JPH10152711A - Production of reduced iron - Google Patents
Production of reduced ironInfo
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- JPH10152711A JPH10152711A JP32470496A JP32470496A JPH10152711A JP H10152711 A JPH10152711 A JP H10152711A JP 32470496 A JP32470496 A JP 32470496A JP 32470496 A JP32470496 A JP 32470496A JP H10152711 A JPH10152711 A JP H10152711A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、高温還元によって酸
化鉄を主成分として含む粉状の原料（鉄鉱石や製鉄所で
発生する鉄分を含んだダスト，スラッジ，スケ−ル等）
から還元鉄を低コストで効率良く製造する方法に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a powdery raw material containing iron oxide as a main component by high-temperature reduction (iron ore, dust containing iron generated in steel works, sludge, scale, etc.).
And a method for efficiently producing reduced iron at low cost.
【０００２】[0002]
【従来技術とその課題】例えば米国特許第 3,443,931号
明細書等にも開示されている技術であるが、近年、“粉
状の鉄鉱石”と“粉状の固体還元剤”とを混合して塊成
化物（以降は単に「ペレット」と称する）となし、これ
を高温に加熱することで鉄鉱石中の酸化鉄を還元して固
体状金属鉄とする方法が注目されている。2. Description of the Related Art A technique disclosed in, for example, U.S. Pat. No. 3,443,931 and the like has recently been disclosed by mixing "pulverized iron ore" and "pulverized solid reducing agent". Attention has been focused on a method of forming agglomerates (hereinafter simply referred to as "pellets") and heating the same to a high temperature to reduce iron oxide in iron ore to solid metallic iron.
【０００３】なお、前記米国特許第 3,443,931号明細書
が示す粉状鉄鉱石の還元プロセスは次の通りである。 1) 固体還元剤として例えば石炭，褐炭，無煙炭，コ−
クス等といった炭素含有物質（以降は「炭材」と略称す
る）を用い、これと粉状の鉄鉱石とを混合して“炭材を
１０〜２０重量％含有する生ペレット”を調整する， 2) この生ペレットを“ペレット内から発生する可燃性
揮発成分が発火しない程度の安全温度域（実施例には３
１５℃以下の温度域が示されている）”に加熱して付着
水分を除去する， 3) 得られた乾燥ペレットを“燃焼排ガスに５重量％以
下の燃料成分を配合した混合ガス”の雰囲気下に置き、
炉内温度９８２〜１２０４℃で１〜３分間予熱する（こ
の予熱工程では“可燃性揮発成分の急速な発生と除去",
"発生した可燃性揮発成分によるペレットと雰囲気ガス
との隔離", "次の還元工程における急速な金属化促進の
準備" がなされる), 4) 予熱工程が終了すると炉内雰囲気は“燃焼排ガスに
１０重量％以下の燃料成分を配合した混合ガス”の雰囲
気に変更され、炉内温度１２６０〜１４２７℃で４〜１
２分間の高温還元を行って金属化を進める（この還元反
応は吸熱的に進行するから、 炉内温度が１２６０〜１４
２７℃であってもペレットの表面温度は１０９３〜１１
４９℃に収まる), 5) 金属化が進行すると、炉内雰囲気ガスの組成を“燃
焼排ガスに１０重量％以上の燃料成分を配合した混合ガ
ス”に変更し、上記と同じ炉内温度１２６０〜１４２７
℃で更に１〜３分間加熱する（この時、 還元の終わった
ペレット表面は１２０４〜１２６０℃に加熱され、 金属
鉄間結合の形成が進行してペレットが収縮する), 6) その後、炉内温度を１０９３〜１１４９℃に下げて
１０〜１５秒間冷却してから炉外へ排出する。[0003] The reduction process of fine iron ore indicated in the above-mentioned US Patent No. 3,443,931 is as follows. 1) As a solid reducing agent, for example, coal, lignite, anthracite, core
Using a carbon-containing substance such as carbonaceous material (hereinafter abbreviated as “carbon material”) and mixing it with powdered iron ore to prepare “raw pellets containing 10 to 20% by weight of carbon material” 2) The raw pellets were placed in a safe temperature range (such as 3 in the example below) where the flammable volatile components generated in the pellets did not ignite.
(The temperature range of 15 ° C or less is indicated.) 3) Heat the dried pellets to remove adhering water. 3) Atmosphere of “mixed gas containing 5% by weight or less of fuel component in combustion exhaust gas”. Put it down,
Preheat for 1 to 3 minutes at a furnace temperature of 982 to 1204 ° C. (In this preheating step, “rapid generation and removal of combustible volatile components”,
"Separation between pellets and atmospheric gas by generated combustible volatile components", "preparation for rapid metallization promotion in the next reduction process"), 4) After the preheating process is completed, the atmosphere in the furnace becomes "combustion exhaust gas. The atmosphere was changed to an atmosphere of "mixed gas containing 10% by weight or less of a fuel component,"
The metallization proceeds by performing high-temperature reduction for 2 minutes (since this reduction reaction proceeds endothermically, the furnace temperature is 1260 to 14
Even at 27 ° C., the surface temperature of the pellet is 1093 to 11
5) When the metallization proceeds, the composition of the atmosphere gas in the furnace is changed to "mixed gas containing 10% by weight or more of a fuel component in the combustion exhaust gas", and the furnace temperature of 1260 to the same as above. 1427
C. for another 1 to 3 minutes (at this time, the surface of the pellet after reduction is heated to 1204 to 1260 C., and the formation of metal-iron bonds progresses and the pellet shrinks), 6) The temperature is lowered to 1093 to 1149 ° C, cooled for 10 to 15 seconds, and then discharged out of the furnace.
【０００４】また、これとは別の特開平７−２３８３０
７号公報には、上述した米国特許第3,443,931 号明細書
に開示されている粉状鉄鉱石還元法での還元所要時間の
短縮方法として、ペレットを炉内に装入してからしばら
くの間は装入ペレット表面へ酸素含有ガスを供給して該
ペレット内から発生する可燃性物質を積極的に燃焼さ
せ、その燃焼熱によってペレットの表面温度を速やかに
還元適正温度にまで昇温させる技術が提案されている。[0004] Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-23830 discloses another method.
No. 7 discloses a method for reducing the time required for reduction in the fine iron ore reduction method disclosed in the above-mentioned U.S. Pat. No. 3,443,931 for a while after charging the pellets into the furnace. Proposal of technology to supply oxygen-containing gas to the surface of charged pellets to actively combust flammable substances generated from inside the pellets, and to quickly raise the surface temperature of the pellets to the appropriate reduction temperature by the heat of combustion. Have been.
【０００５】しかしながら、「粉状鉄鉱石の有効な利用
方法である」としてこれら方法の検討を重ねてきた本発
明者等は、高能率化・低コスト化指向が一段と強まって
いる製鉄技術の現状を考慮するとこれらの方法には次の
ような問題が指摘され、そのため実操業として採用した
場合の便益は期待するほど高いものではないと結論せざ
るを得なかった。[0005] However, the present inventors who have repeatedly studied these methods as "effective use methods of fine iron ore" have found that the current state of the art of steelmaking is becoming more and more oriented toward higher efficiency and lower cost. In view of the above, the following problems were pointed out in these methods, and it was necessary to conclude that the benefits when employed in actual operation were not as high as expected.
【０００６】即ち、前記従来法では、何れにしても粉状
鉄鉱石と固体還元剤とを混合した後に塊成化（ペレット
化）してから還元炉へ装入する必要があるが、この塊成
化の際に所定サイズ以外の粒子が生成するのを避けるこ
とはできず、従ってアンダ−サイズはそのまま再度混合
工程へ、またオ−バ−サイズは粉砕してから混合工程へ
戻す必要があり、効率が悪い点が指摘された。That is, in the above-mentioned conventional method, it is necessary to mix the fine iron ore and the solid reducing agent and then agglomerate (pelletize) them before charging them into the reduction furnace. It is unavoidable that particles other than the prescribed size are formed during the formation, so that the undersize must be returned to the mixing step as it is, and the oversize must be pulverized and returned to the mixing step. It was pointed out that the efficiency was low.
【０００７】更に、塊成化したままではペレット（塊成
化物）の強度がハンドリングに耐え得ないことから還元
炉に装入する前にペレットの乾燥を行う必要があった
が、そのため機構の複雑な塊成化設備に加えて乾燥用設
備までをも必要とし、かつその運転・保守費用もかなり
のものとなるので、還元鉄の製造コストを低く抑えるこ
とが難しいという点も指摘された。Furthermore, since the strength of the pellets (agglomerated material) cannot withstand handling if the pellets are agglomerated, it is necessary to dry the pellets before charging them into the reduction furnace. It was pointed out that it was difficult to keep the production cost of reduced iron low because it required not only a simple agglomeration facility but also a drying facility and the operation and maintenance costs were considerable.
【０００８】また、従来法では、還元時間に比較すると
塊成化及び乾燥に要する時間が相対的に長く、これがプ
ラント全体の効率を阻害する要因ともなった。その上、
製鉄所で発生する鉄分を含むダスト，スラッジ，スケ−
ル等｛以降はこれらを 「製鉄所排出酸化物(waste oxid
e)」と総称する｝から鉄分の回収を図るべく、これらを
単独で粉状鉄鉱石に代えてペレット状に塊成化したり、
あるいは粉状鉄鉱石と混合してペレット状に塊成化し用
いようとする場合には、これら製鉄所排出酸化物の回収
形態が“粉状物質が結合して固まった塊状”あるいはミ
ルスケ−ルのように“ペレット化するには大き過ぎる形
状”をなしていることが多いことから（但し本明細書中
ではこれらを含めて 「粉状の鉄原料」 と称する）予め所
定粒度に微粉砕しておく必要があり、従って製鉄所排出
酸化物の微粉砕設備が欠かせないとの問題もあった。In the conventional method, the time required for agglomeration and drying is relatively longer than the reduction time, which is a factor that hinders the efficiency of the whole plant. Moreover,
Dust, sludge, scale containing iron generated in steel works
Since then, these have been referred to as “waste oxidizers”.
e)) to collect iron from｝, which are collectively referred to as agglomeration into pellets instead of fine iron ore,
Alternatively, when mixing with powdered iron ore to agglomerate into pellets for use, the recovered form of the oxides discharged from the steelworks may be a “solidified solidified powdery substance” or a mill scale. As described above, since they often have a shape that is too large to be pelletized (however, in the present specification, these are referred to as “powder iron raw materials”), they are finely ground in advance to a predetermined particle size. Therefore, there is also a problem that a mill for crushing oxides discharged from a steel mill is indispensable.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は上記
課題の解決法を目指して数多くの実験を繰り返しながら
鋭意研究を重ねた結果、「これらの課題は、 粉状鉄鉱石
等の酸化鉄を主成分として含む粉状鉄原料の“還元に供
する際の原料形態”を従来のような“塊成化物（ペレッ
ト）”としないで、事前に粉状の固体還元剤と混合した
粉状鉄原料をそのまま（粉状混合物のまま）還元炉に装
入して炉床上にほぼ均一なベッドを形成し、このベッド
を高温加熱する手法を採ることによって解決することが
できる」という特異な知見を得ることができた。更に、
“粉状の酸化鉄”と“粉状の固体還元剤（石炭）”とを
混合した後、この混合物を１２００℃以上に加熱した炉
内へ装入して炉床上にベッドを形成し、これをそのまま
還元する基礎実験”を繰り返すことによって、この方法
によればペレット（塊成化物）を還元する場合に比較し
てほぼ遜色の無い還元結果が得られるということも確認
することができた。Means for Solving the Problems Accordingly, the present inventor repeatedly conducted numerous experiments aiming at solving the above-mentioned problems, and as a result of intensive studies, he concluded that “these problems were caused by iron oxide such as powdered iron ore. Powdered iron that has been mixed with a powdered solid reducing agent in advance, instead of using the “form of raw material when subjected to reduction” of the powdered iron raw material containing as a main component the conventional “agglomerate (pellet)” The problem can be solved by charging the raw materials as they are (as a powder mixture) into a reduction furnace, forming a substantially uniform bed on the hearth, and employing a method of heating this bed at a high temperature. " I got it. Furthermore,
After mixing “powder iron oxide” and “powder solid reducing agent (coal)”, the mixture is charged into a furnace heated to 1200 ° C. or higher to form a bed on the hearth, By repeating the "Basic experiment for directly reducing" as it was, it was also confirmed that this method can provide a reduction result almost equal to that in the case of reducing pellets (agglomerates).
【００１０】本発明は、上記知見事項等を基にしてなさ
れたものであり、まず第１に、「酸化鉄が主成分の粉状
鉄原料から高温還元によって還元鉄を製造するに当り、
まず“酸化鉄を主成分として含む粉状鉄原料”と“粉状
の固体還元剤”とを混合し、 この混合物を塊成化するこ
となく粉状のままで還元炉内へ装入してその炉床上に混
合物の均一な厚さのベッドを形成させた後、炉内へ燃料
と酸素含有ガスを吹き込んで、 “炉内へ吹き込んだ燃
料”と“固体還元剤から発生する可燃性揮発成分”と
“酸化鉄が還元されて発生するＣＯガス”とを炉内へ吹
き込んだ酸素含有ガスにより燃焼させ炉内温度を１１０
０℃以上に昇温して維持することで前記ベッド中の粉状
鉄原料を還元することを特徴とする、 還元鉄の製造方
法」を提供するものである。[0010] The present invention has been made based on the above findings and the like. First, in the production of reduced iron from a powdered iron raw material containing iron oxide as a main component by high-temperature reduction,
First, the “powder iron raw material containing iron oxide as the main component” and the “powder solid reducing agent” are mixed, and this mixture is charged into the reduction furnace as a powder without agglomeration. After forming a bed of a uniform thickness of the mixture on the hearth, fuel and oxygen-containing gas are blown into the furnace, resulting in “fuel blown into the furnace” and “flammable volatile components generated from the solid reducing agent. "And" CO gas generated by reduction of iron oxide "are burned by the oxygen-containing gas blown into the furnace to reduce the furnace temperature to 110.
A method for producing reduced iron, comprising reducing the powdered iron raw material in the bed by raising the temperature to 0 ° C. or more and maintaining the temperature.
【００１１】ここで、「酸化鉄が主成分の粉状鉄原料」
とは“粉状の鉄鉱石”あるいは“製鉄所排出酸化物（製
鉄所で発生するところの鉄分を含むダスト，スラッジ，
スケ−ル等）”などを意味し、本発明においてはこれら
を単独で又は２種以上の混合物状態で還元鉄の製造原料
とすることができる。そして、「固体還元剤」として
は、周知の石炭，木炭，石油コ−クス，コ−クス等を使
用することができる。Here, "a powdery iron raw material containing iron oxide as a main component"
What is “powder iron ore” or “iron oxides discharged from steelworks (dust, sludge,
In the present invention, these can be used alone or in the form of a mixture of two or more kinds as a raw material for production of reduced iron. Coal, charcoal, petroleum coke, coke and the like can be used.
【００１２】なお、還元炉の炉床上に形成させる混合物
のベッドは、ベッド中粉状鉄原料の還元を均等に進行さ
せるために均一な厚さとする必要があるが、ここで言う
「均一な厚さ」とは必ずしも厳密な意味での均一厚さを
指すものではなく、実際上の不都合を来たさない程度に
還元が均等に進行する程度の“極端なレベルの違いがな
い厚さ（ほぼ均一な厚さ）”であれば所望する効果は得
られる。また、本発明において高温還元時に使用する還
元炉の形式は特に限定されるものではないが、作業性の
面からすれば回転炉床炉形式の炉が推奨される。The bed of the mixture formed on the hearth of the reduction furnace needs to have a uniform thickness in order to promote the reduction of the powdered iron raw material in the bed uniformly. The term “sa” does not necessarily refer to a uniform thickness in a strict sense, but a thickness (almost no difference at an extreme level) such that reduction proceeds evenly without causing practical inconvenience. If the thickness is "uniform"), the desired effect can be obtained. In the present invention, the type of the reducing furnace used at the time of high-temperature reduction is not particularly limited, but a rotary hearth furnace is recommended from the viewpoint of workability.
【００１３】本発明において、還元炉内温度の上昇は
“炉内へ吹き込んだ燃料”と“固体還元剤から発生する
可燃性揮発成分”と“酸化鉄が還元されて発生するＣＯ
ガス”とを“炉内へ吹き込んだ酸素含有ガス”により燃
焼させて行われる。炉内へ吹き込む「酸素含有ガス」と
しては、“空気”又は“酸素濃度が空気と同等あるいは
空気組成よりも若干富もしくは貧に調整されたガス”を
使用するのが良い。In the present invention, the temperature in the reduction furnace is increased by "fuel blown into the furnace", "flammable volatile components generated from the solid reducing agent", and "CO generated by reducing iron oxide".
The gas is burned by an “oxygen-containing gas blown into the furnace.” As the “oxygen-containing gas” blown into the furnace, “air” or “oxygen concentration equal to or slightly lower than air composition” It is better to use "rich or poorly regulated gas".
【００１４】高温還元を行うための炉内温度について
は、１１００℃を下回る程度の温度域（９００℃以上程
度）でも還元は進行するがこのような温度域では還元速
度が遅くて工業生産としては好ましくなく、そのため本
発明では１１００℃以上に昇温して還元を促進させるよ
うに図った。しかし、酸化鉄の還元中は吸熱反応によっ
てベッドの温度が炉内の温度よりも低く維持されること
から、十分に速い還元速度を得るためには炉内温度をで
きれば１２００〜１４００℃以上に維持することが望ま
しい。Regarding the temperature inside the furnace for performing high-temperature reduction, the reduction proceeds even in a temperature range of less than 1100 ° C. (about 900 ° C. or more), but in such a temperature range, the reduction rate is slow and industrial production is not suitable. Therefore, in the present invention, the temperature is raised to 1100 ° C. or higher to promote the reduction. However, during the reduction of iron oxide, the temperature of the bed is maintained lower than the temperature in the furnace due to the endothermic reaction. Therefore, in order to obtain a sufficiently fast reduction rate, the temperature in the furnace is preferably maintained at 1200 to 1400 ° C. or higher. It is desirable to do.
【００１５】ただ、この炉内温度は還元の進行状況ある
いは使用する粉状鉄原料や固体還元剤の性状，混合割合
等により変化させるべき性質のものである。即ち、混合
原料の炉内装入後間もない期間では、混合物で形成され
たベッドの温度が低いので炉内温度を高めに保持してベ
ッドの昇温を図るようにした方が還元の促進には有利で
ある。また、原料の鉱石中脈石や石炭中灰分の成分によ
ってはそれらの融点が変化するので、それに応じて炉内
温度を制御し、還元進行中に溶解して流れ出さないよう
に留意すべきである。但し、ベッド内における適度な量
の融液の生成は伝熱，反応促進の両面で良好な結果をも
たらすので、むしろ積極的に活用すべきである。この点
に関し、従来法のペレットを使用する場合は、融液が生
成するとペレット強度が低下してハンドリングに耐えら
れないほど大きな塑性変形を示すが、本発明ではベッド
状態なのでペレットのように変形することを懸念する必
要がない。However, the furnace temperature is a property that should be changed depending on the progress of the reduction, the properties of the powdered iron raw material or the solid reducing agent, the mixing ratio, and the like. That is, in the period immediately after the mixed raw materials are put into the furnace, the temperature of the bed formed of the mixture is low. Therefore, it is better to keep the furnace temperature high and raise the temperature of the bed to promote reduction. Is advantageous. In addition, since the melting point of the raw material varies depending on the components of gangue in the ore and ash in the coal, it is necessary to control the furnace temperature accordingly, so that it does not dissolve and flow out during reduction. . However, the production of an appropriate amount of melt in the bed gives good results in both heat transfer and reaction promotion, and therefore should be actively utilized. In this regard, when using the pellets of the conventional method, when the melt is formed, the pellet strength is reduced and the plastic deformation is large enough to withstand handling, but in the present invention, the pellet is deformed like a pellet because it is in a bed state. You do not need to worry about it.
【００１６】還元に必要な加熱保持時間は、大まかには
ラボ試験で測定される還元時間を目安とすることができ
るが、操業条件により好適時間も異ってくるので操業実
績を重ねることにより最適な還元所要時間を把握するこ
とが推奨される。The heating and holding time required for the reduction can be roughly based on the reduction time measured in a laboratory test, but the optimal time varies depending on the operating conditions. It is recommended to know the time required for return.
【００１７】このようにして炉内で酸化鉄の還元を進行
させ、所定金属化率の還元鉄が製造された時点で炉外へ
排出する。この場合、この排出時におけるベッドの内部
温度が１１７０℃以上であるとベッド内に融液が存在す
る可能性があり、排出作業に支障を来たすおそれがある
ので、炉外へ排出する前にベッドの内部温度が１１７０
℃を下回るように加熱を停止しておくことが望ましい。
なお、短時間でベッドの内部温度を１１７０℃未満にま
で落とす手段としては“常温の還元ガスや窒素等の不活
性ガスをベッド表面に吹き付ける方法”や“ベッド表面
に水冷板を接近させて配置する方法”等が考えられ、炉
の形式に応じて実施しやすい方法を採用すれば良い。The reduction of the iron oxide proceeds in the furnace in this manner, and when the reduced iron having a predetermined metallization ratio is produced, the reduced iron is discharged out of the furnace. In this case, if the internal temperature of the bed at the time of this discharge is 1170 ° C. or more, there is a possibility that the melt exists in the bed, which may hinder the discharge operation. Internal temperature of 1170
It is desirable to stop heating so that the temperature is lower than 0 ° C.
Means for lowering the internal temperature of the bed to less than 1170 ° C. in a short time include “a method of blowing a reducing gas at room temperature or an inert gas such as nitrogen to the surface of the bed” or “arranging a water cooling plate close to the surface of the bed. A method that can be easily implemented according to the type of furnace may be adopted.
【００１８】ところで、上記本発明法を実施する際、用
いる粉状鉄原料や固体還元剤に元々含まれている水分等
の条件によっては a) 粉状鉄原料と固体還元剤とを均一に混合しにくい， b) 還元炉の炉床上に均一厚さのベッドを形成しにく
い， c) 還元炉の炉床上に形成したベッドの表面から微粉が
飛散しやすい，等の問題が指摘される場合がある。そこ
で、この問題を解決するためは、「前記第１の方法にお
いて“酸化鉄を主成分として含む粉状鉄原料”と“粉状
の固体還元剤”とを混合する際、 水あるいはバインダ−
の１種以上を単独又は複合で添加する」という第２の方
法を採用することが推奨される。ここで、「バインダ
−」としては、周知のベントナイト，石灰，タ−ル等の
有機系結合剤等が挙げられる。In carrying out the method of the present invention, depending on the conditions of the powdered iron raw material used and the moisture originally contained in the solid reducing agent, a) the powdered iron raw material and the solid reducing agent are uniformly mixed. It is difficult to form a bed with a uniform thickness on the hearth of the reduction furnace, and c) Fine powder is easily scattered from the surface of the bed formed on the hearth of the reduction furnace. is there. In order to solve this problem, it is necessary to use "water or binder" when mixing the "powder iron raw material containing iron oxide as a main component" and the "powder solid reducing agent" in the first method.
At least one of these is used alone or in combination. " Here, examples of the "binder" include well-known organic binders such as bentonite, lime and tar.
【００１９】つまり、使用する粉状鉄原料や固体還元剤
に元々含まれている水分等の条件によっては、この粉状
鉄原料と粉状の固体還元剤を混合する際に若干の水分あ
るいはバインダ−の１種以上を単独又は複合で添加する
ことにより 「粉状鉄原料と固体還元剤とを均一かつ迅速
に混合しやすくなる」, 「還元炉の炉床上にほぼ均一な厚
さの混合物のベッドを形成しやすくなる」 あるいは 「ベ
ッド表面から微粉が飛散するのを効果的に防止できる」
等の効果が発揮されるようになる。That is, depending on the conditions such as the water content originally contained in the powdered iron raw material and the solid reducing agent to be used, when mixing the powdered iron raw material and the powdered solid reducing agent, a slight amount of water or binder may be required. -The addition of one or more of-alone or in combination makes it easier to mix the powdered iron raw material and the solid reducing agent uniformly and quickly. It makes it easier to form a bed. "Or" It can effectively prevent fine powder from scattering from the bed surface. "
And the like.
【００２０】また、ペレット化した原料を高温還元する
従来法でも同様のことが言えるが、還元炉の炉床上に形
成させた原料混合物ベッドの高温還元時には、炉内へ酸
素含有ガスが吹き込まれ続けていることから高温還元中
の還元鉄表面が再酸化され得られる製品の金属化率が十
分に向上しないことが懸念される。このような高温還元
中の還元鉄表面の再酸化を防止するためには、本発明が
提供する前記第１の方法や第２の方法に加えて「還元炉
の炉床上に形成したベッドの表面を更に粉状の固体還元
剤で被覆してから炉内への燃料と酸素含有ガスの吹き込
みを行って高温還元を行うこと」を実施するという“第
３の方法”が有効である。The same can be said for the conventional method of reducing the pelletized raw material at a high temperature. However, during the high-temperature reduction of the raw material mixture bed formed on the hearth of the reduction furnace, the oxygen-containing gas is continuously blown into the furnace. Therefore, there is a concern that the metallization ratio of a product obtained by reoxidation of the reduced iron surface during high-temperature reduction cannot be sufficiently improved. In order to prevent the reoxidation of the surface of reduced iron during such high-temperature reduction, in addition to the first method and the second method provided by the present invention, "the surface of the bed formed on the hearth of the reduction furnace" Is further coated with a powdered solid reducing agent, and then the fuel and oxygen-containing gas are blown into the furnace to perform high-temperature reduction. "
【００２１】この粉状の固体還元剤による被覆は、それ
自体がベッドと酸素含有ガスとの接触を遮って還元鉄表
面の再酸化を防止するほか、固体還元剤から発生するガ
スも同様の遮蔽効果を発揮することから、比較的薄い被
覆（例えば１mm程度）で十分である。これにより、従来
法で観察された還元鉄の表面の再酸化防止に有効である
ことを確認できた。The coating with the powdery solid reducing agent itself blocks the contact between the bed and the oxygen-containing gas to prevent reoxidation of the reduced iron surface, and the gas generated from the solid reducing agent also has the same shielding. A relatively thin coating (e.g., about 1 mm) is sufficient because it exhibits an effect. Thereby, it was confirmed that it was effective in preventing the reoxidation of the surface of reduced iron observed by the conventional method.
【００２２】更に、上述した第１の方法，第２の方法あ
るいは第３の方法に従って還元鉄を製造する際、還元炉
の炉床上に形成したベッド（粉状固体還元剤で被覆した
ものも含む）を填圧ロ−ラ（押圧ロ−ラ）等を使用して
填圧（押圧）し、該混合物の見掛け密度を上昇させるこ
とは、燃焼ガスによるベッド状混合物の飛散防止やベッ
ド内の伝熱と還元を促進する上で有効である。Further, when producing reduced iron according to the above-mentioned first method, second method or third method, a bed formed on a hearth of a reduction furnace (including a bed coated with a powdery solid reducing agent). ) Is pressed (pressed) using a pressure roller (pressing roller) or the like to increase the apparent density of the mixture. It is effective in promoting heat and reduction.
【００２３】即ち、実験を重ねた結果、単に炉床上に混
合物のベッドを形成させるという手法のみでは、ベッド
の形成条件によってはベッド中に空隙が多く残って炉内
高温雰囲気からの受熱面であるベッド表面からベッド深
部（底部）への伝熱が遅れ、その結果ベッド深部におけ
る還元が遅れる現象が観察された。また、燃焼ガスによ
りベッド表面の微粉（粉状固体還元剤で被覆した場合に
はこの固体還元剤微粉も）が飛散し、燃焼排ガスと共に
炉外へ持ち出される現象も一部見られた。そして、この
現象を改善するためには「原料混合物をほぼ均一な厚さ
のベッド状にする際、 押圧ロ−ラ−等を使用してベッド
を押圧し、 該混合物の見掛け密度を上昇させる手法」が
極めて有効であると判明した。つまり、押圧（填圧）に
よりベッド内の空隙が減少して粒子同士がより緊密に密
着することから、ベッドからの微粒子の飛散が防止され
ると共にベッド内の伝熱が促進され、その結果として円
滑な操業下で還元が促進されることが明らかとなった。
更に、酸化鉄と固体還元剤との接触が良好になることも
還元促進に寄与していると考えられた。That is, as a result of repeated experiments, if only the method of simply forming a bed of the mixture on the hearth, depending on the bed formation conditions, many voids remain in the bed and the surface is a heat receiving surface from the high temperature atmosphere in the furnace. Heat transfer from the bed surface to the deep part (bottom part) of the bed was delayed, and as a result, reduction of the deep part of the bed was delayed. In addition, a phenomenon was observed in which fine powder on the bed surface (and, when coated with a powdery solid reducing agent, also the solid reducing agent fine powder) was scattered by the combustion gas and taken out of the furnace together with the combustion exhaust gas. In order to improve this phenomenon, a method of increasing the apparent density of the mixture by pressing the bed using a pressing roller or the like when the raw material mixture is formed into a bed having a substantially uniform thickness. Was found to be extremely effective. That is, the pressure (pressure) reduces the voids in the bed and the particles adhere more closely to each other, so that the scattering of the fine particles from the bed is prevented and the heat transfer in the bed is promoted. As a result, It became clear that reduction was promoted under smooth operation.
Further, it was considered that the good contact between the iron oxide and the solid reducing agent also contributed to the reduction promotion.
【００２４】そこで、本発明は、“第４の方法”として
「前記第１の方法，第２の方法あるいは第３の方法に加
え、 還元炉の炉床上に形成した原料混合物ベッドの高温
還元に先立って、 該ベッドを押圧してその見掛け密度を
上昇させる方法」をも提供するものである。Therefore, the present invention provides a “fourth method” which is used in addition to the first method, the second method, or the third method, in addition to the high-temperature reduction of a raw material mixture bed formed on a hearth of a reduction furnace. Prior to pressurizing the bed to increase its apparent density ".
【００２５】なお、上述した“燃焼ガスによるベッド状
混合物からの微粒子飛散”をより効果的に防止するため
には、 「ベッドを形成した後」 に、あるいは 「ベッドを
形成してから粉状固体還元剤の被覆を行った後」 に、更
には 「これらを押圧して密度上昇させた後」 に、このベ
ッド上にセメント水溶液等のようなセメントを含有する
溶液を散布するのが有効である。そのため、本発明は、
“第５の方法”として「前記第１の方法，第２の方法，
第３の方法あるいは第４の方法に加え、 還元炉の炉床上
に形成した原料混合物ベッドの高温還元に先立って、 該
ベッド表面にセメント含有液を散布する方法」をも提供
する。In order to more effectively prevent the above-mentioned "scattering of fine particles from the bed-like mixture due to the combustion gas", "after forming the bed" or "after forming the bed, It is effective to spray a cement-containing solution such as an aqueous cement solution on the bed after the coating with the reducing agent and also after the density is increased by pressing them. . Therefore, the present invention
As the “fifth method”, “the first method, the second method,
In addition to the third method or the fourth method, there is also provided a method of spraying a cement-containing liquid on the bed surface prior to the high-temperature reduction of the raw material mixture bed formed on the hearth of the reduction furnace.
【００２６】一方、炉床上に形成されたベッド中の粉状
鉄原料（酸化鉄）の還元時間を短縮するためには、ベッ
ドの内部温度を還元適正温度まで速やかに昇温すること
が望ましいが、そのためには、ベッドの加熱に当って
“混合物中の固体還元剤から発生する可燃性揮発成分や
酸化鉄が固体還元剤により還元される時に発生するＣＯ
ガス”を該ベッドの表面で燃焼させ、その燃焼熱をも利
用して加熱するのが有利である。即ち、石炭等の固体還
元剤は加熱により可燃性揮発成分がガス状態で発生し、
また粉状鉄原料（酸化鉄）が固体還元剤により還元され
る時にＣＯガスが発生するが、これらが炉内の空間に拡
散してから燃焼するよりも、受熱面であるベッド表面で
燃焼させる方がベッドの加熱には有利であると考えら
る。そこで、本発明者は、ベッド形成後に空気等の酸素
含有ガスをベッドの表面に吹き付けて“固体還元剤から
発生する可燃性揮発成分”や“酸化鉄が固体還元剤によ
り還元される時に発生するＣＯガス”をベッドの表面で
燃焼する試験を繰り返したが、その結果、このような手
段がベッドの内部温度を昇温するのに極めて有効である
ことを確認した。On the other hand, in order to reduce the reduction time of the powdered iron raw material (iron oxide) in the bed formed on the hearth, it is desirable to quickly raise the internal temperature of the bed to an appropriate reduction temperature. In order to do so, the heating of the bed requires "a combustible volatile component generated from the solid reducing agent in the mixture and CO generated when iron oxide is reduced by the solid reducing agent.
Gas "is combusted on the surface of the bed, and the heat of combustion is also used to heat the solid reductant such as coal.
Also, when the powdered iron raw material (iron oxide) is reduced by the solid reducing agent, CO gas is generated. However, the CO gas is burned on the bed surface, which is the heat receiving surface, rather than being diffused into the space inside the furnace and burned. It seems that the bed is more advantageous for heating the bed. Therefore, the present inventor sprays an oxygen-containing gas such as air on the surface of the bed after the bed is formed, and generates “a combustible volatile component generated from the solid reducing agent” or “iron oxide generated when the iron oxide is reduced by the solid reducing agent”. Tests in which "CO gas" was burned on the surface of the bed were repeated, and the results confirmed that such means were extremely effective in raising the internal temperature of the bed.
【００２７】なお、酸素含有ガスをベッド表面に吹き付
けると還元された酸化鉄の再酸化が懸念されるが、これ
を防止するためには、ベッド状の混合物中から発生する
可燃性ガスの主成分の１つである“固体還元剤から生じ
る可燃性揮発成分”の発生期間に限って酸素含有ガスを
ベッド表面に吹き付けるのが有効であることも明らかと
なった。即ち、固体還元剤から可燃性揮発成分が発生し
ている間は、ベッド表面が可燃性揮発成分で被覆される
こととなるため吹き付けられた酸素含有ガス中の酸素は
優先的に可燃性揮発成分の燃焼に消費され、その結果と
して再酸化が防止できるわけである。勿論、この方法と
前述した「ベッドの表面を粉状固体還元剤で被覆する方
法」を併用することは再酸化の防止に一層有効である。When the oxygen-containing gas is blown onto the bed surface, there is a concern that the reduced iron oxide may be re-oxidized. To prevent this, however, the main component of the combustible gas generated from the bed-like mixture is It has also been found that it is effective to spray an oxygen-containing gas onto the bed surface only during the period of occurrence of "a combustible volatile component generated from a solid reducing agent". That is, while the combustible volatile component is generated from the solid reducing agent, the bed surface is covered with the combustible volatile component, so the oxygen in the sprayed oxygen-containing gas preferentially contains the combustible volatile component. Is consumed in the combustion of the fuel, and as a result, reoxidation can be prevented. Of course, using this method in combination with the above-mentioned "method of coating the surface of the bed with a powdery solid reducing agent" is more effective in preventing reoxidation.
【００２８】そこで、本発明は、“第６の方法”とし
て、「前記第１の方法，第２の方法，第３の方法，第４
の方法あるいは第５の方法に加えて、 還元炉の炉床上に
形成した原料混合物ベッドの高温還元に当り、 混合物中
の固体還元剤からの可燃性揮発成分の発生がほぼ終了す
るまでは酸素含有ガスの供給を上記ベッドの表面へも行
って発生する可燃性揮発成分をベッド表面部で燃焼さ
せ、 可燃性揮発成分の発生が終了した後は炉内温度が１
１００℃以上に維持されるように加熱して還元する方
法」をも提供するものである。Therefore, the present invention provides, as "sixth method", "the first method, the second method, the third method, and the fourth method."
In addition to the method of the above or the fifth method, in the high-temperature reduction of the raw material mixture bed formed on the hearth of the reduction furnace, oxygen is contained until the generation of flammable volatile components from the solid reducing agent in the mixture is almost completed. The gas is also supplied to the surface of the bed, and the combustible volatile components generated are burned on the surface of the bed.
And a method of reducing by heating so as to be maintained at 100 ° C. or more ”.
【００２９】上述したベッドの表面へ直接的に供給する
酸素含有ガスも、先に述べたような“空気”又は“酸素
濃度が空気と同等あるいは空気組成よりも若干富もしく
は貧に調整されたガス”とすれば良い。そして、このよ
うな酸素含有ガスの供給もやはり炉床上にベッドを形成
した直後に行うことを基本とするが、可燃性揮発成分等
の発生を見計らってから供給しても構わない。なお、ベ
ッドの昇温速度を向上するため、可燃性揮発成分等の燃
焼に必要な酸素量を確保した上で酸素含有ガスと燃料を
同時に使用しても差し支えはないことは勿論である。The oxygen-containing gas directly supplied to the surface of the bed described above may also be "air" or "gas whose oxygen concentration is adjusted to be equal to or slightly richer or poorer than air as described above. " The supply of such an oxygen-containing gas is also basically performed immediately after the bed is formed on the hearth, but may be supplied after the generation of combustible volatile components and the like. Of course, in order to increase the temperature rising rate of the bed, it is of course possible to use the oxygen-containing gas and the fuel at the same time after securing the amount of oxygen necessary for burning the combustible volatile components.
【００３０】可燃性揮発成分の発生が終了した後は、炉
内温度が１１００℃以上になるように、望ましくは１２
００〜１４００℃以上になるように加熱すれば良いこと
は上述した通りであるが、これにより炉内で酸化鉄の還
元が速やかに進行し、還元鉄が製造される。After the generation of the flammable volatile components is completed, the furnace temperature is set to 1100 ° C. or higher, preferably 12 ° C.
As described above, the heating may be performed to a temperature of from 00 to 1400 ° C. or more, whereby the reduction of iron oxide proceeds promptly in the furnace, and reduced iron is produced.
【００３１】ただ、これまでに説明した原料混合物の高
温還元を実施する場合、時として炉床上に形成した原料
混合物のベッドと炉床耐火物とが固着してその後の作業
に支障を来たす事態を招くことも懸念された。この懸念
を拭うため、本発明は、“第７の方法”として「前記第
１の方法，第２の方法，第３の方法，第４の方法，第５
の方法あるいは第６の方法の実施において、 還元炉の炉
床に粉状の固体還元剤を敷き、 その上に原料混合物の均
一な厚さのベッドを形成する方法」を提供する。このよ
うに、還元炉の炉床上に原料混合物のベッドを形成する
に先立って粉状の固体還元剤を炉床上に敷いておけば、
ベッドを高温に加熱して還元する工程の間にベッドと炉
床耐火物とが固着するのを“ベッドと炉床耐火物との間
に介在する粉状の還元剤”が効果的に防止するからであ
る。However, when the high-temperature reduction of the raw material mixture described above is performed, sometimes the bed of the raw material mixture formed on the hearth and the hearth refractory adhere to each other, which hinders the subsequent work. It was also a concern that they would be invited. In order to eliminate this concern, the present invention describes the “seventh method” as “the first method, the second method, the third method, the fourth method, the fifth method, or the like.
Or the sixth method, wherein a powdery solid reducing agent is spread on the hearth of the reducing furnace, and a bed of the raw material mixture having a uniform thickness is formed thereon. Thus, if a powdery solid reducing agent is laid on the hearth prior to forming a bed of the raw material mixture on the hearth of the reduction furnace,
The "powder reducing agent interposed between the bed and the hearth refractory" effectively prevents the bed and the hearth refractory from sticking during the process of heating and reducing the bed to a high temperature. Because.
【００３２】[0032]
【発明の効果】上述のように、本発明は、粉状の鉄原
料，固体還元剤等の混合物をそのまま還元炉内へ装入し
て炉床上にこれら混合物のベッドを形成し、これを高温
還元して還元鉄を製造することにより、従来法で採用し
ている塊成化工程及び塊成化物の乾燥工程を省略できる
ようにしたことを基本思想とするものであるが、そのた
め主として次のような便益を享受することができる。As described above, according to the present invention, a mixture of a powdery iron raw material and a solid reducing agent is directly charged into a reduction furnace to form a bed of the mixture on a hearth, which is then heated at a high temperature. The basic idea is to reduce the agglomeration step and the drying step of the agglomerate used in the conventional method by producing reduced iron by reduction. Such benefits can be enjoyed.
【００３３】(a) 還元処理に供する原料を塊成化（ペ
レット化）する従来法のように鉄鉱石等の粉状鉄原料や
固体還元剤の粒子サイズをそろえる必要がなく、また製
鉄所排出酸化物（スケ−ル等）を鉄原料として適用する
場合でも単に粗粉砕するのみで使用に供することがで
き、塊成化（ペレット化）して高温還元する従来法のよ
うな微粉砕は不要である。(A) Unlike the conventional method of agglomerating (pelletizing) the raw material to be subjected to the reduction treatment, there is no need to make the particle size of the powdery iron raw material such as iron ore or the solid reducing agent uniform, and the steel mill discharges Even when an oxide (scale, etc.) is used as an iron raw material, it can be used simply by coarsely pulverizing, and fine pulverization as in the conventional method of agglomerating (pelletizing) and reducing at high temperature is unnecessary. It is.
【００３４】(b) 従来法で行われる塊成化（ペレット
化）工程では少なからぬ時間がかかるが、本発明法では
粉状原料を単に混合して還元炉の炉床上にそのまま装入
するだけで済むので処理時間は極めて短く、プラントの
稼働効率が向上する上に運転・保守も容易である。(B) In the agglomeration (pelleting) step performed by the conventional method, a considerable amount of time is required. However, in the method of the present invention, the powdery raw materials are simply mixed and directly charged on the hearth of the reduction furnace. Therefore, the processing time is extremely short, the operation efficiency of the plant is improved, and the operation and maintenance are easy.
【００３５】(d) 即ち、本発明法では、従来法で行わ
れる原料の調整（微粉砕，粒度調整),塊成化（ペレット
化）工程，乾燥工程を省略することができ、製造能率の
大幅な向上が叶う上、設備費の低減及び運転費用の低減
が可能となって還元鉄製造コストの大幅な低減が可能と
なる。(D) That is, in the method of the present invention, the raw material adjustment (fine pulverization, particle size adjustment), agglomeration (pelletization) step and drying step performed by the conventional method can be omitted, and the production efficiency can be reduced. In addition to achieving a significant improvement, it is possible to reduce equipment costs and operation costs, thereby enabling a significant reduction in reduced iron production costs.
【００３６】(e) Znを含むダストを原料に使用した場
合には製品の還元鉄にZnが残留して製品価値が低下する
ことが懸念されるが、本発明法では、炉内が高温のため
にZnのような低沸点金属は蒸発して排ガスと共に炉外へ
排出されるのでこれら低沸点金属の製品還元鉄中への残
留量を低下することができ、製品品位を上げることがで
きる。更に、集塵設備で捕集されるダストにはこれら低
沸点金属が濃縮されるため、これを回収し利用すること
が可能である。(E) When dust containing Zn is used as a raw material, there is a concern that Zn will remain in the reduced iron of the product and the product value will be reduced. Therefore, low-boiling metals such as Zn evaporate and are discharged out of the furnace together with the exhaust gas, so that the amount of these low-boiling metals remaining in the product reduced iron can be reduced, and the product quality can be improved. Furthermore, since these low-boiling metals are concentrated in the dust collected by the dust collecting equipment, it is possible to collect and use these metals.
【００３７】以下、本発明を実施例によって説明する。Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.
【実施例】まず、表１〜表３に示す組成を有した粉状鉄
原料，粉状石炭（固体還元剤）及びベントナイト（バイ
ンダ−）を準備した。なお、鉄鉱石Ａ及びＢ中の酸化鉄
の主要な形態はそれぞれヘマタイト(Fe2Ｏ3)とマグネタ
イト(Fe3Ｏ4)であった。また、このうちの鉄原料及び石
炭についてはその粒度構成を表４に示す。EXAMPLES First, powdered iron raw materials, powdered coal (solid reducing agent) and bentonite (binder) having the compositions shown in Tables 1 to 3 were prepared. The main forms of iron oxide in iron ores A and B were hematite (Fe 2 O 3 ) and magnetite (Fe 3 O 4 ), respectively. Table 4 shows the particle sizes of iron raw materials and coal.
【００３８】[0038]
【表１】 [Table 1]
【００３９】[0039]
【表２】 [Table 2]
【００４０】[0040]
【表３】 [Table 3]
【００４１】[0041]
【表４】 [Table 4]
【００４２】次に、これらを表５に示す割合で混合した
ものを準備した。また、比較のため、混合原料の一部に
ついては混合物をパン型ペレタイザ−で直径１８mmの生
ペレットに成形し、その後１１５℃に加熱して水分を９
０％以上除去した乾燥ペレットとした。Next, a mixture of these in the proportions shown in Table 5 was prepared. For comparison, a part of the mixed raw material was formed into a raw pellet having a diameter of 18 mm using a pan-type pelletizer, and then heated to 115 ° C. to reduce the water content to 9%.
The dried pellets were removed at 0% or more.
【００４３】[0043]
【表５】 [Table 5]
【００４４】次いで、これら原料について、図１及び図
２（図１は断面概略図であり図２はそのＡ−Ａ方向の説
明図である）で示す小型の高温加熱還元試験炉を用い、
表６に示す条件で還元試験を行った。Next, using a small high-temperature heating and reducing test furnace shown in FIGS. 1 and 2 (FIG. 1 is a schematic sectional view and FIG.
A reduction test was performed under the conditions shown in Table 6.
【００４５】[0045]
【表６】 [Table 6]
【００４６】なお、図１及び図２で示す高温加熱還元試
験炉にはバ−ナ−が上下２段に設置されており、下段の
バ−ナ−は固体還元剤から可燃性揮発成分が発生してい
る期間だけ酸素含有ガスとして空気を原料混合物のベッ
ドあるいはペレットの表面に吹き付けて表面で可燃性揮
発成分を燃焼するためのものであり、可燃性揮発成分の
発生が終了する段階でこの下段バ−ナ−の使用を停止し
た。一方、上段のバ−ナ−は炉内の温度を所定温度に維
持するための加熱バ−ナ−である。ところで、この試験
炉は固定式であるためバ−ナ−を上下２段に設置した
が、回転炉床炉の場合には２段にする必要はなくて１段
でも良い。即ち、回転炉床では、ベッド形成部の下流側
に位置する“可燃性揮発成分の発生区間”に設置された
バ−ナ−の角度を“空気等の酸素含有ガスが原料混合物
ベッドの表面に吹き当たるような角度”にしておけば良
い。また、商用の高温加熱還元炉では、炉内へ吹き込む
酸素含有ガスは排ガスと熱交換して約５００〜６００℃
程度に予熱してから吹き込むのが有利である。The high-temperature heating and reducing test furnace shown in FIGS. 1 and 2 is provided with burners in two upper and lower stages, and the lower burner generates flammable volatile components from the solid reducing agent. Air is blown to the surface of the bed or pellets of the raw material mixture as an oxygen-containing gas during the period during which the combustible volatile components are burned on the surface. The use of the burner was stopped. On the other hand, the upper burner is a heating burner for maintaining the temperature in the furnace at a predetermined temperature. By the way, although this test furnace is of a fixed type, burners are installed in two stages above and below. However, in the case of a rotary hearth furnace, it is not necessary to use two stages and one stage may be used. That is, in the rotary hearth, the angle of the burner installed in the "combustible volatile component generation section" located on the downstream side of the bed forming section is set such that "oxygen-containing gas such as air flows on the surface of the raw material mixture bed. It's good to have an angle that makes it spray. Further, in a commercial high-temperature heating reduction furnace, the oxygen-containing gas blown into the furnace exchanges heat with exhaust gas to be heated to about 500 to 600 ° C.
It is advantageous to preheat to a certain degree before blowing.
【００４７】ところで、表６中に示す「還元時における
原料混合物の形態」の「ベッド状」とは本発明によるも
のを、「ペレット」とは従来法によるものをそれぞれ意
味する。また、「ベッドの押圧処理」とは、混合物を炉
内へ装入する前にレベラ−でほぼ３５mmの高さのベッド
にした後、押圧ロ−ラ（填圧ロ−ラ）で高さ２０mmにな
るまで押圧（填圧）したものである。そして、「炉内平
均温度」とは、ベッド表面（ペレットを使用した場合に
はペレット堆積物表面）への酸素含有ガスの直接吹き付
けを停止した以降の炉内空間部の平均ガス温度である。
なお、本試験では、炉内に吹き込む「酸素含有ガス」と
して「空気」を使用した。In Table 6, "bed form" of "form of raw material mixture at the time of reduction" shown in Table 6 means the one according to the present invention, and "pellet" means one according to the conventional method. The "pressing treatment of the bed" means that the mixture is made into a bed having a height of approximately 35 mm by a leveler before the mixture is charged into the furnace, and then the height is reduced to 20 mm by a pressing roller (pressure roller). Until it becomes (pressing). The "average furnace temperature" is the average gas temperature in the furnace space after the direct spraying of the oxygen-containing gas onto the bed surface (if pellets are used, the surface of the pellet deposit).
In this test, "air" was used as the "oxygen-containing gas" blown into the furnace.
【００４８】さて、この試験では、金属化率の目標値を
９２％と設定し、この目標値を達成できる還元時間を測
定したが、その結果を前記表６に併せて示す。試験は、
まず「試験番号１」の条件で実施した。その結果、塊成
化（ペレット化）をしなくても還元時間を約１８分かけ
れば金属化率９２％を達成できることを確認できた。こ
の還元時間は、通常の天然ガスを改質して得られた還元
ガスを使用するシャフト炉型直接還元方式の還元時間が
約８〜１０時間程度であることと比較すると、極めて短
くて済むことを示している。In this test, the target value of the metallization ratio was set to 92%, and the reduction time required to achieve this target value was measured. The results are shown in Table 6 above. The exam is
First, the test was performed under the conditions of “test number 1”. As a result, it was confirmed that a metallization ratio of 92% could be achieved if the reduction time was about 18 minutes without agglomeration (pelletization). This reduction time is extremely short as compared with a reduction time of about 8 to 10 hours of a shaft furnace type direct reduction method using a reducing gas obtained by reforming ordinary natural gas. Is shown.
【００４９】次に、「試験番号２」の条件で還元試験を
実施した。この試験を通じて、粉状原料に水分を添加す
ると均一混練が非常に容易となることが確認された。但
し、表６の結果が示されるように、水分を添加すると還
元時間が試験番号１の場合よりも約３分間長くかかるこ
とが分かる。この結果から、水分の添加量はできるだけ
低減すべきであると考えられるが、混練のしやすさ等か
らして、水分を添加しても適正な還元時間さえ確保すれ
ば還元鉄製造には支障のないことを確認済である。Next, a reduction test was performed under the conditions of “Test No. 2”. Through this test, it was confirmed that uniform moisture kneading becomes very easy when water is added to the powdery raw material. However, as shown in the results in Table 6, it can be seen that when water is added, the reduction time is longer by about 3 minutes than in the case of Test No. 1. From this result, it is thought that the amount of water to be added should be reduced as much as possible. However, in view of the easiness of kneading, even if the water is added, if the proper reduction time is secured, the production of reduced iron is hindered. Has been confirmed.
【００５０】「試験番号３」は粉状原料にバインダ−
（ベントナイト）を添加して混練し、還元炉に装入した
場合の例であるが、この結果は試験番号２の場合とほぼ
同じであり、バインダ−の添加は均一混練の容易化に寄
与することを確認できた。また、排ガス中に含まれるダ
スト量の炉内への装入量に対する割合（ダストロス割
合）は、試験番号１では 0.5％であったのに対して試験
番号６では 0.3％に低下しており、原料の飛散抑制にも
効果的であることを確認できた。[Test No. 3] indicates that a binder was added to the powdery raw material.
This is an example in which (bentonite) is added and kneaded, and the mixture is charged into a reduction furnace. The result is almost the same as in the case of Test No. 2, and the addition of the binder contributes to facilitation of uniform kneading. I was able to confirm that. In addition, the ratio of the amount of dust contained in the exhaust gas to the amount charged into the furnace (dust loss ratio) was 0.5% in Test No. 1, but decreased to 0.3% in Test No. 6, It was confirmed that it was also effective in suppressing scattering of raw materials.
【００５１】「試験番号４」は粉状の石炭で原料混合物
ベッドの表面を薄く被覆してから高温還元を実施したも
のであるが、その結果、試験番号１の場合と同じ還元時
間であったにもかかわらず金属化率は約１％程度向上し
ており、粉状石炭による被覆がベッド表面の再酸化を防
止する効果を発揮したことが確認された。"Test No. 4" was a test in which the surface of the raw material mixture bed was thinly coated with pulverized coal and then subjected to high-temperature reduction. As a result, the same reduction time as in Test No. 1 was obtained. Nevertheless, the metallization ratio was improved by about 1%, and it was confirmed that the coating with the pulverized coal exerted the effect of preventing the re-oxidation of the bed surface.
【００５２】「試験番号５」は原料混合物のベッドを押
圧して密度を上昇させた場合の例であるが、この密度上
昇処理によって還元時間は１５分と短縮しており、押圧
の効果が大きいことを確認できる。なお、この“ベッド
を押圧することによる還元時間の短縮”は、押圧により
粉末原料の粒子同士が密着してベッド内の伝熱が促進さ
れ、そのためベッド内の昇温速度が上昇した結果、還元
速度が増加したためと考えられる。また、ダストロス割
合は 0.2％であり、試験番号１の 0.5％と比較すると低
下していることから、原料の飛散抑制にも効果的である
ことが確認できた。"Test No. 5" is an example in which the density is increased by pressing the bed of the raw material mixture. The reduction time is reduced to 15 minutes by this density increasing treatment, and the pressing effect is large. You can confirm that. The “shortening of the reduction time by pressing the bed” means that the particles of the powder raw material adhere to each other due to the pressing, and heat transfer in the bed is promoted. This is probably because the speed increased. In addition, the dust loss ratio was 0.2%, which was lower than that of 0.5% in Test No. 1, confirming that the dust loss ratio was also effective in suppressing the scattering of the raw material.
【００５３】「試験番号６」は、原料混合物のベッド表
面にセメント水溶液を散布してから高温還元を行った例
である。この場合には、試験番号１と比べると水分の影
響でベッドの昇温が遅れるので還元時間が長くなってい
るが、ダストロス割合は、試験番号１では 0.5％であっ
たのに対して、試験番号６では 0.1％と低下しており、
原料の飛散抑制に効果的であることを確認できた。"Test No. 6" is an example in which an aqueous cement solution was sprayed on the bed surface of the raw material mixture and then subjected to high-temperature reduction. In this case, compared to Test No. 1, the heating time of the bed was delayed due to the effect of moisture, so that the reduction time was longer. In number 6, it is down to 0.1%,
It was confirmed that it was effective in suppressing scattering of raw materials.
【００５４】「試験番号７」では、原料混合物のベッド
を押圧ロ−ラ（填圧ロ−ラ）で押圧した後、炉内で約２
分間だけ空気をベッド表面に供給し、石炭から発生する
可燃性揮発成分をベッドの表面で燃焼させた。この結
果、還元時間は１０分と、試験番号５での１５分よりも
更に５分間も短縮され、ベッドから発生する可燃性揮発
成分の燃焼を該ベッドの表面でも行いながら加熱・昇温
する手法の有利性を確認することができた。In "Test No. 7," the bed of the raw material mixture was pressed by a pressing roller (pressure roller), and then pressed in a furnace for about 2 hours.
Air was supplied to the bed surface for only one minute, and the combustible volatile components generated from the coal were burned on the bed surface. As a result, the reduction time is 10 minutes, which is further reduced by 5 minutes from the 15 minutes in Test No. 5, and the method of heating and raising the temperature while burning the combustible volatile components generated from the bed on the surface of the bed. The advantage of was confirmed.
【００５５】「試験番号８」は従来の乾燥ペレットを使
用しての還元試験であるが、この場合の還元時間は１０
分であり、試験番号７の場合に比較するとほぼ同程度の
還元時間であった。従って、「試験番号７」と「試験番
号８」の結果は、粉状の原料をそのままベッド状に炉内
装入して還元する本発明法が塊成化（ペレット化）して
使用する場合と比較しても遜色ない還元法であることを
示すものと言える。“Test No. 8” is a reduction test using conventional dry pellets.
Min, and the reduction time was almost the same as that in the case of Test No. 7. Therefore, the results of “Test No. 7” and “Test No. 8” indicate that the method of the present invention, in which the powdery raw material is directly put into a furnace as a bed and reduced, is used by agglomeration (pelletization). It can be said that this is a reduction method comparable to that of the comparison.
【００５６】「試験番号９」は鉱石Ｂを使用したもので
あるが、この場合の還元時間は１０分であった。この還
元時間は試験番号７と比較すると若干短いが、この理由
は、マグネタイトとヘマタイトの金属鉄までの還元は何
れも吸熱反応であるものの、鉄原子当たりの反応熱はマ
グネタイトの方が約４７６０kcal/mol少ないためにベッ
ド内の温度低下が少なくて済み、その結果還元反応が促
進されたものと考えられる。Test No. 9 uses ore B, and the reduction time was 10 minutes. This reduction time is slightly shorter than that of Test No. 7, because the reduction of magnetite and hematite to metallic iron is an endothermic reaction, but the heat of reaction per iron atom of magnetite is about 4760 kcal / It is considered that the lowering of the temperature in the bed was small because the amount of mol was small, and as a result, the reduction reaction was promoted.
【００５７】「試験番号10」では製鉄所内発生ダストを
鉱石Ａにブレンドした鉄原料を使用し、また「試験番号
11」ではダストとミルスケ−ルをブレンドしたものを鉄
原料として使用している。しかし、還元時間はそれぞれ
約１０分及び９分となっており、鉄鉱石を使用する試験
番号７の場合とほぼ同程度のものであった。In Test No. 10, an iron raw material obtained by blending dust generated in an ironworks with ore A was used.
In "11", a blend of dust and mill scale is used as an iron raw material. However, the reduction time was about 10 minutes and 9 minutes, respectively, which was almost the same as in the case of Test No. 7 using iron ore.
【００５８】「試験番号11」の混合原料Ｕはやや粗粒で
あるのに還元時間が余り変わらないのは、「成分がFeＯ
であるので Fe2Ｏ3 をベ−スにした還元率は３０％程度
となって金属鉄までの還元量が少なくて済むこと」及び
「FeＯから金属鉄までの鉄原子当たりの反応吸熱量はヘ
マタイトに比較して約２０５９０ kcal/kmol少ないため
にベッド内の温度低下が少なくて済み、 その結果として
還元反応が促進されたこと」によるものと考えられる。
また、Znを含むダストを使用した「試験番号11」の脱Zn
率は９２％であり、この結果からは本発明法による脱Zn
効果を確認することができた。The reason why the reduction time did not change so much even though the mixed raw material U of Test No. 11 was a little coarse
Therefore, the reduction rate based on Fe 2 O 3 is about 30% and the amount of reduction to metallic iron is small, and “the reaction endothermic amount from FeO to metallic iron per iron atom is: It is about 20590 kcal / kmol less than that of hematite, so that the temperature in the bed was reduced and the reduction reaction was accelerated as a result. "
In addition, the removal of Zn from “Test No. 11” using dust containing Zn
The ratio was 92%, which indicates that the Zn removal by the method of the present invention was carried out.
The effect was confirmed.
【００５９】[0059]
【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、酸化鉄を主成分として含有する粉状原料から高温加
熱還元によって還元鉄を低コストで効率良く製造できる
ようになるなど、産業上有用な効果がもたらされる。As described above, according to the present invention, reduced iron can be efficiently produced at low cost from a powdery raw material containing iron oxide as a main component by high-temperature heating and reduction. A useful effect is provided.
【図１】実施例で使用した高温加熱還元試験炉の断面概
略図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a high-temperature heating and reduction test furnace used in Examples.
【図２】図１で示した高温加熱還元試験炉のＡ−Ａ方向
断面の概要説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory view of a cross section in the AA direction of the high-temperature heat reduction test furnace shown in FIG.
Claims (7)
元によって還元鉄を製造するに当り、まず“酸化鉄を主
成分として含む粉状鉄原料”と“粉状の固体還元剤”と
を混合し、この混合物を塊成化することなく粉状のまま
で還元炉内へ装入してその炉床上に混合物の均一な厚さ
のベッドを形成させた後、炉内へ燃料と酸素含有ガスを
吹き込んで、“炉内へ吹き込んだ燃料”と“固体還元剤
から発生する可燃性揮発成分”と“酸化鉄が還元されて
発生するＣＯガス”とを炉内へ吹き込んだ酸素含有ガス
により燃焼させ炉内温度を１１００℃以上に昇温して維
持することで前記ベッド中の粉状鉄原料を還元すること
を特徴とする、還元鉄の製造方法。When producing reduced iron from a powdered iron raw material containing iron oxide as a main component by high-temperature reduction, first, a “powdered iron raw material containing iron oxide as a main component” and a “powder solid reducing agent” And the mixture is charged into a reduction furnace in a powder form without agglomeration to form a bed of the mixture with a uniform thickness on the hearth. Injecting oxygen-containing gas and injecting "fuel injected into furnace", "flammable volatile components generated from solid reducing agent", and "CO gas generated by reduction of iron oxide" into the furnace A method for producing reduced iron, wherein the powdered iron raw material in the bed is reduced by burning with gas and maintaining the furnace temperature at 1100 ° C. or higher.
料”と“粉状の固体還元剤”とを混合する際、水あるい
はバインダ−の１種以上を単独又は複合で添加すること
を特徴とする、請求項１記載の還元鉄の製造方法。2. When mixing “powder iron raw material containing iron oxide as a main component” and “powder solid reducing agent”, one or more of water or a binder may be added alone or in combination. The method for producing reduced iron according to claim 1, wherein:
さのベッドを形成せしめた後、該ベッドの表面を粉状の
固体還元剤で被覆してから高温還元を行うことを特徴と
する、請求項１又は２記載の還元鉄の製造方法。3. After forming a bed of a raw material mixture having a uniform thickness on a hearth of a reduction furnace, the surface of the bed is coated with a powdery solid reducing agent, and then high-temperature reduction is performed. The method for producing reduced iron according to claim 1 or 2.
ッドの高温還元に先立って、該ベッドを押圧してその見
掛け密度を上昇させることを特徴とする、請求項１乃至
３の何れかに記載の還元鉄の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein prior to the high-temperature reduction of the bed of the raw material mixture formed on the hearth of the reduction furnace, the bed is pressed to increase its apparent density. The method for producing reduced iron according to the above.
ッドの高温還元に先立って、該ベッド表面にセメント含
有液を散布することを特徴とする、請求項１乃至４の何
れかに記載の還元鉄の製造方法。5. The method according to claim 1, wherein prior to the high-temperature reduction of the raw material mixture bed formed on the hearth of the reduction furnace, a cement-containing liquid is sprayed on the bed surface. Method for producing reduced iron.
ッドの高温還元に当り、混合物中の固体還元剤からの可
燃性揮発成分の発生がほぼ終了するまでは酸素含有ガス
の供給を上記ベッドの表面へも行って発生する可燃性揮
発成分をベッド表面部で燃焼させ、可燃性揮発成分の発
生が終了した後は炉内温度が１１００℃以上が維持され
るように加熱して還元することを特徴とする、請求項１
乃至５の何れかに記載の還元鉄の製造方法。6. A high-temperature reduction of a raw material mixture bed formed on a hearth of a reduction furnace, wherein the supply of an oxygen-containing gas is performed until the generation of combustible volatile components from a solid reducing agent in the mixture is substantially completed. Burn the combustible volatile components generated by going to the surface of the bed on the surface of the bed. After the generation of the combustible volatile components is completed, reduce the temperature by heating so that the furnace temperature is maintained at 1100 ° C or higher. 2. The method according to claim 1, wherein
6. The method for producing reduced iron according to any one of claims 1 to 5.
き、その上に原料混合物の均一な厚さのベッドを形成す
ることを特徴とする、請求項１乃至６の何れかに記載の
還元鉄の製造方法。7. The method according to claim 1, wherein a powdery solid reducing agent is laid on the hearth of the reduction furnace, and a bed of the raw material mixture having a uniform thickness is formed thereon. The method for producing reduced iron according to the above.
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