(57)【要約】【課題】酸化第二鉄粉末を低コストで製造することが可能な酸化鉄粉末の製造方法を提供する。【解決手段】塩化第一鉄溶液を焙焼炉内に噴霧するとともに水を焙焼炉内に噴霧し、噴霧した塩化第一鉄溶液を焙焼炉内で焙焼して酸化第二鉄粉末を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩化第一鉄溶液を焙焼炉内に噴霧するとともに水を前記焙焼炉内に噴霧し、噴霧した前記塩化第一鉄溶液を前記焙焼炉内で焙焼して酸化第二鉄粉末を生成することを含む酸化鉄粉末の製造方法。
【請求項２】
前記焙焼炉が備える複数の噴霧ノズルのうち一部から前記塩化第一鉄溶液を噴霧し、他部から前記水を噴霧する請求項１に記載の酸化鉄粉末の製造方法。
【請求項３】
噴霧する前記塩化第一鉄溶液の鉄濃度を１８．５質量％超過とする請求項１又は請求項２に記載の酸化鉄粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は酸化鉄粉末の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄プロセスにおいては、ホットコイルを塩酸で洗浄した際に酸洗廃液として塩化鉄（塩化第一鉄、ＦｅＣｌ2 ）溶液が発生するが、この塩化鉄溶液を焙焼炉内に噴霧し焙焼して酸化鉄（酸化第二鉄、Ｆｅ2 Ｏ3 ）を製造する場合がある。粒径の小さい酸化鉄粉末を得るためには、噴霧する塩化鉄溶液の鉄濃度を１３質量％程度の低濃度とする必要があるが（例えば特許文献１を参照）、酸洗廃液の鉄濃度は通常は２５質量％程度であるため、焙焼炉内に噴霧する前に塩化鉄溶液を希釈して鉄濃度を調整する必要があった。そのため、塩化鉄溶液を希釈して鉄濃度を調整する設備が必要であるとともに、鉄濃度の調整に時間や手間がかかり酸化鉄粉末の生産効率が低下するため、製造コストが高くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４５７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、酸化第二鉄粉末を低コストで製造することが可能な酸化鉄粉末の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明の一態様に係る酸化鉄粉末の製造方法は、塩化第一鉄溶液を焙焼炉内に噴霧するとともに水を焙焼炉内に噴霧し、噴霧した塩化第一鉄溶液を焙焼炉内で焙焼して酸化第二鉄粉末を生成することを含むことを要旨とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、酸化第二鉄粉末を低コストで製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】酸化第二鉄粉末を製造する方法を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の一実施形態について以下に説明する。
製鉄プロセスにおいては、ホットコイルを塩酸で洗浄してスケール（酸化鉄）を除去する際に、酸洗廃液（以下「廃酸」と記すこともある）として塩化第一鉄溶液が発生するが、この塩化第一鉄溶液を焙焼炉内に噴霧し焙焼して酸化第二鉄の粉末を製造する場合がある。
【０００９】
焙焼により得られる酸化第二鉄粉末の平均粒径、圧縮密度等の粉体特性の制御は、焙焼炉での焙焼温度（焙焼炉の胴部温度）の調整で行うことが一般的である。廃酸は、焙焼炉内に噴霧する前に濃縮器で濃縮されるが、この濃縮器で受ける熱履歴と焙焼炉で受ける熱履歴とによって、酸化第二鉄粉末の平均粒径が決まる傾向が大きいため、廃酸の処理量や焙焼炉の胴部温度を調整して酸化第二鉄粉末の平均粒径を制御している。
【００１０】
例えば、焙焼炉の胴部温度を上げるか、又は、濃縮器における廃酸の処理量を減少させて廃酸単位処理量当たりの熱履歴を増加させると、得られる酸化第二鉄粉末の平均粒径は増大傾向となる。一方、焙焼炉の胴部温度を下げるか、又は、濃縮器における廃酸の処理量を増加させて廃酸単位処理量当たりの熱履歴を減少させると、得られる酸化第二鉄粉末の平均粒径は減少傾向となる。
【００１１】
しかしながら、平均粒径の小さい酸化第二鉄粉末を製造するために焙焼炉の胴部温度を下げると（塩化第一鉄溶液の受熱量を低下させると）、塩化第一鉄中の塩素分が十分に揮発せず、酸化第二鉄粉末中の塩素濃度が高くなってしまう場合がある。塩素濃度は、酸化第二鉄粉末の製品規格の一つの項目であり、塩素濃度が高いと設備腐食の原因ともなるため、低減化が望まれている項目である。よって、焙焼炉の胴部温度の調整によって酸化第二鉄粉末の平均粒径を小さくすることには、限界があった。
【００１２】
本実施形態の酸化鉄粉末の製造方法は、塩化第一鉄溶液を焙焼炉内に噴霧するとともに水を焙焼炉内に噴霧し、噴霧した塩化第一鉄溶液を焙焼炉内で焙焼して酸化第二鉄粉末を生成することを含む。
焙焼炉内に水を噴霧しつつ塩化第一鉄溶液を噴霧し焙焼するので、鉄濃度が低下し、平均粒径の小さい酸化第二鉄粉末が得られる。例えば、平均粒径が０．６１μｍ以下の酸化第二鉄粉末が得られる。水の噴霧のみで酸化第二鉄粉末の平均粒径を小さくすることができるので、焙焼温度（焙焼炉の胴部温度）を低くする必要はなく、通常の焙焼温度（例えば６００℃以上）で焙焼を行うことができる。
【００１３】
また、酸洗廃液を希釈することなく、そのままの濃度で焙焼炉内に噴霧することができる。すなわち、鉄濃度が例えば１８．５質量％超過の塩化第一鉄溶液、典型的には２５質量％程度の塩化第一鉄溶液を、焙焼炉内に噴霧することができる。そのため、酸洗廃液を希釈して鉄濃度を調整する設備が不要であるとともに、鉄濃度の調整に時間や手間がかかることがないので、酸化第二鉄粉末の生産効率が高く、酸化第二鉄粉末を低コストで製造することが可能である。
【００１４】
さらに、焙焼温度を低くする必要がないので、得られた酸化第二鉄粉末中の塩素濃度を低く抑えることができる。例えば、塩素濃度が０．２０質量％未満の酸化第二鉄粉末を製造することができる。よって、製造された酸化第二鉄粉末を取り扱う設備に腐食が生じにくい。
このように、本実施形態の酸化鉄粉末の製造方法によれば、焙焼温度の調整のみでは同時に達成することが困難であった平均粒径の小粒径化と塩素濃度の低減とを両立することができ、しかもこのような酸化第二鉄粉末を低コストで製造することが可能である。
【００１５】
噴霧する水の種類は特に限定されるものではないが、水由来の不純物の混入を抑制するため、純水、蒸留水、イオン交換水等のような不純物の含有量の少ない水を用いてもよい。
本実施形態の酸化鉄粉末の製造方法について、図１を参照しながらさらに詳細に説明する。
【００１６】
焙焼炉１は、酸洗廃液である塩化第一鉄溶液を焙焼炉１に導入する酸洗廃液供給用配管１１と、水を焙焼炉１に導入する水供給用配管１２と、火炎又は高温気体を焙焼炉１内に吹き込む加熱装置１４と、を備えている。酸洗廃液供給用配管１１は複数の分岐管に分岐し、それら分岐管の先端の噴霧ノズル１１ａ、１１ａが焙焼炉１内に配されている。また、水供給用配管１２の先端の噴霧ノズル１２ａも焙焼炉１内に配されている。
【００１７】
酸洗廃液供給用配管１１の噴霧ノズル１１ａの数は、図１の例では２つとされているが、特に限定されるものではなく、１つでもよいし３つ以上の複数でもよい。また、水供給用配管１２の噴霧ノズル１２ａの数は、図１の例では１つとされているが、特に限定されるものではなく、１つでもよいし複数でもよい。すなわち、焙焼炉１内に配されている複数の噴霧ノズルのうち一部が塩化第一鉄溶液を噴霧する噴霧ノズル１１ａであり、他部が水を噴霧する噴霧ノズル１２ａであればよい。
【００１８】
塩化第一鉄溶液の焙焼を行う際には、水を噴霧ノズル１２ａから噴霧しつつ塩化第一鉄溶液を噴霧ノズル１１ａ、１１ａから噴霧し、加熱装置１４から火炎又は高温気体を吹き込む。すると、塩化第一鉄溶液が焙焼されて、平均粒径が小さく且つ塩素濃度が低い酸化第二鉄粉末が生成する。
噴霧する塩化第一鉄溶液の鉄濃度は、例えば１８．５質量％超過であり、典型的には２５質量％である。塩化第一鉄溶液及び水の噴霧量は、焙焼炉１内に供給された塩化第一鉄溶液及び水の全量における鉄濃度が例えば１８．５質量％以下となるような量とする。
【００１９】
焙焼炉１で生成した酸化第二鉄粉末は、鉄粉用配管１５を介して図示しない水洗タンクに投入し、さらに水を混合してスラリー化して、水洗を行ってもよい。酸化第二鉄粉末には塩素、ナトリウム、カルシウム等の不純物が含まれているが、スラリー化によってこれら不純物が水に溶解するため、酸化第二鉄粉末から不純物が除去される。
上記のようにして水洗を行った場合には、スラリーを静置して酸化第二鉄粉末を沈降させる。酸化第二鉄粉末が十分に沈降したら、沈降させた酸化第二鉄粉末を水洗タンクから取り出し、濾過等により脱水を行う。そして、脱水した酸化第二鉄粉末を乾燥する。乾燥した酸化第二鉄粉末は、一部が凝集している場合があるので、アトマイザー等を用いて解砕してもよい。
【００２０】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。また、本実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。
〔実施例〕
以下に実施例及び比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。図１に示す焙焼炉１を用いて塩化第一鉄溶液の焙焼を行い、酸化第二鉄粉末を製造した。酸洗廃液供給用配管１１の噴霧ノズル１１ａの数は、図１に示す通り２つとし、水供給用配管１２の噴霧ノズル１２ａの数は、図１に示す通り１つとした。
【００２１】
２つの噴霧ノズル１１ａ、１１ａを介して焙焼炉１内に供給する塩化第一鉄溶液（廃酸）の合計の噴霧量、噴霧ノズル１２ａを介して焙焼炉１内に供給する純水の噴霧量は、それぞれ表１に示す通りである。また、焙焼温度（焙焼炉１の胴部温度）は表１に示す通りである。得られた酸化第二鉄粉末の特性、すなわち、平均粒径、圧縮密度、及び塩素濃度を表１に示す。なお、圧縮密度の測定は、金型に酸化第二鉄粉末を３．５０ｇ〜３．６０ｇ秤取り、プレス機で７．５ＭＰａの圧力を加えて圧縮成型したペレットについて、質量及び体積を計測し、算出することにより行った。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
純水を噴霧しつつ塩化第一鉄溶液の焙焼を行った実施例１〜３は、純水を噴霧しない比較例１〜３に比べて平均粒径が小さかった。特に実施例１及び実施例２は、塩素濃度をより低減させるために焙焼温度を高くしたので、熱履歴が増加するため平均粒径が大きくなりやすいはずであるが、純水の噴霧によって小粒径化できることが確認された。塩素濃度については、実施例１〜３と比較例１〜３で大きな差は見られなかった。
【符号の説明】
【００２４】
１      焙焼炉
１１ａ    噴霧ノズル
１２ａ    噴霧ノズル
【図１】
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