JPH1192810A - 製鉄ダスト等からの安価な還元鉄の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄鉱石または製鉄ダストを原料として還元鉄
を製造する場合、乾燥工程を短縮出来、かつ還元鉄製品
の取扱が容易な還元鉄の製造方法を提供すること。 【解決手段】 鉄鉱石または製鉄ダストから還元鉄を製
造するに際して、鉄鉱石または複数種のダスト及び炭剤
で構成される混合物より直径８ｍｍから２０ｍｍ、長さ
１０ｍｍから５０ｍｍの円柱状の造粒物を製造し、乾燥
機で付着水分１５％以下に乾燥した後、回転炉床方式の
焼成炉で１１００〜１３００℃の温度で還元処理するこ
とを特徴とする製鉄ダスト等からの安価な還元鉄の製造
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鉱石または製鉄
所等で発生する種々のダストをリサイクルして再資源化
を図る際の処理方法に関し、特に、製鉄ダストを原料と
して還元鉄を製造する場合、乾燥工程を短縮出来、かつ
還元鉄製品の取扱が容易な還元鉄の製造方法に関するも
のである。

【０００２】従来、製鉄所では焼結、高炉、転炉、電気
炉等の加工・精錬工程で種々のダストが発生する。これ
らの工程ではプロセスガスに随伴し集塵機で補集される
ダストが中心であることから極めて微粒である。これを
ダストの原料として還元鉄を製造する場合、還元剤とし
て炭材を配合し球状のペレットとし、還元用の焼成炉で
還元する。以下、球状のペレットをペレットと称する。
このペレットは、水の表面張力を利用しダスト粒子間を
接着させ、転動作用で粒子の集合体を球状にすると同時
に粒子間をさらに近接させ水の表面張力を向上させペレ
ットの圧潰強度を増すものである。

【０００３】このペレットの製造方法としては、ドラム
型とディスク型がある。両者は転動方法に差がある。ド
ラム型では、ドラムを横に設置し回転させ、粒子を転動
させる。ディスク型はディスクを約４５度に傾斜させ、
回転し、そのディスクの中で粒子を転動させる。いずれ
の方式でも、転動することによりペレット内部の空気が
ペレット外部へ押し出し、気孔が少なくなり圧潰強度を
増す。一般にこのようにして製造したペレットの付着水
分は８〜２５％となる。粒子が小さい程粒子表面積が増
加して付着水分は増加する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の方法で製鉄ダス
トをペレットにする場合、微粒が多く、付着水分は２０
〜２５％となる。付着水分が２０〜２５％のペレットを
焼成炉で還元する場合、焼成炉の温度が１１００〜１３
００℃と高いため、付着水分が２０〜２５％のペレット
を直接投入すると、ペレット内部の付着水分が急激にガ
ス化し、爆裂する。この爆裂を回避するには、事前にペ
レットを乾燥し爆裂の原因である水分をなくする。この
ため、実際の還元鉄製造設備では、焼成炉への投入工程
で乾燥機を設置し水分を取り除く必要がある。このこと
は、乾燥用のエネルギーを多く必要とし、かつ設備費も
高いという問題がある。その結果、製鉄ダストのリサイ
クルは経済的負担が大きく実現の障害となっている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記、問題を解決するた
めに、発明者らは鋭意開発を進めた結果、本発明は焼成
炉の温度が１１００〜１３００℃の中に直接、被還元物
を投入しても爆裂しない方法を提案するものである。そ
の発明の要旨とするところは、 （１）鉄鉱石または製鉄ダストから還元鉄を製造するに
際して、鉄鉱石または複数種のダスト及び炭剤で構成さ
れる混合物より直径８ｍｍから２０ｍｍ、長さ１０ｍｍ
から５０ｍｍの円柱状の造粒物を製造し、乾燥機で付着
水分１５％以下に乾燥した後、回転炉床方式の焼成炉で
１１００〜１３００℃の温度で還元処理することを特徴
とする製鉄ダスト等からの安価な還元鉄の製造方法。 （２）直径１０ｍｍから１５ｍｍ、長さ２０ｍｍから４
０ｍｍの円柱状の造粒物からなる前記（１）記載の製鉄
ダスト等からの安価な還元鉄の製造方法にある。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。焼成炉の温度が１１００〜１３００℃の中に直
接、被還元物を投入しても爆裂を起こさせないことが必
要である。そのためには、付着水分が急激にガス化して
もガスを外部へ逃がすためのガス道、すなわち、気孔を
作れば良い。しかしながら、従来の転動作用を利用した
ペレットでは、緻密でしかも乾燥時に球状であるため収
縮がどの方向にも一定となり、乾燥過程でクラックが出
にくく、その結果としてガス道、すなわち、気孔を増加
させることが難しい。

【０００７】そこで、気孔を増やし、ペレットと同様の
圧潰強度を得る方法として、従来の球状をやめ、円柱状
とすれば、乾燥時に収縮量が直径方向と長手方向で異な
るため、長手方向に無数のクラックを生ずる。このクラ
ックの生成が急激な付着水分のガス化の際のガス放散を
助け爆裂を防止するのに有効であることが分かった。こ
のような知見に基づいて、原料としての鉄鉱石、または
特に製鉄所で発生するダストを利用するものであるが、
そのダストの主な成分としてはＦｅ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｃ及
びスラグから成り、かつその粒子径は殆どが１ｍｍ以下
である。

【０００８】このような成分と粒子径を持つ原料を用い
る場合には、この原料に還元用の炭素とバインダーを添
加し混練する。しかも、この混練したものを、本発明に
おいては、これを円柱状に造粒する必要がある。それの
ためには適正な付着水分が必要とする。従って、もし付
着水分が適正値を越えている場合は原料を乾燥し、不足
時は水を添加する必要がある。しかも、造粒は押し出し
造粒機を使用して円柱状にする。そのときの造粒物の寸
法は直径が８〜２０ｍｍで長さは１０〜５０ｍｍとす
る。直径は還元時間と関係するもので、工業生産性を前
提として、直径は８〜２０が望ましく、２０ｍｍを超え
る直径となればその還元時間が伸びるため還元速度が低
下することになる。さらに好ましくは、直径１０ｍｍか
ら１５ｍｍ、長さ２０ｍｍから４０ｍｍとする。

【０００９】前述のように、代表的な製鉄ダストを使用
すると造粒時の適正な付着水分は２０〜２５％である。
この造粒物を乾燥機で付着水分１５％以下に乾燥する。
造粒物にクラックが出来た状態で回転炉床へ投入する。
投入する際に壊れないように押し出し圧力を上げ造粒物
の落下強度を強くする。バインダーの添加量を増しても
落下強度は強くなる。そして、回転炉床に供給された造
粒物は炉の雰囲気が１１００〜１３００℃の中で、付着
水分が急激にガス化し造粒物の系外へ排出される。その
後、内装物であるＣが還元剤としてＦｅ等を還元する。
還元された造粒物は系外へ排出され、冷却され、粉をス
クリーンで取り除き製品とする。

【００１０】出来た製品は円柱状であるため、ベルトコ
ンベア上輸送する場合、傾斜を大きくとっても、ベルト
コンベア上で転動現象がなく効率良く運搬出来る。ま
た、押し出し造粒機を使用し円柱状に造粒し、付着水分
を１５％以下に乾燥するだけで高温雰囲気の中に直接投
入しても造粒物の爆裂現象を回避できる。このことは、
乾燥機の設備容量が小さくてよく、かつ乾燥費用も安く
なる大きな効果をもつ。

【００１１】

【実施例】以下実施例を示して、具体的に本発明につい
て図面に従って説明する。図１は本発明の還元鉄を製造
するための設備フローを示す図である。製鉄で発生する
ダストに還元用の炭材を配合し、ベントナイト等のバイ
ンダーを添加する。これら配合原料を混練機で混練す
る。また、必要に応じて水分を添加し、押し出し造粒機
で円柱状に造粒する。ダスト中に中和スラジのような微
粒が多い場合、造粒時の適正水分は２０〜２５％にな
る。造粒物の落下強度を増すため押し出し圧力をアップ
することが可能である。造粒物中の−５ｍｍ粉はスクリ
ーンで除き乾燥機で付着水分を３％、８％、１５％およ
び２２％の４水準のものに乾燥し回転炉床タイプの焼成
炉に挿入し、１１００〜１３００℃、５〜１０分の還元
処理を行った。還元された造粒物は系外へ排出され、冷
却され、粉をスクリーンで取除き残りは製品とする。

【００１２】図２は球状の造粒物の爆裂特性を示す図で
ある。図２に示すように、造粒物の付着水分が３％〜２
２％の範囲では、爆裂ないしクラックが発生する。すな
わち、付着水分が１５％以上あると焼成温度がすでに１
１００℃で爆裂が生じ、１２００℃では８％以上で爆裂
が起こることが判る。また、８％未満、焼成温度１１０
０℃でもクラックは発生し、１２００℃では３％の付着
水分でもクラックが生ずることが判明した。なお、ここ
で爆裂とは、造粒物が粉々になる状態を意味する。

【００１３】図３は円柱状の造粒物の爆裂特性を示す図
である。図３に示すように、本発明に係る円柱状の造粒
物であれば、付着水分が２２％を超えない限りクラック
の発生ならびに爆裂は発生しない。すなわち、１５％以
下であれば、試験炉の雰囲気温度が１１００〜１３００
℃までのいずれの温度領域でも爆裂しないことが判明し
た。

【００１４】図４は円柱状と球状の造粒物の気孔率の測
定結果を示す図である。図４に示すように、測定物はい
ずれも乾燥後で付着水分がないものを対象とした。気孔
率は円柱状が球状に比較して約２倍高い。この気孔率が
高いことにより内部からの急激なガス発生に対しても爆
裂を起こさないものと考えられる。図５は円柱状と球状
の造粒後の落下強度の測定結果を示す図である。図５に
示すように、円柱状については、押し出し圧力をアップ
することにより、球状の造粒物は転動とともに落下強度
が向上するが転動圧は造粒物の自重のみであり落下強度
アップにも限界がある。落下強度が高いとハンドリング
時の粉化が少なく、効果の良い還元鉄の製造が可能とな
る。

【００１５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によって、特
に製鉄所で発生するダストを原料として還元鉄を造る場
合、円柱状の造粒物にすると、付着水分を１５％以下ま
で乾燥しておけば焼成炉での水分蒸発による爆裂を回避
される。また、付着水分を１５％以下までの乾燥であれ
ば乾燥機の容量が小さく、かつ乾燥用のエネルギーも少
なくてよい。その結果より安価に還元鉄の製造が可能と
なると共に、製品の形状が円柱のためベルトコンベアで
の輸送時のこぼれも少ないという種々の優れた効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の還元鉄を製造するための設備フローを
示す図である。

【図２】球状の造粒物の爆裂特性を示す図である。

【図３】円柱状の造粒物の爆裂特性を示す図である。

【図４】円柱状と球状の造粒物の気孔率の測定結果を示
す図である。

【図５】円柱状と球状の造粒後の落下強度の測定結果を
示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高島 俊治 東京都千代田区富士見１丁目４番４号 株 式会社鐵原内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄鉱石または製鉄ダストから還元鉄を製
   造するに際して、鉄鉱石または複数種のダスト及び炭剤
   で構成される混合物より直径８ｍｍから２０ｍｍ、長さ
   １０ｍｍから５０ｍｍの円柱状の造粒物を製造し、乾燥
   機で付着水分１５％以下に乾燥した後、回転炉床方式の
   焼成炉で１１００〜１３００℃の温度で還元処理するこ
   とを特徴とする製鉄ダスト等からの安価な還元鉄の製造
   方法。
2. 【請求項２】 直径１０ｍｍから１５ｍｍ、長さ２０ｍ
   ｍから４０ｍｍの円柱状の造粒物からなる請求項１に記
   載の製鉄ダスト等からの安価な還元鉄の製造方法。