(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を含有する状態の酸化金属を含む粉体と炭素を主体とする粉体の水分を１６〜２６％に調整する水分調整装置、水分が調整された湿潤粉体を３０ｍｍ以下の径の穴型から押し出す型式の圧縮成形機、成形体搬送用コンベア、成形体投入装置、および、回転炉床式還元炉を、表記の順に設置して、これらを搬送手段で連結してなることを特徴とする酸化金属の還元設備。
【請求項２】
前記水分調整装置が、水分を含む状態の酸化金属を含む粉体と炭素を主体とする粉体の混合物を受ける１本の循環移動する帯状のフィルター、および、当該フィルターを挟み込んで圧縮する双ロールを有する脱水装置であり、かつ、当該圧縮する双ロールのうち、上ロールが直接スラリーを圧搾する型式の脱水装置であることを特徴とする請求項１に記載の酸化金属の還元設備。
【請求項３】
前記水分調整装置が、縦型で下部に内側に狭くなるテーパーを有する円筒のスラリー保持部とその内部にスクリュー式の粉体排出機構を有し、当該スラリー保持部と当該粉体排出機構の差速が毎分２〜３０回転であり、当該スラリー保持部に働く遠心力が５００Ｇ以上の遠心式脱水装置であることを特徴とする請求項１に記載の酸化金属の還元設備。
【請求項４】
前記水分調整装置が、水分を含む状態で酸化金属を含む粉体と炭素を含む粉体の混合物を受けるフィルターを両側から１０6N/m2以上の力で押しつける装置を有する脱水装置であることを特徴とする請求項１に記載の酸化金属の還元設備。
【請求項５】
穴型から押し出す型式の圧縮成形機から、回転炉床式還元炉までの搬送において、成形体の合計落下距離が４．１ｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の酸化金属の還元設備。
【請求項６】
回転炉床式還元炉の成形体供給部分の雰囲気温度を１１７０℃以下とする機能を有することを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の酸化金属の還元設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化金属の還元、および、金属の精錬業および加工業において発生する金属酸化物を含むダストおよびスラジの還元処理する回転炉床式還元炉による酸化金属の還元設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
還元鉄や合金鉄を製造するプロセスとしては各種のものがあるが、この内で、生産性の高いプロセスとして、回転炉床法が実施されている。回転炉床法は、固定した耐火物の天井および側壁の下で、中央部を欠いた円盤状の耐火物の炉床がレールの上を一定速度で回転する型式の焼成炉（以下、回転床炉と称す）を主体とするプロセスであり、酸化金属の還元に用いられる。回転炉は、回転する中央部を欠いた円盤状の炉床を有する。円盤状炉床の直径は１０メートルから５０メートルかつ、幅は２メートルから６メートルである。
【０００３】
原料の酸化金属を含む粉体は、炭素系の還元剤と混合された後、原料ペレットにされて、回転床炉に供給される。原料ペレットはこの炉床上に敷きつめられており、原料ペレットが炉床上に相対的に静置されていることから、原料ペレットが炉内で崩壊しづらいといった利点があり、耐火物上に粉化した原料が付着する問題が無く、また、塊の製品歩留が高いと言った長所がある。また、生産性が高く、安価な石炭系の還元剤や粉原料を使用できる、と言った理由から、近年、実施される例が増加している。
【０００４】
さらに、回転炉床法は、高炉、転炉、電気炉から発生する製鉄ダストや圧延工程でのシックナースラジの還元と不純物除去の処理にも有効であり、ダスト処理プロセスとしても使用され、資源リサイクルに有効なプロセスである。
【０００５】
回転炉床法の操業の概略は以下の通りである。まず、原料である鉱石やダスト、スラジの金属酸化物にこの酸化物の還元に必要な量の炭素系還元剤をよく混合した後、パンペレタイザー等の造粒機にて、平均水分が約１０％となるように、水をかけながら、数ｍｍから十数ｍｍのペレットを製造する。原料の鉱石や還元剤の粒径が大きい場合は、ボールミル等の粉砕機で粉砕した後に、混練して、造粒する。
【０００６】
このペレットは回転炉床上に層状に供給され、炉床上に敷込まれたペレットは急速に加熱され、５分間から２０分間、１３００℃前後の高温で焼成される。この際に、ペレットに混合されている還元剤により酸化金属が還元され、金属が生成する。金属化率は還元される金属により異なるが、鉄、ニッケル、マンガンでは、９５％以上、還元しづらいクロムでも５０％以上となる。また、製鉄業から発生するダストを処理する場合は、還元反応に伴い、亜鉛、鉛、アルカリ金属、塩素、等の不純物が揮発除去されることから、高炉や電気炉にリサイクルすることが容易となる。
【０００７】
設備としては、原料の事前粉砕設備、原料混合設備、造粒設備、ペレット乾燥設備、回転炉床式還元炉、排ガス処理装置、還元ペレット冷却装置からなっている。
【０００８】
金属の還元方法および製鉄ダストの還元処理方法においては、回転炉床式還元炉と同様に、原料と還元剤をペレットにする設備が重要で、原料の事前処理の設備、原料の酸化金属の粉体と還元剤の混合物を造粒性の良い状態にする設備が重要であり、原料の事前粉砕やボールミルでの混練等の種々の装置が設置されていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来法を用いた回転炉床法での酸化金属の還元方法は、生産性や製造費用の面で優れており、経済的に金属を製造する方法である。しかし、従来技術では、原料と還元剤を混合して、これをペレットにすることが重要であった。そのために、造粒性能の高い原料を選択するか、高価な粉砕機を設置して、原料を粉砕することにより造粒性を向上させることが必要であり、このための費用がかかる問題があった。
【００１０】
つまり、原料として鉄鉱石等の鉱石を使用する場合は、一般には、原料鉱石の粒径が大きいため、平均粒径が数十ミクロン程度になるように粉砕した後、造粒して、ペレットを製造していた。その結果、粉砕工程の設備が高価であり、また、粉砕機の運転のための電力がかかることや粉砕機器の磨耗に伴う整備費用がかかると言った欠点があった。
【００１１】
したがって、粉砕の費用を節約するために、微粉の原料を使用することがあるが、粒径の制約等の原料の選択性が厳しく、汎用的な方法ではなかった。そこで、湿式選鉱後の微粉の鉱石を使用したり、高炉や転炉のシックナーダスト、圧延工程でのスケールピットのスラジや酸洗工程での沈殿スラジ等を使用することが有効である。しかし、この場合でも、原料の含有水分が多すぎて造粒しづらい問題といったことがあった。すなわち、これらの原料は粒径が１ミクロン以下から百ミクロン程度の微粉であり、その結果、水分を含んだ状態では、これらは汚泥状となりやすく、真空脱水機やフィルタープレスで脱水した後でも、水分が２０％から５０％にしかならない。ペレットの製造の際は、原料の含有水分は、８から１３質量％が適当であり、これらの湿式法で集めた原料は、水分が多すぎて、そのままでは造粒できなかった。
【００１２】
この問題の解決のためには、これらの湿式法で集めた原料を熱風等の熱源で完全に乾燥する方法がある。しかし、乾燥過程でこれらの粉原料が疑似凝集してしまい、そのままでは造粒することはできないため、これを粉砕して、再度、微粒の状態にした後に、コークス粉などとともに、加水して、造粒した後に、回転炉床で、還元されていた。
【００１３】
その結果、これらの湿式法で集めた原料を上記の方法で利用された場合でも、多量の熱源を用いて乾燥した後に、再度水分を加えられるため、造粒時の水分の蒸発に、再度、熱源が必要であり、経済的な金属の還元方法ではなかった。
【００１４】
特に、製鉄業等の金属の精錬業や加工業で発生するダストやスラジを湿式集塵機または沈殿槽から集めた場合には、これらの発生物は、最大８０％の水分を含有しており、これらの発生物を回転炉床法で還元処理しようとする場合には、乾燥工程と乾燥後の粉砕処理の問題が顕著であった。
【００１５】
これらの問題を解決するために、例えば、特開平１１−１２６１９号公報に示されるように、原料を造粒せずに回転炉床法で使用する方法として、原料を圧縮成形器でタイル状にして、これを回転床炉法で使用する方法が提案されている。しかし、この方法でも、やはり、水分を大量に含有した状態の原料を使用することには問題があった。つまり、特開平１１−１２６２４号公報に示されように、原料の水分を６から１８％に調整する必要があった。通常の脱水装置では、百ミクロン以下の微粉が湿状態である場合は、これを水分１５から３０質量％の範囲にしか低減できなかった。つまり、特開平１１−１２６１９号公報に示される操業を実施するためには、やはり、事前の脱水処理に加え、乾燥処理が必要であり、このための複雑な水分制御が必要な問題があった。さらに、このタイル状の原料装入のためには、特開平１１−１２６２１号公報に示されるような、複雑な装入装置が必用であり、この設備の整備費用が高い等の問題も生じていた。
【００１６】
以上のように、従来法では、水分を含んだ粉状態の原料を回転床炉で還元するためには、原料の乾燥や成形のために、複雑な装置が多数必要であり、設備建設費用が多くかかる問題があった。その結果、設備建設と操業コストの両方に、経済的な問題があり、この問題を解決する新しい処理方法を実現する設備が求められていた。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の（１）〜（６）の通りである。
（１）  水分を含有する状態の酸化金属を含む粉体と炭素を主体とする粉体の水分を１６〜２６％に調整する水分調整装置、水分が調整された湿潤粉体を３０ｍｍ以下の径の穴型から押し出す型式の圧縮成形機、成形体搬送用コンベア、成形体投入装置、および、回転炉床式還元炉を、表記の順に設置して、これらを搬送手段で連結してなることを特徴とする酸化金属の還元設備、
（２）  前記水分調整装置が、水分を含む状態の酸化金属を含む粉体と炭素を主体とする粉体の混合物を受ける１本の循環移動する帯状のフィルター、および、当該フィルターを挟み込んで圧縮する双ロールを有する脱水装置であり、かつ、当該圧縮する双ロールのうち、上ロールが直接スラリーを圧搾する型式の脱水装置であることを特徴とする（１）に記載の酸化金属の還元設備、
（３）  前記水分調整装置が、縦型で下部に内側に狭くなるテーパーを有する円筒のスラリー保持部とその内部にスクリュー式の粉体排出機構を有し、当該スラリー保持部と当該粉体排出機構の差速が毎分２〜３０回転であり、当該スラリー保持部に働く遠心力が５００Ｇ以上の遠心式脱水装置であることを特徴とする（１）に記載の酸化金属の還元設備、
（４）  前記水分調整装置が、水分を含む状態で酸化金属を含む粉体と炭素を含む粉体の混合物を受けるフィルターを両側から１０6N/m2以上の力で押しつける装置を有する脱水装置であることを特徴とする（１）に記載の酸化金属の還元設備、
（５）  穴型から押し出す型式の圧縮成形機から、回転炉床式還元炉までの搬送において、成形体の合計落下距離が４．１ｍ以下であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか記載の酸化金属の還元設備、および
（６）  回転炉床式還元炉の成形体供給部分の雰囲気温度を１１７０℃以下とする機能を有することを特徴とする（１）〜（５）いずれか記載の酸化金属の還元設備である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は、水分を多く含む酸化金属粉体を原料とする還元を行う回転炉床式還元炉の設備に関するものである。本発明に基づく、回転炉床法による金属酸化物の還元プロセスを図１に示す。
【００１９】
水分を多く含み、スラリー状態となっている原料粉体を良く混合する装置として、混合槽１と撹拌装置２を設置する。この原料粉体とは、酸化金属を含む粉体と炭素を含む粉体の混合物である。酸化金属を含む粉体は、微粉の鉄鋼石であるペレットフィード、粉状態のマンガン鉱石やクロム鉱石などがある。また、鉱石以外に、電気炉ダスト、高炉ガス灰、転炉ダスト、鉄製品の酸洗時に発生する中和スラジ、鉄鋼の熱間圧延のミルスケール等の金属精錬や金属加工からの粉状態の発生物も使用可能である。また、この原料粉には、還元剤として、炭素を主体とする粉体、例えば、オイルコークス、粉コークス、チャー、石炭、その他の固定炭素を含む粉体（以下、炭素粉と記載）を混合するものである。
【００２０】
複数の含水粉体を貯蔵する槽から、撹拌槽１に原料の水を含む粉体を搬送するには、酸化金属を含む粉体をクラブバケットクレーンやスラリー輸送の方法が望ましい。
【００２１】
スラリー状態となっている原料粉体を、短時間で均一に撹拌するためには、水分を多量に含んでいる必要がある。本発明者らが、種々の実験を繰り返して、解明した結果では、原料粉体が水分を多く含んでいると良い。つまり、水分が多く、粉体質量に対して含有水分が１００％以上であれば、流動性が高く、均一混合の時間が短くなるとともに、撹拌の動力も少なくて済む利点がある。
【００２２】
スラリー状態で、粉体が容易に沈殿しないためには、粉体粒径は小さい方がよい。撹拌を強化すれば、比較的大きい粉体も使用可能であるが、酸化金属粉で１００ミクロン、炭素粉で１８０ミクロン以下、また、混合比率を勘案すれば、総平均粒径が１２０ミクロン以下であれば、１００質量％の水分の状態で、通常の毎分１０〜３０回転程度と簡便な撹拌でも均一に混合する。
【００２３】
当該スラリー状態となっている原料粉体をスラリーポンプ３にて、脱水装置４に送る。脱水装置４にて、含有水分が粉体質量の１６〜２６％の範囲になるよう脱水する。含有水分が粉体質量の１６〜２６％とする理由は、後述するように、水蒸気による炉内での成形体の爆裂防止と落下強度の確保のためである。
【００２４】
粒径の粗い粉体では、含有水分１６〜２６％とすることは、比較的容易で、一般的な脱水装置、例えば、真空脱水機、プレスフィルター、遠心式デカンター、で対応できる。ただし、前述してように、本発明に望ましい原料である平均粒径が１２０ミクロン以下の微粉からなるスラリーの脱水の場合は、脱水物の水分を１６〜２６％とすることは、一般的な脱水装置では困難であり、特殊な脱水装置を用いる。また、場合によっては、幾つかの型式の脱水装置を組み合わせて使用することもある。
【００２５】
この場合に用いる脱水装置として、水分を含む粉体混合物を受ける帯状フィルターとこれを挟み込んで圧縮する双ロールを有する脱水装置を用いることは有効である。この装置は、図３に記載されており、スラリーを受けるフィルター２３、および、当該フィルターを挟み込んで圧縮双ロール２５を有する脱水装置を用いる。この脱水装置では、エンドレスの帯状に組み込まれているフィルター２３上に、スラリー２６を流し、このフィルターを圧縮双ロール２６で挟み込み脱水する。スラリーの水分が多い場合は、圧縮双ロール２６の手前で、フィルターの下方にスラリー中の水を、真空吸引装置２４で、予備脱水すると効果的に脱水ができる。
【００２６】
また、特に細かい粉体を含むスラリーの処理の場合は、脱水装置として、縦型の遠心式分離器を用いることも効果的である。この遠心分離器は、下部に内側に狭くなるテーパーを有する円柱のスラリー保持部とその内部にスクリュー式の粉体排出機構を有し、当該スラリー保持部と当該粉体排出機構の差速が毎分２〜３０回転であり、当該スラリー保持部に働く遠心力が５００Ｇ以上の遠心式脱水器である。この脱水装置は、１基当たりの能力は小さいものの、遠心力を用いるため、分離効率が良く、水分が多く細かい粉体の脱水に向いている。特に、粒径が数ミクロン〜３０ミクロンと小さい粉体に適用することは有効である。
【００２７】
また、脱水装置として、スラリーを受けるフィルターを両側から１０６Ｎ／ｍ２以上の力で押しつける装置を有する高圧プレス式脱水装置を用いることも可能であるが、前出の双ロールを有する脱水装置と比較すると、やや脱水力が劣るため、１００ミクロン前後のやや粗い粉体に使用することが望ましい。
【００２８】
次に、脱水されて、水分が１６〜２６質量％の範囲となった湿状態の粉体をスラジ搬送コンベア５にて、圧縮成形機６に送り、ここで成形する。圧縮成形機の機種としては、図４に示す穴型に湿状態の粉体を押し込む型式の成形機（以降、穴型ペレッターと称す）と図５に示す双ロール表面の凹状の型に湿状態の粉体を押し付けて成形するブリッケト成形機が、代表的な機種である。
【００２９】
穴型ペレッターでは、図４に示されるように、湿状態の成形体が円柱状に押し出される。原料は、原料供給口２８から供給され、穴型３４が多数開いている底プレート３３の上で、駆動装置２９、駆動動力伝達機構３０、および、駆動シャフト３１によって駆動されるローラー３２の押し込みにより、成形体３５となる。他の方式では、胴部の中でスクリュー式の押し込み機構があり、穴型の開いたプレートに押しつける型式のものなどもある。ブリッケト成形機は、図５に示す装置であり、原料供給部３６から粉体を供給して、凹状くぼみ３８があるローラー３７にて圧縮成形するものである。
【００３０】
これらの機種を選定した理由としては、成形体の要求性状を満たす成形方法であることである。成形体に要求される性状としては、主に、成形体が炉内での爆裂を起こさないこと、および、湿状態での落下強度が高いことの２点である。
【００３１】
本発明者らは、湿状態の成形体を直接炉内に供給した時に、成形体が爆裂を起こさないためには、成形体の粉体充填密度が比較的低いことが重要であることを解明した。回転炉床による還元炉での成形体の爆裂は、成形体を９００℃以上の高温の炉内に供給するために、成形体内部の水分が急速に蒸発して、成形体内部の圧力が高まることが原因である。そこで、種々の実験を繰り返した結果、本発明者らは、爆裂現象は、成形体の粉体充填密度と含有水分の両者に強く影響を受けていることを解明した。なお、粉体充填率とは、粉体が成形体の内部を占有する比率ある。
【００３２】
粉体充填率を低下させると、含有水分が高くとも、爆裂しづらことを解明した。高温の炉内で、成形体内部の水分が急速に蒸発して成形体内部の圧力が高まることを防止するには、粉体粒子間に空隙が多いことが重要である。粉体充填率が低下すると爆裂限界水分が上昇しており、粉体充填率が０．  ５８以下では、１６〜２６％の水分でも爆裂は起きなかった。ただし、あまり粉体充填率が低いと、落下強度が低下する問題があるため、０．  ４以上粉体充填率を確保する必要がある。
【００３３】
一般的に、圧縮成形法による成形体の製造は、爆裂を起こしづらい条件の粉体充填率の低いものを製造できる利点がある。ただし、成形体の形状によって、爆裂の条件が異なる。タイル状の成形体で、厚みが２０ｍｍ、長さと幅が１５０ｍｍのものでは、粉体充填率が０．  ５８の状態でも、水分が１７％以上では、爆裂が起きていた。一方、穴型ペレッターで製造した、径が１５ｍｍで長さが２５ｍｍの円柱状の成形体では、粉体充填率が０．  ５８の状態は、水分が２６％まで爆裂が起きなかった。また、ブリケット製造機で製造した、厚みが２０ｍｍで辺が４０ｍｍのアーモンド状の成形体では、粉体充填率が０．  ５８の状態では、水分が２６％まで爆裂が起きなかった。つまり、板状の成形体では、爆裂しやすく、一方、円柱や粒状の成形体では、爆裂しづらい特徴がある。そこで、本発明では、成形装置を円柱か粒状のもの製造するものに特定した。
【００３４】
穴型ペレッターでの成形体は円周側の表面は緻密になっているものの、円柱の切断面はかなりルーズになっている。その結果、含有水分が多くとも、水蒸気の通過抵抗は小さいことから、爆裂が起きづらいことが解明された。また、ブリッケト成形機においても、圧縮が厚み方向に一次元的であることから、ブリッケト成形体の横側での密度が上がっておらず、そこから、水蒸気が抜けやすかったことが解明された。ただし、円柱か粒状の成形体でも、条件よっては、３０ｍｍ以上の成形体は水分２６質量％以下でも１１７０℃の炉内で爆裂が起ることがある。そこで、成形体の厚みまたは径が３０ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００３５】
成形体は、その後、湿状態のまま、成形体搬送コンベア７を経由して、成形体の炉内への供給装置である、首振りコンベア８を用いて、回転炉床式還元炉９に供給される。成形体が破壊されることを防止するには、首振りコンベア等の、極力、機械的に衝撃を与えない供給装置が良い。
【００３６】
一般的に、成形体は、成形機から炉床まで搬送される過程で、コンベアの乗り継ぎと炉内への投入で、数回落下する。したがって、落下強度（成形体が壊れるまでのトータル落下距離で表示）の強い成形体が求められている。落下強度が向上する。爆裂と落下強度の両者の条件を満足する条件である水分が１６〜２６質量％で粉体充填率が０．  ４３〜０．  ５８の範囲では、なんとか落下強度（形状が破壊されるまでの合計の落下距離）を４．  ２ｍ以上までは高められる。したがって、圧縮成形機６から、回転炉床式還元炉９の炉床上までの搬送経路における落下回数を少なくして、落下距離の合計を４．  １ｍ以下とするように設備を設計すれば、搬送中の成形体の破壊を防止できる。
【００３７】
回転炉床式還元炉９の成形体供給部の温度は１１７０℃以下である。成形体供給部の温度は、１１７０℃以上の場合は、成形体の水分が２６質量％と本発明の設備で製造される成形体で水分の高いものを使用する際には、成形体が爆裂を起こす確率が上がるためである。
【００３８】
前述したように、回転炉床式の還元炉９では、中央を欠いた円盤状の炉床が回転する。当該炉床は、焼成・還元ゾーンを経由して、成形体の排出ゾーンで、還元済みの成形体が排出される。その後、炉床が成形体の供給部に到達する。この時の炉床の温度は、１１５０〜１３００℃であることから、通常の操業では、成形体供給部の温度は、おおよそ１０００〜１２５０℃である。つまり、操業条件によっては、成形体供給部の温度は、１１７０℃以上のこともある。このような場合は、成形体供給部の温度を下げる構造とする。冷却方法として、成形体供給部の周囲の天井を水冷したり、成形体供給部に燃焼ガスが入らない構造を持つ回転炉床式還元炉を採用する。
【００３９】
回転炉床式還元炉９では、１１５０〜１３５０℃程度の温度で焼成され、成形体内部の炭素分により、酸化金属が還元される。本発明の原料混合方法は、水を多く含む状態で撹拌混合されているため、成形体の酸化金属と炭素が均一に混合されており、効率よく反応する効果もある。
【００４０】
還元された成形体は、回転炉床式還元炉９から排出されて、製品冷却装置１３にて、常温まで冷却される。ただし、電気炉等で使用する場合には、９００℃程度の高温のまま溶解工程に供給することもある。回転炉床式還元炉９からの燃焼排ガスはガス冷却装置１０と集塵機１１を経由して、煙突１２から大気に放散される。
【００４１】
本発明を金属の精錬もしくは加工で発生するスラジやダストの処理に活用することは、特に、有効な方法である。例えば、製鉄所の高炉のガス灰は湿式のベンチュリースクラバーで集塵して、シックナーでスラリーなっている。また、圧延の酸洗での廃酸を中和した中和スラジもある。このようなダストやスラジは脱水装置をかけて処理しているが、再利用することが難しく、費用もかかるものである。例えば、これらのダストやスラジをシックナーから混合槽１に直接受ければ、中間処理がなく、簡単な方法で還元処理用の原料成形体とすることができる。したがって、金属の精錬また加工の工程で発生するダストやスラジを用いることは、本発明にとって最も望ましい方法の一つである。
【００４２】
ここで、操業方法の比較として、従来法による操業の設備を図２に示す。従来法の設備での操業では、本発明の設備の操業の脱水工程の後に、原料はスラジ粉体搬送コンベア１５で送られ、粉体乾燥機１６で水分を５〜１０質量％の範囲の乾燥する。また、その後、粉体に散水装置１８で加水しながら、造粒装置１７にてペレットを製造する。さらに、ペレット搬送コンベア１９にて、ペレット乾燥装置２０に送られて、ここでペレットを水分２質量％程度まで乾燥する。その後に、回転炉床式還元炉にて、酸化金属を焼成還元する。このように、本発明による方法に比べると、従来法による操業は多工程にわたり、複雑である。また、連続して、脱水、乾燥、加水、脱水と水分調整をくり返すことから、このためのエネルギーロスも大きい方法であり、本発明による設備の有効性が比較的に示される。
【００４３】
【実施例】
本発明に基づく操業を行った実施例を表１に示す。使用した設備は、図１に示される構成のものであり、還元能力は、湿状態の成形体量の基準で、毎時１０トンのものである。脱水装置は双ロール式のもの、成形機は穴型ペレッターを用いた。
【００４４】
【表１】
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原料は、表１に示すとおり、微粉の粉鉱石であるペレットフィードと１ｍｍアンダーのコークス粉の混合物と、一貫製鉄所での高炉ガス灰、熱間圧延スケールピットの沈殿スラジ、および、１ｍｍアンダーのコークス粉の混合物の２種類を用いた。
【００４５】
操業条件としては、表１に示すとおりであるが、混合槽１の原料水分は粉体質量の１３０〜１８５％、成形前の原料水分は粉体質量の１７〜２０％である。粉体充填率は、本発明の範囲内である。また、成形体のサイズは、直径が１５ｍｍで長さが２５ｍｍである。成形体の投入部の炉内温度は、約９８０℃、還元部の炉内温度は１２１０℃であり、また、還元時間は１５分である。
【００４６】
実施例１は、ペレットフィードを用いた操業例で、炭素混合比率の適正であったことから、生産性の高い操業であった。この操業では、金属化率は９７％と高く、落下による粉化と爆裂がほとんどなかったことから、塊製品歩留も９４％と高かった。実施例２は、高炉ガス灰と熱間圧延スケールピットの沈殿スラジを用いた操業例で、還元とともに脱亜鉛と脱アルカリも狙った操業である。この操業では、金属化率は９１％で、脱亜鉛率は９７．  ５％、脱アルカリ率は９９％と不純物除去は有効にできていた。この実施例でも落下による粉化と爆裂がほとんどなかったことから、塊製品歩留も９５％と高かった。
【００４７】
本発明による還元操業と図２に示される設備を使用した従来法との経済性を比較した。本発明での操業では、原料の前処理が混合工程、脱水工程、および、成形工程しかないため、原料前処理の費用は、比較例に比べて、３０％程度で済んでいる。また、プロセス全体での費用でも、約１５％の削減ができている。さらに、建設費用については、原料前処理が簡便であることから、実施例は、比較例よりも約１０％削減された。
【００４８】
以上のように、湿状態の粉体を使用する本発明を用いた回転炉床式還元炉設備では、原料成形体の爆裂などの操業上の問題もなく、安価な建設費用で、エネルギー消費量をはじめとする操業費用も安価で操業できる。また、回転炉床式還元炉での整備費の安く、金属酸化物を経済的に、還元できる。特に、粉体の乾燥工程とその付帯装置を省略できることにより、設備費を低減できる効果は大きい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、水分を多く含んだ酸化金属粉体の還元や金属の精錬や加工の工程で発生する酸化金属を含むダストとスラジの処理を、少ない工程で経済的に実施する回転炉床式還元炉の酸化金属の還元設備ができる。特に、水分を大量に含有するダストとスラジの処理設備としては有効な方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく、水分を含む粉体原料を還元する回転炉床式の還元炉の一例を示す図である。
【図２】従来法に基づく、回転炉床式の還元炉の一例を示す図である。
【図３】エンドレスの帯状のフィルターの上にスラリーを落とし、圧縮双ロールにて、圧搾する形式の脱水装置を示す図である。
【図４】粉体を穴型から押し出し形式の圧縮成形機を示す図である。
【図５】凹状の型で粉体を圧縮成形する形式のブリッケト圧縮成形機を示す図である。左が装置構成を示す図で、右が圧縮ローラーの図である。
【符号の説明】
１  混合槽
２  撹拌装置
３  スラリーポンプ
４  脱水装置
５  スラジ搬送コンベア
６  圧縮成形機
７  成形体搬送コンベア
８  首振りコンベア
９  回転炉床式還元炉
１０  ガス冷却装置
１１  集塵機
１２  煙突
１３  製品冷却装置
１４  脱水装置
１５  スラジ粉体搬送コンベア
１６  粉体乾燥機
１７  造粒機
１８  散水装置
１９  ペレット搬送コンベア
２０  ペレット乾燥装置
２１  乾燥ペレットコンベア
２２  スラリー入口
２３  フィルター
２４  真空吸引装置
２５  圧縮双ロール
２６  スラリー
２７  脱水物
２８  原料供給口
２９  駆動装置
３０  駆動動力伝達機構
３１  駆動シャフト
３２  ローラー
３３  底プレート
３４  穴型
３５  成形体
３６  原料供給部
３７  圧縮ローラー
３８  凹状くぼみ
３９  ブリッケト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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