obtained are shown in Table 3 below. Similar to Example 1, even when the microwave irradiation time was as short as 0.5 to 2.0 minutes, the metallization rate of the agglomerate was an example in which heating was performed for 20 minutes without microwave irradiation. As compared with No. 1 No. 1 (conditions without microwave irradiation), the effect of microwave irradiation promoting the metallization of the agglomerated material was confirmed.
マイクロ波照射なし条件（実施例１のＮｏ．１０）を基準とした場合の、金属化率ηの促進量Δη（各々の条件での処理後の金属化率ηと、実施例１のＮｏ．１０条件の金属化率ηとの差）は、マイクロ波の照射時間にほぼ比例する結果が得られた。すなわち、塊成化物の中心近傍の温度が６００℃から１１５０℃の範囲にある場合、マイクロ波の照射開始が同じタイミングの場合には、マイクロ波の照射時間に応じた金属化の促進を得ることができる。 Acceleration amount Δη of metallization rate η (the metallization rate η after treatment under each condition and No. 1 of Example 1) based on the condition without microwave irradiation (No. 10 of Example 1). The difference between the metallization rate η of 10 conditions) was almost proportional to the microwave irradiation time. That is, when the temperature near the center of the agglomerate is in the range of 600 ° C. to 1150 ° C., and when the start of microwave irradiation is at the same timing, the metallization is accelerated according to the microwave irradiation time. Can do.
このように、塊成化物原料の中心近傍の温度が６００℃〜１１５０℃である際にマイクロ波を照射開始する試験において、マイクロ波照射の持続時間ｔ２の値によらず、マイクロ波照射による金属化促進効果が得られた。この結果は、少なくとも塊成化物の内部温度が６００℃〜１１５０℃となっている範囲のどこかで、マイクロ波を塊成化物に対して照射することにより、塊成化物の金属化促進効果が得られることを示すものである。 Thus, in the test of starting microwave irradiation when the temperature in the vicinity of the center of the agglomerated material is 600 ° C. to 1150 ° C., the metal by microwave irradiation is independent of the value of the duration t2 of microwave irradiation. Acceleration effect was obtained. This result shows that the metallization promoting effect of the agglomerated material can be obtained by irradiating the agglomerated material with microwaves at least in a range where the internal temperature of the agglomerated material is 600 ° C. to 1150 ° C. It shows that it is obtained.
更に、塊成化物の中心近傍の温度が９００℃を含む温度範囲にある条件下でマイクロ波の照射を実施することにより、塊成化物の金属化促進効果が大きくなる。ここで、マイクロ波の照射については、塊成化物の内部温度が６００℃〜１１５０℃となっている範囲のどこかで、連続的な照射を１回だけ行う場合に限らず、例えば、当該範囲の中で、７００℃〜８００℃の範囲と、９００℃〜１０００℃の範囲との２回に分けて照射するなど、マイクロ波を複数回に亘って照射してもよい。 Furthermore, the effect of promoting the metallization of the agglomerated material is increased by performing microwave irradiation under conditions where the temperature in the vicinity of the center of the agglomerated material is in a temperature range including 900 ° C. Here, the microwave irradiation is not limited to the case where the internal temperature of the agglomerated material is 600 ° C. to 1150 ° C., and the continuous irradiation is performed only once. Among them, microwave irradiation may be performed a plurality of times, for example, in two irradiations of a range of 700 ° C. to 800 ° C. and a range of 900 ° C. to 1000 ° C.
［実施例３］
○実験条件
実施例１と同様のマイクロ波加熱試験を、加熱する塊成化物を２層に積層した状態で実施した。すなわち、図４Ｂに示すように、耐火材トレーに塊成化物を上下２層に載置して、加熱炉による輻射加熱とマイクロ波の複合加熱処理を行い、加熱後の金属化率ηを評価した。塊成化原料を２層化した以外の試験手順は実施例１及び実施例２と同様であり、試験に用いた塊成化物についても、実施例１及び実施例２と同様のものを用いた。なお、試験に際し、上層に位置する塊成化物と下層に位置する塊成化物の双方に対して熱電対を設置し、各層に位置する塊成化物の内部温度を測定できるようにした。
[Example 3]
Experimental conditions A microwave heating test similar to that in Example 1 was performed in a state where the agglomerated material to be heated was laminated in two layers. That is, as shown in FIG. 4B, the agglomerated material is placed on the upper and lower layers on the refractory material tray, subjected to radiant heating by a heating furnace and microwave combined heat treatment, and the metallization rate η after heating is evaluated. did. The test procedure except that the agglomerated raw material was divided into two layers was the same as in Example 1 and Example 2, and the agglomerate used in the test was the same as in Example 1 and Example 2. . In the test, thermocouples were installed for both the agglomerate located in the upper layer and the agglomerate located in the lower layer so that the internal temperature of the agglomerate located in each layer could be measured.
○試験結果
得られた試験結果を、下記の表４に示した。塊成化物が２段に積層された状態でマイクロ波を上方から照射した場合でも、下段の塊成化物の金属化が促進される結果となり、マイクロ波が塊成果原料の表面から下層の塊成化物まで深く浸透して下層の塊成化物を加熱し、下層の塊成化物の金属化を促進する結果となった。また金属化の促進Δη(%)は、上層の塊成化物よりも下層の塊成化物の方が大きい結果となった。
○ Test results The test results obtained are shown in Table 4 below. Even when microwaves are irradiated from above with the agglomerates stacked in two stages, the result is that the metalization of the lower agglomerates is promoted and the microwaves agglomerate from the surface of the agglomerated raw material to the lower layer. As a result, the lower layer agglomerated material was heated by deeply penetrating to the compound, and the metallization of the lower layer agglomerated material was promoted. In addition, the metallization promotion Δη (%) was larger in the lower layer agglomerate than in the upper layer agglomerate.
このことから、バーナー炉とマイクロ波の組み合わせによる加熱方式を利用することで、バーナーの輻射加熱が届きにくい塊成化物の裏面部分、あるいは重なっている下側の塊成化物で金属化の進行が遅れているものについて、表面にある塊成化物よりも効果的にマイクロ波加熱によって金属化の促進を行うことができることが明らかとなった。 For this reason, by using a heating method using a combination of a burner furnace and a microwave, metallization progresses on the back side of the agglomerated material where the radiant heating of the burner is difficult to reach, or on the overlapping lower agglomerated material. It became clear that the metallization can be promoted by microwave heating more effectively than the agglomerate on the surface of the delayed one.
なお、実施例１の試験において、加熱中の塊成化物へのマイクロ波照射について、適切な温度条件が存在することについては、以下のように考察することができる。 In addition, in the test of Example 1, it can be considered as follows that there exists an appropriate temperature condition about the microwave irradiation to the agglomerate under heating.
塊成化物の温度と塊成化物中の各成分の含有率及び金属化率との関係を、以下の方法で調べた。すなわち、塊成化物原料を５ｇの小さいペレット状に成形し、一定温度の加熱炉中に一定時間保持し、塊成化物の内部まで均一温度（＝炉温度に等しい）になった状態の後、塊成化物を取り出して窒素雰囲気下で急冷して還元状態を固定した。その後分析を行い、塊成化物の金属化の進行、及び、Ｆｅ２Ｏ３とＦｅＯの含有率の変化を調査した。 The relationship between the temperature of the agglomerated material, the content of each component in the agglomerated material, and the metallization rate was examined by the following method. That is, the agglomerate raw material is formed into a small pellet of 5 g, held in a heating furnace at a constant temperature for a certain period of time, and after reaching a uniform temperature (= equal to the furnace temperature) to the inside of the agglomerate, The agglomerated material was taken out and quenched in a nitrogen atmosphere to fix the reduced state. Analysis was then conducted to investigate the progress of metallization of the agglomerates and the change in the content of Fe 2 O 3 and FeO.
なお、上記加熱炉を一定時間保持する温度は、５００℃から１３００℃まで１００℃刻みで変化させて、上記調査を実施した。 The above investigation was carried out by changing the temperature at which the heating furnace was held for a certain period of time from 500 ° C. to 1300 ° C. in increments of 100 ° C.
［塊成化物の金属化進行］
上記調査によると、塊成化物の温度が９００℃を超えると塊成化物原料中のメタルＦｅ（金属Ｆｅ）が急激に増加し始め、塊成化物の金属化率が急上昇した。その後、塊成化物の温度が１２００℃に近づくと金属化率の上昇が飽和し、温度１２００℃で塊成化物の還元反応がほぼ終息していることを示した。
[Progress of metallization of agglomerates]
According to the above investigation, when the temperature of the agglomerated material exceeded 900 ° C., the metal Fe (metal Fe) in the agglomerated material began to increase rapidly, and the metallization rate of the agglomerated material increased rapidly. Thereafter, when the temperature of the agglomerate approached 1200 ° C., the increase in the metallization rate was saturated, indicating that the agglomerate reduction reaction was almost terminated at a temperature of 1200 ° C.
［塊成化物中のＦｅ２Ｏ３の含有率の変化］
塊成化物原料中のＦｅ２Ｏ３の含有量は、塊成化物の温度が６００℃になると減少を開始し、その後、塊成化物温度１１００℃〜１２００℃まで減少をつづけ、１１００℃〜１２００℃という温度帯で塊成化物原料中のＦｅ２Ｏ３成分の還元がほぼ終了していることがわかった。
[Change in content of Fe 2 O 3 in agglomerated material]
The content of Fe 2 O 3 in the agglomerated material starts to decrease when the temperature of the agglomerated material reaches 600 ° C., and then continues to decrease from 1100 ° C. to 1200 ° C. It was found that the reduction of the Fe 2 O 3 component in the agglomerated material was almost completed in the temperature range of ° C.
［塊成化物中のＦｅＯの含有率の変化］
塊成化物原料中のＦｅＯの含有量は、塊成化物の温度が６００℃になると増加を開始し、その後、塊成化物温度１０００℃まで増加を続けた。塊成化物温度が１０００℃を超えると、原料中のＦｅＯ含有量は減少し始め、塊成化物温度が１２００℃になるまで減少を続け、塊成化物原料中のＦｅＯ成分についての還元も、１２００℃付近で終了することがわかった。
[Change in content of FeO in agglomerates]
The content of FeO in the agglomerated material started to increase when the temperature of the agglomerated material reached 600 ° C, and then continued to increase to the agglomerate temperature of 1000 ° C. When the agglomerate temperature exceeds 1000 ° C., the FeO content in the raw material starts to decrease and continues to decrease until the agglomerate temperature reaches 1200 ° C., and the reduction of the FeO component in the agglomerate raw material is also 1200. It was found that the process was completed at around ° C.
すなわち、以上の知見から、加熱中の塊成化物原料に対してマイクロ波を照射する場合、塊成化物原料が１２００℃以上になってからマイクロ波を照射したとしても、塊成化物の還元反応が終了していると考えられるため、マイクロ波照射の還元反応への寄与が期待できないということが推測される。 That is, from the above knowledge, when the agglomerated raw material being heated is irradiated with microwaves, even if the agglomerated raw material reaches 1200 ° C. or higher and is irradiated with microwaves, the reduction reaction of the agglomerated material Therefore, it is estimated that the contribution of the microwave irradiation to the reduction reaction cannot be expected.
図６は、上記の塊成化物に対する示差走査熱量測定（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ：ＤＳＣ）結果を示したものであり、図６に示した熱量は、９００℃付近の吸熱ピークの値を−１に正規化して表示している。 FIG. 6 shows the results of differential scanning calorimetry (DSC) for the agglomerates described above. The calorific values shown in FIG. 6 are normalized with the endothermic peak value near 900 ° C. being −1. Is displayed.
ＤＳＣ測定結果を示した図６から明らかなように、ＤＳＣの測定結果では、６５０℃近傍から１１５０℃近傍の範囲に、大きな吸熱反応ピークが認められる。このピーク吸熱反応熱は、主に、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＦｅＯ等といった塊成化物原料中の酸化鉄成分が還元されていく一連の反応に伴う吸熱エネルギーを示していると考えられる。 As is clear from FIG. 6 showing the DSC measurement result, in the DSC measurement result, a large endothermic reaction peak is observed in the range from about 650 ° C. to about 1150 ° C. It is thought that this peak endothermic reaction heat mainly indicates endothermic energy associated with a series of reactions in which the iron oxide component in the agglomerated raw material such as Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO and the like is reduced. It is done.
従って、上記実験結果において、６００℃〜１１５０℃の温度条件下でマイクロ波を照射することで金属化促進効果が得られたのは、酸化鉄の還元に使用されていると考えられるＤＳＣの吸熱反応のエネルギーを、電気炉からの原料表面の輻射加熱及び表面から原料内部への熱伝導によるエネルギー供給以外に、マイクロ波の照射によって供給することができたためと考えられる。 Therefore, in the above experimental results, it was considered that the metallization promoting effect was obtained by irradiating microwaves at a temperature of 600 ° C. to 1150 ° C. The endotherm of DSC considered to be used for the reduction of iron oxide It is considered that the energy of the reaction could be supplied by microwave irradiation in addition to the energy supply by radiant heating of the raw material surface from the electric furnace and heat conduction from the surface to the inside of the raw material.
ここで、上記６００℃〜１１５０℃の温度条件下では、酸化鉄はその大部分がＦｅ２Ｏ３、あるいはＦｅＯとして塊成化物中に存在していることが確認されている。また、単位質量当たりのＦｅ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｆｅ粉末のマイクロ波による加熱のされやすさは、Ｆｅ２Ｏ３＞ＦｅＯ＞Ｆｅ粉末である。Ｆｅ２Ｏ３は、室温付近では誘電損失係数が小さくマイクロ波での加熱特性が悪いとされているが、２００℃以上の高温状態ではマイクロ波の吸収特性が高い。また、ＦｅＯは、室温から高温の広い範囲にわたりマイクロ波の良い吸収体である。すなわち、輻射加熱によってマイクロ波の吸収が大きい高温状態となったＦｅ２Ｏ３が塊成化原料中に多く残存しているタイミングでマイクロ波を照射することで、マイクロ波が、塊成化原料中のＦｅ２Ｏ３や、ＦｅＯ（更には、還元剤として混練されている、マイクロ波の良吸収体であるカーボン成分）などに効率良く吸収されると考えられる。従って、塊成化物が２００℃以上の高温の状態でマイクロ波を照射することにより、Ｆｅ２Ｏ３が塊成化物中に多く残存している場合に効率的にマイクロ波が吸収されるというのが、本願発明が効果を生じる理由の１つであると言える。 Here, it has been confirmed that, under the temperature conditions of 600 ° C. to 1150 ° C., most of the iron oxide is present in the agglomerated product as Fe 2 O 3 or FeO. Further, Fe 2 O 3, FeO, is a microwave heating of Fe powder ease per unit mass is Fe 2 O 3>FeO> Fe powder. Fe 2 O 3 has a low dielectric loss coefficient near room temperature and poor microwave heating characteristics, but has high microwave absorption characteristics at a high temperature of 200 ° C. or higher. FeO is a good absorber of microwaves over a wide range from room temperature to high temperature. That is, by irradiating microwaves at a timing when a large amount of Fe 2 O 3 in a high temperature state in which microwave absorption is large due to radiation heating remains in the agglomerated raw material, the microwaves are agglomerated raw material. It is considered that it is efficiently absorbed by Fe 2 O 3 therein, FeO (further, a carbon component kneaded as a reducing agent, which is a good microwave absorber), and the like. Therefore, when the agglomerated material is irradiated with microwaves at a high temperature of 200 ° C. or higher, the microwave is efficiently absorbed when a large amount of Fe 2 O 3 remains in the agglomerated material. However, it can be said that this is one of the reasons why the present invention produces an effect.
以上説明したように、本発明は、マイクロ波の照射による塊成化物の金属化促進効率が高い条件下において塊成化物にマイクロ波を照射することで、塊成化物へのマイクロ波の吸収エネルギーを大きくすることができるだけでなく、塊成化物中で還元反応がさかんに進行している温度条件にあわせてマイクロ波を照射することで、塊成化物に吸収されたマイクロ波エネルギーを効率よく還元の促進に消費させることが可能となり、塊成化物原料の金属化を効率的に進行させることができる。すなわち、本発明の温度条件下にてマイクロ波を照射すれば、出力規模の比較的小さなマイクロ波装置でも、大きな金属化の促進効果を得ることが期待できる。 As described above, according to the present invention, the microwave absorptive energy is absorbed into the agglomerated material by irradiating the agglomerated material with microwaves under the condition that the metallization promoting efficiency of the agglomerated material by microwave irradiation is high. The microwave energy absorbed by the agglomerates can be efficiently reduced by irradiating microwaves in accordance with the temperature conditions under which the reduction reaction proceeds in the agglomerates. It can be consumed for the promotion of metallurgy, and the metallization of the agglomerated material can proceed efficiently. That is, if microwave irradiation is performed under the temperature conditions of the present invention, it can be expected that even a microwave device with a relatively small output scale will have a large effect of promoting metallization.
なお、塊成化物原料が６００℃以下でも、Ｆｅ２Ｏ３が多く残存しているため塊成化物原料へのマイクロ波吸収効率は良いものの、ＤＳＣ分析の結果から明らかなように温度が還元反応の開始する温度となっていないため、原料の昇温にエネルギーが消費され、還元の促進につながっていないと考えられる。 Even if the agglomerate raw material is 600 ° C. or less, although a large amount of Fe 2 O 3 remains, the microwave absorption efficiency to the agglomerate raw material is good, but the temperature is reduced by the reduction reaction as is apparent from the results of DSC analysis. Therefore, it is considered that energy is consumed to raise the temperature of the raw material, and the reduction is not promoted.
更に、実施例３においてマイクロ波の照射がある場合に、上層の塊成化物の金属化の促進効果Δη１（表４中のＮｏ２４の上層塊成化物の金属化率ηを基準とした場合の、マイクロ波を照射した場合の上層塊成化物の金属化率ηとの差分）に対し、下層の塊成化物の金属化促進効果Δη２（表４中のＮｏ２４の下層塊成化物の金属化率ηを基準とした場合の、マイクロ波を照射した場合の下層塊成化物の金属化率ηとの差分）が大きい理由は、以下のように考えられる。 Furthermore, when there is microwave irradiation in Example 3, the metallization promoting effect Δη1 of the upper layer agglomerates (when the metallization rate η of the upper layer agglomerates No24 in Table 4 is used as a reference, In contrast to the metallization rate η of the upper layer agglomerate when irradiated with microwaves, the metallization promoting effect Δη2 of the lower layer agglomerate (the metallization rate η of the lower agglomerate No24 in Table 4) The reason why the difference in the metallization rate η of the lower layer agglomerate when irradiated with microwaves is large is as follows.
下層に位置する塊成化物には加熱炉からの輻射熱が届きにくいため、下層の塊成化物の温度は上層に位置する塊成化物よりも低く、上層の塊成化物に対して金属化率が低くなる（表４中のＮｏ．２４）。すなわち、この状態においては、下層の塊成化物は、上層の塊成化物と比較して還元の途中状態にあり、塊成化物中にマイクロ波を吸収しやすいＦｅ２Ｏ３がや炭素分が多く残存しており、上層よりもマイクロ波の吸収効率が良く、より多くのマイクロ波のエネルギーを吸収するため、金属化の促進効果が大きいと考えられる。 Since the agglomerate located in the lower layer is difficult to receive radiant heat from the heating furnace, the temperature of the agglomerate in the lower layer is lower than the agglomerate located in the upper layer, and the metallization rate is higher than the agglomerate in the upper layer. (No. 24 in Table 4). That is, in this state, the lower layer agglomerates are in the process of reduction as compared with the upper layer agglomerates, and Fe 2 O 3 that easily absorbs microwaves in the agglomerates has a slight carbon content. A large amount remains, and the microwave absorption efficiency is better than that of the upper layer, and more microwave energy is absorbed. Therefore, it is considered that the effect of promoting metallization is great.
また、本発明者らの試験によると、塊成化物の金属化は、金属化率２０％程度から８０％程度の範囲において、塊成化物原料の温度上昇により急激に進行する。すなわち、金属化率が２０％から８０％程度の状態の塊成化物においては、原料の温度１℃上昇あたりの金属化率の上昇割合が大きい。一方、金属化率が８０％を超えると塊成化物の温度を上昇させても金属化の進行が緩やかになる。すなわち、金属化率８０％超の塊成化物においては、原料温度上昇１℃あたりの金属化率の上昇割合が、金属化率８０％未満の場合に比べて小さくなる。実施例３のＮｏ．２４条件では、上層の塊成化物の金属化率は８０．２％であり温度上昇１℃あたりの金属化の上昇が小さくなる領域に到達している。一方、下層の塊成化物の金属化率は６７．４％であり、温度上昇１℃あたりの金属化率の上昇率が大きな領域の状態である。そのため、実施例３のＮｏ２０〜Ｎｏ２３では、マイクロ波が上方から照射され、塊成化物の温度がマイクロ波により上昇した際にも、下層の塊成化物の方が上層の塊成化物に比べて金属化が大きく進行した、と考えられる。 Moreover, according to the test by the present inventors, the metallization of the agglomerated material proceeds rapidly due to the temperature rise of the agglomerated material in the range of the metallization rate from about 20% to about 80%. That is, in the agglomerate having a metallization rate of about 20% to 80%, the rate of increase of the metallization rate per 1 ° C. temperature rise of the raw material is large. On the other hand, if the metallization rate exceeds 80%, the progress of metallization becomes slow even if the temperature of the agglomerated material is increased. That is, in the agglomerate having a metallization rate of more than 80%, the rate of increase of the metallization rate per 1 ° C. of the raw material temperature increase is smaller than that in the case of the metallization rate of less than 80%. No. 3 in Example 3. Under 24 conditions, the metallization rate of the agglomerate in the upper layer is 80.2%, and it has reached a region where the increase in metallization per 1 ° C. temperature increase is small. On the other hand, the metallization rate of the lower agglomerate is 67.4%, which is a state in which the rate of increase of the metallization rate per 1 ° C. of temperature rise is large. Therefore, in No20-No23 of Example 3, when a microwave is irradiated from the upper part and the temperature of the agglomerate rose by the microwave, the lower agglomerate is more in comparison with the upper agglomerate. It is thought that metallization has advanced greatly.
［得られた知見の還元鉄の製造方法への適用］
以上説明したように、バーナーや輻射熱等によって供給される熱エネルギーとマイクロ波によるエネルギーとを併用して塊成化物を加熱・還元する場合には、内部温度が６００℃〜１１５０℃のどこかの状態の塊成化物（より好ましくは、少なくとも内部温度が９００℃である状態の塊成化物）に対してマイクロ波を照射することが効果的であることが明らかとなった。このような内部温度にある塊成化物に対してマイクロ波を照射することで、マイクロ波のエネルギーは塊成化物中の酸化鉄の還元反応に有効に利用され、操業コストを抑えながら、より効率良く還元鉄を製造することが可能となる。
[Application of the knowledge obtained to the production method of reduced iron]
As described above, when heating and reducing the agglomerate using both heat energy supplied by a burner or radiant heat and energy by microwaves, the internal temperature is somewhere between 600 ° C and 1150 ° C. It has been found that it is effective to irradiate microwaves on the agglomerated material in the state (more preferably, the agglomerated material in the state where the internal temperature is at least 900 ° C.). By irradiating the agglomerates at such an internal temperature with microwaves, the energy of the microwaves is effectively used for the reduction reaction of iron oxide in the agglomerates, and the operation cost is reduced, and more efficiency is achieved. It becomes possible to produce reduced iron well.
以上のような知見を、実際の還元鉄の製造方法に適用する場合には、例えば、以下のようなことを行えばよい。
まず、操業に用いられる固体還元炉６において実際の操業条件のもとで塊成化物の内部温度が６００℃〜１１５０℃となる部分を特定する。また、実際の操業条件を模した実験炉を製造し、塊成化物の内部温度が６００〜１１５０℃となるまでの時間（昇温に要する時間）を特定した上で、固体還元炉６において塊成化物の内部温度が６００℃〜１１５０℃となる部分を特定してもよい。
When the above knowledge is applied to an actual method for producing reduced iron, for example, the following may be performed.
First, in the
その上で、塊成化物の内部温度が上記範囲となる領域全体に対してマイクロ波を照射するためのマイクロ波照射部材（例えば、各種のアンテナや導波管や同軸ケーブル等）を設置してマイクロ波照射可能領域とし、このマイクロ波照射可能領域の少なくとも一部において、通過する塊成化物に対してマイクロ波を照射すればよい。 Then, a microwave irradiation member (for example, various antennas, waveguides, coaxial cables, etc.) for irradiating the entire region where the internal temperature of the agglomerate falls within the above range is installed. What is necessary is just to irradiate a microwave with respect to the agglomerate to pass through at least a part of this microwave irradiation possible area | region as a microwave irradiation possible area | region.
また、塊成化物の内部温度が上記範囲となる領域の少なくとも一部に対して上記のマイクロ波照射部材を設置してマイクロ波照射領域とし、このマイクロ波照射領域において、通過する塊成化物に対してマイクロ波を照射してもよい。 Further, the microwave irradiation member is installed in at least a part of the region where the internal temperature of the agglomerate falls within the above range to form a microwave irradiation region. Alternatively, microwaves may be irradiated.
また、固体還元炉６の炉床進行方向全域にわたってマイクロ波照射部材を設置した上で、塊成化物の内部温度を各種センサ等によって測定し、得られた測定結果をフィードバックすることで、マイクロ波の照射に利用するマイクロ波照射部材の位置を可変制御してもよい。
In addition, after installing the microwave irradiation member over the whole area of the
なお、以上のようなマイクロ波の照射方法はあくまでも一例であって、固体還元炉内において、少なくとも、その内部温度が６００℃〜１１５０℃のどこかの状態にある塊成化物に対してマイクロ波を照射する方法については、特に限定されるわけではない。 Note that the microwave irradiation method as described above is merely an example, and in the solid reduction furnace, at least the agglomerate whose internal temperature is somewhere between 600 ° C. and 1150 ° C. is microwaved. The method of irradiating is not particularly limited.
以上説明したように、本実施形態に係る還元鉄の製造方法によれば、少なくとも、内部温度が６００℃〜１１５０℃のどこかの状態にある塊成化物に対してマイクロ波を照射することで、照射されるマイクロ波のエネルギーを酸化鉄の還元反応に有効に利用させることができる。その結果、内部温度が６００℃〜１１５０℃にある範囲のどこかという特定の部分でマイクロ波を照射するだけで効率良く塊成化物を加熱・還元することが可能となり、操業コストを抑えながら、効率良くマイクロ波を照射することが可能となる。その結果、マイクロ波の照射による塊成化物の金属化を更に促進することが可能となる。 As described above, according to the method for producing reduced iron according to the present embodiment, at least the agglomerate in which the internal temperature is in a state of 600 ° C. to 1150 ° C. is irradiated with microwaves. The energy of the irradiated microwave can be effectively used for the reduction reaction of iron oxide. As a result, it becomes possible to efficiently heat and reduce the agglomerate just by irradiating the microwave at a specific part of the range where the internal temperature is in the range of 600 ° C. to 1150 ° C., while suppressing the operating cost, It becomes possible to irradiate microwaves efficiently. As a result, it becomes possible to further promote metallization of the agglomerated material by microwave irradiation.
以上、図４〜図６を参照しながら、本実施形態に係る還元鉄の製造方法について、詳細に説明した。 In the above, the manufacturing method of reduced iron which concerns on this embodiment was demonstrated in detail, referring FIGS. 4-6.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
例えば、鉄鉱石や製鉄ダスト等の酸化鉄粉と、炭材等の還元材を混合した塊成化物を加熱して、固体状金属鉄を得る固体還元の機能のみを有する固体還元炉のみならず、固体還元の機能と、金属鉄とスラグとの分離の機能と、を併せ持つ炉についても、本発明の技術的範囲に属するものである。 For example, not only a solid reduction furnace having only a solid reduction function for heating solid agglomerates obtained by mixing iron oxide powder such as iron ore and iron-making dust and a reducing material such as charcoal to obtain solid metallic iron The furnace having both the function of solid reduction and the function of separating metallic iron and slag belongs to the technical scope of the present invention.
１００ マイクロ波照射装置
１０１ マイクロ波発振機
１０３ サーキュレータ
１０５ アイソレータ
１０７ 自動整合器
１０９ マイクロ波照射部材（導波管）
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記熱源として、前記塊成化物に対して照射されるマイクロ波を更に利用し、
前記固体還元炉中において、前記塊成化物の内部温度が６００℃〜１１５０℃の温度範囲にあるときに、前記塊成化物に対して前記マイクロ波の照射を開始する
ことを特徴とする、還元鉄の製造方法。 Reduction to produce reduced iron by heating the agglomerate formed by mixing the iron oxide raw material and the reducing material, using the radiant heat from the burner provided in the solid reduction furnace and the furnace wall of the solid reduction furnace as a heat source In the iron manufacturing method,
As the heat source, further utilizing the microwave irradiated to the agglomerate,
In the solid reducing furnace, when the internal temperature before KikatamariNaru product is in a temperature range of 600 ° C. to 1150 ° C., characterized in that to start the irradiation of the microwave to the agglomerate, A method for producing reduced iron.
ことを特徴とする、請求項１に記載の還元鉄の製造方法。 When the internal temperature before KikatamariNaru product is at a temperature range of 900 ° C. to 1000 ° C., characterized in that to start the irradiation of the microwave to the agglomerate, reducing of claim 1 Iron manufacturing method.
前記塊成化物に対して、前記マイクロ波照射可能領域の少なくとも一部の領域において前記マイクロ波を照射する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の還元鉄の製造方法。 In the solid reduction furnace, with respect to the entire region where the internal temperature of the agglomerated material is in the temperature range, a microwave irradiation member for irradiating the microwave is installed to be a microwave irradiable region,
The method for producing reduced iron according to claim 1, wherein the agglomerated material is irradiated with the microwave in at least a part of the microwave irradiable region.
前記塊成化物に対して、前記マイクロ波照射領域において前記マイクロ波を照射する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の還元鉄の製造方法。
In the solid reduction furnace, a microwave irradiation member for irradiating the microwave to at least a part of the region where the internal temperature of the agglomerated material is in the temperature range is provided, and the microwave irradiation region age,
3. The method for producing reduced iron according to claim 1, wherein the agglomerated material is irradiated with the microwave in the microwave irradiation region.
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