(57)【要約】【課題】アルカリ金属元素を含有する製鉄ダストを用いて移動炉床炉により還元鉄を製造するに際し、アルカリ金属元素が十分に除去された、高強度の還元鉄を製造する装置および方法を提供する。【解決手段】本発明の移動炉床炉４は、炭材内装塊成化物Ｃを加熱し還元して鉄の金属化率が８０％以上の還元塊成化物Ｄとなす還元ゾーン４１と、引き続き前記還元塊成化物Ｄを還元性雰囲気下で加熱して該還元塊成化物Ｄからアルカリ金属元素を除去してアルカリ除去還元塊成化物Ｅとなすアルカリ除去ゾーン４２と、さらに引き続き前記アルカリ除去還元塊成化物Ｅを酸化性雰囲気下で加熱して該アルカリ除去還元塊成化物Ｅの圧潰強度を上昇させて製品還元鉄Ｆとなす強度発現ゾーン４３とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属元素を含有する製鉄ダストを少なくとも含む炭材内装塊成化物を移動炉床炉で加熱し還元して還元鉄を製造する装置であって、
前記移動炉床炉は、
前記炭材内装塊成化物を加熱し還元して鉄の金属化率が８０％以上の還元塊成化物となす還元ゾーンと、
引き続き前記還元塊成化物を還元性雰囲気下で加熱して該還元塊成化物からアルカリ金属元素を除去してアルカリ除去還元塊成化物となすアルカリ除去ゾーンと、
さらに引き続き前記アルカリ除去還元塊成化物を酸化性雰囲気下で加熱して該アルカリ除去還元塊成化物の圧潰強度を上昇させて製品還元鉄となす強度発現ゾーンと
を備えることを特徴とする還元鉄製造装置。
【請求項２】
前記アルカリ除去ゾーンの還元性雰囲気が、ガス酸化度ＯＤで１．０未満であり、前記強度発現ゾーンの酸化性雰囲気が、ガス酸化度ＯＤで１．０以上である請求項１に記載の還元鉄製造装置。
ここに、ＯＤ＝（ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋２Ｏ２）／（ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋Ｏ２＋ＣＯ＋Ｈ２）［ただし、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、ＣＯおよびＨ２の単位は容量％］である。
【請求項３】
前記還元ゾーンと前記アルカリ除去ゾーンと前記強度発現ゾーンの各長さの割合を１：［０．１〜０．５］：［０．１〜０．５］とする請求項１または２に記載の還元鉄製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の還元鉄製造装置を用いて、アルカリ金属元素を含有する製鉄ダストを少なくとも含む炭材内装塊成化物から製品還元鉄を製造することを特徴とする還元鉄製造方法。
【請求項５】
前記炭材内装塊成化物として、該炭材内装塊成化物中における、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯおよびＭｇＯの合計含有量を７〜１５質量％、ＭｇＯ含有量を０．１〜６質量％、Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２の質量比を０．３４〜０．５２、ＣａＯ／ＳｉＯ２の質量比を０．２５〜２．０とするとともに、該炭材内装塊成化物を還元して得られた前記製品還元鉄中にＣが１〜９質量％残留するように該炭材内装塊成化物中のＣ含有量を調整したものを用いる請求項４に記載の還元鉄製造方法。
【請求項６】
前記炭材内装塊成化物の気孔率を３７．５％以下とする請求項４または５に記載の還元鉄製造方法。
【請求項７】
前記炭材内装塊成化物中に含まれる炭材の、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による平均粒径ｄ５０を３０μｍ以下とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の還元鉄製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄ダストを用いて還元鉄を製造する技術に関し、詳しくはアルカリ金属元素を含有する製鉄ダストを少なくとも含む炭材内装塊成化物を移動炉床炉で還元して還元鉄を製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一貫製鉄所では、高炉、転炉、圧延工程等で酸化鉄を多量に含有する粉塵ダストが発生しており、このうち、高炉ダストや転炉ダストは焼結鉱原料に添加されてリサイクル使用され、圧延スラッジは鉄品位が高いため、高炉の脱珪剤、転炉の冷却材等に使用されている。
【０００３】
ところが、高炉ダストや転炉ダストが製鉄所内でリサイクル使用されると、鉄から分離された不要金属類である、亜鉛、鉛、アルカリ金属等が製鉄所内に蓄積されてくるため、製鉄プロセスの生産効率を著しく悪くする。特に、高炉ダストや転炉ダストを焼結鉱原料に添加してリサイクル使用すると、不要金属類が焼結鉱を介して高炉内に蓄積し、炉壁への付着物の生成などの原因となり、高炉の生産性を低下させる。
【０００４】
一方、電炉メーカーでは、集塵したダストを塊成化して電気炉へ装入しているが、ダストは鉄分を酸化鉄の形態で含有することから電気炉で還元される必要があるため、還元材として電気炉への炭材の装入等が必要であり生産性を低下させる原因となるとともに、上記一貫製鉄所と同様に不要金属類が循環し濃縮され、排ガス処理系統への付着物の形成などの原因となり、電気炉の生産性を低下させる。
【０００５】
したがって、一貫製鉄所でも電炉メーカーでも、製鉄ダストから不要金属類を除去することが望まれていた。
【０００６】
製鉄ダストから不要金属類を除去し、還元鉄を製造するプロセスとして、従来からロータリキルン法が存在するが、この方法は得られる還元鉄の金属化率が低いことに加え、キルン内壁への付着物の生成等により必ずしも良好な生産性が維持できていない。
【０００７】
一方、本出願人は、上記ロータリキルン法に替わるプロセスとして回転炉床炉を用いる方法を開発し、亜鉛を含有する製鉄ダストの利用についてはすでに実用化が進んでいる（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００８】
しかしながら、ＮａやＫなどのアルカリ金属元素を高濃度に含有する製鉄ダストを用いる場合には、回転炉床炉用の原料としての塊成化技術についてはすでに完成しているものの（特許文献４参照）、回転炉床炉内での還元技術については、上記亜鉛含有製鉄ダストと同様の操業条件で還元しても、アルカリ金属元素の除去が不十分となったり、得られた還元鉄の強度が不足したりして、まだ満足しうる仕様の還元鉄が製造できる操業条件の把握ができていなかった。
【０００９】
ここで、高炉や転炉、電気炉などの原料として使用できる還元鉄の強度を評価する指標として一般的に圧潰強度が用いられる。高炉の原料として使用する場合には、回転炉床炉から排出されて高炉に装入されるまでのハンドリングと、高炉内での装入物荷重の圧力に耐えるのに必要な圧潰強度として１００ｋｇｆ／個（約９８０Ｎ／個）以上が要求される。転炉や電気炉の原料として使用する場合には、炉内での荷重圧力を考慮する必要がないため高炉の原料として使用する場合よりも低い圧潰強度でよいが、還元鉄の汎用化の面から１００ｋｇｆ／個（約９８０Ｎ／個）以上の圧潰強度が得られる技術の確立が要請されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２９３０１９号公報
【特許文献２】特開２００３−２９３０２０号公報
【特許文献３】特開２００９−５２１４１号公報
【特許文献４】特開２００３−１２９１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、アルカリ金属元素を含有する製鉄ダスト（以下、「アルカリ含有製鉄ダスト」という。）を用いて回転炉床炉などの移動炉床炉により還元鉄を製造するに際し、アルカリ金属元素が十分に除去された、高強度の還元鉄を製造する装置および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】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、まず、アルカリ含有製鉄ダストを含む炭材内装塊成化物の還元挙動を解明するため、以下のラボ試験を実施した。
【００１３】
（アルカリ含有製鉄ダストを含む炭材内装塊成化物の還元試験）
電気炉ダスト等のアルカリ含有製鉄ダストに炭素成分を含有する高炉ダストなど数種類の製鉄ダストを混合した配合原料を双ロール型ブリケットマシンで体積６〜７ｃｍ３の枕形の炭材内装ブリケットに成形し、これを乾燥機で含有水分１質量％以下まで乾燥した。  乾燥後のブリケット（以下、「乾燥ブリケット」という。）の化学性状を表１に示す。  なお、表中の「Ｔ．Ｃ」は炭素の全量、「Ｔ．Ｆｅ」は鉄の全量、「Ｍ．Ｆｅ」は金属鉄の量を示しており、「Ｔ．Ｆｅ」にはＦｅ２Ｏ３、ＦｅＯ及び「Ｍ．Ｆｅ」が含まれる。また、Ｎａ，Ｋ，Ｐｂは原子の状態では存在せず、酸化物等として存在する。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
この乾燥ブリケット約４４ｇ分をアルミナ製トレーに載せて１３００℃に加熱された横型加熱炉内に挿入して所定時間保持した後に、Ｎ２ガス雰囲気中で室温まで冷却してから取り出し、圧潰強度の測定および化学分析を行った。なお、加熱還元時には、容量％でＮ２＝１００％とＣＯ２／Ｎ２＝３０％／７０％の２種類のガスをそれぞれ３ＮＬ／ｍｉｎの流量で流通させながら還元試験を実施した。ここに、加熱還元時には、ブリケットから所定量のＣＯ含有ガスが発生するので、Ｎ２＝１００％の流通ガスを用いた還元試験は、ブリケット周りのガス組成は還元性雰囲気になることから、実機の回転炉床炉における還元性雰囲気下での還元を模擬したものであり、ＣＯ２／Ｎ２＝３０％／７０％の流通ガスを用いた還元試験は、ブリケット周りのガス組成は酸化性雰囲気になることから、実機の回転炉床炉における酸化性雰囲気下での還元を模擬したものである。
【００１６】
（還元試験結果）
〔アルカリ金属の還元挙動〕
まず、ブリケット中のアルカリ金属元素の還元挙動を把握するため、還元試験前後の化学分析の結果から、ブリケット中の鉄の金属化率、ブリケットからの非鉄金属元素、すなわち、Ｚｎ、Ｐｂ、ＮａおよびＫの除去率をそれぞれ算出し、これらの値が加熱時間によりどのように変化するかを図３に示す。
【００１７】
同図に示すように、鉄の金属化率は、還元性雰囲気下（Ｎ２＝１００％）、酸化性雰囲気下（ＣＯ２／Ｎ２＝３０％／７０％）とも、加熱時間６ｍｉｎ時点で鉄の金属化率は９０％以上に到達し、それ以後は、還元性雰囲気下（Ｎ２＝１００％）ではやや上昇し、酸化性雰囲気下（ＣＯ２／Ｎ２＝３０％／７０％）ではやや低下する傾向を示すことがわかる。
【００１８】
また、ＺｎおよびＰｂの除去率も、雰囲気が還元性、酸化性に関わらず、加熱時間６ｍｉｎ時点で９０％以上に達している。
【００１９】
これに対し、ＮａおよびＫの除去率は、加熱時間６ｍｉｎ時点では、いずれの雰囲気下においても４０％にも達せず、それ以後は、酸化性雰囲気下（ＣＯ２／Ｎ２＝３０％／７０％）では徐々に上昇するものの加熱時間１１ｍｉｎ時点でも６０％にも到達しないが、還元性雰囲気下（Ｎ２＝１００％）では急速に上昇して加熱時間１１ｍｉｎ時点で８０％前後まで到達している。
【００２０】
以上の試験結果より、アルカリ含有製鉄ダストを含む炭材内装ブリケット中におけるアルカリ金属元素の還元機構は以下のように考察できる。
【００２１】
すなわち、アルカリ含有製鉄ダスト中においてはＮａやＫなどのアルカリ金属元素は、塩化物、硫化物、酸化物（単独、または、酸化鉄など他の酸化物と結合）等の形態で存在する。このうち塩化物と硫化物は１３００℃以下の温度でガス化（揮発）し、ブリケットから除去される。しかしながら、アルカリ金属元素の酸化物（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏなど）は、酸化物の形態のままではガス化せず、また、ＮａおよびＫは鉄（Ｆｅ）よりも酸素親和力が強いことから、アルカリ金属元素の酸化物（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏなど）は、酸化鉄（ＦｅＯ）より還元されにくい。以上のことから、ブリケットが加熱されると、アルカリ金属元素の塩化物と硫化物は、酸化鉄の還元（金属化）と並行してガス化してブリケットから除去される。しかしながら、アルカリ金属元素の酸化物（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏなど）は、酸化鉄（ＦｅＯ）が存在している間は酸化鉄（ＦｅＯ）が優先的に還元されるので、ほとんど還元が進行しない。そして、Ｆｅの還元（金属化）が実質的に終了して酸化鉄（ＦｅＯ）がほとんど存在しなくなってからアルカリ金属の還元（金属化）が進行する。  そして、金属化したアルカリ金属（Ｎａ、Ｋ）は、１２００℃以下の温度でガス化（揮発）するので、容易にブリケットから除去される。なお、アルカリ金属元素の酸化物は酸化鉄よりも還元されにくいことから、酸化鉄の還元が実質的に終了した後であっても、還元を迅速に進行させるためにはブリケット近傍の雰囲気を還元性に維持しておく必要がある。
【００２２】
〔還元鉄の強度発現挙動〕
つぎに、還元鉄の強度発現挙動を把握するため、ブリケットの、鉄の金属化率および圧潰強度が加熱時間によりどのように変化するかを図４に示す。なお、鉄の金属化率については図３と同じデータを図４に再度プロットしたものである。
【００２３】
図４に示すとおり、加熱時間６ｍｉｎの時点で鉄の金属化率は９０％以上に達し、鉄の金属化がほぼ終了しているが、ブリケットの圧潰強度は、還元性雰囲気下（Ｎ２＝１００％）、酸化性雰囲気下（ＣＯ２／Ｎ２＝３０％／７０％）とも、２０ｋｇｆ／個（約１９６Ｎ／個）程度と非常に低い値に留まっている。
【００２４】
そして、鉄の金属化が実質的に終了した後も加熱を継続すると、加熱時間９ｍｉｎの時点では、いずれの雰囲気下でも圧潰強度は大幅に上昇しているものの、還元性雰囲気下（Ｎ２＝１００％）では３００ｋｇｆ／個（約２９４０Ｎ／個）程度であるのに対し、酸化性雰囲気下（ＣＯ２／Ｎ２＝３０％／７０％）では６００ｋｇｆ／個（約５８８０Ｎ／個）を超えており、圧潰強度上昇度合いが大きい。そして、さらに加熱を継続し加熱時間が１１ｍｉｎになると、還元性雰囲気下（Ｎ２＝１００％）では圧潰強度はほとんど０になるのに対し、酸化性雰囲気下（ＣＯ２／Ｎ２＝３０％／７０％）では圧潰強度は低下傾向を示すものの、まだ、５００ｋｇｆ／個（４９００Ｎ／個）程度の高い圧潰強度を維持している。
【００２５】
以上のような圧潰強度の変化が生じる機構を考察するため、上記還元試験で各所定時間加熱された後のブリケットの断面組織の顕微鏡観察を行った。
【００２６】
この結果、加熱時間６ｍｉｎのサンプルでは、いずれの雰囲気下でも、微細な金属鉄粒子が生成しているが、還元性雰囲気下（Ｎ２＝１００％）では金属鉄粒子間の結合がほとんど見られず、酸化性雰囲気下（ＣＯ２／Ｎ２＝３０％／７０％）でも一部に金属鉄粒子間の結合が認められるに過ぎない（図示略）。
【００２７】
これに対し、加熱時間９ｍｉｎのサンプルでは、いずれの雰囲気下でも、加熱時間６ｍｉｎのサンプルより金属鉄粒子間の結合が多く観察され、特に酸化性雰囲気下（ＣＯ２／Ｎ２＝３０％／７０％）では、ブリケットの表面近傍に、溶融したウスタイト粒子（灰色）が存在し、結合している金属鉄（白色）が太くなっているのが認められる（図５参照）。
【００２８】
そして、加熱時間１２ｍｉｎのサンプルでは、ブリケットの中心部が中空になっているのが認められる。
【００２９】
以上の観察結果より、鉄の金属化が実質的に終了した後に酸化性雰囲気下で加熱を継続することにより、ブリケットの表面近傍の金属鉄が再酸化されて低融点のウスタイト（ＦｅＯ）が形成され、これが溶融することで金属鉄の拡散が容易になる結果、金属鉄粒子間の結合（焼結）が促進され、金属鉄の結合部分が太く発達するものと推定される。
【００３０】
また、加熱時間１１ｍｉｎで圧潰強度が低下するのは、還元性雰囲気下では、ブリケットの表面近傍で金属鉄相互の結合により形成された外殻が維持されたまま、内部では微細な金属鉄粒子中に残留炭素からの浸炭が進行し、金属鉄の融点が低下して溶融・凝縮し一体化して大きな粒状金属鉄となるため、大きな空隙が形成されるためと考えられる。
【００３１】
上記〔アルカリ金属の還元挙動〕および〔還元鉄の強度発現挙動〕の検討結果より、従来技術のように、単に鉄を金属化させるのに必要な時間だけ加熱しても、アルカリ金属元素の除去が不十分となり、また還元鉄の強度も不足することが確認できた。
【００３２】
そして、上記検討結果に基づき、鉄を実質的に金属化した後に、還元雰囲気で加熱を継続することでアルカリ金属を除去し、さらにその後に酸化性雰囲気で加熱を継続することで還元鉄の強度を向上させることができることを見出し、以下の発明を完成させるに至った。
【００３３】
請求項１に記載の発明は、アルカリ金属元素を含有する製鉄ダストを少なくとも含む炭材内装塊成化物を移動炉床炉で加熱し還元して還元鉄を製造する装置であって、前記移動炉床炉は、前記炭材内装塊成化物を加熱し還元して鉄の金属化率が８０％以上の還元塊成化物となす還元ゾーンと、引き続き前記還元塊成化物を還元性雰囲気下で加熱して該還元塊成化物からアルカリ金属元素を除去してアルカリ除去還元塊成化物となすアルカリ除去ゾーンと、さらに引き続き前記アルカリ除去還元塊成化物を酸化性雰囲気下で加熱して該アルカリ除去還元塊成化物の圧潰強度を上昇させて製品還元鉄となす強度発現ゾーンとを備えることを特徴とする還元鉄製造装置である。
【００３４】
請求項２に記載の発明は、前記アルカリ除去ゾーンの還元性雰囲気が、ガス酸化度ＯＤで１．０未満であり、前記強度発現ゾーンの酸化性雰囲気が、ガス酸化度ＯＤで１．０以上である請求項１に記載の還元鉄製造装置である。
ここに、ＯＤ＝（ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋２Ｏ２）／（ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋Ｏ２＋ＣＯ＋Ｈ２）［ただし、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、ＣＯおよびＨ２の単位は容量％］である。
【００３５】
請求項３に記載の発明は、前記還元ゾーンと前記アルカリ除去ゾーンと前記強度発現ゾーンの各長さの割合を１：［０．１〜０．５］：［０．１〜０．５］とする請求項１または２に記載の還元鉄製造装置である。
【００３６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の還元鉄製造装置を用いて、アルカリ金属元素を含有する製鉄ダストを少なくとも含む炭材内装塊成化物から製品還元鉄を製造することを特徴とする還元鉄製造方法である。
【００３７】
請求項５に記載の発明は、前記炭材内装塊成化物として、該炭材内装塊成化物中における、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯおよびＭｇＯの合計含有量を７〜１５質量％、ＭｇＯ含有量を０．１〜６質量％、Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２の質量比を０．３４〜０．５２、ＣａＯ／ＳｉＯ２の質量比を０．２５〜２．０とするとともに、該炭材内装塊成化物を還元して得られた前記製品還元鉄中にＣが１〜９質量％残留するように該炭材内装塊成化物中のＣ含有量を調整したものを用いる請求項４に記載の還元鉄製造方法である。
【００３８】
請求項６に記載の発明は、前記炭材内装塊成化物の気孔率を３７．５％以下とする請求項４または５に記載の還元鉄製造方法である。
【００３９】
請求項７に記載の発明は、前記炭材内装塊成化物中に含まれる炭材の、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による平均粒径ｄ５０を３０μｍ以下とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の還元鉄製造方法である。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、炭材内装塊成化物中の酸化鉄の還元が実質的に終了した後に、還元性雰囲気下で加熱を継続することによりＦｅより難還元性のアルカリ金属元素を還元揮発させて除去し、更にその後に、酸化性雰囲気下で加熱を継続することにより還元鉄の圧潰強度を上昇させることで、アルカリ金属元素が十分に除去された、高強度の還元鉄を確実に製造することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施に係る還元鉄製造装置の概略を示すフロー図である。
【図２】本発明の実施に係る回転炉床炉の概略構造を炉床回転方向に展開して示す断面図である。
【図３】アルカリ含有製鉄ダストを含む炭材内装ブリケットの加熱還元試験における、加熱時間と、鉄の金属化率、非鉄金属元素の除去率および圧潰強度との関係を示すグラフ図である。
【図４】アルカリ含有製鉄ダストを含む炭材内装ブリケットの加熱還元試験における、加熱時間と、鉄の金属化率および圧潰強度との関係を示すグラフ図である。
【図５】加熱時間９ｍｉｎの炭材内装ブリケットの組織を示す断面図であり、（ａ）は還元性雰囲気下（Ｎ２＝１００％）、（ｂ）は酸化性雰囲気下（ＣＯ２／Ｎ２＝３０％／７０％）のものである。
【図６】還元鉄の圧潰強度に及ぼす炭材内装ブリケットのスラグ成分組成の影響を示すグラフ図である。
【図７】炭材内装ブリケットのスラグ成分と液相線温度との関係を説明するためのＦｅＯ−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系状態図である。
【図８】炭材内装ブリケットのスラグ成分と液相線温度との関係を説明するためのＭｇＯ−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系状態図である。
【図９】還元鉄中のＣ含有量と還元鉄の圧潰強度との関係を示すグラフ図である。
【図１０】炭材内装ブリケットの気孔率と還元鉄の圧潰強度との関係を示すグラフ図である。
【図１１】高炉湿ダストの粒度分布を示すグラフ図である。
【図１２】高炉湿ダストを電子顕微鏡で観察した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明について、図面を参照しつつさらに詳細に説明する。
【００４３】
（実施形態１）
〔還元鉄製造装置の構成〕
図１に本発明の実施に係る還元鉄製造装置の概略フローを示す。アルカリ金属元素（Ｎａ、Ｋ等）を含有する製鉄ダスト（アルカリ含有製鉄ダスト）Ａとしては、転炉ダスト、電気炉ダスト等を単独または２種以上混合して用いることができる。このアルカリ含有製鉄ダストＡに、高炉ダスト、焼結ダスト、ミルスラッジ、酸洗スラッジ等の他の製鉄ダストを単独または２種以上混合して用いることができる。また、必要により酸化鉄源として粉状鉄鉱石、ミルスケールなどを添加してもよい。また、還元剤である炭材として、例えば高炉ダスト中の炭素成分を用いてもよいし、これに加えてまたは代えて石炭、コークス粉、石油コークス、チャー、木炭、ピッチ等などを適宜添加して用いてもよい。
【００４４】
このようにして調製した配合原料Ｂを、例えば公知のドラムミキサなどの混合機１に装入し、必要によりバインダと水を添加して混合した後、例えば双ロール型ブリケットマシン２で炭材内装塊成化物としての炭材内装ブリケット（以下、単に「ブリケット」ということあり。）Ｃを成形する。
【００４５】
このようにして成形されたブリケットＣを乾燥機３で含有水分量１質量％以下になるように乾燥する。
【００４６】
そして、この乾燥後のブリケット（以下、「乾燥ブリケット」という。）Ｃ’を移動炉床炉としての回転炉床炉４の炉床５上に載置して炉内を通過させる。以下、炉内に送られたブリケットＣ’を「装入ブリケット」と呼ぶ。
【００４７】
回転炉床炉４の炉内は、図２に示すように、その入口側から順に還元ゾーン４１とアルカリ除去ゾーン４２と強度発現ゾーン４３の３つのゾーンからなり、各ゾーンの間は炉天井から垂下する隔壁６で仕切られている。
【００４８】
還元ゾーン４１は、さらに複数（本例では５つ）のサブゾーン４１ａ〜４１ｅに分割され、各サブゾーンには、炉上部に主バーナ７が設けられるとともに、主バーナ７より下方で炉床５より上方の位置に、装入ブリケットＣ’から発生したＣＯ含有ガスを燃焼させるための二次燃焼バーナ８が設置され、各サブゾーンにおける雰囲気の温度およびガス酸化度を個別に調整できるようにしておくことが好ましい（例えば、特開２００４−２５６８６８号公報参照）。
【００４９】
アルカリ除去ゾーン４２と強度発現ゾーン４３は、炉上部に主バーナ７が設けられているが、酸化鉄の還元が実質的に終了していることから装入ブリケットＣ’からのＣＯ含有ガスの発生が少ないため二次燃焼バーナ８は必要としない。
【００５０】
〔還元鉄製造方法〕
［還元ゾーン］
装入ブリケットＣ’は、まず、雰囲気温度が例えば最高１２５０〜１３５０℃（還元塊成化物である還元ブリケットＤが軟化溶融しない範囲でできるだけ高い温度が選択されるが、装入ブリケットＣ’のスラグ成分組成等により変化する。）に調整された還元ゾーン４１を通過する間に加熱され、装入ブリケットＣ’内において酸化鉄が内装炭材で還元されて金属化し還元塊成化物である還元ブリケットＤとなるが、その鉄の金属化率が８０％以上、好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％以上となるように、還元ゾーン４１内における雰囲気温度およびガス酸化度ならびに還元ゾーン４１内でのブリケットＣ’の滞留時間を調整する。
【００５１】
ここで、雰囲気温度は、装入ブリケットＣ’の上面温度を意味するものとする。雰囲気温度の具体的な測定方法としては、放射温度計で装入ブリケットＣ’上面温度を直接実測してもよいし、炉内の高さ方向に複数個の熱電対を設置しておき、それらの測定値を外挿して装入ブリケットＣ’上面温度を推定するようにしてもよい。
【００５２】
また、雰囲気のガス酸化度は、装入ブリケットＣ’直上（２０ｍｍ以内）のガス組成から算出されるものを意味するものとする（特開平１１−２１７６１５号公報の請求項４等参照）。このガス組成の具体的な測定方法としては、装入ブリケットＣ’直上からガスを直接採取して分析してもよいし、予め、このガス分析値と、主バーナ７の空燃比や二次燃焼バーナ８からの酸素含有ガスの吹込み量などとの対応関係を取っておき、主バーナ７の空燃比や二次燃焼バーナ８からの酸素含有ガスの吹込み量などから装入ブリケットＣ’直上のガス組成を推定するようにしてもよい。
【００５３】
還元ゾーン４１内における雰囲気温度およびガス酸化度は、主バーナ７の空燃比や二次燃焼バーナ８からの酸素含有ガス（予熱空気、酸素富化空気など）の吹込み量などで調整することができる。また、還元ゾーン４１内での装入ブリケットＣ’の滞留時間は、炉床の移動速度で調整することができる。
【００５４】
なお、上記雰囲気温度およびガス酸化度の定義および具体的な測定方法は、後述のアルカリ除去ゾーンおよび強度発現ゾーンにても同様である。
【００５５】
ここで、還元ブリケットＤの鉄の金属化率を８０％以上（好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％以上）としたのは、以下の理由による。
【００５６】
すなわち、実機の回転炉床炉では、還元ゾーン４１の炉幅方向で雰囲気温度やガス酸化度に分布が生じたり、装入ブリケットＣ’を炉床５上に載置する際に炉床の幅方向で重なり具合が変化したりすることが避けられないこと等に起因して、個々の還元ブリケットＤの金属化率にバラツキが生じる。
【００５７】
このため、実機で得られる、マスとしての還元ブリケットＤの平均の鉄金属化率は、ラボ試験と同様の雰囲気温度、滞留時間で加熱還元しても、ラボ試験で得られる鉄金属化率（９０％以上）より数％〜十数％程度低下する。
【００５８】
したがって、実機の回転炉床炉において、マスとしての還元ブリケットＤの平均の鉄金属化率を８０％以上とすることにより、個々の還元ブリケットＤのなかには鉄金属化率が９０％以上となるものも存在し、このような還元ブリケットＤ内では、後段のアルカリ除去ゾーン４２にて直ちにアルカリ金属酸化物の還元が開始され、アルカリ金属元素がガス化し除去される。一方、他の個々の還元ブリケットＤは鉄金属化率が９０％に満たないが、後段のアルカリ除去ゾーン４２にて還元雰囲気下で加熱を継続することで、まず、還元ブリケットＤ内に残留する酸化鉄の還元が進んで鉄金属化率が９０％以上に達すると、アルカリ金属酸化物の還元が開始され、アルカリ金属元素がガス化し除去される。
【００５９】
マスとしての還元ブリケットＤの平均の鉄金属化率は高くするほど後段のアルカリ除去ゾーン４２でアルカリ金属元素の除去反応が早く開始され、アルカリ除去ゾーン４２における還元ブリケットＤの滞留時間が短縮されるが、一方、還元ゾーン４１における装入ブリケットＣ’の滞留時間を長くする必要が生じるので、両ゾーン４１，４２における滞留時間の合計が最短となるように、還元ブリケットＤの鉄金属化率を８０％以上の範囲で調整すればよい。
【００６０】
［アルカリ除去ゾーン］
上記のようにして、還元ゾーン４１を通過して鉄の金属化が実質的に終了した還元ブリケットＤは、炉床５の移動に伴ってアルカリ除去ゾーン４２に移送され、還元性雰囲気下で加熱が継続される。
【００６１】
雰囲気温度としては、アルカリ金属酸化物の還元が進行しつつ、還元ブリケットＤが軟化溶融しない温度（本例では、還元ゾーン４１の最高温度と同様の１２５０〜１３５０℃）を選択すればよい。
【００６２】
雰囲気はアルカリ金属酸化物の還元を促進するために還元性雰囲気とするが、ガス酸化度ＯＤで１．０未満、好ましくは０．９５以下、さらに好ましくは０．９以下とする。ここに、ガス酸化度ＯＤは、雰囲気中にＯ２成分が存在する場合には、そのＯ２成分は金属元素に対してＣＯ２成分およびＨ２Ｏ成分の２倍の酸化能を有する（例えば、Ｆｅ＋ＣＯ２＝ＦｅＯ＋ＣＯ、Ｆｅ＋Ｈ２Ｏ＝ＦｅＯ＋Ｈ２、２Ｆｅ＋Ｏ２＝２ＦｅＯの反応式より、１モルのＣＯ２またはＨ２Ｏは１モルのＦｅを酸化できるだけであるのに対し、１モルのＯ２は２モルのＦｅを酸化できる）ので、ＯＤ＝（ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋２Ｏ２）／（ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋Ｏ２＋ＣＯ＋Ｈ２）［ただし、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、ＣＯおよびＨ２の単位は容量％］で定義するものとする。
【００６３】
アルカリ除去ゾーン４２内における雰囲気温度およびガス酸化度は、主バーナ７の空燃比や炉床５上への炭化水素ガスの吹込み（例えば、特開平１１−２１７６１５参照）などで調整することができる。
【００６４】
還元ブリケットＤの滞留時間は、アルカリ除去ゾーン４２を通過した後のアルカリ除去還元ブリケット（アルカリ除去還元塊成化物）Ｅ中のアルカリ金属元素含有量が許容値以下となるように調整すればよい。
【００６５】
［強度発現ゾーン］
上記のようにして、アルカリ除去ゾーン４２を通過してアルカリ金属元素が除去されたアルカリ除去還元ブリケットＥは、炉床の移動に伴って強度発現ゾーン４３に移送され、酸化性雰囲気下で加熱が継続される。
【００６６】
雰囲気温度としては、再酸化により生成したウスタイトを溶融しつつ、金属鉄は溶融させない温度（本例では、還元ゾーンの最高温度およびアルカリ除去ゾーン４２の雰囲気温度と同様の１２５０〜１３５０℃）を選択すればよい。
【００６７】
雰囲気は金属鉄の再酸化を進行させてウスタイトを生成させるために酸化性雰囲気とするが、ガス酸化度ＯＤで１．０以上、好ましくは１．０５以上、さらに好ましくは１．１以上とする。ただし、ガス酸化度ＯＤを高くしすぎると、金属鉄の再酸化が進みすぎて鉄金属化率が大きく低下してしまうので、１．３以下、好ましくは１．２５以下、さらに好ましくは１．２以下とするのがよい。
【００６８】
アルカリ除去還元ブリケットＥの滞留時間は、強度発現ゾーン４３を通過した後の製品還元鉄Ｆの圧潰強度が目標値以上となるように調整すればよい。
【００６９】
以上のようにして、アルカリ金属元素が十分に除去され、圧潰強度が高められた製品還元鉄Ｆが製造できる。
【００７０】
ただし、最終的に得られた製品還元鉄Ｆの使用先の要求によってアルカリ金属元素の許容含有量および必要圧潰強度が異なる。このため、還元ゾーン４１とアルカリ除去ゾーン４２と強度発現ゾーン４３の各ゾーンにおけるブリケットの滞留時間を調整する必要がある。還元ゾーン４１におけるブリケットの滞留時間は、炉床５の移動速度で自由に調整できるが、アルカリ除去ゾーン４２と強度発現ゾーン４３におけるブリケットの滞留時間を調整するためには、還元ゾーン４１の長さに対するこれらのゾーン４２，４３の長さの比率を予め設定しておく必要がある。
【００７１】
還元ゾーン４１とアルカリ除去ゾーン４２と強度発現ゾーン４３の各長さの割合は１：［０．１〜０．５］：［０．１〜０．５］とするのが好ましい。
【００７２】
還元ゾーン４１の長さに対する、アルカリ除去ゾーン４２と強度発現ゾーン４３の長さの割合の好ましい上限をともに０．５としたのは、図３および図４に示すラボ試験結果より、酸化鉄の還元がほぼ終了するのに要する加熱時間６ｍｉｎに対して、アルカリ金属元素の除去が十分（除去率６０％以上）になるのに要する加熱時間が３ｍｉｎであり、圧潰強度が最高となるのに要する時間も３ｍｉｎであることに基づくものであり、アルカリ除去ゾーン４２と強度発現ゾーン４３をこれ以上長くすると製品還元鉄Ｆの生産性が低下し、圧潰強度が却って低下するためである。
【００７３】
一方、還元ゾーン４１の長さに対する、アルカリ除去ゾーン４２と強度発現ゾーン４３の長さの割合の好ましい下限をともに０．１としたのは、０．１未満ではアルカリ金属元素の除去が不十分となり、圧潰強度が不足するためである。
【００７４】
（実施形態２）
上記実施形態１では、炭材内装ブリケットＣ中のスラグ成分組成および炭素含有量については特に限定しない場合を例示したが、これらの成分組成を所定の範囲とすることで、高炉や電気炉、転炉などの鉄原料としてより適した、炭素を十分に含有しつつ、圧潰強度がさらに高められた製品還元鉄が得られる。
【００７５】
具体的には、炭材内装ブリケットＣとして、該炭材内装ブリケットＣ中における、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯおよびＭｇＯの合計含有量を７〜１５質量％、ＭｇＯ含有量を０．１〜６質量％、Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２の質量比を０．３４〜０．５２、ＣａＯ／ＳｉＯ２の質量比を０．２５〜２．０（より好ましくは０．２５〜１．５、特に好ましくは１．０）とするとともに、該炭材内装ブリケットＣを還元して得られた製品還元鉄Ｆ中にＣが１〜９質量％残留するように該炭材内装ブリケットＣ中のＣ含有量を調整したものを用いるのが好ましい。
【００７６】
以下に、上記各パラメータの数値限定根拠を説明する。
【００７７】
＜炭材内装ブリケット中における、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯおよびＭｇＯの合計含有量を７〜１５質量％＞
炭材内装ブリケットＣ中における、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯおよびＭｇＯの合計含有量は、炭材内装ブリケットＣ中のスラグ成分含有量にほぼ相当する。炭材内装ブリケットＣ中のスラグ成分含有量が低すぎると、後述の還元鉄Ｆの強度発現作用を十分に発揮し得ず、一方、炭材内装ブリケットＣ中のスラグ成分含有量が高すぎると、還元後の還元鉄Ｆ中のスラグ含有量が高くなりすぎて鉄品位が低下する。炭材内装ブリケットＣ中における、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯおよびＭｇＯの合計含有量の好適範囲は、７〜１５質量％である。
【００７８】
なお、下記の加熱還元試験に用いた炭材内装ブリケットＣの、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯおよびＭｇＯの合計含有量はいずれも７〜１５質量％の範囲にあった。
【００７９】
＜ＭｇＯ含有量を０．１〜６質量％＞
ＭｇＯ含有量が高くなると、スラグの融点が高くなり、スラグの溶融量が減少し、後述の還元鉄Ｆの強度発現作用を十分に発揮し得なくので、ＭｇＯ含有量の上限は６質量％とした。一方、製鉄ダスト中には不可避的にＭｇＯ成分が含まれることから、ＭｇＯ含有量の下限は０．１質量％とした。
【００８０】
なお、下記の加熱還元試験に用いた炭材内装ブリケットＣのＭｇＯ含有量はいずれも０．１〜６質量％の範囲にあった。
【００８１】
＜Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２の質量比を０．３４〜０．５２、ＣａＯ／ＳｉＯ２の質量比を    ０．２５〜２．０（より好ましくは０．２５〜１．５、特に好ましくは１．０）＞
本発明者らは、先ず、製品還元鉄の圧潰強度に及ぼすスラグ成分組成の影響を調査するため、高炉ダストを含む製鉄ダストと鉄鉱石を用いて種々のスラグ成分組成を有する炭材内装ブリケットを作製し、上記［課題を解決するための手段］の項で述べたラボ試験と同じ試験装置を用い、Ｎ２＝１００％雰囲気下にて加熱還元試験を行い、酸化鉄の還元が終了した時点での還元鉄の圧潰強度を測定した。
【００８２】
測定結果を図６に示す。同図に示すように、Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２の質量比を０．３４〜０．５２、ＣａＯ／ＳｉＯ２の質量比を０．２５〜１．０の範囲とするとすることで、還元鉄の圧潰強度が１８０ｋｇｆ／個（約１７６０Ｎ／個）以上と、さらに上昇することを見出した。
【００８３】
このように、炭材内装ブリケットのスラグ成分のＣａＯ／ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２の質量比を特定の範囲とすることで還元鉄の圧潰強度が上昇する理由は、以下のように考察される。
【００８４】
すなわち、図７に示すように、ＦｅＯ（３０質量％一定）−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系状態図上に上記特定範囲をプロットすると、該特定範囲では液相線温度が１２００〜１３００℃程度の比較的低温の領域となることから、スラグ成分（ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２）がウスタイト（ＦｅＯ）と反応して低融点化し、その一部が溶融して固液共存状態になり、金属鉄の焼結が促進されるためと考えられる。
【００８５】
ここで、図７から明らかなように、上記特定範囲は、最低融点である共晶点Ｐを含まない、少しだけ高温側に外れた領域であることがわかる。この理由は以下のように考察される。すなわち、炭材内装ブリケットＣのスラグ成分を図７の共晶点Ｐ近傍の組成とすると、スラグ成分がウスタイト（ＦｅＯ）と反応して一挙に全量溶融してしまい、このようなスラグ成分の急激な全量溶融は、ブリケット内に空隙を多く作り、却って金属鉄の焼結の促進を妨げるため、高強度が得られない。これに対し、炭材内装ブリケットＣのスラグ成分を図７の上記特定範囲とすることで、スラグ成分の全量ではなく一部が溶融した固液共存状態が得られることにより、スラグの溶融による空隙の形成を抑制しつつ、金属鉄の焼結を促進させることができることになる。要するに、還元鉄の強度発現は、スラグ相によるものでなく、金属鉄の焼結構造によるものである。
【００８６】
ここで、図８に示すように、ＭｇＯ（５質量％一定）−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系状態図上に上記特定範囲をプロットすると、該特定範囲では液相線温度は１３００〜１４００℃程度となり、図７に示すＦｅＯが共存する場合に比べて１００℃程度高い液相線温度となる。このことから、スラグ成分の溶融を容易にするためにはウスタイト（ＦｅＯ）の共存が必要なことが理解される。
【００８７】
なお、炭材内装ブリケットＣのＣａＯ／ＳｉＯ２は、上述の試験結果より０．２５〜１．０の範囲とするのが特に好ましいが、炭材内装ブリケットＣ中にＣａＯが過剰に存在する場合でも、ＣａＯの一部が溶融することで、溶融スラグのＣａＯ／ＳｉＯ２が０．２５〜１．０の範囲となりうるので、上記と同様の作用により金属鉄の焼結が促進され、還元鉄の強度が発現されるため、ＣａＯ／ＳｉＯ２は０．２５〜２．０（さらには０．２５〜１．５）の範囲を好適範囲としたものである。
【００８８】
炭材内装ブリケットＣのスラグ成分の組成の調整は、例えば、複数の異なるスラグ成分組成を有する製鉄ダストや鉄鉱石の配合割合の他、石灰石、生石灰等のＣａＯ源の添加量を調整すること等によって行うことができる。
【００８９】
＜炭材内装ブリケットを還元して得られた製品還元鉄中のＣ残留量：１〜９質量％＞
炭材内装ブリケットＣを還元して得られた製品還元鉄Ｆ中のＣ残留量が低くなりすぎると、高炉や転炉、電気炉等の鉄原料として使用した場合における、製品還元鉄Ｆ中に残留する未還元の酸化鉄（ＦｅＯ等）を還元する還元材としての残留炭素の作用が不十分となり、一方、製品還元鉄Ｆ中のＣ残留量が高くなりすぎると、還元鉄Ｆ中に残留する多量の炭素粒子が金属鉄粒子の結合を妨げるため還元鉄Ｆの強度が不足する。炭材内装ブリケットＣを還元して得られた製品還元鉄Ｆ中のＣ残留量の好適範囲は１〜９質量％である。
【００９０】
なお、上記の加熱還元試験に用いた炭材内装ブリケットを還元して得られた製品還元鉄中のＣ含有量はいずれも１〜９質量％の範囲にあった。
【００９１】
製品還元鉄Ｆ中のＣ残留量の調整は、炭材内装ブリケットＣ中のＣ含有量を調整することよって行うことができ、例えば、炭材内装ブリケットＣの製造時において、炭素含有量の高い高炉ダストの配合割合や、石炭、コークス粉等の炭材の添加量を調整することによって行うことができる。
【００９２】
炭材内装ブリケットＣ中の炭素含有量Ｘｃは、具体的には以下の式（１）を用いて設定すればよい。
【００９３】
Ｘｃ＝ＸｃＴ＋ＸｃＲ  …式（１）
ここに、ＸｃＴ＝（１２／１６）・Ｘｏであり、ＸｃＴは、炭材内装ブリケットＣ中の酸化鉄および酸化亜鉛を完全に金属まで還元するのに必要な理論Ｃ量であり、ＸｃＲは、この理論Ｃ量ＸｃＴにより前記酸化鉄および酸化亜鉛が完全に金属まで還元された際における、還元鉄中の残留Ｃ量であり、Ｘｏは、炭材内装ブリケットＣ中における、酸化鉄の酸素と酸化亜鉛の酸素との合計量である。
【００９４】
上記式（１）において、酸化鉄の他に酸化亜鉛の還元を考慮したのは、原料として製鉄ダストを用いる場合には、相当量の酸化亜鉛が含まれ、その還元に相当量のＣ量を必要とするためである。ただし、鉛、アルカリ金属など他の非鉄金属の酸化物の含有量は酸化鉄や酸化亜鉛に比べて少ないので無視した。
【００９５】
ここで、理論Ｃ量は、酸化鉄または酸化亜鉛の酸素１モルを還元するのに炭素１モルを必要とするとして定義したものである。しかしながら、実際の移動炉床炉による炭材内装ブリケットＣの還元においては、炭素による酸化鉄または酸化亜鉛の還元（直接還元）で発生したＣＯガスでさらに酸化鉄または酸化亜鉛の還元（ガス還元）が進行するため、酸化鉄または酸化亜鉛の酸素１モルを還元するのに炭素は１モルより少ない量でよい。一方、移動炉床炉内での炭材内装ブリケットＣの加熱はバーナの燃焼で行われるため、その燃焼ガスによって炭材内装ブリケットＣ中の炭材（炭素）の一部が、酸化鉄および酸化亜鉛の還元に使われることなく消費される。結果的には、ガス還元によるＣ消費量の減少分とバーナ燃焼ガスによるＣ消費量の増加分がほぼ相殺されるため、上記理論Ｃ量を、実際に還元に必要なＣ量とみなすことができる。
【００９６】
（実施形態３）
上記実施形態１、２では、炭材内装ブリケットＣ内の物理的構造については特に限定しない場合を例示したが、炭材内装ブリケットＣ内の物理的構造、特に、炭材内装ブリケットＣの気孔率を特定の範囲とすることで、還元して得られた製品還元鉄Ｆ中の残留炭素量が多い場合でも、十分に高い圧潰強度が確実に得られる。
【００９７】
具体的には、炭材内装ブリケットＣとして、気孔率を３７．５％以下のものを用いるのが推奨される。
【００９８】
以下に、炭材内装ブリケットＣの気孔率を３７．５％以下に限定した根拠を説明する。
【００９９】
本発明者らは、製鉄ダストを使用して製作した炭材内装ブリケットを上記実施形態２と同様の試験条件で還元して得られた還元鉄Ｆの圧潰強度に及ぼす各種パラメータの影響の調査を行った。
【０１００】
図９に、還元鉄中のＣ含有量と還元鉄の圧潰強度との関係を示す。同図に示すように、高炉等の鉄原料としてより適した、圧潰強度が１８０ｋｇｆ／個（約１７６０Ｎ／個）以上を示す還元鉄は、低Ｃ含有量（Ｃ：１質量％以上４質量％未満）のもの［領域Ａ］と、高Ｃ含有量（Ｃ：４質量％以上）のもの［領域Ｂ］が存在することがわかった。ここで、領域Ａのものは、還元鉄中のＣ含有量が高くなるほど還元鉄の圧潰強度が低下するという従来の技術常識（図中の直線Ｌ）の延長線上にあるものであるが、領域Ｂのものは、この従来の技術常識から離れて、高Ｃ含有量でも高い圧潰強度が得られるものである。
【０１０１】
このように、高Ｃ含有量でも高い圧潰強度が得られる理由についてさらに検討を進めた結果、還元前の炭材内装ブリケットの気孔率が影響していることを見出した。
【０１０２】
図１０に、炭材内装ブリケットの気孔率と還元鉄の圧潰強度との関係を示す。同図に示すように、炭材内装ブリケットの気孔率と還元鉄の圧潰強度との間には、還元鉄のＣ含有量のレベルによらず、非常に良好な相関関係が認められる。
【０１０３】
したがって、同図に示すように、炭材内装ブリケットの気孔率を３７．５％以下に制御することによって、Ｃ含有量に関わらず１８０ｋｇｆ／個（約１７６０Ｎ／個）以上の高圧潰強度を有する還元鉄を確実に製造することができる。
【０１０４】
このように、炭材内装ブリケットの気孔率を所定値以下とすることで、炭材内装ブリケット中における、酸化鉄粒子間の距離が小さくなり、還元後の金属鉄粒子の結合（金属鉄の焼結）が促進され、還元鉄の強度がより向上するものと考えられる。
【０１０５】
なお、炭材内装ブリケットの気孔率は小さくしすぎると、還元時に爆裂（バースティング）を起こしやすくなるので、その下限は２５％とするのが好ましい。
【０１０６】
ここに、炭材内装ブリケットの気孔率は、炭材内装ブリケットの見掛け密度と真密度から、
気孔率（％）＝（１−［見掛け密度］／［真密度］）×１００
で計算されるが、炭材内装ブリケットの見掛け密度としては、乾燥ブリケットの見掛け密度を測定して使用し、炭材内装ブリケットの真密度としては、炭材内装ブリケットの構成原料それぞれ単独の真密度を配合割合で加重平均して求めた値を使用した。
【０１０７】
製鉄ダストは粒度が非常に細かいため圧密することが難しく、使用する製鉄ダストの種類や配合割合によっては、通常の成形手段では炭材内装ブリケットの気孔率を３７．５％以下とすることが困難な場合がある。そのような場合には、例えば、ブリケットマシンで圧縮成形した後の篩下をリサイクル原料として新原料に混ぜてブリケットマシンに戻し圧縮性成形することで炭材内装ブリケットの見掛け密度を高める（すなわち、気孔率を小さくする）手段（特開２００９−７６６７号公報参照）を採用することができる。
【０１０８】
（実施形態４）
上記実施形態１〜３では、炭材内装ブリケットＣ中に内装される炭材の粒度については特に限定しない場合を例示したが、炭材の粒度を特定の範囲とすることで、炭材内装ブリケットＣを還元して得られた製品還元鉄Ｆの圧潰強度を確保しつつ、還元鉄Ｆ中の残留炭素量をより多くすることができる。
【０１０９】
具体的には、炭材内装ブリケットＣ中に含まれる炭材の、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による平均粒径ｄ５０を３０μｍ以下（さらには１０μｍ以下）とするのが推奨される。
【０１１０】
例えば、製鉄ダストとして、コークス粉や微粉炭由来の炭素粒子を多量に含有する高炉湿ダストを用い、その高炉湿ダストの炭素粒子を炭材として炭材内装ブリケットを作製し、これを還元して得られた還元鉄は、圧潰強度を確保しつつ、還元鉄中の残留炭素量を多くすることができることがわかっている。その高炉湿ダストについてレーザー回折散乱式粒度分布測定法で粒度分布を測定した結果、図１１に示すような粒度分布が得られた。  また、図１２は、高炉湿ダストを走査型電子顕微鏡で観察したものである。同図において、角張った大きめの粒子は酸化鉄、球状の粒子はＣａＯ−ＳｉＯ２−ＦｅＯ系のスラグと同定されたが、炭素は軽元素のためどの粒子が炭素粒子かは確定できなかった。しかしながら、酸化鉄の大きな粒子を除くと微細粒のため、炭素粒子も微細粒になっていると推定される。以上の考察より、炭素粒子の粒度は、少なくとも、図１０に示す高炉湿ダスト全体の粒度（平均粒径ｄ５０で３０μｍ）以下であることは明らかであり、図１１の走査型電子顕微鏡による観察結果から、平均粒径ｄ５０で１０μｍ以下と推定される。
【０１１１】
以上のことから、炭材内装ブリケットＣ中に含まれる炭材の、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による平均粒径ｄ５０の推奨値は、３０μｍ以下、さらには１０μｍ以下とした。
【０１１２】
炭材内装ブリケットＣ中に含まれる炭材の平均粒径ｄ５０の調整は、例えば、高炉湿ダストを原料の一部として用いる場合は、その配合割合を調整することにより行えばよく、炭材として粉状石炭やコークス粉を添加する場合は、それらの粉砕粒度を調整することにより行えばよい。
【０１１３】
（変形例）
上記実施形態では、炭材内装塊成化物の塊成化物としての形態としてブリケットを例示したが、ペレットでもよい。
【０１１４】
また、上記実施形態では、移動炉床炉の炉形式として回転炉床炉を例示したが、直線炉を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
製鉄設備において、製鉄ダストから還元鉄を製造する技術として有用である。
【符号の説明】
【０１１６】
１：混合機
２：双ロール型ブリケットマシン
３：乾燥機
４：移動炉床炉（回転炉床炉）
４１：還元ゾーン
４１ａ〜４１ｅ：サブゾーン
４２：アルカリ除去ゾーン
４３：強度発現ゾーン
５：炉床
６：隔壁
７：主バーナ
８：二次燃焼バーナ
Ａ：アルカリ金属元素を含有する製鉄ダスト（アルカリ含有製鉄ダスト）
Ｂ：配合原料
Ｃ：炭材内装塊成化物（炭材内装ブリケット）
Ｃ’：装入ブリケット
Ｄ：還元塊成化物（還元ブリケット）
Ｅ：アルカリ除去還元塊成化物（アルカリ除去還元ブリケット）
Ｆ：製品還元鉄
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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