(57)【要約】【課題】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、破砕を行う設備への負担を軽減することが可能な還元鉄の製造方法を提供する。【解決手段】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して前記酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融後に固化させる還元工程と、第１磁選機１１を用いて、加熱溶融によって生成された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、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第１磁選工程（ステップＳ２）と、前記第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スラグまたは前記金属粒鉄から分離する第２磁選工程（ステップＳ３）と、前記第２スラグを破砕する破砕工程（ステップＳ５）とを含むことを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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して前記酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融後に固化させる還元工程と、
第１磁選機を用いて、加熱溶融によって生成された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、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第１磁選工程と、
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スラグを前記第１スラグまたは前記金属粒鉄から分離する第２磁選工程と、
前記第２スラグを破砕する破砕工程と
を含むことを特徴とする還元鉄の製造方法。
【請求項２】
前記破砕工程の後に、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。
【請求項３】
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または２に記載の還元鉄の製造方法。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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、
請求項４記載の還元鉄の製造方法。
【請求項６】
前記第１磁選機および前記第２磁選機は、
前記磁力を発生す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。
【請求項７】
前記還元工程の後で、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前記生成物を含む排出物を所定の大きさ以上の外径を有する当該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１〜６のいずれか１項に記載の還元鉄の製造方法。
【請求項８】
酸化鉄と炭素質還元剤とを含む塊成物を加熱して前記酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融後に固化させる加熱炉と、
加熱溶融によって生成された生成物に含まれる金属粒鉄と第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スラグとのうち、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磁選機と吸引力が異なる第２磁選機であって、前記第２スラグを前記第１スラグまたは前記金属粒鉄から分離する第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
を備えている還元鉄の製造装置。
【請求項９】
前記破砕部で破砕した前記第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ている、
請求項８に記載の還元鉄の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元鉄の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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製造方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１記載の還元鉄の製造方法では、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。
【０００４】
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記載の製造方法では、加熱炉から排出された排出物を篩にかけ、篩上の排出物の全量を破砕機を用いて破砕し、その後、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技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１４７８０６号公報
【特許文献２】特開２０１４−４３６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の特許文献１の製造方法では、還元鉄の製造条件が良好でない場合には、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る。そのような場合、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り、高い純度の金属粒鉄を分離回収することが困難である。このような金属微粒鉄がスラグに内包したもの（いわゆる、微粒鉄内包スラグ）は、従来の還元鉄製造の分野において考慮されていなかった。
【０００７】
また、上記の特許文献２の製造方法では、加熱炉から排出された排出物の全量を破砕機を用いて破砕するので、排出物のうちすでに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、破砕機などの設備に負担がかかるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、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、破砕を行う設備への負担を軽減することが可能な還元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】
【０００９】
本発明では、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に着目して、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ようにした。本発明では、この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ともに破砕設備の負担軽減を同時に達成させる。
【００１０】
すなわち、本発明の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して前記酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融後に固化させる還元工程と、第１磁選機を用いて、加熱溶融によって生成された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、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第１磁選工程と、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スラグを前記第１スラグまたは前記金属粒鉄から分離する第２磁選工程と、前記第２スラグを破砕する破砕工程とを含むことを特徴とする。
【００１１】
かかる特徴によれば、加熱溶融後の生成物に対して吸引力が異なる第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、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スラグとにそれぞれ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され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。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への負担が大幅に低減することが可能である。したがって、本発明の製造方法では、金属粒鉄とともに第２スラグに含まれる金属微粒鉄を回収することが可能になるので、高純度の金属鉄の効率の良い回収が可能になり、それとともに破砕を行う設備への負担を軽減することが可能である。
【００１２】
前記破砕工程の後に、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。
【００１３】
かかる特徴によれば、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。
【００１４】
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。
【００１５】
かかる特徴によれば、吸引力の強い第１磁選機において、金属粒鉄および第２スラグの組と第１スラグとが分離され、ついで、吸引力の弱い第２磁選機において、金属粒鉄と第２スラグとが選別される。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。
【００１６】
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。
【００１７】
かかる特徴によれば、吸引力の弱い第１磁選機において金属粒鉄を第１スラグおよび第２スラグから分離するので、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磁選機で第２スラグを第１スラグ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。
【００１８】
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スラグを破砕するのが好ましい。
【００１９】
かかる特徴によれば、第２磁選機を用いて破砕した第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。
【００２０】
前記第１磁選機および前記第２磁選機は、前記磁力を発生す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。
【００２１】
かかる構成の第１磁選機および第２磁選機では、ドラムの外周面において生成物に作用する吸引力は、ドラムの外周面に生成物を吸着するドラムの径方向内側に働く磁力と、ドラムの回転によって生成物に与えられるドラムの径方向外側に働く遠心力との合力になる。したがって、ドラムの回転数を変えることにより、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。
【００２２】
前記還元工程の後で、前記２段階選別工程の前において、前記加熱炉から排出された前記生成物を含む排出物を所定の大きさ以上の外径を有する当該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。
【００２３】
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。そこで、上記の特徴によれば、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を低減することが可能である。これにより、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が回避され、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が可能である。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たり、たとえ電気炉に投入され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く歩留りが悪いため、電気炉用原料として適切でない。また、鉄と比べて比重が小さく体積が大きい床敷炭が第１磁選機および第２磁選機へ向かわなくなるので、これらが第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が可能である。
【００２４】
本発明の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して前記酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融後に固化させる加熱炉と、加熱溶融によって生成された生成物に含まれる金属粒鉄と第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スラグとのうち、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磁選機と吸引力が異なる第２磁選機であって、前記第２スラグを前記第１スラグまたは前記金属粒鉄から分離する第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ていることを特徴とする。
【００２５】
かかる構成によれば、加熱溶融後の生成物に対して吸引力が異なる第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、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スラグとにそれぞれ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され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。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、破砕部への負担が大幅に低減することが可能である。したがって、本発明の製造装置では、金属粒鉄とともに第２スラグに含まれる金属微粒鉄を回収することが可能になるので、高純度の金属鉄の効率の良い回収が可能になり、それとともに破砕部への負担を軽減することが可能である。
【００２６】
前記破砕部で破砕した前記第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ているのが好ましい。
【００２７】
かかる構成によれば、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。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明の還元鉄の製造方法および製造装置によれば、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、破砕を行う設備への負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の還元鉄の製造方法で製造される生成物のうち、金属微粒鉄を内包した微粒鉄内包スラグの構造を概略的に説明した断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の還元鉄の製造方法で製造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示す表であり、（ｂ）は、強磁力の第１磁選機および弱磁力の第２磁選機を用いて、これら金属粒鉄、金属微粒鉄を多く含む微粒鉄内包スラグ、および系外排出用のスラグと金属微粒鉄の含有量が少ない微粒鉄内包スラグの群を、２段階の選別によって分離することを概念的に示す説明図である。
【図３】本発明の還元鉄の製造装置の一実施形態を示すシステム構成図である。
【図４】図５の第１磁選機および第２磁選機として採用されるドラム磁選機の基本構成を示す断面説明図である。
【図５】本発明の還元鉄の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図６】本発明の還元鉄の製造方法の他の実施形態を示すフローチャートである。
【図７】本発明の還元鉄の製造方法のさらに他の実施形態を示す説明図であって、弱磁力の第１磁選機および強磁力の第２磁選機を用いて、金属粒鉄、金属微粒鉄を多く含む微粒鉄内包スラグ、および系外排出用のスラグと金属微粒鉄の含有量が少ない微粒鉄内包スラグの群を、２段階の選別によって分離することを概念的に示す説明図である。
【図８】本発明の還元鉄の製造方法のさらに他の実施形態を示すフローチャートである。
【図９】本発明の還元鉄の製造方法のさらに他の実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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の実施形態についてさらに詳細に説明する。
【００３１】
本発明の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に関する。この製造方法は、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を２段階の選別を行う点に特徴がある。これにより、後述の第１スラグおよび第２スラグを金属粒鉄と高い分離効率で分離することができるため、金属鉄の純度を高めつつ、高い効率で金属鉄を回収することができる。また、この過程において、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ため、粉砕機への負荷も軽減できる。
【００３２】
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た金属鉄（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。
【００３３】
微粒鉄内包スラグとは、  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がスラグ１０３に内包されたものである。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などを含む。本発明の還元鉄の製造方法は、このような微粒鉄内包スラグ１０１の存在に着目し、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ものである。
【００３４】
図２（ａ）に示されるように、加熱溶融によって生成された生成物は、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の方が、微粒鉄内包スラグＦＳ１よりも金属微粒鉄を多く含む（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７％程度（例えば３〜１５％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、系外排出（例えば、廃棄）してもよいものであり、本発明の第１スラグに対応する。微粒鉄内包スラグＦＳ２は、本発明の第２スラグに対応する。
【００３５】
本発明では、図２（ｂ）に示されるように、上記の生成物に対して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、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２（ｂ）のように１段目の磁選機として強磁力の第１磁選機１１を用いる目的は、上記の生成物からできるだけ鉄分を回収することであり、言い換えれば、鉄分をほとんど含まないスラグを分離することである。２段目の磁選機として弱磁力の第２磁選機１２を用いる目的は、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。
【００３６】
なお、図２（ｂ）では、強磁力の第１磁選機１１および弱磁力の第２磁選機１２を用いているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、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を用いてもよい。
【００３７】
すなわち、本発明の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して前記酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融後に固化させる還元工程と、
第１磁選機１１を用いて、加熱溶融によって生成された生成物に含まれる金属粒鉄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）とのうち、少なくとも金属粒鉄Ｆを第１スラグから分離する第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、第２スラグを第１スラグまたは金属粒鉄Ｆから分離する第２磁選工程と、
第２スラグＦＳ２を破砕する破砕工程と
を含むことを特徴とする。
【００３８】
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は、例えば、図３に示される構成を有している。この製造装置は、例えば、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。
【００３９】
第１磁選機１１および第２磁選機１２の構造については、本発明ではとくに限定されない。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れば吸引力を変更できる点で好ましい。具体的には、ドラム磁選機である第１磁選機１１は、磁力を発生する外周面を有する円柱状のドラム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。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１１ａの外周面において生成物に作用する吸引力は、ドラム１１ａの外周面に生成物を吸着するドラム１１ａの径方向内側に働く磁力と、ドラム１１ａの回転によって生成物に与えられるドラム１１ａの径方向外側に働く遠心力との合力になる。したがって、ドラム１１ａの回転数を変えることにより、第１磁選機１１および第２磁選機１２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。
【００４０】
第１磁選機１１および第２磁選機１２は、ドラム１１ａの外周面に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。
【００４１】
ドラム磁選機である第１磁選機１１では、ドラム１１ａを回転しながら、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）がドラム１１ａの表面に向けて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の中心側へ強く引き寄せられた金属粒鉄Ｆおよび金属微粒鉄を多く含む微粒鉄内包スラグＦＳ２と、ほとんど引き寄せられなかったスラグ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とが選別される。金属粒鉄Ｆおよび微粒鉄内包スラグＦＳ２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は系外排出される。
【００４２】
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。
【００４３】
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して前記酸化鉄を還元して還元鉄を生成し、当該還元鉄を溶融後に固化させる還元工程が行われる。還元炉としては、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。還元炉では、床敷炭が敷かれた炉床の上で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ることにより金属粒鉄Ｆが生成される。それとともに、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。なお、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、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。
【００４４】
ついで、還元炉から排出された上記の生成物を含む排出物は、図３のクーラー２を経由して、篩３へ送り、所定の大きさ以上の外径を有する当該生成物を他の排出物から分離する（ステップＳ１）。ＲＨＦ１などの還元炉から排出された排出物には、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。そこで、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）ことにより、第１磁選機１１および第２磁選機１２へ向かう微小粉末を低減することが可能である。
【００４５】
ついで、篩上に残った生成物を、１段目の選別（第１磁選工程）として、強磁力の第１磁選機１１を用いて金属粒鉄Ｆおよび微粒鉄を多く含む微粒鉄内包スラグＦＳ２（図２参照）を、スラグＳおよび微粒鉄の少ない微粒鉄内包スラグＦＳ１（図２参照）から分離（磁選）する(ステップＳ２)。ここで、強磁力の第１磁選機１１によって分離された生成物のうちのスラグ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排出される。
【００４６】
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は、さらに、２段目の選別（第２磁選工程）として、弱磁力の第２磁選機１２を用いて金属粒鉄Ｆと微粒鉄内包スラグＦＳ２とを分離（磁選）する（ステップＳ３）。これにより、金属粒鉄Ｆ（ナゲット）を粉砕工程Ｓ５の前に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は、ドラムの回転数を変えることによって、吸引力を変更することができるので、製造状況に応じて吸引力を変えることにより、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。
【００４７】
一方、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。
【００４８】
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。
【００４９】
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り、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。
【００５０】
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は本発明の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。なお、この粉砕工程Ｓ５では、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できればよく、破砕機を本発明の破砕部として用いてもよい。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。
【００５１】
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）することにより、金属鉄が回収される。（ステップＳ７）。粉砕スラグは系外排出される。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などによって分離（風選）される。これにより、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。なお、風力選別機８の他に、篩や比重分離を利用して、上記の分離を行ってもよい。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。軽量残渣は系外排出される。
【００５２】
上記の図５に示されるフローチャートによ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吸引力が異なる第１磁選機１１および第２磁選機１２を用いて２段階の選別を行うことにより、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）とにそれぞれ分離することが可能である。これにより、金属粒鉄Ｆを粉砕工程Ｓ５の粉砕機６に投入される前に製品としてそのまま取り出すので、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、粉砕を行うための粉砕機６などの設備への負担が大幅に低減することが可能である。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が可能になるので、高純度の金属鉄の効率の良い回収が可能になる。それとともに、粉砕（または破砕）を行う設備への負担を軽減することが可能である。
【００５３】
上記の製造方法では、ＲＨＦ１などの還元炉から排出された排出物には、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ので、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）。そのため、第１磁選機１１および第２磁選機１２へ向かう微小粉末を低減することが可能である。これにより、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が回避され、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が可能である。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たり、たとえ電気炉に投入され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く歩留りが悪いため、電気炉用原料として適切でない。また、鉄と比べて比重が小さく体積が大きい床敷炭が第１磁選機１１および第２磁選機１２へ向かわなくなるので、これらが第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ことが可能である。
【００５４】
また、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。これにより、図２（ｂ）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において、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）の組とスラグ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）とが分離され、ついで、吸引力の弱い第２磁選機１２において、金属粒鉄Ｆと微粒鉄内包スラグＦＳ２とが選別される。したがって、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。
【００５５】
また、上記の製造方法では、粉砕機６による粉砕工程Ｓ５の後に、第３磁選機として用いられる粉砕物磁選機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。
【００５６】
なお、上記の図５のフローチャートに示される還元鉄の製造方法では、粉砕工程Ｓ５において、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２（ａ）、（ｂ）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。
【００５７】
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がある。そのような場合には、本発明の製造方法の変形例として、図６のフローチャートに示されるように、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を、ステップＳ４において磁選された金属微粒鉄を粉砕する粉砕工程Ｓ５とは別に粉砕を行う粉砕工程Ｓ３Ａを行ってもよい。
【００５８】
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２（ｂ）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。本発明の他の変形例として、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を用いてもよい。この場合、第１磁選機１１の吸引力は、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ので、吸引力の弱い第１磁選機１１において金属粒鉄Ｆを他のスラグ、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）から分離するので、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が可能である。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。
【００５９】
なお、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の場合には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り、遠心力と磁力とのバランスにより、これら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。
【００６０】
また、図７に示されるように第１磁選機１１の吸引力は、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、第１スラグおよび第２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）を破砕してもよい。その場合、第２磁選機１２を用いて破砕した第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スラグは回収すべき微粒鉄の含有量が非常に少ないことを考えれば、とくに第１スラグの量が少ない場合には、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。
【００６１】
例えば、図８〜９に示されるフローチャート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）とを分離し、当該スラグを粉砕工程Ｓ２Ａで粉砕する。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を分離することにより、金属微粒鉄を取り出すことが可能である。
【００６２】
なお、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することが可能である。または、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。
【符号の説明】
【００６３】
１  回転炉床炉（加熱炉）
３  篩
６  粉砕機
７  粉砕物磁選機
１１  第１磁選機
１１ａ  ドラム
１１ｂ  回転軸
１１ｃ  駆動部
１２  第２磁選機
１０１  微粒鉄内包スラグ
１０２  微粒鉄
１０３  スラグ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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