(57)【要約】【課題】この発明は、石炭を用いることなく製鉄ができ、さらに高品質の銑鉄を製造できる製鉄原材料の製造方法および銑鉄の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】上記の課題を解決するために、この発明の製鉄原材料の製造方法は、赤鉄鉱石の粉末と、赤鉄鉱石の粉末に対して０．１以上０．１５以下の重量比のリグニンスルホネートを含むバインダーと、水を含む混合物を５０ｋｇｗ／ｃｍ2以上６０ｋｇｗ／ｃｍ2以下の圧力で加圧成型し、５００℃以上の温度に加熱して固形化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤鉄鉱石の粉末と、赤鉄鉱石の粉末に対して０．１以上０．１５以下の重量比のリグニンスルホネートを含むバインダーと、水を含む混合物を５０ｋｇｗ／ｃｍ2以上６０ｋｇｗ／ｃｍ2以下の圧力で加圧成型し、５００℃以上の温度に加熱して固形化する製鉄原材料の製造方法。
【請求項２】
材料を収納する筒状の型と、それを加圧する部材と、型の側面に対して複数の方向から接触および通電して型を加熱する電極を備えた多軸通電焼結機を使用し、
赤鉄鉱石の粉末と、赤鉄鉱石の粉末に対して０．１以上０．１５以下の重量比のリグニンスルホネートを含むバインダーと、水を含む混合物を型に入れて５０ｋｇｗ／ｃｍ2以上６０ｋｇｗ／ｃｍ2以下の圧力で加圧しながら、電極により型に通電して５００℃以上の温度で１０〜１５分間加熱焼結させて固形化する製鉄原材料の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の製鉄原材料の製造方法により得られる製鉄原材料を石炭を使用することなく電気炉により加熱して銑鉄を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、製鉄原材料の製造方法およびこの製鉄原材料を使用した銑鉄の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄においては、一般的に鉄鉱石とコークスを高炉に入れ、コークスを高温で燃焼させて鉄鉱石の酸化鉄を溶解および還元する。鋼鉄を得るためには鉄と炭素が結合することが必要であるが、コークスはその炭素元でもある。
【０００３】
また、特許文献１〜５などには、鉄鉱石の粉末や砂鉄をフェノール樹脂などのバインダー材と混合し、形成および加熱してペレット状の製鉄用原材料にすることが記載されている。この製鉄用原材料を高炉に投入して製鉄する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２４０３７２号公報
【特許文献２】特開２０１７−７５３４８号公報
【特許文献３】特開２０１５−１８９９８２号公報
【特許文献４】特開２００２−３２２５１４号公報
【特許文献５】特開昭５３−４３０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の高炉を用いた製鉄方法では、コークスなどの高品質の石炭を大量に消費しなければならない。しかし、高品質の石炭は限りある資源であり、また高価になりつつある。さらに、製鉄の原料である鉄鉱石も大きな塊を必要とし、粉状になった鉄鉱石の利用も望まれる。
【０００６】
特許文献２〜５には、鉄鉱石をリグニンスルホネートのバインダーを混合し、焼結して高炉に投入するための焼結鉱を製造することが記載されている。しかし、これらも焼成鉱の製造や、その後の製鉄工程で石炭を必要とするものである。さらに、高品質の銑鉄が得られることが望まれる。
【０００７】
この発明は、石炭を用いることなく製鉄ができ、さらに高品質の銑鉄を製造できる製鉄原材料の製造方法および銑鉄の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明の製鉄原材料の製造方法は、赤鉄鉱石の粉末と、赤鉄鉱石の粉末に対して０．１以上０．１５以下の重量比のリグニンスルホネートを含むバインダーと、水を含む混合物を５０ｋｇｗ／ｃｍ2以上６０ｋｇｗ／ｃｍ2以下の圧力で加圧成型し、５００℃以上の温度に加熱して固形化する。特に、材料を収納する筒状の型と、型を加圧する部材と、型の側面に対して複数の方向から接触および通電して型を加熱する電極を備えた多軸通電焼結機を使用し、赤鉄鉱石の粉末と、赤鉄鉱石の粉末に対して０．１以上０．１５以下の重量比のリグニンスルホネートを含むバインダーと、水を含む混合物を型に入れて５０ｋｇｗ／ｃｍ2以上６０ｋｇｗ／ｃｍ2以下の圧力で加圧しながら、電極により型に通電して５００℃以上の温度で１０〜１５分間加熱焼結させて固形化することが好ましい。
【０００９】
また、本発明の銑鉄の製造方法は、上述の製鉄原材料の製造方法により得られる製鉄原材料を石炭を使用することなく電気炉により加熱して銑鉄を製造する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の製鉄原材料の製造方法および銑鉄の製造方法によれば、高品質の製鉄原材料が得られ、さらに、コークスなどの石炭を使用することなく製鉄できる。この発明によって、純度の高い高品質の銑鉄を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】銑鉄製造方法の例を示すフローチャートである。
【図２】多軸通電焼結機の基本構造を概念的に示す縦断面図である。
【図３】同平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を実施するための形態について説明する。銑鉄製造方法の例を示すフローチャートである。
【００１３】
まず、製鉄原材料の製造方法について説明する。鉄鉱石の粉末とリグニンスルホネートを含むバインダーと、水を混合する。ここで、バインダーはリグニンスルホネートを主成分とするものである。本例では、日本製紙の粉鉱ブリケット用粘結剤であるサンエキス（登録商標）を使用した。また、鉄鉱石としては、赤鉄鉱石を使用した。ここで、バインダーの量は、鉄鉱石に対してリグニンスルホネートの重量比が０．１以上０．１５以下になるように設定する。この範囲にすることによって、石炭を使用しない製鉄が可能になり、しかも高品質の銑鉄を製造できることが判明した。特に、リグニンスルホネートは０．１以上であることによって得られる製鉄原材料および銑鉄の品質が高くなる。しかし、０．１５を超える量を配合しても、もうそれ以上は品質の向上が見られないことも判明した。特に重量比が概ね０．１２の配合が、最も好ましい。
【００１４】
この鉄鉱石とバインダーを含む混合物を、円板形やペレット形状など焼結鉱の形状に加圧成型し、焼結する。加圧成型および焼結の工程は、多軸通電焼結機により同時に行ってもよい。これにより、一つの工程で短時間に製鉄原材料を得ることができる。また、加圧成型を行った後に、その成型物を炉で加熱して焼結してもよい。この場合、安価な設備で量産することことができる。
【００１５】
加圧成型時の圧力としては、５０ｋｇｗ／ｃｍ2以上６０ｋｇｗ／ｃｍ2以下程度が好ましく、本例では５０ｋｇｗ／ｃｍ2である。また、特許文献１〜５においては、焼結は低温でなされているが、本発明においては焼結の温度は５００℃以上にする必要がある。これにより、強熱減量の小さい、優れた製鉄原材料を得ることができ、さらに高品質の銑鉄が製造できる。加圧成型および焼結は、別々の工程で行う外に、同時に行ってもよい。特に、材料を収納する筒状の型と、それを加圧する部材と、型の側面に対して複数の方向から接触および通電して型を加熱する電極を備えた多軸通電焼結機を使用することが好ましい。これにより、本発明の製鉄原材料は初めて製品化が可能になった。図２は多軸通電焼結機の基本構造を概念的に示す縦断面図、図３は同平面図である。多軸通電焼結機１は材料ｘを収納する筒状の型２を備える。この例では型２は円筒状であり、上パンチ３と下パンチ４により材料を閉じ込める。下パンチ４は上下動可能である。上パンチ３を加圧する型加圧棒５と下パンチを上下動させる型リフト棒６によって型２の内部の材料ｘを加圧する。また、型の側面の外部に電極７が設けられている。この電極は、同一軸線上で対抗する電極７ａ、電極７ｂの対と、これに直行する軸線上で対抗する電極７ｃ、電極７ｄの対を備えている。これらの電極６は型２に通電して内部の材料ｘを加熱することができる。この型に前述の鉄鉱石とバインダーを含む混合物を入れ、加圧しながら材料ｘを加熱する。本例では、５５０℃で１０〜１５分加熱焼結を行い、製鉄原材料を製造した。本例の製鉄原材料についてＪＩＳ  Ａ１２２６に準拠した試験を愛媛県産業技術試験場で行ったところ、強熱減量が３．２６％であった。本発明の範囲内であれば、いずれも３．５０％以下となり、製鉄原材料に求められる基準を満たすことができた。
【００１６】
次に、この製鉄原材料を用いた銑鉄の製造方法について説明する。この製鉄原材料を用いた製銑は高炉やキューポラによって行うこともできるが、電気炉を使用することが好ましい。コークスを使用する必要はなく、本発明の製鉄原材料を投入し、約１２００℃から溶解し、１５００℃で融解する。
【００１７】
得られた銑鉄について愛媛県産業技術試験場にてエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置を用いて成分分析を行った。測定条件および測定結果は以下の表１に示す。
【表１】
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この測定では、Ｆｅ成分は、質量でもモルでも９８％を超えており、極めてＦｅ成分の高い高品質な銑鉄が得られることが確認できる。また、この試験以外でも本願発明の範囲内であれば、９６％以上の鉄成分率が得られている。
【００１８】
以上、製鉄原材料の製造においても、その後の銑鉄の製造においても、コークスなどの石炭を一切使用することなく銑鉄を製造できる。コークスは限りある天然資源であり、また、輸入相手の国も限定されて、供給が不安定になりやすいが、本願発明によれば、そのような問題は解決される。しかも、電気炉やキューポラなど小規模で安価な設備でも製鉄できる。得られる銑鉄は鉄成分が高い高品質なものである。
【符号の説明】
【００１９】
１．多軸通電焼結機
２．型
３．上パンチ
４．下パンチ
５．型加圧棒
６．型リフト棒
７．電極
ｘ．材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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