(57)【要約】  本発明は、酸化鉄を含有する成形体を、小粒酸化鉄担体から、前記小粒酸化鉄担体と結合剤としてベントナイトと水とを含む混合物の形成を通じて、前記混合物の加圧を通じて、及び、前記加圧の際に得られたグリーン成形体の硬化を通じて製造するための方法と、前記方法によって製造された成形体と、前記成形体の塊状鉄担体としての使用とに関する。本発明によれば、前記混合物に対しては、その構成要素をまとめた後、少なくとも３分間から３０分間までの混練プロセスが行われ、引き続いて、加圧が行われる。前記成形体は、熟成プロセスを行わずに製造される。
2013525605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化鉄を含有する成形体を、小粒酸化鉄担体から、前記小粒酸化鉄担体と結合剤としてベントナイトと水とを含む混合物の形成を通じて、前記混合物の加圧を通じて、及び、前記加圧の際に得られたグリーン成形体の硬化を通じて製造するための方法において、
前記混合物に対しては、その構成要素をまとめた後、少なくとも３分間、好ましくは少なくとも５分間、３０分間まで、好ましくは２０分間まで、特に好ましくは１５分間までの混練プロセスが行われ、引き続いて、加圧が行われることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記混合物は、前記小粒酸化鉄担体の量に対して、３重量％から１２重量％のベントナイトを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記混合物は、鉄を含有する冶金残留物も有しており、好ましくは、
‐金属化鉄微粒子と、
‐スケールと、
‐冶金ダストと、
‐冶金スラッジと、
‐本発明に基づいて製造された成形体を用いて得られた海綿鉄及び／又は銑鉄が用いられる製鋼プロセスから生じる材料と、
から成る群の少なくとも１つの構成要素を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
当該混合物は、微粒子状の赤鉄鉱及び／又は褐鉄鉱材料も含んでいることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記混合物は、還元ガスを用いて酸化鉄担体を還元するための設備の炉頂ガス、還元ガス、又はジェネレータガスの脱塵の際に生じる微粒子状材料も含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記混練プロセスの間に、前記混合物の加熱が行われることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法によって得られる成形体。
【請求項８】
請求項７に記載の成形体の、海綿鉄又は液状銑鉄を製造するための、塊状酸化鉄担体としての使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小粒酸化鉄担体と結合剤としてベントナイトと水とを含む混合物を形成し、当該混合物に加圧し、加圧の際に得られたグリーン成形体を硬化させることによって、小粒酸化鉄担体から酸化鉄を含有する成形体を製造するための方法と、当該方法によって製造された成形体と、当該成形体の塊状鉄担体としての使用と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
固定床を有する直接還元シャフトが用いられる、例えばＭＩＤＲＥＸ(登録商標)又はＨＹＬ(登録商標)法等の、海綿鉄を製造するための多くの方法において、又は、還元がシャフト内で行われる、例えばＣＯＲＥＸ(登録商標)法等の、液状銑鉄を製造するための溶融還元法において、塊状の酸化鉄担体、例えば塊鉱又はペレットが出発物質として用いられる。輸送及び取り扱いによって、塊状の酸化鉄担体は磨耗するか、又は、破損し得る。このような分解産物は、固定床を有する直接還元シャフトで用いるには微細すぎる。なぜなら、当該分解産物は、固定床のガス透過性を全体として低下させ、還元ガスの不均衡配分又はその結果として部分的に不完全な還元の危険を高めるからである。それゆえ、固定床を有する直接還元シャフトに装入する前に、このような分解で形成された小さな粒子を、塊状の酸化鉄担体から成る酸化鉄担体から、ふるい分け及び／又は精査によって、例えば、ふるい分けの場合は粒径６．３ｍｍ、精査の場合は粒径＜２００μｍで分離しなければならない。
ここで、小粒という概念は、粒径が１０ｍｍ未満、好ましくは６．３ｍｍ未満、特に好ましくは５ｍｍ未満の粒子を意味すると理解される。これらの値は、ふるい分けに用いられる、小粒粒子が通って落ちるふるいの目の幅を示している。
小粒粒子の粒径が、小粒として表現される。
【０００３】
小粒粒子を用いるためには、当該粒子を塊の形状に変える、すなわち、凝集させなければならない。
焼結装置又はペレット製造装置が近くに存在する場合、当該装置は、小粒粒子の凝集に用いられる。しばしば、装置アセンブリ内に、小粒粒子のブリケットを製造するためのコールドブリケット製造装置も存在している。塊状酸化物の小粒粒子は、いくつかの場合においては、戻り貨物を通じて鉱石供給者に返送される。
微粒子状の材料を、ペレット又は焼結物のような塊の形状に変換するための凝集方法は、大きな規模においてのみ、経済的に実施可能である。それゆえ、凝集を行わず、塊状の酸化鉄担体の分解からの小粒粒子を用いずに廃棄することもしばしばである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】オーストリア特許第３９９８８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、小粒粒子を塊状に変えるための方法を提供することにあり、当該方法は、小粒粒子を、海綿鉄又は液状銑鉄の製造のための経済的利用に適したものにする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本課題は、酸化鉄を含有する成形体を、小粒酸化鉄担体から、小粒酸化鉄担体と結合剤としてベントナイトと水とを含む混合物を形成し、当該混合物に加圧し、加圧の際に得られたグリーン成形体を硬化させて成形体にすることによって製造するための方法において、
当該混合物に対しては、その構成要素をまとめた後、少なくとも３分間、好ましくは少なくとも５分間、３０分間まで、好ましくは２０分間まで、特に好ましくは１５分間までの混練プロセスが行われ、引き続いて、加圧が行われることを特徴とする方法によって解決される。
【０００７】
成形体は、微粒子状の物質を加圧によって凝集体にしたものである。成形体の例は、ブリケット、タブレット、及び、すくわれ若しくはスラブ、又は、慎重な分解によって、すくわれ若しくはスラブから形成された塊状の断片である。
【０００８】
小粒酸化鉄担体から成形体を製造することが、ペレットの製造に対して有する利点は、成形体の製造、例えばブリケットの製造が、装入材料の質及び量の変動に柔軟に反応できること、並びに、微粉砕による装入材料の処理及びグリーン成形体の燃焼を省略できることにある。したがって、成形体の製造、例えばブリケットの製造は、原則的に、１０００００ｔ／ａまでの量において生じる小粒粒子の加工に、より適している。
【０００９】
結合剤としてベントナイトが用いられる。ここで、ベントナイトとは、様々な粘土鉱物の混合物であり、主要成分として、スメクティックなフィロケイ酸塩、好ましくはモンモリロナイトを含有する材料であると理解される。スメクティックなフィロケイ酸塩、好ましくはモンモリロナイトは、少なくとも６０重量％、好ましくは７０重量％の量で存在している。このとき、ベントナイトは、天然に存在する鉱物であるか、又は、添加剤の添加若しくは方法ステップの実施によって得られる天然鉱石の改質物である。
【００１０】
小粒酸化鉄担体とは、例えば、塊状の酸化鉄担体の装入時に生じるダストでもあると理解される。
【００１１】
好ましくは、当該混合物は、小粒酸化鉄担体の量に対して、３重量％から１２重量％、好ましくは６重量％から１０重量％のベントナイトを含有している。ベントナイトが比較的少ない場合、結合剤として十分な作用が保障されない。ベントナイトが比較的多い場合、追加的なベントナイトの消費は、成形体におけるその結合剤としての作用に、重要な利益を生み出さない。加えて、製鋼設備内での成形体のさらなる加工は、ベントナイト含有量の増大によって促進されたスラグの形成によって困難となる。さらに、ベントナイトの割合が比較的大きいと、成形体を輸送する際に不必要なバラストとなる。
【００１２】
当該混合物の成分は、１つ又は複数のステップにおいて混合可能である。例えば、まず混合物の固体成分をまとめて、予混合した後、ねり粉状に調整するために水と混合しても良い。次に、全成分のねり粉状の混合物の混練プロセスが行われる。
しかしながら、混合物の固体成分と液体成分とを全て、１つのプロセスで混合しても良い。
混練プロセスは、少なくとも３分、好ましくは少なくとも５分、最長３０分まで、好ましくは２０分まで、特に好ましくは１５分まで継続する。このとき、境界値はそれぞれ含まれている。３分よりも短い時間の場合、得られたグリーン成形体及び成形体の特性は不十分である。３０分を超える時間の場合、グリーン成形体及び成形体の特性に重大な変化は生じないが、熟成に比べて節約できる時間は、混練プロセスの時間が増加するので減少する。
【００１３】
ベントナイトを結合剤として用いる場合、一般的には、ベントナイト及び水を含有する混合物、特にベントナイトを、数時間にわたり静止して貯蔵し、膨張させる。このプロセスは熟成とも呼ばれ、これによって、ベントナイトの結合剤としての結合力が増強される。熟成の期間は、熟成時間と表記される。
本発明では、成分をまとめた後の混合物に対して行われる混練プロセスによって、時間を要する熟成を省略することができるが、成形体の特性が大きく悪化することなく、又は、改善されることすらある。それによって、所定の処理量において、この処理ステップに必要な貯蔵場所（バンカー若しくはパイルの体積）が減少するか、又は、所定の寸法の貯蔵場所において、より多い処理量が得られる。さらに、当該混合物と、したがって最終製品である成形体の構造とが均質化され、それによって、成形体が一定の品質を得るために必要な結合剤の量を減少させることができる。
【００１４】
表１は、一連の試験の枠内における、成形体を製造するための試験について、成形体の耐破損性（ＳＦ）及び点的耐圧性（ＰＤＦ）に関して行った評価を示している。ここで、成形体は、本発明に係る方法に従って混練プロセスで、又は、先行技術に従って熟成プロセスで製造される。当該成形体はブリケットである。
【００１５】
本発明に基づいて製造されたグリーン成形体及び成形体と、熟成によって製造されたグリーン成形体及び成形体との耐破損性は、それぞれ同じ装入材料で、他は同じ条件であれば、グリーン成形体でも、空気中及び熱によって乾燥させた成形体でも、同じ桁になる。
【００１６】
本発明に基づいて製造された成形体及びグリーン成形体は、熟成によって製造された成形体及びグリーン成形体に比べて、それぞれ同じ装入材料で、他は同じ条件であれば、特に熱によって乾燥させた成形体において、点的耐圧性の上昇を示す。
【００１７】
このとき、熱によって乾燥した後の成形体の点的耐圧性に関する挙動は、還元領域に装入された後の成形体の挙動の指標であると見なされる。本発明に基づいて製造された成形体は、特に、その点的耐圧性の特性によって、工業的な還元プロセスに用いるのに、熟成によって製造された成形体よりも明らかに適している。
【００１８】
小粒酸化鉄担体として、表１に示した全ての試験において、ブラジルのミナスジェライス州のファブリカ鉱山のシンターフィード（ＦＥＲＴＥＣＯ）が用いられた。成形体の製造に用いられた粒径は、ｄ５０が０．７５ｍｍ及びｄ９５が３．１５ｍで、０ｍｍから８ｍｍである。試験の条件を一定にするために、シンターフィードを、試験の前に湿度＜１％まで熱によって乾燥させた。
【００１９】
以下の、製品として一般的なベントナイトが用いられた。
ＩＫ＝ＩＫＯ  Ｂｏｎｄ  Ｄ(登録商標)（約９０％のモンモリロナイトを有する、ＩＫＯ  Ｅｒｂｓｌｏｅｈ社の活性化カルシウムベントナイト）
ＶＯ＝ＶＯＬＣＬＡＹ(登録商標)（約７０％〜８０％のモンモリロナイトを有する、Ｓｕｅｄ−Ｃｈｅｍｉｅ社の天然ナトリウムベントナイト）
ＴＩ＝ＴＩＸＯＴＯＮ(登録商標)（約７０％のモンモリロナイトを有する、Ｓｕｅｄ−Ｃｈｅｍｉｅ社の活性化カルシウムベントナイト）
ＣＡ＝ＣＡＬＣＩＧＥＬ(登録商標)（Ｓｕｅｄ−Ｃｈｅｍｉｅ社の天然カルシウムベントナイト）
【００２０】
当該混合物は、Ｌｏｅｄｉｇｅ社のＦＭ１３０Ｄ型バッチ式ミキサ内で製造された。
【００２１】
混練プロセスに用いられたＫｏｅｐｐｅｒｎ社の混練機は、垂直に立っている円柱状の容器から構成されており、この容器を通って、混練アームを有し、中央で回転するシャフトが導かれている。
混練プロセスの間、混合物に熱を供給するために必要に応じて行われる混練機の加熱は、ハウジングを通じて行われた。このために、６ｂａｒから８ｂａｒの飽和蒸気が利用された。
【００２２】
グリーン成形体の製造は、Ｋｏｅｐｐｅｒｎ社の５２／１０型試験用圧力ロールを用いて行われた。グリーン成形体のために選択されたクッション状のフォーマットは、２０ｃｍ３の呼び容積を有している。加圧されるべき材料の輸送は、重力分配器を用いて行われた。このとき、試験用圧力ロールによって、複数のグリーン成形体から成る複合体が形成された。当該複合体においては、複合体の周縁領域にも中心領域にもグリーン成形体が存在する。
耐破損性又は点的耐圧性の調査の目的で個々のグリーン成形体又は個々の成形体を得るために、当該複合体は、各グリーン成形体間の分割継ぎ目に沿って破砕される。通常、当該複合体は、試験用圧力ロールから排出する際に割れて個々のグリーン成形体になる。
【００２３】
表１の成形体を製造する際、小粒酸化鉄担体に、まずベントナイト（Ｂｅｎｔ）が、次に水（Ｗ）が混合された。混合時間はそれぞれ２分であった。ベントナイト及び水のパーセント表示は重量パーセントである。重量パーセントは、それぞれの試験において用いられた小粒酸化鉄担体の量に関連している。
【００２４】
混合プロセスに引き続いて、本発明に係る成形物を製造するために、当該混合物が混練機内で混練された。このとき、場合によっては、混練機が加熱された。すなわち、ハウジングを通じて間接的に加熱された。このようにして得られた結果は、表１において、処理の欄に混練＋Ｈ．と表記されている。ここで、Ｈ．は加熱を意味する。同欄の混練−Ｈ．は、混練機の加熱を行わなかった処理を意味している。
【００２５】
熟成によって成形体を製造する場合は、当該混合物は、混合プロセスに引き続いて、熟成容器内で放置された。
【００２６】
混練機内での混練プロセスの後、又は、熟成容器内での熟成の後、グリーン成形体を製造するために、当該混合物は加圧されるべき材料として、試験用圧力ローラ内で加圧された。
このとき得られるグリーン成形体はまだ柔らかく、そのことはこの用語に「グリーン」という言葉が加えられていることによって表されているのだが、完成した成形品を得るために、このグリーン成形体に対して硬化プロセスが行われる。この硬化プロセスは、例えば、空気中での保管及び／又は熱処理を通じた少なくとも部分的な乾燥によって行うことができる。
【００２７】
加圧の後、個々のグリーン成形体について、それぞれ術語で言うところのグリーンな状態において直接、耐破損性（ＳＦ）及び点的耐圧性（ＰＤＦ）が試験された。これらの試験の結果は、ＳＦグリーン及びＰＤＦグリーンの欄に示されている。
耐破損性及び点的耐圧性の測定は、それぞれ、空気中で１時間硬化させた後と、空気中で２４時間又は７２時間硬化させた後とに繰り返された。これらの試験の結果は、「SF n.24h(72h)*」及び「PDF n.24h(72h)*」の欄に示されている。
【００２８】
各試験で得られたグリーン成形体の部分量を、２９０℃で３０分間乾燥させ、空気中で冷却した後、耐破損性及び点的耐圧性が同じく試験された。これらの試験の結果は、「SF getr.」及び「PDF getr.」の欄に示されている。
【００２９】
耐破損性を調べるための落下試験（ＡＳＴＭ  Ｄ４４０に依拠）では、グリーン成形体、又は、空気中での乾燥若しくは熱による乾燥によって硬化した成形体の重さ４ｋｇのサンプルが、落下管を通って、２ｍの高さから、底部が硬質な鋼板の形態で構成された収集容器内に４回落下する。落下管の直径は２００ｍｍであり、収集容器の直径は２６０ｍｍである。鋼板の厚さは１２ｍｍである。ふるい分析による落下試験の評価は、２回目の落下及び４回目の落下の後に行われる。表１の数値は、それぞれ、４回落下した後の粒径＞２０ｍｍの粒子の割合を示したものである。
【００３０】
点的耐圧性を調べるために、ＥＲＩＣＨＳＥＮ社の４６９型試験機が用いられた。この試験方法では、各グリーン成形体又は空気中での乾燥若しくは熱による乾燥によって硬化した成形体は、２つのホルダ間で締め付けられる。２つのホルダの内、下側は力変換機に連結されており、上側は、スピンドルドライブを用いて、わずかに増大する圧負荷を加えるために、連続的に調整される。下側ホルダは、直径８０ｍｍの円板によって、上側ホルダは、直径１０ｍｍの水平な丸棒によって形成される。上側ホルダに関する送り速度は、８ｍｍ／分である。点的耐圧性は、グリーン成形体又は硬化した成形体の破断前における最大荷重負担能力として記録される。表１の数値は、点的圧力負荷による破断時の平均点的耐圧性をニュートンで表したものである。それぞれ、６個のグリーン成形体又は試験用圧力ロール内で得られた複合体の中心領域からの成形体と、６個のグリーン成形体又は当該複合体の周縁領域からの成形体とが調べられた。これらの試験で得られたデータから、平均値が算出された。それぞれ、最小値及び最大値は考慮しなかった。当該平均値は表１に示されている。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
本発明のさらなる対象は、本発明に係る方法によって得られた成形体と、本発明に係る方法によって得られた成形体の、海綿鉄又は液状銑鉄を製造するための塊状の酸化鉄担体としての使用と、である。海綿鉄の製造は、例えば還元シャフト、回転炉、又は回転管内で行われ得る。ここで、海綿鉄は、溶融還元プロセスにおいて、溶融ガス化装置を用いて液状銑鉄を製造するための中間生成物である。このとき、溶融還元‐直接還元複合設備又は直接還元‐石炭ガス化複合設備も関係する。
この使用において、成形体の使用は、異なる塊状酸化鉄担体の使用と同様に行われる。
【００３３】
本発明に係る方法の好ましい一実施形態によると、混合物は、鉄を含有する冶金残留物も含んでいる。例えば、金属化鉄微粒子、例えば圧延スケール等のスケール、例えばブラスト炉ダスト、転炉ダスト、ＢＯＦ排出物、金属スラグ細粒ダスト、ＥＡＦ排出物、又はＥＡＦダスト等の冶金ダスト、例えばブラスト炉スラッジ、ＢＯＦスラッジ、又は熱間圧延機スラッジ等の冶金スラッジ、細粒鉄、鉄粉である。
場合によっては、このような脱塵装置又はスクラバから生じる材料は、本発明に基づいて成形体の製造に利用される前に、鉄を富化するための準備ステップに送られる。
好ましくは、当該混合物は、以下の群の少なくとも１つの構成要素を有している。
‐金属化鉄微粒子
‐スケール
‐冶金ダスト
‐冶金スラッジ
‐本発明に基づいて製造された成形体を用いて得られた海綿鉄及び／又は銑鉄が用いられる製鋼プロセスから生じる材料
ここでは、例えば、海綿鉄からふるい分けられた小粒材料が用いられることも含まれている。
ここでは、例えば、メンテナンスの理由等で行われる、海綿鉄及び／又は銑鉄を得るためのアセンブリ、例えば直接還元シャフト又は溶融ガス化装置の停止の際に生じた材料が、ふるいにかけられた後で用いられることも含まれている。
ここで、金属化鉄微粒子という概念は、微粒子状の金属化鉄（Ｆｅ）担体であると理解される。微粒子状とは、粒子の直径が６ｍｍまでを指している。好ましくは、鉄を含有する冶金残留物は、鉄及び炭素の結合分を含有している。その含有量は５０重量％を超える。しかしながら、どれ以上の鉄及び炭素の結合分の含有量で、本発明に係る方法における利用が経済的に有意義になるかは、鉄を含有する冶金残留物の生じる量と、このような鉄を含有する冶金残留物の廃棄処理費用とに左右される。このとき、好ましくは、本発明に基づいて製造された成形体を用いて得られた海綿鉄及び／又は銑鉄が用いられる製鋼プロセスから生じる材料が用いられる。このようにして、冶金残留物は、その生成につながるプロセスに再循環され得る。このような再循環は有益である。なぜなら、例えば金属化鉄微粒子、スケール、冶金ダスト、冶金スラッジ等の冶金残留物は、鉄及び／又は炭素を大きな割合で含有しており、再循環された物質は、多くの費用を投じて廃棄処分しなくても良いからである。還元プロセスにおいては、冶金残留物内に含まれる鉄は、鉄鉱石の節約をもたらし、炭素は、還元剤の節約をもたらす。
【００３４】
特定の冶金残留物、特にスケール、細粒鉄、鉄粉は、その粒子形状又は機械的特性に基づき、力学的には内部摩擦によって、成形体を破壊するために要する力を増大させるので、成形体において構造を補強する構成要素として作用する。この要する力が大きければ大きいほど、成形体の強度は高くなる。この構造を補強する作用は、成形体の強度の増大に表出している。強度の観察は、一般的に、雰囲気温度における強度を示す低温強度と、それぞれ設定された試験条件によって決定された、雰囲気温度よりも高い温度における強度を示す高温強度とに分けて行われる。鉄を含有する冶金残留物による成形体の低温強度の改善の他に、成形体の高温強度も、特に還元中に与えられた条件下において、鉄を含有する冶金残留物によって改善可能である。多くの冶金残留物中に含有される炭素は、例えば、成形体を加熱する際に、成形体内部で還元反応を引き起こし、当該還元反応は、成形体の高温強度を高める。
成形体を製造するために、小粒酸化鉄担体と冶金残留物とを共に用いる場合、成形体は、追加的な強度を獲得する。したがって、成形体に強度を与えるために加えられる結合剤を節約し、それによって、不活性物質又はスラグを形成する物質が成形体に導入されるのを制限することができる。
【００３５】
当該混合物は、鉄を含有する冶金残留物を、小粒酸化鉄担体の量に対して、１００重量％までの量で含んでいても良い。
【００３６】
さらなる好ましい一実施形態によると、当該混合物は、微粒子状の赤鉄鉱及び／又は褐鉄鉱材料も含んでいる。微粒子状とは、粒子の直径が６ｍｍ未満であると理解される。
還元プロセスにおいて還元が困難な酸化材料が、特に磁鉄鉱の形態で存在する場合、そのような材料と結びついた還元反応速度の問題は、還元が困難な材料が、例えば磁鉄鉱の形態において、微粒子状の、同じ還元プロセスにおいて容易に還元可能な材料であって、特に赤鉄鉱又は褐鉄鉱の形態の材料と混合されることによって克服され得る。特許文献１によると、この混合物によって還元反応速度の改善が期待される。
【００３７】
微粒子状の還元可能な材料は、還元ガスを用いて酸化鉄担体を還元するための設備内、例えば、固定床を有する直接還元シャフトを用いる海綿鉄を製造するための方法を実施するための設備内で、例えばＭＩＤＲＥＸ(登録商標)若しくはＨＹＬ(登録商標)法において、又は液状銑鉄を製造するための溶融還元法において、特に炉頂ガス、還元ガス、又はジェネレータガスを脱塵するための脱塵装置又はスクラバからのダスト又はスラッジの形態において生じる。
当該材料の使用は、材料をプロセス循環に戻すので、海綿鉄又は液状銑鉄を製造するための方法の経済性を高める。プロセスの経済性の理由から好ましいのは、酸化鉄を含有する成形体を製造するための混合物が、還元ガスを用いて酸化鉄担体を還元するための設備の炉頂ガス、還元ガス、又はジェネレータガスの脱塵の際に生じる微粒子状材料も含むことである。
ここで、炉頂ガスは、酸化鉄担体に対する還元作業を行った後、酸化鉄担体で満たされた、還元作業を行ったアセンブリから排出されるガスであると理解される。例えば、直接還元シャフト内での直接還元の場合、炉頂ガスは直接還元シャフトから排出されるガスである。
ジェネレータガスは、溶融ガス化装置内で、又は、鉄鉱石の直接還元に用いられるガスを生成するための石炭ガス化装置内で、酸素の存在下で、炭素担体をガス化することによって生成されるガスであると理解される。溶融還元法の場合、このようなジェネレータガスは、酸化鉄担体の還元のための還元ガスとして用いられる前に、最適な還元温度にまで冷却され、脱塵される。
還元ガスは、その支援を得て酸化鉄担体が還元されるガスであり、自身は酸化される。
スクラバを用いて、当該ガスから得られるスラッジは、スクラバの排水を浄化することによって生じるものであり、分離されたダストがスラッジとして沈殿する。このスラッジは排出され、少なくとも部分的な脱水を通じて、本発明に基づいて使用するために準備される。場合によって、脱水には熱による乾燥も含まれる。
スラッジが、本発明に係る方法の、小粒酸化鉄担体、結合剤としてのベントナイト、及び水を含む混合物中に存在する場合、当該混合物の水は、少なくとも部分的に、スラッジを用いて混合物中に導入され得る。このとき、対応して、スラッジの脱水度が選択される。
【００３８】
好ましい一実施形態によると、混練プロセスの間、混合物の加熱が行われる。これは、例えば、混練機のハウジングを介した間接的な加熱として、又は、直接蒸気加熱として行われ得る。
表１の試験１と試験４とを比較すると、混練プロセス間の混合物の加熱は、明らかに増大した点的耐圧性に関してポジティブな効果を有していることがわかる。
【００３９】
基本的に、本発明に係る方法を通じて、小粒粒子と、プロセスステップにおいて例えばＤＲＩのような銑鉄材料から鋼を製造する際に生じる微粒子状材料とを、銑鉄及び鋼を製造するために開発することができる。材料を再循環させることによって、原料が比較的大きな割合で、最終生成物に変換され、それによって実際にはより安価になる。従来、小粒粒子、及び、その他の本発明に基づいて成形体を製造する際に用いられる材料のために、ＤＲＩ製造者、銑鉄製造者、又は鋼製造者が支払わなければならなかった廃棄処分費用又は返送費用は不要になる。
加えて、本発明に係る方法は、熟成の場合よりも速く成形体を得られるという利点を提供する。
【００４０】
以下の例示的な概略図を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態を、直接還元設備を例に、概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態を、溶融還元設備を例に、概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、直接還元設備を概略的に示した図である。酸化鉄担体１の内、塊状の分が、固定床を有する直接還元シャフト２内で、還元ガス３によって、直接還元鉄（ＤＲＩ、direct reduced iron）に還元される。このＤＲＩは、焼成装置４を通過した後、高温ブリケット鉄（ＨＢＩ、hot briquetted iron）として使用側に供給される。直接還元シャフト２から排出された炉頂ガスは、脱塵装置１０内、ここではガススクラバ内で、運搬してきたダストから分離される。酸化鉄担体１から、その塊状の分１ａが直接還元シャフト２に装入される前に、直接還元シャフト２内での利用には適さない小粒の分１ｂが、ふるい５でふるい分けられることによって分離する。図１では、ふるいは、直接還元シャフト２の直前に配置されている。基本的には、ふるいは、自明のことながら、酸化鉄担体のための流入経路の任意の箇所に配置可能である。この小粒の分１ｂは、場合によっては、見やすさの理由から図１には示されていない破砕装置内での破砕プロセスの後に、混合装置６に供給される。混合装置６内では、小粒の分１ｂは、結合剤１２としてのベントナイトと、焼成装置４に後置されたＨＢＩふるい装置８において生じる小粒材料７と、製鋼設備９からの残留物、この場合は金属化鉄微粒子及びスケールと、脱塵装置１０からのスラッジ１９と、水１１と混合される。ここに列挙した、混合装置６内で製造された混合物の構成要素は、２つのステップにおいて混合される。つまり、まず第１のステップにおいて、混合物の固形成分である、結合剤１２としてのベントナイト、小粒材料７、製鋼設備９からの残留物、脱塵装置１０からのスラッジがまとめられて予混合された後、第２のステップにおいて、ねり粉状に調整するために水１１が加えられる。脱塵装置１０からのスラッジ１９は、まとめられる前に脱水され、熱によって乾燥されるが、見やすさの理由から、個別に図示されてはいない。混合装置６の第１のミキサ内で混合物の固形成分をまとめた後で、第１のミキサに後置された第２のミキサ内で水１１が加えられる。ねり粉状の混合物は、混練装置１３内で、１５分にわたり集中的に混練される。
その後、混練された混合物は加圧装置１４に供給される。加圧装置１４内で行われる加圧による生成物は、依然として柔らかいグリーン成形体である。このグリーン成形体の硬化は、保管場所１５において空気中で保管することによって行われるので、少なくとも部分的に乾燥し、それによって成形体へと硬化する。このようにして行われた硬化の後、硬化の際に得られた成形体は、直接還元シャフト２に供給される。直接還元シャフト２において、本発明に基づいて製造された成形体は、酸化鉄担体の塊状の分１ａと同様にして変換される。
【００４３】
図２は、溶融還元設備を概略的に示した図である。図２において、図１と比較が可能な要素には、図１と同じ参照符号が用いられている。酸化鉄担体１の塊状の分は、溶融還元ユニット１６に装入される。溶融還元ユニット１６は、還元ガスを得るために、溶融ガス化装置を有している。溶融ガス化装置内では、炭素担体が酸素２０の存在下でガス化される。この還元ガスは、酸化鉄担体１の塊状の分が置かれたシャフト内に導入される。このシャフトを通過する際、酸化鉄担体の塊状の分が少なくとも部分的に還元される。このように前還元された材料は、引き続いて、溶融ガス化装置に導入され、当該装置内で完全に還元及び溶融される。このとき得られた液状銑鉄１７は、溶融ガス化装置から排出される。溶融還元ユニット１６から排出された炉頂ガス１８は、脱塵装置１０内、ここではガススクラバ内で、運搬してきたダストから分離される。冷却ガスを生成するために行われる、溶融ガス化装置からのジェネレータガスの湿式脱塵の際に生じるスラッジは、スラッジ１９と同様に用いられるが、見やすさの理由から図示されていない。
酸化鉄担体１から、その塊状の分１ａが溶融還元ユニット１６に装入される前に、溶融還元ユニット１６内での利用には適さない小粒の分１ｂが、ふるい５でのふるい分けによって分離される。この小粒の分１ｂは、場合によっては、見やすさの理由から図２には示されていない破砕装置内での破砕プロセスの後に、混合装置６に供給される。混合装置６内では、小粒の分１ｂは、結合剤１２としてのベントナイトと、製鋼設備９からの残留物、この場合は金属化鉄微粒子及びスケールと、脱塵装置１０からのスラッジと、水１１と混合される。ここに列挙した、混合装置６内で製造された混合物の構成要素は、２つのステップにおいて混合される。つまり、まず第１のステップにおいて、混合物の固形成分である、結合剤１２としてのベントナイト、小粒材料２３、製鋼設備９からの残留物、脱塵装置１０からのスラッジ１９がまとめられて予混合された後、第２のステップにおいて、ねり粉状に調整するために水１１が加えられる。脱塵装置１０からのスラッジ１９は、まとめられる前に脱水され、熱によって乾燥されるが、見やすさの理由から、個別に図示されてはいない。混合装置６の第１のミキサ内で混合物の固形成分をまとめた後で、第１のミキサに後置された第２のミキサ内で水１１が加えられる。ねり粉状の混合物は、混練装置１３内で、１５分にわたり集中的に混練される。
その後、混練された混合物は加圧装置１４に供給される。加圧装置１４内で行われる加圧による生成物は、依然として柔らかいグリーン成形体である。このグリーン成形体の硬化は、保管場所１５において空気中で保管することによって行われるので、グリーン成形体は少なくとも部分的に乾燥し、それによって成形体へと硬化する。このようにして行われた硬化の後、硬化の際に得られた成形体は、溶融還元ユニット１６に供給される。溶融還元ユニット１６において、本発明に基づいて製造された成形体は、酸化鉄担体の塊状の分１ａと同様にして変換される。
【符号の説明】
【００４４】
１  酸化鉄担体
２  直接還元シャフト
３  還元ガス
４  焼成装置
５  ふるい
６  混合装置
７  小粒材料７（焼成装置４に後置されたＨＢＩふるい装置８において生じる）
８  ＨＢＩふるい装置
９  製鋼設備からの残留物
１０  脱塵装置
１１  水
１２  結合剤（ベントナイト）
１３  混練装置
１４  加圧装置
１５  保管場所
１６  溶融還元ユニット
１７  液状銑鉄
１８  炉頂ガス
１９  スラッジ
２０  酸素
【図１】
2013525605.tif 000004
【図２】
2013525605.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月9日(2012.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化鉄を含有する成形体を、塊状の酸化鉄担体である塊鉱又はペレットの分解の際に生じる、粒径１０ｍｍ未満、好ましくは６．３ｍｍ未満、特に好ましくは５ｍｍ未満の小粒酸化鉄担体から、前記小粒酸化鉄担体と結合剤としてベントナイトと水とを含む混合物の形成を通じて、前記混合物の加圧を通じて、及び、前記加圧の際に得られたグリーン成形体の硬化を通じて製造するための方法において、
前記混合物に対しては、その構成要素をまとめた後、少なくとも３分間、好ましくは少なくとも５分間、３０分間まで、好ましくは２０分間まで、特に好ましくは１５分間までの混練プロセスが行われ、引き続いて、加圧が行われることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記混合物は、前記小粒酸化鉄担体の量に対して、３重量％から１２重量％のベントナイトを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記混合物は、鉄を含有する冶金残留物も有しており、好ましくは、
‐金属化鉄微粒子と、
‐スケールと、
‐冶金ダストと、
‐冶金スラッジと、
‐本発明に基づいて製造された成形体を用いて得られた海綿鉄及び／又は銑鉄が用いられる製鋼プロセスから生じる材料と、
から成る群の少なくとも１つの構成要素を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
当該混合物は、微粒子状の赤鉄鉱及び／又は褐鉄鉱材料も含んでいることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記混合物は、還元ガスを用いて酸化鉄担体を還元するための設備の炉頂ガス、還元ガス、又はジェネレータガスの脱塵の際に生じる微粒子状材料も含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記混練プロセスの間に、前記混合物の加熱が行われることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法によって得られる成形体。
【請求項８】
請求項７に記載の成形体の、海綿鉄又は液状銑鉄を製造するための、塊状酸化鉄担体としての使用。
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月30日(2013.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化鉄を含有する成形体を、塊状の酸化鉄担体である塊鉱又はペレットの分解の際に生じる、粒径１０ｍｍ未満の小粒酸化鉄担体から、前記小粒酸化鉄担体と結合剤としてベントナイトと水とを含む混合物の形成を通じて、前記混合物の加圧を通じて、及び、前記加圧の際に得られたグリーン成形体の硬化を通じて製造するための方法において、
前記混合物に対しては、その構成要素をまとめた後、少なくとも３分間、混練プロセスが行われ、引き続いて、加圧が行われることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記小粒酸化鉄担体が６．３ｍｍ未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記小粒酸化鉄担体が５ｍｍ未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記混練プロセスが少なくとも５分間行われる、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記混練プロセスが１５分間まで行われる、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記混練プロセスが２０分間まで行われる、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記混練プロセスが３０分間まで行われる、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記混合物は、前記小粒酸化鉄担体の量に対して、３重量％から１２重量％のベントナイトを含んでいることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記混合物は、鉄を含有する冶金残留物も有していることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記冶金残留物が  
‐金属化鉄微粒子と、
‐スケールと、
‐冶金ダストと、
‐冶金スラッジと、
‐請求項１から９のいずれか一項に記載の方法によって製造された成形体を用いて得られた海綿鉄及び／又は銑鉄が用いられる製鋼プロセスから生じる材料と、から成る群の少なくとも１つの構成要素である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
当該混合物は、微粒子状の赤鉄鉱及び／又は褐鉄鉱材料も含んでいることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記混合物は、還元ガスを用いて酸化鉄担体を還元するための設備の炉頂ガス、還元ガス、又はジェネレータガスの脱塵の際に生じる微粒子状材料も含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記混練プロセスの間に、前記混合物の加熱が行われることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法によって得られる成形体。
【請求項１５】
請求項１４に記載の成形体の、海綿鉄又は液状銑鉄を製造するための、塊状酸化鉄担体としての使用。
【国際調査報告】
2013525605.tif 000006
2013525605.tif 000007
2013525605.tif 000008
2013525605.tif 000009