WO2018025585A1 - 還元鉄の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method and an apparatus for producing reduced iron.
- Patent Document 1 proposes a technique for separating the granular iron in the discharge from the slag by using a magnetic separator or the like in order to take out the granular iron as a product from the discharge discharged from the heating furnace. Has been.
- Patent Document 2 As another conventional technique for separating and recovering metallic iron, in Patent Document 2, the effluent discharged from the heating furnace is passed through a sieve, and the entire amount of the effluent on the sieve of the sieve is crushed using a crusher. There has been proposed a technique including crushing, and collecting the crushed material obtained by the crushing using a separator such as a magnetic separator to collect metallic iron as a product.
- a separator such as a magnetic separator
- An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for producing reduced iron capable of recovering high-purity metallic iron with high efficiency and reducing the burden on facilities for crushing.
- the present inventors paid attention to the presence of slag containing fine metal iron, that is, fine iron-containing slag, in order to reduce the facilities for recovering high-purity metallic iron with high efficiency and crushing.
- the inventors of the present invention have conceived that not only metal-grained iron but also fine-grain iron-containing slag containing a large amount of metal-grained iron is separately taken out by performing two-stage sorting. By crushing the fine iron-containing slag thus taken out and taking out the fine metal iron, efficient recovery of high-purity metallic iron and reduction of the burden on the crushing equipment can be achieved at the same time.
- a method for producing reduced iron in which an agglomerate containing iron oxide and a carbonaceous reducing agent is heated in a heating furnace to reduce the iron oxide to produce reduced iron and to melt the reduced iron
- a first slag-containing material containing the first slag by separating at least the metal-grained iron from the first slag out of the metal-grained iron and the second slag contained in the product using a machine.
- a first magnetic separation step of separating the metallic granular iron-containing material including the metallic granular iron, and the first slag-containing material and the metallic granular iron-containing material separated from each other by the first magnetic separation step Is the inclusion containing the second slag?
- the reduced iron production apparatus generates reduced iron by reducing the iron oxide by heating an agglomerate containing iron oxide and a carbonaceous reducing agent. Generating a product containing metal grain iron, first slag and second slag containing more metal fine iron than the first slag by melting, and then heating the furnace to solidify the product; Separating at least the metallic granular iron of the metallic granular iron and the second slag contained in the product from the first slag, thereby containing the metallic granular iron containing the metallic granular iron, and the first slag.
- a first magnetic separator that separates the first slag-containing material from the first magnetic separator, and a first magnetic separator that is provided downstream of the first magnetic separator and has an attractive force different from the attractive force of the first magnetic separator. Containing the first slag separated from each other by And a second magnetic separator for separating the second slug from inclusions containing said second slug of said metal particle iron-containing material, and a crushing unit for crushing at least the second slug, a.
- FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view showing a drum magnetic separator adopted as the first magnetic separator and the second magnetic separator in FIG. 3. It is a flowchart which shows the manufacturing method of the reduced iron which concerns on the said embodiment. It is a flowchart which shows the manufacturing method of the reduced iron which concerns on the 1st modification of the said embodiment. It is a figure which shows the manufacturing method of the reduced iron which concerns on the 2nd modification of the said embodiment, Comprising: Using a 1st magnetic separator of weak magnetic force and a 2nd magnetic separator of strong magnetic force, metal grain iron and metal fine grain iron are used.
- the method for producing reduced iron according to the present invention reduces and reduces iron oxide by heating and melting an agglomerate obtained by agglomerating a mixture of an iron oxide-containing substance and a carbonaceous reducing agent.
- a method for producing iron which is characterized in that the product produced in the process of heating and melting the agglomerate in a reduction furnace (heating furnace) is subjected to two-stage sorting.
- the sorting enables separation of the first slag and the second slag, which will be described later, from the metal grain iron with high separation efficiency, and thereby enables high-purity metallic iron to be recovered with high efficiency. Further, the separation can reduce the load on the pulverizer by feeding only the first slag or the second slag to the pulverizer while leaving the metallic iron particles.
- the metal grain iron here is a metal produced by heating the agglomerate to reduce the iron oxide contained in the agglomerate to produce reduced iron, and solidifying the reduced iron after melting. It is a granular material (so-called nugget) of iron (that is, high-purity iron).
- the fine iron inclusion slag includes, for example, metal fine iron 102 and a slag 103 containing the fine iron inclusion slag 101 shown in FIG.
- the metal fine-grained iron 102 is small-sized metal iron and is included in the slag 103 without being separated from the slag 103.
- the slag 103 is a by-product of metallic iron and contains calcium oxide, silicon dioxide, magnesium oxide, and aluminum oxide. The method for producing reduced iron described below is based on such attention to the presence of the fine iron-containing slag 101, and the fine metal-containing iron 102 is removed from the fine iron-containing slag 101 containing a large amount of fine metal iron 102. Enables efficient collection.
- FIG. 2A shows symbols and schematic representations for representing metallic granular iron, slag, and fine iron-containing slag contained in the product generated in the reduction step in the method for producing reduced iron.
- generated by the said heat-melting is classified into the following four types which are also shown by FIG. 2A, metal granular iron F, slag S, and two types of fine iron inclusion slags FS1 and FS2.
- the fine iron inclusion slag FS1 and FS2 both contain fine metal iron, but the fine iron inclusion slag FS2 contains more metal fine iron than the fine iron inclusion slag FS1.
- the weight ratio of metal fine iron in the fine iron inclusion slag FS2 is 3 to 15%, for example, about 7%, and in the fine iron inclusion slag FS1, it is less than about 3%.
- the slag S does not contain fine metal iron.
- the slag S and the fine iron-containing slag FS1 may be discharged (for example, discarded) outside the system, and correspond to the first slag referred to in the present invention.
- the fine iron-containing slag FS2 corresponds to the second slag referred to in the present invention.
- three groups are obtained by performing selection by two-stage magnetic separation using the first magnetic separator 11 and the second magnetic separator 12 having different attractive forces with respect to the product. That is, it is possible to separate into the above-mentioned metal grain iron F, slag S and fine iron inclusion slag FS1 (first slag), and fine iron inclusion slag FS2 (second slag).
- the first magnetic separator 11 having a strong magnetic force is used as the first stage magnetic separator. The purpose is to recover as much iron as possible from the above products. In other words, it is the separation of slag that contains little iron from the product.
- a second magnetic separator 12 having a weak magnetic force is used for the second stage magnetic separator.
- the purpose is to include other fine iron in a ferromagnetic product nugget that is easily attracted by a weak magnetic force from the magnetic deposits separated by the first magnetic separator 11 in order to increase the purity of the metallic iron. It is taken out separately from the slag.
- the first magnetic separator and the second magnetic separator used in the present invention are not limited to the strong magnetic first magnetic separator 11 and the weak magnetic second magnetic separator 12 as shown in FIG. 2B.
- the first magnetic separator 11 having a weak magnetic force and the second magnetic separator 12 having a strong magnetic force as shown in FIG. 7 may be used.
- the method for producing reduced iron conceptually represented in FIG. 2B and FIG. 7 is to reduce the iron oxide by heating the agglomerate containing iron oxide and a carbonaceous reducing agent in a heating furnace.
- the second granular slag metal slag F and slag S and fine iron inclusion slag FS1
- the second slag containing more metal fine iron than the first slag The product including the fine iron-containing slag FS2) and then reducing the solidified product, and using the first magnetic separator 11, the granular iron F contained in the product and the
- the first slag-containing material containing the first slag and the metal granular iron F are contained by separating at least the metal granular iron F of the second slag (the above-described fine iron-containing slag FS2) from the first slag.
- Phase with metallic iron content The first slag-containing material separated from each other by the first magnetic separation step using the first magnetic separation step and the second magnetic separation device 12 having an attractive force different from the attractive force of the first magnetic separator 11; A second magnetic separation step of separating the second slag from inclusions containing the second slag among the metallic iron-containing materials, and a crushing step of crushing the second slag.
- FIG. 3 shows an example of a reduced iron production apparatus for carrying out the above reduced iron production method.
- This manufacturing apparatus sorts out the products on the sieve among the exhaust from RHF 1, the rotary hearth furnace (RHF) 1 that is a reduction furnace, the cooler 2 that cools the exhaust from RHF 1, and the sieve 3.
- the first magnetic separator 11 and the second magnetic separator 12 to perform, the under-sieving magnetic separator 4 for selecting the discharge under the sieve, the auxiliary sieve 5, the pulverizer 6, the pulverized product magnetic separator 7 and the pulverized product
- a wind power sorter 8 that sorts (wind-selects) the group including the metal fine iron selected by the magnetic separator 7 with wind power.
- the structure of the first magnetic separator 11 and the second magnetic separator 12 is not limited.
- the first magnetic separator 11 and the second magnetic separator 12 are preferably, for example, drum magnetic separators shown in FIG. 4, and the drum magnetic separator has an advantage that its attractive force can be changed.
- the first magnetic separator 11 constituted by the drum magnetic separator includes a drum 11a having a cylindrical outer peripheral surface, a rotating shaft 11b fixed to the rotation center of the drum 11a, and the drum And a drive unit 11c that rotationally drives 11a through a rotation shaft 11b.
- a magnetic force is generated on the outer peripheral surface of the drum 11a, and the product is adsorbed on the outer peripheral surface by the magnetic force.
- the second magnetic separator 12 has a similar configuration.
- first magnetic separator 11 and the second magnetic separator 12 it is also possible to change the magnetic force itself on each outer peripheral surface by covering the outer peripheral surface of each drum with a sheet or liner that weakens the magnetic force.
- the products metal granular iron F, slag S, and two kinds of fine iron
- the internal slugs FS1, FS2 are continuously supplied.
- the metal magnetic iron F and the metal fine iron in the fine iron inclusion slag FS2 are strongly attracted to the center side of the drum 11a by the attractive force of the first magnetic separator 11.
- the product is composed of the fine iron-containing slag FS2 containing a large amount of the fine metal iron and the fine metal-containing iron slag FS2 and the fine metal particle F, and the slag S and the fine metal iron that are hardly attracted to the drum 11a.
- the first slag-containing material composed of the fine iron-containing slag FS1 having a small content is selected, that is, separated from each other.
- the metal granular iron containing material consisting of the metal grain iron F and the fine iron inclusion slag FS2 is sent to the second magnetic separator 12, and the slag S and the fine iron inclusion slag FS1 are discharged out of the system.
- the manufacturing method of reduced iron of this embodiment is performed by the procedure shown by the flowchart of Drawing 5, for example.
- a reduction step of reducing the iron oxide by heating an agglomerate containing iron oxide and a carbonaceous reducing agent to produce reduced iron and solidifying the product produced by melting thereof Is done.
- a moving hearth type heating furnace such as a rotary hearth furnace (RHF) 1 shown in FIG. 3 is used.
- RHF rotary hearth furnace
- the agglomerate is heated on the hearth on which the floor charcoal is laid to reduce iron oxide contained in the agglomerate to produce reduced iron, and the reduced iron is included. Then, the molten material is solidified, and the metal grain iron F is generated by these.
- the reduction furnace used in the present invention is capable of heating an agglomerate containing iron oxide and a carbonaceous reducing agent to reduce iron oxide to produce reduced iron, which can be solidified after melting. It may be a heating furnace, and is not limited to a moving hearth type heating furnace (reduction furnace) such as the rotary hearth furnace (RHF) 1.
- reduction furnace moving hearth type heating furnace
- RHF rotary hearth furnace
- Exhaust discharged from the reduction furnace that is, the product including the metal grain iron F, the slag S, and the fine iron-containing slags FS1 and FS2, is sent to the sieve 3 via the cooler 2 in FIG.
- the product having an outer diameter equal to or larger than a predetermined size is separated from other discharges (step S1).
- Exhaust discharged from the reduction furnace exemplified by RHF1 contains a lot of fine powder such as bedding charcoal and metal fine iron, which is smaller than the product.
- separating the product having an outer diameter of a predetermined size or more from these fine powders (ie, screening) by the sieve 3 is sent to the first magnetic separator 11 and the second magnetic separator 12. It makes it possible to reduce the fine powder.
- the product remaining on the sieve of the sieve 3 is separated into the metal granular iron F and the fine iron by the strong magnetic first magnetic separator 11 shown in the upper stage of FIG. 2B.
- the first slag inclusion that does not include the fine iron inclusion slag FS2 that is, the slag S and the fine iron inclusion slag FS1 are used as unnecessary slag. It is discharged out of the system.
- the metal grain iron-containing material composed of the metal grain iron F and the fine iron-containing slag FS2 selected by the first magnetic separator 11 is further subjected to a second magnetic separation process which is a second stage selection.
- the metallic iron F and the fine iron-containing slag FS2 are separated (magnetically separated) from each other by the weak magnetic second magnetic separator 12 (step S3).
- the weak magnetic second magnetic separator 12 step S3
- the metal grain iron F (nugget) as a product with high purity at the stage before the next crushing step S5.
- the nuggets taken out as products are melted in an electric furnace and used as raw materials for steel products.
- the second magnetic separator 12 which is a drum magnetic separator, it is possible to change the attraction force according to the manufacturing situation by changing the rotational speed of the drum. It is possible to suppress the inclusion of the inclusion slag FS2.
- the discharged material falling under the sieve of the sieve 3 is separated into magnetic powder containing fine metal iron and flooring material (specifically, flooring charcoal) by the magnetic under-sieving magnetic separator 4. (Step S4).
- the separated flooring material is sent again to the RHF 1 for reuse.
- the magnetized powder containing metal fine iron is sent to the crushing step S5.
- fine iron particles having a size larger than a predetermined size may be selected from the above magnetically adhering powder using an auxiliary sieve 5 and taken out as a product.
- the pulverizer 6 located on the downstream side of the auxiliary sieve 5 does not need to pulverize the fine metal iron having a predetermined size or more, thereby reducing the burden on the pulverizer 6.
- the under-sieving magnetic separator 4 is a magnetic separator for magnetically selecting relatively small emissions (such as metal fine iron and floor charcoal) that have fallen under the sieve.
- a drum magnetic separator can be used for the sieving magnetic separator 4 similarly to the first magnetic separator 11 and the second magnetic separator 12 described above.
- the magnetized powder containing the fine iron-containing slag FS2 selected by the second magnetic separator 12 and the metal fine iron selected by the sieving magnetic separator 4 is pulverized using the pulverizer 6 (step S5).
- the pulverizer 6 corresponds to the crushing part referred to in the present invention.
- a ball mill, a rod mill, a cage mill, or a roller mill is used as the pulverizer 6, for example.
- the pulverization step S5 may be any process as long as at least the fine iron-containing slag FS2 is crushed and the fine metal iron contained in the fine iron-containing slag FS2 is separated from the slag adhering thereto.
- a crusher may be used for the crushing unit.
- a hammer mill or the like is used in addition to the above ball mill.
- the material pulverized by the pulverizer 6 further contains metallic iron by a strong magnetic pulverized material magnetic separator 7 which is a third magnetic separator disposed downstream of the first magnetic separator 11 and the second magnetic separator 12. It is separated (magnetically separated) into a product (that is, metal fine iron and metal fine powder) and ground slag not containing metal iron. Thereby, metallic iron is collect
- the pulverized slag is discharged out of the system.
- the metal fine iron and metal fine powder containing the metal iron are separated (wind-selected) from each other by the wind power sorter 8 or the like.
- fine metal iron fine metal iron
- fine metal powder metal powder that can be reused in the raw material system
- other lightweight residues The separation may be performed using, for example, a sieve or specific gravity separation in addition to the wind power sorter 8.
- the separated fine metal iron (small-diameter nugget) is used as a product.
- Metal fine powder (product powder) is recycled to the raw material system, that is, reused as a raw material for agglomerates. Lightweight residues are discharged out of the system.
- the first magnetic separator 11 having different attractive forces with respect to the product after being heated and melted in the RHF 1 (reduction furnace) and The two-stage sorting using the second magnetic separator 12 is performed, and this means that the product is composed of the metallic iron F, the first slag (slag S and the fine iron-containing slag FS1 with a small amount of fine iron), It is possible to separate into fine iron-containing slag FS2 (second slag) containing more metal fine iron than the first slag.
- the pulverizer 6 Since the metal granular iron F is taken out as it is before being put into the pulverizer 6 in the pulverization step S5, the pulverizer 6 does not have to pulverize the metal granular iron F.
- the fine iron-containing slag FS2 (second slag) is pulverized in the pulverization step S5 in order to recover the fine metal iron contained in the fine iron-containing slag FS2, but the hardness is lower than that of the metallic iron F. Therefore, the burden of the pulverization on the equipment such as the pulverizer 6 is very small.
- Exhaust discharged from the reduction furnace such as RHF1 contains a lot of fine powder such as floor charcoal and metal fine iron, etc., which is smaller than products such as metal granular iron.
- a product having an outer diameter of a predetermined size or larger is separated (ie, screened) from the fine powder or the like.
- This makes it possible to reduce the amount of fine powder sent to the first magnetic separator 11 and the second magnetic separator 12.
- metal fine powder which is much smaller than the granular iron used as a product, from being mixed in an electric furnace for melting metal iron in post-processing, and easy to handle and suitable for melting in an electric furnace. This makes it possible to feed only the size of granular iron particles into the electric furnace.
- the fine powder is not suitable as a raw material for an electric furnace. This is because the fine powder is likely to be deteriorated in yield by being attracted to the dust collection exhaust when it is put into the electric furnace. Even if it is put into an electric furnace, the fine powder is easily trapped in the molten slag layer on the molten metal, and is difficult to melt into the molten electric furnace, so that the yield is deteriorated. Moreover, in the manufacturing method, it is possible to prevent the floor charcoal having a smaller specific gravity and larger volume than iron from being sent to the first magnetic separator 11 and the second magnetic separator 12. These prevent the separation efficiency of the first magnetic separator 11 and the second magnetic separator 12 from being lowered.
- the first magnetic separator 11 having a strong magnetic force and the second magnetic separator 12 having a weak magnetic force are used for two-stage selection of products on the sieve. That is, the attractive force of the first magnetic separator 11 is set to be stronger than the attractive force of the second magnetic separator 12. Therefore, as shown in FIG. 2B and FIG. 5, the first magnetic separator 11 having a strong attraction force converts the product into fine-grained iron-containing slag FS2 (second slag) containing a large amount of metal-grained iron F and metal-grained iron.
- the second magnetic separator 12 is separated into the metal granular iron-containing material and the first slag-containing material including the slag S and the fine iron-containing slag FS1 (first slag) with a small amount of gold fine iron. Isolate
- the manufacturing method further includes a recovery step S7 for recovering metallic iron using the pulverized product magnetic separator 7 which is the third magnetic separator after the pulverizing step S5 by the pulverizer 6.
- a recovery step S7 for recovering metallic iron using the pulverized product magnetic separator 7 which is the third magnetic separator after the pulverizing step S5 by the pulverizer 6.
- the fine iron-containing slag FS2 (see FIGS. 2A and 2B) magnetically selected by the weak magnetic second separator 12 in step S3 and the sieving magnetic separator 4 in step S4.
- the present invention is not limited to this.
- FIG. The method shown in the flowchart of FIG. This method includes a pulverization step S3A for pulverizing the fine iron-containing slag FS2 magnetically selected in step S3, in addition to the pulverization step S5 for pulverizing the metal fine iron magnetically selected in step S4.
- the first magnetic separator 11 having a strong magnetic force and the second magnetic separator 12 having a weak magnetic force are used as shown in FIG.
- the present invention is not limited to this.
- a weak magnetic first magnetic separator 11 and a strong magnetic second magnetic separator 12 may be used.
- the attractive force of the first magnetic separator 11 is weaker than the attractive force of the second magnetic separator 12 in this way, the first magnetic separator 11 causes the metal granular iron F to become another slag, that is, the slag S and the fine iron-containing slag FS1.
- the fine iron inclusion slag FS2 (second slag).
- the granular iron F is recovered by the first magnetic separator 11 at the first stage to increase the purity of the granular iron, and further, the second slag is removed from the first slag by the second magnetic separator 12 at the second stage. It can be separated to increase the recovery rate of iron.
- the centrifugal force can be changed by changing the rotational speed of the drum.
- the attractive force that is a resultant force of the magnetic force the attractive force of the first magnetic separator 11 can be easily set so as to be weaker than the attractive force of the second magnetic separator 12.
- the first magnetic separator 11 when the attractive force of the first magnetic separator 11 is set to be weaker than the attractive force of the second magnetic separator 12, the first magnetic separator 11 and the first magnetic separator Between the second magnetic separation process by the two magnetic separator 12, the first slag-containing material separated from the metallic iron-containing material by the first magnetic separation process and containing the second slag, that is, the slag S and You may crush the content which consists of a group (1st slag) of fine iron inclusion slag FS1, and fine iron inclusion slag FS2 (2nd slag). In the subsequent stage of the crushing, the second magnetic separator 12 can take out the fine metal iron contained in the crushed first slag and the second slag.
- the content of the fine iron to be recovered is very small in the first slag, it is economical even if the first slag and the second slag are pulverized together as described above, especially when the amount of the first slag is small. Less burden.
- FIGS. 8 and 9 are flowcharts showing a method for producing reduced iron according to the third and fourth modifications.
- the 1st magnetic separator 11 of weak magnetic force contains the metal granular iron containing metal granular iron F and slag (that is, slag S and fine particles in FIG. 7).
- the first slag-containing materials made of iron-containing slag FS1, FS2) are separated from each other, and the slag is pulverized in the pulverization step S2A.
- step S3 the metallic fine iron and the pulverized slag are separated from the pulverized slag by the strong magnetic second magnetic separator 12. Thereby, metal fine iron can be taken out.
- step S2A the slag separated by the first magnetic separator 11 having a weak magnetic force in step S2 and the metal fine iron separated by the sieving magnetic separator 4 in step S4 are obtained in step S2A as shown in FIG. It can be pulverized by a common pulverizer.
- the pulverization may be performed with separate pulverizers in step S2A and step S5 as shown in FIG.
- a method for producing reduced iron in which an agglomerate containing iron oxide and a carbonaceous reducing agent is heated in a heating furnace to reduce the iron oxide to produce reduced iron and to melt the reduced iron
- a first slag-containing material containing the first slag by separating at least the metal-grained iron from the first slag out of the metal-grained iron and the second slag contained in the product using a machine.
- a first magnetic separation step of separating the metallic granular iron-containing material including the metallic granular iron, and the first slag-containing material and the metallic granular iron-containing material separated from each other by the first magnetic separation step Is the inclusion containing the second slag?
- the product after heating and melting is subjected to two-stage sorting using first and second magnetic separators having mutually different attractive forces, whereby the product is converted into metallic iron particles, It is possible to separate into a 1st slag and a 2nd slag which contains more metal fine iron than the said 1st slag. Thereby, it is possible to take out as a product as it is, without throwing it into the facility for crushing high purity metal granular iron.
- the second slag is crushed to recover the fine metal iron contained in the second slag.
- the hardness is lower than that of the metallic iron and easy to crush.
- the burden given is small. Therefore, in the manufacturing method, recovering the fine metal iron contained in the second slag together with the metal granular iron is an efficient recovery of the high-purity metal iron and reducing the burden on the equipment for crushing. Make both possible at the same time.
- the method further includes a recovery step of recovering metallic iron from the second slag crushed by the crushing step using a third magnetic separator.
- This recovery step enables the metal fine iron contained in the second slag to be more efficiently recovered in cooperation with the crushing step, thereby further improving the recovery rate of the metal iron.
- the attractive force of the first magnetic separator is set to be stronger than the attractive force of the second magnetic separator.
- the first magnetic separator having such a strong attractive force separates the set of the metal granular iron and the second slag and the first slag from the product, and then the second magnetic separator having the weak attractive force is used as the metal magnetic separator.
- Select iron and second slag Therefore, after separating and removing the first slag, which is not necessary in the first magnetic separator in the first stage, it is possible to efficiently collect high-purity metallic iron in the second magnetic separator in the second stage. is there.
- the attraction force of the first magnetic separator may be set to be weaker than the attraction force of the second magnetic separator.
- the first magnetic separator having a weak attractive force separates the metal grain iron from the first slag and the second slag. That is, the metal grain iron-containing material and the first slag-containing material including the second slag are generated. Therefore, it is possible to recover the granular iron purity by recovering the metallic granular iron with the first magnetic separator in the first stage. Furthermore, it is possible to raise the iron recovery rate by separating the second slag from the first slag-containing material by the second magnetic separator in the second stage.
- the crushing step includes crushing the first slag and the second slag between the first magnetic separation step and the second magnetic separation step. This makes it possible to take out the fine metal iron contained in the crushed first and second slags using the second magnetic separator.
- Each of the first magnetic separator and the second magnetic separator is a drum magnetic separator having a cylindrical drum having an outer peripheral surface on which the magnetic force is generated, and a drive unit that rotationally drives the drum.
- the attractive force acting on the product on the outer peripheral surface of the drum is applied to the product so that the product is adsorbed on the outer peripheral surface of the drum.
- the rotational force of the drum is changed because the resultant magnetic force is a magnetic force acting inwardly in the radial direction of the drum and a centrifugal force acting outwardly in the radial direction of the drum with respect to the product as the drum rotates. Only by this, it is possible to arbitrarily change the attractive force by the first magnetic separator and the second magnetic separator.
- a generation having an outer diameter of a predetermined size or more among the products contained in the discharge discharged from the heating furnace Preferably it further comprises the step of separating the product from other effluents.
- Such product separation makes it possible to prevent a decrease in the separation efficiency of the first magnetic separator and the second magnetic separator due to the product.
- the exhaust discharged from the heating furnace contains a large amount of fine powder such as floor charcoal and metal fine iron, which is smaller than the product.
- an apparatus for producing reduced iron capable of implementing the above production method.
- This apparatus heats an agglomerate containing iron oxide and a carbonaceous reducing agent to reduce the iron oxide to produce reduced iron, and melts the reduced iron to produce metallic granular iron and first slag.
- a second slag containing more metal fine iron than the first slag and then a heating furnace for solidifying the product, and the metal granular iron contained in the product and the second slag
- the second slag out of the metal grain iron-containing material Comprising a second magnetic separator for separating the second slug from inclusions comprising, a crushing unit for crushing at least the second slug, a.
- the first and second magnetic separators having different attractive forces with respect to the product after heating and melting perform two-stage sorting, so that the product is made of metal granular iron, first slag, It is possible to separate the second slag containing more metal fine iron than the first slag. As a result, it is possible to prevent the metal granular iron from being put into the equipment for crushing, and to take out the high-purity metal granular iron as a product as it is.
- the second slag is crushed by the crushing part in order to recover the metal fine iron contained in the second slag, but the crushing part gives the crushing part the crushing part because the hardness is lower than that of the metal granular iron.
- the burden is small. Therefore, in this apparatus, by recovering the fine metal iron contained in the second slag together with the metal granular iron, it is possible to realize both efficient recovery of high-purity metal iron and reduction of the burden on the crushing part. To do.
- the apparatus further includes a third magnetic separator that collects the metal fine iron contained in the second slag crushed by the crushing unit.
- a third magnetic separator that collects the metal fine iron contained in the second slag crushed by the crushing unit.
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Abstract
高純度の金属鉄の高効率での回収と、破砕設備の負担の軽減と、が可能な還元鉄の製造方法が提供される。当該方法は、酸化鉄と炭素質還元剤とを含む塊成物を加熱炉(1)において加熱することにより前記酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融することにより生成された生成物を固化させる還元工程と、第1磁選機(11)を用いて、前記生成物に含まれる金属粒鉄と第1スラグと当該第1スラグよりも金属微粒鉄を多く内包する第2スラグとのうちの少なくとも前記金属粒鉄を前記第1スラグから分離することにより第1スラグ含有物と金属粒鉄含有物とを相互に分離する第1磁選工程と、第1磁選機(11)の吸引力と異なる吸引力を有する第2磁選機(12)を用いて、前記第2スラグを前記第1スラグ含有物または前記金属粒鉄含有物から分離する第2磁選工程と、前記第2スラグを破砕する破砕工程(ステップS5)と、を含む。
Description
本発明は、還元鉄の製造方法および製造装置に関する。
従来、酸化鉄含有物質と炭素質還元剤を含む塊成物を加熱炉で加熱溶融する過程で酸化鉄を還元して還元鉄を製造する方法が知られている。このような方法において、加熱炉から排出された排出物の中から還元鉄(すなわち、製品となる金属鉄)を効率よく回収するために種々の技術が提案されている。
例えば、特許文献1では、加熱炉から排出された排出物の中から製品となる金属粒鉄を取り出すために、磁選機などによって排出物の中の金属粒鉄をスラグ等から分離する技術が提案されている。
また、金属鉄を分離回収する他の従来技術として、特許文献2では、加熱炉から排出された排出物を篩にかけることと、当該篩の篩上の排出物の全量を破砕機を用いて破砕することと、当該破砕により得られた破砕物を磁選機などのセパレータを用いて選別して製品となる金属鉄を回収することと、を含む技術が提案されている。
しかし、特許文献1に記載される製造方法では、還元鉄の製造条件が良好でないために金属粒鉄にスラグが付着した物や金属微粒鉄がスラグに内包した物が多く生成されている場合、磁選機によって取り出された金属鉄のグループにスラグが混入する割合が多くなる。このことは、高い純度の金属粒鉄を分離回収することを困難にする。このように金属微粒鉄を内包するスラグ(いわゆる、微粒鉄内包スラグ)の存在は、従来の還元鉄製造の分野において考慮されていない。
特許文献2に記載される製造方法では、加熱炉から排出された排出物の全量が破砕機を用いて破砕されるので、当該排出物のうち本来は製品として出荷可能な不純物を含有しない金属粒鉄までも無駄に破砕される。しかも、金属粒鉄は、排出物のうちの他の物質(スラグなど)と比べて硬いため破砕しにくく、その破砕には破砕機などの設備に大きな負担がかかる。
本発明は、高い純度の金属鉄の高い効率での回収と、破砕のための設備の負担の軽減と、が可能な還元鉄の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、高い純度の金属鉄を高い効率で回収し、かつ、破砕を行う設備を軽減するために、金属微粒鉄を内包するスラグ、すなわち微粒鉄内包スラグ、の存在に着目した。具体的に、本発明者らは、2段階の選別を行うことによって金属粒鉄だけでなく金属微粒鉄を多く含む微粒鉄内包スラグも別々に取り出すことに想到した。このように取出された微粒鉄内包スラグを破砕して金属微粒鉄を取り出すことにより、高純度の金属鉄の効率の良い回収と破砕設備の負担軽減とを同時に達成することができる。
提供される還元鉄の製造方法は、酸化鉄と炭素質還元剤とを含む塊成物を加熱炉において加熱することにより前記酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融することにより金属粒鉄と第1スラグと当該第1スラグよりも金属微粒鉄を多く内包する第2スラグとを含む生成物を生成し、その後に前記生成物を固化させる還元工程と、第1磁選機を用いて、前記生成物に含まれる前記金属粒鉄及び前記第2スラグのうちの少なくとも前記金属粒鉄を前記第1スラグから分離することにより、前記第1スラグを含む第1スラグ含有物と前記金属粒鉄を含む金属粒鉄含有物とを相互に分離する第1磁選工程と、当該第1磁選工程により相互に分離された前記第1スラグ含有物及び前記金属粒鉄含有物のうち前記第2スラグを含む含有物から前記第1磁選機の吸引力と異なる吸引力を有する第2磁選機を用いて前記第2スラグを分離する第2磁選工程と、前記第2スラグを破砕する破砕工程と、を含む。
また、本発明により提供される還元鉄の製造装置は、酸化鉄と炭素質還元剤とを含む塊成物を加熱することにより前記酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融することにより金属粒鉄と第1スラグと当該第1スラグよりも金属微粒鉄を多く内包する第2スラグとを含む生成物を生成し、その後に前記生成物を固化させる加熱炉と、前記生成物に含まれる前記金属粒鉄及び前記第2スラグのうちの少なくとも前記金属粒鉄を前記第1スラグから分離することにより、前記金属粒鉄を含む金属粒鉄含有物と、前記第1スラグを含む第1スラグ含有物とを相互に分離する第1磁選機と、当該第1磁選機の下流側に設けられ、当該第1磁選機の吸引力と異なる吸引力により、前記第1磁選機により相互に分離された前記第1スラグ含有物及び前記金属粒鉄含有物のうち前記第2スラグを含む含有物から前記第2スラグを分離する第2磁選機と、少なくとも前記第2スラグを破砕する破砕部と、を備える。
以下、図面を参照しながら本発明の還元鉄の製造方法および製造装置を実施するための形態についてさらに詳細に説明する。当該実施の形態の説明の前に、本発明のコンセプトと、当該コンセプトにおける重要な要素である微粒鉄内包スラグについて説明する。
前記のように、本発明に係る還元鉄の製造方法は、酸化鉄含有物質と炭素質還元剤との混合物を塊成化した塊成物を加熱溶融することにより、酸化鉄を還元して還元鉄を製造する方法であって、塊成物を還元炉(加熱炉)で加熱溶融する過程で生成された生成物に対して2段階の選別を行う点に特徴がある。当該選別は後述の第1スラグおよび第2スラグを金属粒鉄から高い分離効率で分離することを可能にし、これにより、高純度の金属鉄を高い効率で回収することを可能にする。さらに、前記分離は、前記金属粒鉄を残して第1スラグもしくは第2スラグのみを粉砕機にフィードすることにより粉砕機の負荷を軽減することも可能にする。
ここでいう金属粒鉄は、塊成物が加熱して当該塊成物に含まれる酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融後に固化させたことにより製造される、金属鉄(すなわち、高い純度の鉄)の粒状体(いわゆる、ナゲット)である。
前記の微粒鉄内包スラグは、例えば図1に示される微粒鉄内包スラグ101のように、金属微粒鉄102と、これを内包するスラグ103と、を有する。金属微粒鉄102は、小さい粒の金属鉄であり、スラグ103と分離されずに当該スラグ103に内包される。スラグ103は、金属鉄の副生物であり、酸化カルシウム、二酸化ケイ素、酸化マグネシウム、および酸化アルミニウムを含む。以下に説明する還元鉄の製造方法は、このような微粒鉄内包スラグ101の存在への着目に基づくものであって、金属微粒鉄102を多く含む微粒鉄内包スラグ101から当該金属微粒鉄102を効率よく回収することを可能にする。
図2Aは、前記還元鉄の製造方法における還元工程で生成される生成物に含まれる金属粒鉄、スラグ、および微粒鉄内包スラグを表わすための記号及び模式表示を示す。前記の加熱溶融によって生成された生成物は、図2Aにも示される以下の4種類、金属粒鉄Fと、スラグSと、2種の微粒鉄内包スラグFS1、FS2とに分類される。微粒鉄内包スラグFS1、FS2は、いずれも金属微粒鉄を含むが、微粒鉄内包スラグFS2は微粒鉄内包スラグFS1よりも多くの金属微粒鉄を含む。例えば、微粒鉄内包スラグFS2における金属微粒鉄の重量比は3~15%、例えば7%程度、であり、微粒鉄内包スラグFS1では3%未満程度である。一方、スラグSは金属微粒鉄を含んでいない。スラグSおよび微粒鉄内包スラグFS1は、系外に排出(例えば、廃棄)されてもよく、本発明にいう第1スラグに対応する。微粒鉄内包スラグFS2は、本発明にいう第2スラグに対応する。
例えば図2Bに示されるように、前記生成物に対して互いに異なる吸引力を有する第1磁選機11および第2磁選機12を用いて2段階の磁選による選別を行うことによって、3つのグループ、すなわち、上記の金属粒鉄Fと、スラグSおよび微粒鉄内包スラグFS1(第1スラグ)と、微粒鉄内包スラグFS2(第2スラグ)と、に分離することが可能である。図2Bに示される実施形態では、1段目の磁選機として強磁力をもつ第1磁選機11が用いられる。その目的は、上記の生成物からの可及的な鉄分の回収である。言い換えれば、当該生成物からの鉄分をほとんど含まないスラグの分離である。2段目の磁選機には弱磁力をもつ第2磁選機12が用いられる。その目的は、金属粒鉄の純度を高めるために、第1磁選機11によって分離された磁着物の中から弱磁力にでも引き寄せられやすい強磁性の製品ナゲットをその他の微粒鉄を内包するようなスラグ分と分離して取り出すことである。
本発明において用いられる第1磁選機及び第2磁選機は、図2Bに示されるような強磁力の第1磁選機11および弱磁力の第2磁選機12に限定されない。例えば、図7に示されるような弱磁力の第1磁選機11および強磁力の第2磁選機12であってもよい。
図2B及び図7に概念的に表される還元鉄の製造方法は、酸化鉄と炭素質還元剤とを含む塊成物を加熱炉において加熱することにより前記酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融することにより、金属粒鉄Fと第1スラグ(上記のスラグSおよび微粒鉄内包スラグFS1)と当該第1スラグよりも金属微粒鉄を多く内包する第2スラグ(上記の微粒鉄内包スラグFS2)とを含む生成物を生成し、その後に前記生成物を固化させる還元工程と、第1磁選機11を用いて、前記生成物に含まれる金属粒鉄F及び前記第2スラグ(上記の微粒鉄内包スラグFS2)のうちの少なくとも金属粒鉄Fを第1スラグから分離することにより、前記第1スラグを含有する第1スラグ含有物と前記金属粒鉄Fを含有する金属粒鉄含有物とを相互に分離する第1磁選工程と、第1磁選機11の吸引力と異なる吸引力を有する第2磁選機12を用いて、前記第1磁選工程により相互に分離された前記第1スラグ含有物及び前記金属粒鉄含有物のうち第2スラグを含む含有物から前記第2スラグを分離する第2磁選工程と、前記第2スラグを破砕する破砕工程と、を含む。
図3は、上記の還元鉄の製造方法を実施するための還元鉄の製造装置の例を示す。この製造装置は、還元炉である回転式炉床炉(RHF)1と、RHF1からの排出物を冷却するクーラー2と、篩3と、RHF1からの排出物のうち篩上の生成物を選別する第1磁選機11および第2磁選機12と、篩下の排出物を選別する篩下磁選機4と、補助的な篩5と、粉砕機6と、粉砕物磁選機7と、粉砕物磁選機7で選別された金属微粒鉄を含む群を風力で選別(風選)する風力選別機8と、を備える。
前記第1磁選機11および前記第2磁選機12の構造は限定されない。これらの第1磁選機11および第2磁選機12は、例えば、図4に示されるドラム磁選機であることが好ましく、当該ドラム磁選機はその吸引力を変更できる利点がある。当該ドラム磁選機により構成される第1磁選機11は、図4に示されるように、円筒状の外周面を有するドラム11aと、ドラム11aの回転中心に固定された回転軸11bと、当該ドラム11aを回転軸11bを介して回転駆動する駆動部11cと、を有する。前記ドラム11aの外周面において磁力が生成され、この磁力によって当該外周面に生成物が吸着される。第2磁選機12も同様の構成を有する。
このような第1磁選機11および第2磁選機12では、ドラム(第1磁選機11ではドラム11a)の外周面から生成物に作用する吸引力は、当該ドラムの外周面に生成物を吸着するように当該生成物に対して当該ドラムの径方向内向きに働く磁力と、ドラムの回転に伴い生成物に対して当該ドラムの径方向外向きに働く遠心力と、の合力である。したがって、当該第1磁選機11及び第2磁選機12では、そのドラム(第1磁選機11ではドラム11a)の回転数を変えることにより、当該ドラムの外周面に前記生成物を吸着する力である前記吸引力をそれぞれ任意に変えることが可能である。
第1磁選機11および第2磁選機12では、それぞれのドラムの外周面を磁力を弱めるシートまたはライナーなどで覆うなどによって、それぞれの外周面での磁力自体を変えることも可能である。
ドラム磁選機である前記第1磁選機11では、回転しているドラム11aの表面に向けて、篩3の上に残る上記の生成物(金属粒鉄F、スラグS、および2種の微粒鉄内包スラグFS1、FS2)が連続的に供給される。このとき、第1磁選機11の吸引力によって、ドラム11aの中心側へ金属粒鉄Fおよび微粒鉄内包スラグFS2内の金属微粒鉄が強く引き寄せられる。従って、前記生成物は、前記金属微粒鉄を多く含む前記微粒鉄内包スラグFS2及び前記金属粒鉄Fからなる金属粒鉄含有物と、前記ドラム11aにほとんど引き寄せられないスラグSおよび金属微粒鉄の含有量が少ない微粒鉄内包スラグFS1からなる第1スラグ含有物と、に選別すなわち相互に分離される。このうち金属粒鉄Fおよび微粒鉄内包スラグFS2からなる金属粒鉄含有物は、第2磁選機12へ送られ、スラグSおよび微粒鉄内包スラグFS1は系外に排出される。
本実施形態の還元鉄の製造方法は、例えば、図5のフローチャートに示される手順で実行される。
まず、還元炉において、酸化鉄と炭素質還元剤とを含む塊成物を加熱することにより前記酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、その溶融によって生成された生成物を固化させる還元工程が行われる。前記還元炉には、例えば、図3に示される回転式炉床炉(RHF)1などの移動炉床式加熱炉(還元炉)が用いられる。当該還元炉では、床敷炭が敷かれた炉床の上で塊成物を加熱して当該塊成物に含まれる酸化鉄を還元して還元鉄を生成することと、当該還元鉄を含む、溶融した物質を固化させることと、が行われ、これらにより金属粒鉄Fが生成される。さらに、金属粒鉄Fの副生物として、上記のスラグSおよび微粒鉄内包スラグFS1、FS2が生成される。本発明において用いられる還元炉は、酸化鉄と炭素質還元剤とを含む塊成物を加熱して酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融後に固化させることが可能な加熱炉であればよく、前記回転式炉床炉(RHF)1などの移動炉床式加熱炉(還元炉)に限定されない。
前記還元炉から排出された排出物、すなわち、前記金属粒鉄F、前記スラグS及び前記微粒鉄内包スラグFS1,FS2を含む生成物は、図3のクーラー2を経由して篩3へ送られ、この篩3において、所定の大きさ以上の外径を有する当該生成物が他の排出物から分離される(ステップS1)。RHF1によって例示される還元炉から排出された排出物は、生成物よりも小さい床敷炭や金属微粒鉄などの微小粉末などを多く含んでいる。しかし、篩3によって、所定の大きさ以上の外径を有する生成物をこれらの微小粉末などから分離する(すなわちスクリーニングする)ことが、前記第1磁選機11および第2磁選機12に送られる微小粉末を低減することを可能にする。
1段目の選別である第1磁選工程では、前記篩3の篩上に残った生成物が、図2Bの上段に示される強磁力の第1磁選機11により、金属粒鉄Fおよび微粒鉄を多く含む微粒鉄内包スラグFS2からなる金属粒鉄含有物と、スラグSおよび微粒鉄の少ない微粒鉄内包スラグFS1からなる第1スラグ含有物と、に分離(磁選)される(ステップS2)。このように強磁力の第1磁選機11によって互いに分離された含有物のうち、前記微粒鉄内包スラグFS2を含まない第1スラグ含有物つまりスラグSおよび微粒鉄内包スラグFS1は、不要なスラグとして系外に排出される。
上記の第1磁選機11によって選別された金属粒鉄Fおよび微粒鉄内包スラグFS2からなる金属粒鉄含有物は、さらに、2段目の選別である第2磁選工程に供される。この第2磁選工程では、弱磁力の第2磁選機12によって、前記金属粒鉄Fと前記微粒鉄内包スラグFS2とが相互に分離(磁選)される(ステップS3)。これにより、金属粒鉄F(ナゲット)を次の粉砕工程S5の前の段階で製品として高純度で取り出すことが可能である。製品として取り出されたナゲットは、電気炉などで溶かされて鉄鋼製品の原料として利用される。ドラム磁選機である第2磁選機12では、そのドラムの回転数を変えることによって、製造状況に応じて吸引力を変えることが可能であり、これにより、金属粒鉄Fの群への微粒鉄内包スラグFS2の混入を抑制することが可能である。
一方、篩3の篩下に落ちた排出物は、強磁力の篩下磁選機4によって金属微粒鉄を含む磁着粉と床敷材(具体的には、床敷炭)とに分離される(ステップS4)。分離された床敷材は、再びRHF1に送られて再利用される。金属微粒鉄を含む磁着粉は、粉砕工程S5へ送られる。
ここで、図3に示されるように、補助の篩5を用いて上記の磁着粉から所定以上の大きさの金属微粒鉄を選別して製品として取り出してもよい。この場合、補助の篩5の下流側に位置する粉砕機6は、所定以上の大きさの金属微粒鉄を粉砕しなくて済み、それによって、粉砕機6の負担が軽減する。
篩下磁選機4は、篩下に落ちた比較的小さい排出物(金属微粒鉄や床敷炭など)を磁選する磁選機である。この篩下磁選機4には、例えば、上記の第1磁選機11および第2磁選機12と同様に、ドラム磁選機を用いることが可能である。
第2磁選機12によって選別された微粒鉄内包スラグFS2および篩下磁選機4によって選別された金属微粒鉄を含む磁着粉は、粉砕機6を用いて粉砕される(ステップS5)。粉砕機6は本発明にいう破砕部に対応するものである。粉砕機6としては、例えば、ボールミル、ロッドミル、ケージミル、またはローラーミルなどが用いられる。この粉砕工程S5は、少なくとも微粒鉄内包スラグFS2を破砕して当該微粒鉄内包スラグFS2に含まれる金属微粒鉄をそれに付着するスラグから分離するものであればよい。例えば、前記破砕部には破砕機が用いられてもよい。当該破砕機としては、上記のボールミルなどの他にも、ハンマーミルなども用いられる。
粉砕機6で粉砕された物は、さらに、第1磁選機11および第2磁選機12の下流側に配置された第3磁選機である強磁力の粉砕物磁選機7によって、金属鉄を含むもの(すなわち、金属微粒鉄および金属微粉)と、金属鉄を含まない粉砕スラグと、に分離(磁選)される。これにより、金属鉄が回収される。(ステップS7)。前記粉砕スラグは系外に排出される。前記金属鉄を含む金属微粒鉄および金属微粉は風力選別機8などによって互いに分離(風選)される。具体的には、金属微粒鉄(いわゆる小径ナゲット)と、金属微粉(原料系で再利用できる金属粉)と、その他の軽量残渣と、に分離される。当該分離は、当該風力選別機8の他、例えば篩や比重分離を利用して行われてもよい。分離された金属微粒鉄(小径ナゲット)は、製品として利用される。金属微粉(製品粉)は、原料系へリサイクル、すなわち、塊成物の原料として再利用される。軽量残渣は系外に排出される。
上記のように図5のフローチャートに示される還元鉄の製造方法および製造装置によれば、RHF1(還元炉)で加熱溶融後の生成物に対して互いに異なる吸引力をもつ第1磁選機11および第2磁選機12を用いた2段階の選別が行われ、このことが、前記生成物を、金属粒鉄Fと、第1スラグ(スラグSおよび微粒鉄の少ない微粒鉄内包スラグFS1)と、当該第1スラグよりも金属微粒鉄を多く内包する微粒鉄内包スラグFS2(第2スラグ)と、に分離することを可能にする。前記金属粒鉄Fは、粉砕工程S5で粉砕機6に投入される前に製品としてそのまま取り出されるので、粉砕機6は金属粒鉄Fを粉砕しなくてもよい。一方、微粒鉄内包スラグFS2(第2スラグ)は、当該微粒鉄内包スラグFS2に含まれる金属微粒鉄を回収するために粉砕工程S5で粉砕されるが、金属粒鉄Fよりも硬度が低く破砕しやすいので、当該粉砕が粉砕機6などの設備に与える負担は非常に小さい。したがって、上記の製造方法では、金属粒鉄Fとともに微粒鉄内包スラグFS2に含まれる金属微粒鉄を回収することによる高純度の金属鉄の効率の良い回収と、粉砕(または破砕)を行う設備の負担の軽減と、の双方を実現することが可能である。
RHF1などの還元炉から排出された排出物は、金属粒鉄などの生成物よりも小さい床敷炭や金属微粒鉄などの微小粉末などを多く含んでいるが、上記の製造方法では、篩3によって、所定の大きさ以上の外径を有する生成物が前記微小粉末などから分離される(すなわちスクリーニングされる)。このことは、第1磁選機11および第2磁選機12に送られる微小粉末の量を低減することを可能にする。つまり、製品となる金属粒鉄よりもかなり小さい金属の微小粉末が後処理において金属鉄を溶融するための電気炉に混入することを防ぐこと、及び、取り扱いが容易で電気炉での溶解に適した大きさの金属粒鉄のみを電気炉へ投入することを可能にする。前記微小粉末は、電気炉用原料として適切でない。当該微小粉末は、電気炉への投入時に集塵用の排気に誘引されることにより歩留まりを悪化させるおそれがあるからである。たとえ電気炉に投入されたとしても、当該微小粉末は溶湯上の溶融スラグ層に捕捉され易く、電気炉溶湯へ溶けにくいため、やはり歩留りを悪くする。また、前記製造方法では、鉄と比べて小さい比重と大きな体積とを有する床敷炭が第1磁選機11および第2磁選機12に送られるのを防ぐことができる。これらのことは、第1磁選機11および第2磁選機12の分離効率の低下を防ぐ。
上記の製造方法では、篩上の生成物の2段階の選別のために、強磁力の第1磁選機11および弱磁力の第2磁選機12が用いられている。すなわち、第1磁選機11の吸引力は、第2磁選機12の吸引力よりも強くなるように設定されている。従って、図2Bおよび図5に示されるように、吸引力の強い第1磁選機11は、前記生成物を、金属粒鉄Fおよび金属微粒鉄の多い微粒鉄内包スラグFS2(第2スラグ)を含む金属粒鉄含有物と、スラグSおよび金蔵微粒鉄の少ない微粒鉄内包スラグFS1(第1スラグ)を含む第1スラグ含有物と、に分離し、ついで、吸引力の弱い第2磁選機12が前記金属粒鉄含有物中の前記金属粒鉄Fと前記微粒鉄内包スラグFS2とを相互に分離する。このようにして、1段目の第1磁選機11で不要な物である第1スラグを分離除去した後に、2段目の第2磁選機12で高純度の金属粒鉄Fの効率の良い回収を行うことが可能である。
また、上記の製造方法は、粉砕機6による粉砕工程S5の後に第3磁選機である粉砕物磁選機7を用いて金属鉄を回収する回収工程S7をさらに含んでいるので、金属微粒鉄を多く含む微粒鉄内包スラグFS2(第2スラグ)のみを粉砕機6で粉砕した後、そこに含まれる金属微粒鉄を粉砕物磁選機7によって選別することが可能である。したがって、微粒鉄内包スラグFS2(第2スラグ)に含まれる金属微粒鉄を効率よく回収することが可能になり、金属鉄の回収率が向上する。
図5のフローチャートに示される粉砕工程S5では、ステップS3において弱磁力の第2磁選機12によって磁選された微粒鉄内包スラグFS2(図2A及び図2B参照)と、ステップS4において篩下磁選機4によって磁選された金属微粒鉄と、が共通の粉砕機6によって粉砕されているが、本発明はこれに限定されない。
例えば、粒の大きさや硬度の違い等の要因によって上記の微粒鉄内包スラグFS2と金属微粒鉄とを共通の粉砕機6で粉砕することが適していない場合、第1の変形例として、図6のフローチャートに示される方法が行われてもよい。この方法は、ステップS4において磁選された金属微粒鉄を粉砕する前記粉砕工程S5とは別に、上記のステップS3において磁選された微粒鉄内包スラグFS2の粉砕を行う粉砕工程S3Aを含む。
上記の実施形態に係る製造方法では、篩上の生成物の2段階の選別のために、図2Bに示されるように強磁力の第1磁選機11および弱磁力の第2磁選機12が用いられているが、本発明はこれに限定されるものではない。第2の変形例として、図7に示されるように、弱磁力の第1磁選機11および強磁力の第2磁選機12が用いられてもよい。このように第1磁選機11の吸引力が第2磁選機12の吸引力よりも弱いと、第1磁選機11によって金属粒鉄Fが他のスラグ、すなわち、スラグSと微粒鉄内包スラグFS1の組(第1スラグ)ならびに微粒鉄内包スラグFS2(第2スラグ)から分離される。このことは、当該金属粒鉄Fを1段目の第1磁選機11で回収して粒鉄純度を高めること、さらに、2段目の第2磁選機12で第2スラグを第1スラグから分離して鉄分の回収率を上げること、を可能にする。
前記第1磁選機11および第2磁選機12は、上記のようにドラム磁選機である場合にはそのドラムの回転数を変えることにより遠心力を変えることが可能であるから、当該遠心力と磁力との合力である吸引力に関して、第1磁選機11の吸引力を、第2磁選機12の吸引力よりも弱くなるように容易に設定することが可能である。
図7に示されるように第1磁選機11の吸引力が第2磁選機12の吸引力よりも弱くなるように設定されている場合には、第1磁選機11による第1磁選工程と第2磁選機12による第2磁選工程との間において、当該第1磁選工程により金属粒鉄含有物から分離された第1スラグ含有物であって第2スラグを含む含有物、すなわち、スラグSと微粒鉄内包スラグFS1の組(第1スラグ)ならびに微粒鉄内包スラグFS2(第2スラグ)からなる含有物を破砕してもよい。当該破砕の後段において、第2磁選機12により、破砕された第1スラグおよび第2スラグに含まれる金属微粒鉄を取り出すことが可能である。また、第1スラグでは回収すべき微粒鉄の含有量が非常に少ないので、とくに第1スラグの量が少ない場合、上記のように第1スラグと第2スラグとを一緒に粉砕しても経済的な負担が少ない。
図8及び図9は、第3及び第4の変形例に係る還元鉄の製造方法を示すフローチャートである。ここに示される還元鉄の製造方法によれば、ステップS2において、弱磁力の第1磁選機11によって金属粒鉄Fを含む金属粒鉄含有物とスラグ(すなわち、図7におけるスラグS、および微粒鉄内包スラグFS1、FS2)からなる第1スラグ含有物とが相互に分離され、当該スラグが粉砕工程S2Aで粉砕される。ついで、ステップS3において、強磁力の第2磁選機12によって、粉砕したスラグから金属微粒鉄と粉砕スラグとが分離される。これにより、金属微粒鉄を取り出すことが可能である。
この場合も、ステップS2において弱磁力の第1磁選機11によって分離されたスラグと、ステップS4において篩下磁選機4によって分離された金属微粒鉄とは、図8に示されるようにステップS2Aにおいて共通の粉砕機によって粉砕されることが可能である。このように共通の粉砕機で粉砕することが適さない場合は、図9に示されるように、ステップS2AおよびステップS5において別々の粉砕機で粉砕してもよい。
以上説明したように、高い純度の金属鉄を高い効率で回収することができ、かつ、破砕のための設備の負担を軽減することができる還元鉄の製造方法及び製造装置が提供される。
提供される還元鉄の製造方法は、酸化鉄と炭素質還元剤とを含む塊成物を加熱炉において加熱することにより前記酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融することにより金属粒鉄と第1スラグと当該第1スラグよりも金属微粒鉄を多く内包する第2スラグとを含む生成物を生成し、その後に当該生成物を固化させる還元工程と、第1磁選機を用いて、前記生成物に含まれる前記金属粒鉄及び前記第2スラグのうちの少なくとも前記金属粒鉄を前記第1スラグから分離することにより、前記第1スラグを含む第1スラグ含有物と前記金属粒鉄を含む金属粒鉄含有物とを相互に分離する第1磁選工程と、当該第1磁選工程により相互に分離された前記第1スラグ含有物及び前記金属粒鉄含有物のうち前記第2スラグを含む含有物から前記第1磁選機の吸引力と異なる吸引力を有する第2磁選機を用いて前記第2スラグを分離する第2磁選工程と、前記第2スラグを破砕する破砕工程と、を含む。
この方法によれば、加熱溶融後の生成物に対して、互いに異なる吸引力をもつ第1および第2磁選機を用いて2段階の選別を行うことにより、前記生成物を金属粒鉄と、第1スラグと、当該第1スラグよりも金属微粒鉄を多く内包する第2スラグとに分離することが可能である。これにより、高純度の金属粒鉄を破砕するための設備に投入することなく製品としてそのまま取り出すことが可能である。前記第2スラグは、当該第2スラグに含まれる金属微粒鉄を回収するために破砕されるが、金属粒鉄よりも硬度が低く破砕しやすいので、破砕を行うための粉砕機などの設備に与える負担が小さい。したがって、前記製造方法では、第2スラグに含まれる金属微粒鉄を金属粒鉄とともに回収することが、高純度の金属鉄の効率の良い回収と、破砕を行う設備への負担の軽減と、の双方を同時に可能にする。
前記方法は、前記破砕工程により破砕された前記第2スラグから第3磁選機を用いて金属鉄を回収する回収工程をさらに含むのが好ましい。この回収工程は、前記破砕工程との協働により、前記第2スラグに含まれる金属微粒鉄をより効率よく回収することを可能にして金属鉄の回収率をさらに向上させる。
前記第1磁選機の吸引力は、前記第2磁選機の吸引力よりも強くなるように設定されているのが好ましい。このように強い吸引力をもつ第1磁選機は、前記生成物から金属粒鉄および第2スラグの組と第1スラグとを分離し、ついで、弱い吸引力をもつ第2磁選機が金属粒鉄と第2スラグとを選別する。したがって、1段目の第1磁選機で不要な物である第1スラグを分離除去した後に、2段目の第2磁選機で高純度の金属鉄の効率の良い回収を行うことが可能である。
前記第1磁選機の吸引力は、前記第2磁選機の吸引力よりも弱くなるように設定されていてもよい。この態様では、吸引力の弱い第1磁選機が、金属粒鉄を第1スラグおよび第2スラグから分離する。つまり、金属粒鉄含有物と、第2スラグを含む第1スラグ含有物とを生成する。従って、当該金属粒鉄を1段目の第1磁選機で回収して粒鉄純度を高めることが可能である。さらに、2段目の第2磁選機が第2スラグを第1スラグ含有物から分離することにより、鉄分の回収率を上げることが可能である。
前記破砕工程は、前記第1磁選工程と前記第2磁選工程との間において、前記第1スラグおよび前記第2スラグを破砕することを含むのが好ましい。このことは、破砕された第1スラグおよび第2スラグに含まれる金属微粒鉄を第2磁選機を用いて取り出すことを可能にする。
前記第1磁選機および前記第2磁選機のそれぞれは、前記磁力が生成される外周面を有する円柱状のドラムと、当該ドラムを回転駆動する駆動部と、を有するドラム磁選機であるのが好ましい。当該ドラム磁選機からなる第1磁選機および第2磁選機において、前記ドラムの外周面において生成物に作用する吸引力は、当該ドラムの外周面に生成物を吸着するように当該生成物に対して前記ドラムの径方向内向きに働く磁力と、ドラムの回転に伴って前記生成物に対して前記ドラムの径方向外向きに働く遠心力との合力になるため、前記ドラムの回転数を変えるだけで前記第1磁選機および第2磁選機による吸引力をそれぞれ任意に変えることが可能である。
前記方法は、前記還元工程の後で、かつ、前記第1磁選工程の前において、前記加熱炉から排出された排出物に含まれる前記生成物のうち所定の大きさ以上の外径を有する生成物を他の排出物から分離する工程をさらに有するのが好ましい。このような生成物の分離は、当該生成物に起因する第1磁選機および第2磁選機の分離効率の低下を防ぐことを可能にする。具体的に、前記加熱炉から排出された排出物は、前記生成物よりも小さい床敷炭や金属微粒鉄などの微小粉末を多く含んでいるが、前記のように所定の大きさ以上の外径を有する生成物を前記微小粉末から分離することにより、第1磁選機および第2磁選機へ向かう微小粉末の量を低減することが可能である。このことは、製品となる金属粒鉄よりもかなり小さい金属の微小粉末が後処理において金属鉄を溶融するための電気炉に混入することを阻止し、かつ、取り扱いが容易で電気炉での溶解に適した大きさの金属粒鉄のみを電気炉へ投入することを可能にする。前記微小粉末は、電気炉への投入時に集塵用の排気に誘引されて歩留まりを悪化させるおそれがあり、たとえ電気炉に投入されたとしても、溶湯上の溶融スラグ層に捕捉され易く電気炉溶湯へ溶けにくいためにやはり歩留りを悪化させるおそれがあるため、電気炉用原料として適切でない。また、前記分離は、鉄と比べて小さい比重及び大きな体積をもつ床敷炭が第1磁選機および第2磁選機へ向かうのを阻止する。これらのことが、第1磁選機および第2磁選機の分離効率の低下を防ぐことを可能にする。
また、前記の製造方法を実施することが可能な還元鉄の製造装置が、提供される。この装置は、酸化鉄と炭素質還元剤とを含む塊成物を加熱することにより前記酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融することにより金属粒鉄と第1スラグと前記第1スラグよりも金属微粒鉄を多く内包する第2スラグとを含む生成物を生成し、その後に当該生成物を固化させる加熱炉と、前記生成物に含まれる金属粒鉄及び前記第2スラグのうちの少なくとも前記金属粒鉄を前記第1スラグから分離することにより、前記第1スラグを含む第1スラグ含有物と前記金属粒鉄を含む金属粒鉄含有物とを相互に分離する第1磁選機と、当該第1磁選機の下流側に設けられ、当該第1磁選機の吸引力と異なる吸引力により、前記第1磁選機により相互に分離された前記第1スラグ含有物及び前記金属粒鉄含有物のうち前記第2スラグを含む含有物から前記第2スラグを分離する第2磁選機と、少なくとも前記第2スラグを破砕する破砕部と、を備える。
この装置では、加熱溶融後の生成物に対して互いに異なる吸引力をもつ第1および第2磁選機が2段階の選別を行うことにより、前記生成物から金属粒鉄と、第1スラグと、当該第1スラグよりも金属微粒鉄を多く内包する第2スラグと、をそれぞれ分離することが可能である。これにより、前記金属粒鉄が破砕のための設備に投入されるのを阻止して高純度の金属粒鉄を製品としてそのまま取り出すことが可能である。一方、第2スラグは、当該第2スラグに含まれる金属微粒鉄を回収するために破砕部によって破砕されるが、金属粒鉄よりも硬度が低く破砕しやすいので、その破砕が破砕部に与える負担は小さい。したがって、この装置では、第2スラグに含まれる金属微粒鉄を金属粒鉄とともに回収することにより、高純度の金属鉄の効率の良い回収と破砕部の負担の軽減との双方の実現を可能にする。
前記装置は、前記破砕部で破砕された前記第2スラグに含まれる金属微粒鉄を回収する第3磁選機をさらに備えることが好ましい。このように第2スラグに含まれる金属微粒鉄を回収することは、金属鉄の回収率の向上を可能にする。
Claims (9)
- 酸化鉄と炭素質還元剤とを含む塊成物を加熱炉において加熱することにより前記酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融することにより金属粒鉄と第1スラグと当該第1スラグよりも金属微粒鉄を多く内包する第2スラグとを含む生成物を生成し、その後に前記生成物を固化させる還元工程と、
第1磁選機を用いて、前記生成物に含まれる前記金属粒鉄及び前記第2スラグのうちの少なくとも前記金属粒鉄を前記第1スラグから分離することにより、前記第1スラグを含む第1スラグ含有物と前記金属粒鉄を含む金属粒鉄含有物とを相互に分離する第1磁選工程と、
当該第1磁選工程により相互に分離された前記第1スラグ含有物及び前記金属粒鉄含有物のうち前記第2スラグを含む含有物から前記第1磁選機の吸引力と異なる吸引力を有する第2磁選機を用いて前記第2スラグを分離する第2磁選工程と、
前記第2スラグを破砕する破砕工程と、
を含む、還元鉄の製造方法。 - 前記破砕工程により破砕された前記第2スラグから第3磁選機を用いて金属鉄を回収する回収工程をさらに含む、請求項1に記載の還元鉄の製造方法。
- 前記第1磁選機の吸引力は、前記第2磁選機の吸引力よりも強くなるように設定されている、請求項1記載の還元鉄の製造方法。
- 前記第1磁選機の吸引力は、前記第2磁選機の吸引力よりも弱くなるように設定されている、請求項1に記載の還元鉄の製造方法。
- 前記破砕工程は、前記第1磁選工程と前記第2磁選工程との間において、前記第1スラグおよび前記第2スラグを破砕することを含む、請求項4記載の還元鉄の製造方法。
- 前記第1磁選機および前記第2磁選機のそれぞれは、前記磁力が生成される外周面を有する円柱状のドラムと、当該ドラムを回転駆動する駆動部と、を有するドラム磁選機である、請求項1~5のいずれか1項に記載の還元鉄の製造方法。
- 前記還元工程の後で、かつ、前記第1磁選工程の前において、前記加熱炉から排出された排出物に含まれる前記生成物のうち所定の大きさ以上の外径を有する生成物を他の排出物から分離する工程をさらに有する、請求項1に記載の還元鉄の製造方法。
- 酸化鉄と炭素質還元剤とを含む塊成物を加熱することにより前記酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融することにより金属粒鉄と第1スラグと当該第1スラグよりも金属微粒鉄を多く内包する第2スラグとを含む生成物を生成し、その後に前記生成物を固化させる加熱炉と、
前記生成物に含まれる金属粒鉄及び第2スラグのうちの少なくとも前記金属粒鉄を前記第1スラグから分離することにより、前記第1スラグを含む第1スラグ含有物と前記金属粒鉄を含む金属粒鉄含有物とを相互に分離する第1磁選機と、
当該第1磁選機の下流側に設けられ、当該第1磁選機と異なる吸引力により、前記第1磁選機により相互に分離された前記第1スラグ含有物及び前記金属粒鉄含有物のうち前記第2スラグを含む含有物から前記第2スラグを分離する第2磁選機と、
少なくとも前記第2スラグを破砕する破砕部と、
を備える、還元鉄の製造装置。 - 前記破砕部により破砕された前記第2スラグに含まれる金属微粒鉄を回収する第3磁選機をさらに備える、請求項8に記載の還元鉄の製造装置。
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