JPH1112625A - 回転床炉からの還元鉄の排出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転床炉内で焼成して得られた還元鉄を素早く
炉外へ排出することができる排出方法を提供する。 【解決手段】粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合物を回
転床炉に装入し、焼成して得られた還元鉄の炉外への排
出方法であって、還元鉄を炉床２の回転方向と直角の方
向に往復移動する押し出し装置（例えば、プッシャー
９）により排出する。炉床の幅方向の中央を起点として
炉床の移動方向（下流側）に向けてＶ字状に広がる排出
ガイドフェンス１２に沿わせて炉床の両側に排出しても
よい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉状の鉄鉱石や鉄
分を含んだダスト、スラッジ、スケール等の粉状鉄原料
と石炭、コークス等の粉状固体還元剤とを混合した原料
を回転床炉（炉床が水平に回転移動する加熱炉）に装入
し、焼成して得られた還元鉄を炉外へ排出する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、粉状の鉄鉱石と粉状固体還元剤と
を混合して塊成化し、これを回転炉床に装入して還元鉄
を製造する技術が注目されている。

【０００３】この回転床炉は古くからあるロータリーキ
ルン炉とは異なり、設備コストが安価であるのが特徴で
あるが、一方、炉床が水平に回転するために原料の装入
および製品の排出に配慮が必要である。その技術の代表
的なものとしては、粉状の鉄鉱石と固体還元剤とを混合
して塊成化物（ペレット）となし、これを高温に加熱す
ることにより鉄鉱石中の酸化鉄を還元して固体状金属鉄
とする技術がある（例えば、米国特許第３，４４３，９
３１号明細書、特開平７−２３８３０７号公報）。

【０００４】図１は、加熱を回転床炉を用いて行う従来
の還元鉄の製造プロセスの一例の概略図である。図示す
るように、粉鉄鉱石と粉石炭にバインダーとしてのベン
トナイトを添加し、混練機で、さらに水分とタールを添
加して混合する。この混合原料をペレタイザーまたはダ
ブルロール圧縮機で塊成化し、回転床炉の原料装入部へ
移送して炉内へ装入し、炉床の移動に伴って１回転させ
る間に鉄鉱石中の酸化鉄を高温還元して固体状金属鉄と
する。得られた金属鉄は排出部から取り出される。

【０００５】上記の還元鉄の製造方法において、粉状鉄
原料としては、粉状の鉄鉱石の他に、製鉄所で発生する
鉄分を含んだ各種のダストやスラッジ、スケールなどが
使用でき、また、粉状固体還元剤としては、石炭、コー
クス、チャー、オイルコークスなどが使用可能である。
これら鉄原料や固体還元剤は、場合によっては乾燥処
理、破砕処理が施される。

【０００６】粉状鉄原料と粉状固体還元剤は、次いで混
練処理されるが、その際、必要に応じてバインダーとし
ての水分、タール、糖蜜、有機系樹脂、セメント、スラ
グ、ベントナイト、生石灰、軽焼ドロマイト、消石灰が
添加される。

【０００７】混練された原料は、デスクペレタイザイー
により球状のペレットに、またはダブルロール圧縮機に
よりブリケットに塊成化される。この場合、ペレットに
するためには粒径が０．１ｍｍ以下の粒度の原料が適
し、ブリッケトには粒径が１ｍｍ以下の粒度のものが適
するので、あらかじめ所定の粒度に微粉砕する必要があ
る。また、塊成化物（上記のペレット、ブリケットを指
す）の強度を高めるため、塊成化後に乾燥処理または養
生処理が施される場合もある。

【０００８】得られた塊成化物は、ベルトコンベヤーで
回転床炉の上部に送られ、そこから回転炉床上に幅広く
分散するように装入シュートを用いて装入され、レベラ
ーによりならされる。続いて、炉内を移動する間に加熱
還元され、金属鉄となる。

【０００９】回転床炉内は、炉内に燃料ガスと空気を送
り込み燃焼させることによって１１００〜１３００℃の
炉内温度が確保されている。この回転床炉の炉床上に上
記の塊成化物を１０〜２０ｍｍの薄い厚みで敷き、主に
炉内壁からの輻射熱で９００℃以上に昇温し、炉床が１
回転する間に所定の金属化率に達するように炉床の回転
速度を調整しつつ還元焼結させ、排出部からスクリュー
フィーダにより排出する。

【００１０】上記の還元鉄製造プロセスにおいては、原
料中の酸化鉄が固体還元剤中の炭素（Ｃ）により還元さ
れ、金属化率の高い還元鉄となる。この場合、原料の回
転床炉内における滞留時間はおおよそ１０〜２０分程度
であるが、回転床炉内の燃焼排ガス中にはＨ₂ ＯやＣＯ
₂ も存在するので、得られた還元鉄をできるだけ早く炉
外へ排出しなければ再酸化がおこり、製品である還元鉄
の金属化率が低下する。

【００１１】この対策として、還元鉄の排出部に設置さ
れた排鉱装置の直前に冷却装置を設置し、還元鉄の温度
を低下させて再酸化を抑制する方法が採られている。し
かし、再酸化を防止するには還元鉄の温度を少なくとも
８００℃まで低下させなければならず、その冷却のため
に炉床上の加熱面積のかなりの部分が犠牲になり、還元
鉄の生産率が低下するという欠点がある。

【００１２】このように、回転床炉により還元鉄を製造
する場合は、生成した還元鉄をできる限り素早く炉外へ
排出しなければならない。

【００１３】従来、回転床炉による還元鉄の製造におい
ては、排鉱装置として炉床が移動する方向と直交する方
向に還元鉄を移動させ得る機能を有するスクリューフィ
ーダーが用いられている。

【００１４】図２はこのスクリューフィーダーによる還
元鉄の排出方法の説明図で、（ａ）は回転炉床の上面
図、（ｂ）は排出部の近傍の縦断面図である。図示する
ように、原料装入部１から回転炉床２上に装入された原
料（図示せず）は炉床２の回転に伴って１回転する間に
原料中の酸化鉄が高温還元され、還元鉄として製品排出
部３からスクリューフィーダー４により排出される。排
出は、還元鉄がスクリューフィーダー４に到達した後、
スクリューの回転により炉床２の移動方向と直交する方
向（図中に白ぬき矢印で表示）に移動し、炉床２の外周
側へ排出されることにより行われる。なお、スクリュー
フィーダー４のすぐ後には還元鉄を蓄積させるためのス
トッパーフェンス５が設置されている。また、図示した
例では、炉床２の下側にレール６が取り付けられてお
り、固定された車輪７を駆動させることによって炉床２
は一定速度で回転する。炉内はシール水８によってシー
ルされている。

【００１５】しかし、スクリューによる還元鉄の移動は
きわめて遅く、炉床の外周側へ到達して排出されるまで
にかなりの時間を要し、そのため、スクリューフィーダ
ーの前では還元鉄の滞留量が多くなる。特に、炉床の内
周側の端部付近にある還元鉄は、内周側から外周側まで
長い距離を移動しなければならないだけでなく、外周側
に到達するまでの間に炉床の他の部分にある還元鉄と混
合されることによってさらに滞留を余儀なくされ、非常
に長い時間、炉内に滞留することとなる。そのため、再
酸化を受けて金属化率が低下するという問題があった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、還元鉄製造
の際の上記の問題を解決するためになされたもので、回
転床炉内で焼成して得られた還元鉄を素早く炉外へ排出
することができる回転床炉からの還元鉄の排出方法を提
供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
（１）および（２）の回転床炉からの還元鉄の排出方法
にある。

【００１８】（１）粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合
物を回転床炉に装入し、焼成して得られた還元鉄の炉外
への排出方法であって、還元鉄を炉床の移動方向と直角
の方向に往復移動する押し出し装置により排出すること
を特徴とする回転床炉からの還元鉄の排出方法。

【００１９】（２）粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合
物を回転床炉に装入し、焼成して得られた還元鉄の炉外
への排出方法であって、還元鉄を炉床の幅方向の中央を
起点として炉床の移動方向に向けてＶ字状に広がる排出
ガイドフェンスに沿って炉床の両側に排出することを特
徴とする回転床炉からの還元鉄の排出方法。

【００２０】ここで、「粉状鉄原料」とは、酸化鉄が主
成分の粉状の鉄原料であり、具体的には、前述した粉状
の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（例えば、焼結機発生ダスト、高炉発生ダスト、転
炉発生ダスト、圧延工場発生スラッジ）、スケール等を
いう。本発明においては、これらを単独で、または２種
以上の混合物状態で使用することができる。

【００２１】「粉状固体還元剤」とは、石炭、コーク
ス、チャー、オイルコークス等の、主に炭素を含む固体
物質の粉末である。これらも、単独で、または２種以上
組み合わせて使用することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明（上記（１）および
（２）の発明）について詳細に説明する。

【００２３】（１）の発明は、上記のように、還元鉄を
炉床の移動方向と直角の方向に往復移動する押し出し装
置により排出する方法である。

【００２４】図３の（ａ）および（ｂ）はこの方法の一
例の説明図で、押し出し装置としてプッシャーを用いる
場合である。図示するように、押し出し装置として、回
転床炉の排出部の炉床２の内周側（炉床外）に、炉床２
の移動方向と直角の方向に往復移動する板状のプッシャ
ー９が設置されている。

【００２５】炉床２の回転に伴ってプッシャー９が設置
されている排出部へ移動してくる還元鉄は、プッシャー
９の矢印方向への移動により炉床２の外周側から炉床外
へ押し出され、排出シュート１１を介して排出される。
図示した例では、破線で示したプッシャー９の移動範囲
に沿ってその下流側（炉床の移動方向側）にストッパー
フェンス１０が取り付けられており、プッシャー９はこ
のフェンス９に沿って移動するので、還元鉄は残らず確
実に排出される。なお、炉床２の外周部まで移動したプ
ッシャー９は直ちに元の位置へ戻り、次の排出のため再
び矢印方向へ移動する。

【００２６】プッシャーは、炉床と同じ幅を有し、少な
くとも２倍の速度で炉床と直角の方向に往復移動できる
ものであれば、排出部へ移動してくる還元鉄を炉床上に
残すことなく全て排出することができる。例えば、回転
炉床が、幅５ｍで、回転速度が約１２ｍ／ｍｉｎである
とすれば、幅５ｍのプッシャーで、平均移動速度が２４
ｍ／ｍｉｎ以上であれば、一回あたり（片道、つまり炉
床の内周部から外周部まで）０．２０分以内で排出でき
ることになる。

【００２７】図示した例では、還元鉄は炉床の片側（外
周側）へ排出されるが、炉床の両側に排出シュートを設
置して両側に排出するようにすれば、プッシャーの移動
速度は片側へ排出する場合の半分でよい。

【００２８】プッシャーの幅は大きいほど排出効率がよ
い。しかし、大きすぎると大きな推力を必要とし、設備
が大がかりとなる。また、排出される還元鉄の金属化率
のバラツキが大きくなるという欠点もでてくる。したが
って、プッシャーの幅は回転炉床の幅とほぼ同じである
ことが望ましい。

【００２９】上記（２）の発明は、炉床の幅方向の中央
を起点として炉床の移動方向（下流側）に向けてＶ字状
に広がる排出ガイドフェンスを用い、還元鉄をそのガイ
ドフェンスに沿って炉床の両側から排出する方法であ
る。

【００３０】図３の（ｃ）および（ｄ）はこの方法の一
例の説明図である。図示するように、回転床炉の排出部
の炉床２上に、炉床２の幅方向の中央を起点として炉床
２の移動方向（下流側）に向かってＶ字状に広がる排出
ガイドフェンス１２が設置されている。この場合は、そ
の広がりの角度は炉床２の移動方向に対して両側にそれ
ぞれ約４５度である。

【００３１】炉床２の回転に伴って排出ガイドフェンス
１２が設置されている排出部へ移動してくる還元鉄は、
排出ガイドフェンス１２に到達すると、このガイドフェ
ンス１２に沿って左右に分けられ、炉床２の両側に設置
された排出シュート１１へと導かれる。図示した例で
は、このガイドフェンス１２の手前（上流側）にこれと
平行して補助ガイドフェンス１３が取り付けられている
ので、排出流れがよく、還元鉄は滞留せずに円滑に排出
される。

【００３２】排出ガイドフェンスの設置角度は特に限定
されないが、還元鉄を炉床上に滞留させず、しかも、素
早く炉外へ排出するためには、図示したように、炉床の
移動方向に対して両側にそれぞれ約４５度の角度で設置
するのが望ましい。

【００３３】排出ガイドフェンスの高さは、このフェン
スに到達した還元鉄が排出シュートへ導かれるまでの間
にフェンスを超えることがない程度以上の高さであれば
よい。

【００３４】上記（１）および（２）の発明の方法は、
回転床炉に装入する原料の形状には関係なく、粉体状、
ペレット、ブリッケト、タイル状、板状、シート状など
どのような場合にも適用できる。

【００３５】上記本発明の方法によれば、回転床炉内で
焼成して得られた還元鉄を素早く炉外へ排出することが
でき、その結果、前述した還元鉄の再酸化による金属化
率の低下を防ぎ、また、再酸化を防止するための冷却装
置の設置による炉床上の加熱面積の減少を避けて還元鉄
の生産率を維持することが可能となる。

【００３６】

【実施例】表１に示す粉鉄鉱石と表２に示す粉石炭を用
い、表３に示す配合率で配合した後、表５に示すＮｏ．
１〜Ｎｏ．３のケースで還元鉄を製造し、そのときの還
元鉄の金属化率により本発明の効果を評価した。

【００３７】還元鉄の製造は、前記の図１に示した製造
工程にのっとり、配合した原料を混合した後、ダブルロ
ール圧縮機によりブリッケトに成形し、その後、回転床
炉に装入し、焼成することにより行った。用いた回転床
炉の設備仕様と操業条件を表４に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】

【表４】

【００４２】

【表５】

【００４３】Ｎｏ．１のケースは、前記の図２に示した
スクリューフィーダーにより排出した場合で、従来例で
ある。

【００４４】Ｎｏ．２およびＮｏ．３のケースは本発明
例で、Ｎｏ．２は図３の（ｃ）および（ｄ）に示した排
出ガイドフェンスを用いて排出した場合、Ｎｏ．３は図
３の（ａ）および（ｂ）に示したプッシャー方式により
排出した場合である。

【００４５】前記の表５にそれぞれのケースにおける還
元鉄の金属化率（平均値）を示したが、本発明例では従
来例に較べ、金属化率を高く維持できた。これは、本発
明例では還元鉄の炉床上での滞留がなく、再酸化が防止
できたためと考えられる。

【００４６】

【発明の効果】本発明の方法によれば、回転床炉内で焼
成して得られた還元鉄を素早く炉外へ排出することがで
き、その結果、再酸化による金属化率の低下を防ぎ、安
定した高い金属化率の還元鉄を効率よく製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転床炉を用いて行う従来の還元鉄の製造プロ
セスの一例の概略図である。

【図２】従来の回転床炉からの還元鉄の排出方法の説明
図である。

【図３】本発明の回転床炉からの還元鉄の排出方法の一
例の説明図で、（ａ）は押し出し装置としてプッシャー
を用いる場合、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）
は排出ガイドフェンスを用いる場合、（ｄ）は（ｂ）の
Ｂ−Ｂ矢視図である。

【符号の説明】

１：原料装入部 ２：回転炉床 ３：製品排出部 ４：スクリューフィーダー ５：ストッパーフェンス ６：レール ７：車輪 ８：シール水 ９：プッシャー １０：ストッパーフェンス １１：排出シュート １２：排出ガイドフェンス １３：補助ガイドフェンス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星 雅彦 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合物を回
   転床炉に装入し、焼成して得られた還元鉄の炉外への排
   出方法であって、還元鉄を炉床の移動方向と直角の方向
   に往復移動する押し出し装置により排出することを特徴
   とする回転床炉からの還元鉄の排出方法。
2. 【請求項２】粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合物を回
   転床炉に装入し、焼成して得られた還元鉄の炉外への排
   出方法であって、還元鉄を炉床の幅方向の中央を起点と
   して炉床の移動方向に向けてＶ字状に広がる排出ガイド
   フェンスに沿って炉床の両側に排出することを特徴とす
   る回転床炉からの還元鉄の排出方法。