(57)【要約】【課題】アイアンカーバイドから鉄を製造する技術において、低価格でより多くの鉄を製造する。【解決手段】アイアンカーバイドを溶融炉で溶融して銑鉄を製造するに際し、前処理として、アイアンカーバイドを５００〜１０００℃、望ましくは５５０〜７００℃に加熱して水蒸気と接触させ、水素及び一酸化炭素を含む還元性ガスを発生させるとともに、アイアンカーバイドの少なくとも一部を鉄に転換し、前記還元性ガスによって別途供給する鉄鉱石を還元してその少なくとも一部を鉄に転換し、生成した鉄を未反応のアイアンカーバイド及び鉄鉱石とともに溶融炉に供給してより多くの銑鉄を製造する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイアンカーバイドを溶融炉で溶融して銑鉄を製造するに際し、前処理として、アイアンカーバイドを加熱して水蒸気と接触させ、水素及び一酸化炭素を含む還元性ガスを発生させるとともに、アイアンカーバイドの少なくとも一部を鉄に転換し、前記還元性ガスによって別途供給する鉄鉱石を還元してその少なくとも一部を鉄に転換し、生成した鉄を未反応のアイアンカーバイド及び鉄鉱石とともに溶融炉に供給してより多くの銑鉄を製造することを特徴とする製鉄方法。
【請求項２】
アイアンカーバイドを溶融炉で溶融して銑鉄を製造するに際し、前処理として、反応器にアイアンカーバイド、鉄鉱石及び水蒸気を供給し、アイアンカーバイドを加熱して水蒸気と接触させ、水素及び一酸化炭素を含む還元性ガスを発生させるとともに、アイアンカーバイドの少なくとも一部を鉄に転換し、前記還元性ガスによって鉄鉱石を還元してその少なくとも一部を鉄に転換し、反応器で生成した鉄を未反応のアイアンカーバイド及び鉄鉱石とともに溶融炉に供給してより多くの銑鉄を製造することを特徴とする製鉄方法。
【請求項３】
アイアンカーバイドを溶融炉で溶融して銑鉄を製造するに際し、前処理として、反応器にアイアンカーバイドと水蒸気を供給し、アイアンカーバイドを加熱して水蒸気と接触させ、水素及び一酸化炭素を含む還元性ガスを発生させるとともに、アイアンカーバイドの少なくとも一部を鉄に転換し、別途供給する鉄鉱石に前記還元性ガスを接触させて鉄鉱石を還元しその少なくとも一部を鉄に転換し、生成した鉄及び未反応の鉄鉱石を反応器からの鉄及び未反応のアイアンカーバイドとともに溶融炉に供給してより多くの銑鉄を製造することを特徴とする製鉄方法。
【請求項４】
アイアンカーバイドの加熱温度が５００〜１０００℃である請求項１、２又は３記載の製鉄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイアンカーバイド（炭化鉄、Ｆｅ３Ｃ）を利用した製鉄方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鉱石（Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４等）を天然ガス（メタンガス）及び水素と５５０〜７００℃の温度下で接触させると還元されて金属鉄になり、さらに反応を続けるとアイアンカーバイドが生成され、その割合は増えていく。従来は、鉄鉱石を還元して得られた還元鉄やアイアンカーバイドが高級スクラップの代替として電気炉に新鉄源として使用されていた。
【０００３】
また、アイアンカーバイドを電気炉に供給する場合、これまでは、アイアンカーバイドは前処理なしで電気炉に供給されていた。酸素を供給すると、アイアンカーバイドに含まれている炭素はガス化して一酸化炭素となるので、このときに発生する熱が、電気炉に供給する電気エネルギーの使用量を抑制するのに寄与していた。しかしながら、これでは炭素の持っている発熱量の一部しか使用されず、多くは一酸化炭素として炉から排出されて焼却されていた。
【０００４】
一方、アイアンカーバイドは水と接触すると吸熱して、以下の反応が進行して金属鉄と水素と一酸化炭素に分解する。
Ｆｅ３Ｃ＋Ｈ２Ｏ→３Ｆｅ＋Ｈ２＋ＣＯ
アイアンカーバイドと水蒸気を反応させて、水素、ＣＯガスと金属鉄を生成させる方法及び装置は、これまでも知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２９５４５８５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９４４１１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、アイアンカーバイドを溶融炉（ＳＲＦ）に供給する前に水と熱を加えて反応させ、発生した水素と一酸化炭素を還元性ガスとして鉄鉱石と接触させることにより、溶融炉（ＳＲＦ）に供給する金属鉄の量を増やして、より多くの銑鉄を製造することができる方法を提供することにある。なお、溶融炉（ＳＲＦ）は、スクラップなどをアーク熱で溶解する電気炉、または電力を用いない、例えば酸素を吹き込んでカーボンの燃焼熱で溶解する製鋼用転炉型炉、さらには天然ガス等の燃焼熱で溶解する高炉型シャフト炉である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の製鉄方法は、アイアンカーバイド（炭化鉄、Ｆｅ３Ｃ）を溶融炉で溶融して銑鉄を製造するに際し、前処理として、アイアンカーバイドを加熱して水蒸気と接触させ、水素及び一酸化炭素を含む還元性ガスを発生させるとともに、アイアンカーバイドの少なくとも一部を鉄に転換し、前記還元性ガスによって別途供給する鉄鉱石（Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４等）を還元してその少なくとも一部を鉄に転換し、生成した鉄を未反応のアイアンカーバイド及び鉄鉱石とともに溶融炉に供給してより多くの銑鉄を製造するように構成されている。
【０００８】
また、本発明の方法は、アイアンカーバイドを溶融炉で溶融して銑鉄を製造するに際し、前処理として、反応器にアイアンカーバイド、鉄鉱石及び水蒸気を供給し、アイアンカーバイドを加熱して水蒸気と接触させ、水素及び一酸化炭素を含む還元性ガスを発生させるとともに、アイアンカーバイドの少なくとも一部を鉄に転換し、前記還元性ガスによって鉄鉱石を還元してその少なくとも一部を鉄に転換し、反応器で生成した鉄を未反応のアイアンカーバイド及び鉄鉱石とともに溶融炉に供給してより多くの銑鉄を製造することを特徴としている（図１参照）。
【０００９】
また、本発明の方法は、アイアンカーバイドを溶融炉で溶融して銑鉄を製造するに際し、前処理として、反応器にアイアンカーバイドと水蒸気を供給し、アイアンカーバイドを加熱して水蒸気と接触させ、水素及び一酸化炭素を含む還元性ガスを発生させるとともに、アイアンカーバイドの少なくとも一部を鉄に転換し、別途供給する鉄鉱石に前記還元性ガスを接触させて鉄鉱石を還元しその少なくとも一部を鉄に転換し、生成した鉄及び未反応の鉄鉱石を反応器からの鉄及び未反応のアイアンカーバイドとともに溶融炉に供給してより多くの銑鉄を製造することを特徴としている（図２参照）。
これらの方法においては、アイアンカーバイドの加熱温度は５００〜１０００℃、望ましくは５５０〜７００℃とされる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能なものである。
図１は、本発明の実施の第１形態による製鉄方法を実施する装置の概略構成を示している。なお、本実施の形態は、アイアンカーバイド等を電気炉で製銑する場合であるが、転炉などを用いる場合も同様に実施することができる。
図１に示すように、反応炉１０にアイアンカーバイドと水蒸気又は水蒸気を含むガス、さらに酸化鉄を供給する。反応炉としては、例えば、流動層炉、移動層炉、シャフト炉などが用いられる。反応炉１０は排熱などを使って５００〜１０００℃、望ましくは５５０〜７００℃、一例として６００℃程度に加熱する。
【００１１】
アイアンカーバイドは水と接触すると吸熱して、以下の反応が進行して金属鉄と水素と一酸化炭素に分解する。
Ｆｅ３Ｃ＋Ｈ２Ｏ→３Ｆｅ＋Ｈ２＋ＣＯ
したがって、アイアンカーバイドを電気炉１２に供給する前に、排熱などを使ってこの反応を起こしておけば、排熱などの熱を水素と一酸化炭素という化学エネルギーに変換したことになり、効率的な熱回収が可能となる。しかしながら、仮に、ここで発生した水素と一酸化炭素を燃料として貯蔵、抽出等することにすると、これらのガスが保有している熱エネルギーを冷却操作によって失い、再び排熱が発生することになる。
【００１２】
そこで、反応炉１０において、この還元性ガス（水素、ＣＯ）を鉄鉱石と接触させることによって金属鉄を新たに生成させ、化学エネルギーとして利用するだけでなく、ガスの持っている顕熱をそのまま利用する。例えば、以下のような反応が起こる。
Ｆｅ２Ｏ３＋３Ｈ２→２Ｆｅ＋３Ｈ２Ｏ
Ｆｅ２Ｏ３＋３ＣＯ→２Ｆｅ＋３ＣＯ２
全体の反応としては、以下のようになる。
３Ｆｅ３Ｃ＋２Ｆｅ２Ｏ３→１３Ｆｅ＋３ＣＯ２
この反応を起こすことによって、同じ量のアイアンカーバイドで１３／９倍の銑鉄を製造することができるようになる。鉄鉱石の価格はアイアンカーバイドの価格に対して十分安いので、同じ量の銑鉄を製造するのに、鉄鉱石を利用した分だけ価格が安くなり、上記の例では、アイアンカーバイドの価格が約７０％になったのと同様の効果を生むことになる。
【００１３】
図２は、本発明の実施の第２形態による製鉄方法を実施する装置の概略構成を示している。本実施の形態は、反応炉にアイアンカーバイドと水蒸気を供給して還元性ガスを生成し、この還元性ガスと鉄鉱石を接触させるものである。
図２に示すように、反応炉１０にアイアンカーバイドと水蒸気又は水蒸気を含むガスを供給する。反応炉１０は排熱などを使って５００〜１０００℃、望ましくは５５０〜７００℃、一例として６００℃程度に加熱する。
アイアンカーバイドは水と接触すると吸熱して、以下の反応が進行して金属鉄と水素と一酸化炭素に分解する。
Ｆｅ３Ｃ＋Ｈ２Ｏ→３Ｆｅ＋Ｈ２＋ＣＯ
したがって、アイアンカーバイドを電気炉１２に供給する前に、排熱などを使ってこの反応を起こしておけば、排熱などの熱を水素と一酸化炭素という化学エネルギーに変換したことになり、効率的な熱回収が可能となる。
【００１４】
反応炉１０で生成した還元性ガス（水素、ＣＯ）を還元炉１４に導入し、鉄鉱石と接触させることによって金属鉄を新たに生成させ、化学エネルギーとして利用するだけでなく、ガスの持っている顕熱をそのまま利用する。例えば、以下のような反応が起こる。
Ｆｅ２Ｏ３＋３Ｈ２→２Ｆｅ＋３Ｈ２Ｏ
Ｆｅ２Ｏ３＋３ＣＯ→２Ｆｅ＋３ＣＯ２
全体の反応としては、以下のようになる。
３Ｆｅ３Ｃ＋２Ｆｅ２Ｏ３→１３Ｆｅ＋３ＣＯ２
反応炉１０からの鉄及びアイアンカーバイド、還元炉１４からの鉄及び鉄鉱石を電気炉１２に供給して製銑する。
他の構成及び作用等は、実施の第１形態の場合と同様である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１）  アイアンカーバイドを溶融炉に供給する前に水と熱を加えて反応させ、発生した水素と一酸化炭素を還元性ガスとして鉄鉱石と接触させることにより、溶融炉に供給する金属鉄の量を増やして、より多くの銑鉄を製造することができる。
（２）  鉄鉱石の価格はアイアンカーバイドの価格に対して十分安いので、同じ量の銑鉄を製造するのに、鉄鉱石を利用した分だけ価格が安くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による製鉄方法を実施する装置の一例を示す概略構成説明図である。
【図２】本発明の実施の第２形態による製鉄方法を実施する装置の一例を示す概略構成説明図である。
【符号の説明】
１０  反応炉
１２  電気炉
１４  還元炉
【図１】
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【図２】
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