(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化鉄含有物質と炭素質還元剤とを含む原料を移動炉床上で加熱し、該原料中の酸化鉄を還元して金属鉄を製造する方法において、炉床上に粉粒状の雰囲気調整用炭材を敷いてから前記原料を供給するに当たり、前記雰囲気調整用炭材として非固結性炭材を使用し、かつ、前記雰囲気調整用炭材として、粒径が実質的に３．３５ｍｍ以下で、且つ０．５〜３．３５ｍｍの粒度範囲のものが２０質量％以上を占めると共に、最高流動度が０である炭材を使用することを特徴とする金属鉄の製法。
【請求項２】
前記雰囲気調整用炭材として、固結性炭材の熱処理物を使用する請求項１に記載の製法。
【請求項３】
前記雰囲気調整用炭材として、金属鉄製造設備で熱履歴を受けた回収炭材を使用する請求項１または２に記載の製法。
【請求項４】
前記雰囲気調整用炭材として、非固結性炭材と、金属鉄製造設備で熱履歴を受けた回収炭材を混合して使用する請求項１〜３のいずれかに記載の製法。
【請求項５】
前記雰囲気調整用炭材として、固結性炭材に非固結性炭材を配合し非固結性とした混合炭材を使用する請求項１に記載の製法。
【請求項６】
前記固結性炭材としてフレッシュ炭材を使用し、非固結性炭材としては熱処理された炭材を使用する請求項５に記載の製法。
【請求項７】
前記熱処理された炭材として、金属鉄製造設備で熱履歴を受けた回収炭材を使用する請求項６に記載の製法。
【請求項８】
前記固結性炭材と非固結性炭材の配合比率を、前者５０〜１０質量％に対し、後者５０〜９０質量％とする請求項４〜７のいずれかに記載の製法。
【請求項９】
移動炉床炉から排出される金属鉄の一部を再び移動炉床炉へ戻す請求項１〜８のいずれかに記載の製法。
【請求項１０】
前記炭材の回収に静電気を利用する請求項３，４，７のいずれかに記載の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属鉄の製法に関し、より詳細には、酸化鉄含有物質と炭素質還元剤の混合物を移動炉床上に供給し加熱還元して金属鉄を製造する際に、加熱還元が行われる炉床上雰囲気の還元ポテンシャルを高めるため炉床上へ撒かれる雰囲気調整用炭材が固結して板状に固まり操業性を阻害する現象を防止し、連続操業を円滑に遂行し得るように改善された方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鉱石などの酸化鉄源を加熱還元して金属鉄を製造する比較的新しい方法として、鉄鉱石等の酸化鉄源と炭材などの炭素質還元剤の混合粉末、あるいは該混合物をペレット状などに固めた炭材内装原料を使用し、これらを移動炉床上で加熱することにより酸化鉄を還元して金属鉄を得る方法がある。
【０００３】
この様な方法を実施する際に、加熱還元が行われる炉床上の還元ポテンシャルを高めて還元効率を高めるため、前記原料の装入に先立って炉床上に雰囲気調整用炭材を撒いておく方法が知られている（例えば特開平11−106816号、同11-106816号、同11-172312号、同11-335712号、特開2000-45008号など）。そしてこの雰囲気調整用炭材は、加熱還元により生成する金属鉄や副生スラグが炉床耐火物と直接接触するのを抑え、炉床耐火物の溶損を抑える上でも有効であることが確認されている。
【０００４】
本発明者らも、かねてより雰囲気調整用炭材の装入を併用した金属鉄の製法について研究を進めているが、前述した従来の方法には、次の様な未解決の問題が内包されていることを知った。
【０００５】
即ち従来法に指摘される最大の問題は、雰囲気調整用として使用する粉粒状炭材の種類によっては、酸化鉄含有原料の加熱還元工程で粉粒状の上記炭材が固結し煎餅状に固まって反り返り、連続操業を著しく害することである。こうした現象が操業中の炉床上で発生すると、
▲１▼加熱還元によって生成した金属鉄と副生スラグは、通常、製造設備の最下流側で冷却凝固させ、スクリューなどの掻出し装置により炉床上から排出されるが、煎餅状に固まって反り返った前記固結炭材が掻出し装置に引っ掛かり、還元鉄や副生スラグなどの炉床上からの排出が著しく阻害される、
▲２▼煎餅状に固まった固結炭材を掻出し装置によって炉床上から強引に排出すると、掻出し装置に大きな負荷がかかり、該装置を故障させる原因になるばかりでなく、固結炭材によって炉床耐火物が傷付けられ、耐久性を著しく低下させる、
▲３▼還元により生成した金属鉄の一部が該固結炭材中に取り込まれ、金属鉄の回収率を低下させる、
▲４▼原料装入に先立って炉床上に固結性炭材を敷くと、該炭材が煎餅状に固まって反り返り、その上に原料を供給すると、原料が低い方へ流れたり炭材層の割れ目に落ち込んだりし、原料を均一な厚さに装入できなくなる、
といった様々の問題を引き起こす。
【０００６】
更に加えて、炉床上から排出される炭材の多くは依然として高い還元活性を残しているが、従来技術では該炭材を実質的にそのまま廃棄しており、有価資源の有効利用という観点からしても改善の余地を残している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、雰囲気調整用として用いる粉粒状の炭材が煎餅状に固結することによって生じる上記様々の障害を解消し、或いは更に、還元活性を残した使用済み炭材を有価資源として有効に再利用する技術を確立し、雰囲気調整用炭材の消費量低減を図るところにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することのできた本発明に係る金属鉄の製法とは、酸化鉄含有物質と炭素質還元剤とを含む原料を移動炉床上で加熱し、該原料中の酸化鉄を還元して金属鉄を製造する方法において、炉床上に粉粒状の雰囲気調整用炭材を敷いてから前記原料を供給するに当たり、前記雰囲気調整用炭材として非固結性炭材を使用するところに要旨を有している。
【０００９】
本発明で使用する上記雰囲気調整用炭材としては、粒径が実質的に３．３５ｍｍ以下で、且つ０．５〜３．３５ｍｍの粒度範囲のものが２０質量％以上を占めると共に、流動度が０である炭材が好ましい。また該雰囲気調整用炭材の他の好ましい例として、固結性炭材を５００℃程度以上の温度で熱処理し非固結性とした炭材を挙げることができる。
【００１０】
また、金属鉄製造設備で雰囲気調整用炭材として使用することで熱履歴を受けた回収炭材は、該熱履歴を受けることで固結性を失い非固結性となっているので、この回収炭材も非固結性炭材として有効に活用できるし、元々非固結性であった炭材も上記熱履歴を受けて非固結性を保っているので、同様に回収してリサイクル使用することができる。
【００１１】
本発明では更に他の炭材として、固結性炭材に非固結性炭材を配合することによって非固結性とした混合炭材を使用することも有効である。この際、固結性炭材としてフレッシュ炭材を使用し、非固結性炭材として、好ましくは５００℃程度以上の温度で熱処理された炭材を使用することができる。殊に、金属鉄製造設備で熱履歴を受けた炭材は、該熱履歴を受けることで固結性を失うので、これを回収してリサイクルすることにより、廃材の有効利用とも相俟って雰囲気調整用炭材の消費量低減を図ることができるので有利である。
【００１２】
しかも炭材リサイクル法を採用すれば、回収炭材中に混入してくる微粒子状の金属鉄や副生スラグを次工程の処理で回収できるので、金属鉄の回収率を高めることができ、また副生スラグを副産物として有効利用する場合はその回収率も高めることができるので好ましい。
【００１３】
また、前記固結性炭材に非固結性炭材を混合して使用する際の好ましい配合比率は、用いる固結性炭材の固結力によっても変わってくるが、好ましくは、前者５０〜１０質量％に対し後者５０〜９０質量％の範囲である。
【００１４】
この方法を実施するに当っては、移動炉床炉から排出される金属鉄の一部、特に微細なものについては、再び移動炉床炉へ返送するのがよく、また前記炭材の回収は、静電気を利用することによって効率よく行うことができるので好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、例えば米国特許第６，０３６，７４４号、特開平０９−２５６０１７号、特開平２０００−１４４２２４号、特開平１１−１３１１１９号などの各公報に開示されている方法、即ち鉄鉱石などの酸化鉄含有物質と炭材などの炭素質還元剤を混合し、必要により塊状化したりペレット状にしてから移動炉床上で加熱・還元し、その後さらに加熱することによって、生成する金属鉄を溶融・凝集させると共に副生スラグを分離することにより、粒状あるいは塊状の高純度金属鉄を製造する方法に利用される。
【００１６】
この様な金属鉄の製法を実用化する際に、原料混合物中の酸化鉄源の移動炉床上での加熱還元を効率よく進めるための手段として、原料の装入に先立って炉床上に粉状の雰囲気調整用炭材を敷き、加熱還元時における炉床上の還元ポテンシャルを高位に保つことにより還元効率を高め、金属鉄としての回収率向上を図ることは、先に従来技術を提示して説明した通り既に公知である。
【００１７】
しかしそれらの従来技術では、雰囲気調整用炭材の種類によっては、前述した如く該炭材が還元・溶融時の熱で固結して板状に固まり、先に説明した如く操業上の様々の障害を引き起こす。
【００１８】
そこで、前述した様な雰囲気調整用炭材の固結に起因する障害を解消し、金属鉄の製造を効率よく且つ円滑に遂行可能にすべく、様々の角度から研究を進めてきた。その結果、雰囲気調整用として使用する炭材として、原料混合物を還元・溶融する際の加熱条件下でも固結することなく粉粒状を維持し得る炭材を選択使用すれば、上記問題が簡単に解決されることを知り、本発明に想到したものである。
【００１９】
よって本発明では、要するに雰囲気調整用炭材として非固結性の炭材を使用するところに特徴を有するもので、非固結性炭材の具体例としては、例えば下記の様な炭材が挙げられる。
【００２０】
▲１▼粒径が実質的に３．３５ｍｍ以下で、且つ粒径０．５〜３．３５ｍｍの範囲のものが２０質量％以上、好ましくは４０質量％以上を占める炭材であって、最高流動度（後で詳述する）がゼロ（０）であるもの：
この様な粒度構成と最高流動度を満たす炭材は、金属鉄を製造する際の本質的に還元性の高温条件（通常７００〜１６００℃、より一般的には９００〜１５００℃）下においても固結することがなく、粉粒状態を維持する。ところが、後記実施例でも明らかにする通り、粒径が３．３５ｍｍ以下で、且つ０．５〜３．３５ｍｍの範囲の粗粒物が２０質量％未満である粉粒状炭材は、最高流動度がゼロのものでも、還元・溶融時の温度条件下で固結現象を起こすことが確認された。その理由は現在のところまだ解明されていないが、その様な炭材は０．５ｍｍ未満の微粉状物を多量に含んでおり、これら微粒炭材がバインダー的に作用して炭材の固結を増進しているためと考えている。しかも、０．５ｍｍ未満の微粉状物の占める比率が多くなると、金属鉄製造設備内の気流による飛散も多くなるので好ましくない。
【００２１】
尚、炭材の粒径が３．３５ｍｍを超える粗粒物の場合、固結による障害は起こさないが、表面積不足となって雰囲気調整剤としての作用が低下してくるので、粒径が３．３５ｍｍを超える粗粒物の混入は極力避けるべきである。また、雰囲気調整剤としての機能を有効に発揮させるには、上記０．５〜３．３５ｍｍの範囲の粗粒物含量が６０質量％以下のものを使用することが望ましい。
【００２２】
▲２▼５００℃程度以上の温度で熱処理した炭材：
本発明者らが確認したところによると、固結性の炭材であっても、これを非酸化性雰囲気下に５００℃程度以上の温度で加熱処理すると固結性を失い、非固結性になることが確認された。よって、固結性で適性を欠く炭材であっても、これを非酸化性雰囲気下に５００℃程度以上、好ましくは６００〜１２００℃程度で５〜１５分程度加熱処理してやれば、非固結性炭材として支障なく活用できる炭材に変えることができる。
【００２３】
尚、移動炉床炉を用いて金属鉄を製造する場合、雰囲気調整用炭材として使用したのち金属鉄や副生スラグと分離して回収される回収炭材は、前記加熱処理に相当する熱履歴を受けており、非酸化性雰囲気下での加熱によって非固結性炭材に改変されているので、このリサイクル炭材は、回収してから必要により粒度調整することによって雰囲気調整用炭材として有効利用できる。
【００２４】
▲３▼固結性炭材に適量の非固結性炭材を配合し非固結性とした混合炭材の利用：
後記実施例でも明らかにするとおり、最高流動度がゼロ超で固結性を有する炭材に非固結性の炭材を適量配合すると、混合炭材全体として非固結性のものとすることができ、非固結性の雰囲気調整用炭材として有効に利用できる。ここで非固結性炭材としては、前述の如く固結性炭材を熱処理して非固結性に改質したもの、金属鉄製造設備で同様の熱履歴を受けた後に回収される回収炭材が同様に利用できる。
【００２５】
固結性炭材に対する非固結性炭材の好適配合量は、用いる固結性炭材の固結性の大小、例えば最高流動度の値によって変わり、該流動度が元々小さい炭材であれば少量の非固結性炭材を配合するだけで非固結性に変えることができるが、該流動度の高い固結性炭材を使用する場合は、非固結性炭材を相対的に多量配合することが必要となる。しかし、固結性炭材を非固結性に改変するための標準的な配合量は、固結性炭材５０〜１０質量％に対し、非固結性炭材５０〜９０質量％、より一般的には、固結性炭材６０〜１０質量％に対し、非固結性炭材４０〜９０質量％の範囲である。
【００２６】
上記方法の中でも本発明において特に好ましいのは、金属鉄製造設備で熱履歴を受けて非固結性に改変された回収炭材、および固結性炭材に該回収炭材を配合して非固結性とした混合炭材である。ちなみに、還元効率向上のため雰囲気調整用炭材を使用する従来技術でも、金属鉄や副生スラグ等と共に排出される雰囲気調整用炭材を回収して再使用することは試みられたことがなく、その殆どは副生スラグ等と共に埋立て投棄されている。
【００２７】
しかし、雰囲気調整用として使用される炭材は、加熱還元・溶融の末期においても金属鉄の再酸化防止のため還元活性を保有していなければならず、よって排出される炭材は相当の還元活性を残しており、還元剤として有効利用できる。しかも回収炭材は、前述の如く酸化鉄源の還元・溶融時の熱を受けて非固結性炭材に改変されているので、これをリサイクル炭材として有効活用することで、フレッシュ炭材を使用する場合よりも炭材の固結を確実に防止することができ、安定操業を増進できる。
【００２８】
更に加えて上記の如く回収炭材をリサイクル使用すると、回収炭材中に相当量混入してくる微細粒状の金属鉄も再度金属鉄製造設備へ返送されることになり、金属鉄の回収率向上にも寄与できる。同様に副生スラグを有価資源として回収する場合にも、回収炭材中に微細粒状で混入してくるスラグも該炭材と共に金属鉄製造設備に返送されることになるので、副生スラグの回収率向上にも寄与する。
【００２９】
この様に本発明をうまく活用すれば、
1)炭材固結の問題を解消しつつ、
2)従来は廃棄されている還元活性を残した炭材を有効利用することができ、炭材消費量の低減に寄与できる、
3)炭材と共に廃棄されてロスしていた微細な金属鉄粒子を回収炭材と共にリサイクルすることで、金属鉄の回収率が向上する、
4)同様に、副生スラグを有価資源として回収する場合にもその回収率を高めることができる、
といった多くの利点を享受できる。
【００３０】
なお本発明を実施する際に採用される装置、即ち移動炉床型還元・溶融用加熱炉の構成も特に制限されず、例えば前記米国特許第６，０３６，７４４号、特開平０９−２５６０１７号、特開平２０００−１４４２２４号、特開平１１−１３１１１９号などの各公報に開示されている様な還元・溶融炉が全て適用可能である。しかし特に好ましい設備は、原料の加熱還元から還元鉄の溶融と粒状物への凝集および副生スラグの分離を連続的に効率よく実施するうえで、回転炉床炉の使用が推奨される。
【００３１】
本発明で鉄源として使用する酸化鉄含有物質の種類にも特に制限がなく、代表的な鉄鉱石の他、製鉄工場で排出される製鉄・製鋼ダストの如き製鉄廃材や端材、分別回収された鉄スクラップなどを全て原料として使用することができ、これらは必要により複数を適宜混合物して使用することも勿論可能である。
【００３２】
また酸化鉄含有物質の還元に必須となる炭素質還元剤の種類も特に制限されず、石炭やコークスの如く炭素を主成分として含み、燃焼乃至熱分解により還元性の一酸化炭素を放出するものであれば全て使用可能である。更に、雰囲気調整用炭材も、前記本発明の目的に適合し得る限り種々の石炭やコークスなどを必要により改質し或いは混合して非固結性炭材となし得るものであれば全て使用可能である。
【００３３】
また、還元・溶融の具体的な条件も格別特殊ではなく、例えば前掲の米国特許第６，０３６，７４４号、特開平０９−２５６０１７号、特開平２０００−１４４２２４号、特開平１１−１３１１１９号などに開示されている条件を採用すればよいが、標準的には、炉内温度を１２００〜１５００℃、より好ましくは１２００〜１４００℃の範囲に保って固相還元主体の還元を進め、引き続いて炉内温度を１４００〜１５００℃に高めることにより、一部残存した酸化鉄を還元すると共に、生成する金属鉄（還元鉄）を溶融させて粒状に凝集させる２段加熱方式を採用することが望ましい。そしてこうした条件設定を行なうことで、粒状金属鉄を安定して歩留りよく製造することができる。この間の所要時間は通常８分から１３分程度であり、この様に短い時間で酸化鉄の固相還元と溶融および凝集を完了させることができる。
【００３４】
しかも本発明では、前述の如く酸化鉄の還元が行われる炉床上に雰囲気調整用炭材を敷いておくことで、炉床上の還元ポテンシャルを常に高位に保つことができるので、殊に加熱還元の末期あるいは還元鉄の溶融時点で還元鉄が再酸化を受けることもなく、高い還元効率を得ることができる。また炉床耐火物上に撒かれた該炭材は、還元・溶融によって生成する溶融金属鉄や溶融スラグが炉床耐火物に直接接触して耐火物を劣化させるのも抑制するので、炉床耐火物の寿命延長にも寄与する。こうした作用を有効に発揮させるには、炉床表面への雰囲気調整用炭材の敷き厚さを１〜１０ｍｍの範囲とすることが望ましい。
【００３５】
尚、金属鉄製造設備からは、通常、金属鉄と副生スラグおよび雰囲気調整用炭材が混合状態で排出される。これらのうち、金属鉄は磁力等によって回収することができ、これらの一部、特に微細な粒状物は再び移動炉床炉へ返送すれば、製品として取扱いが容易で且つ酸化劣化を起こし難い粗粒金属鉄としての収率を高めることができるので好ましい。また、副生スラグと雰囲気調整用炭材は、篩操作によって大体分離できるが、静電気を利用すれば、篩では分離できない同程度あるいは微細な粒径のものでも容易に分離できるので好ましい。必要によっては、篩や磁力による分離操作と静電気を利用した分離操作を併用することも有効である。
【００３６】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明の構成および作用効果を具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００３７】
実施例１
下記表１に示す化学組成の炭材について、各々単独で加熱試験に供した。なお各炭材は粒度を０．５〜１．０ｍｍの範囲に調整し、管式電気炉を用い窒素雰囲気中１０００℃で９０秒間加熱した後、冷却してから外観観察することにより、固結の有無を調べた。また各炭材について最高流動度を調べた。なお最高流動度とは、ＪＩＳ  Ｍ８８０１に規定されている値であって、ギーセラー・プラストメーター（Gieseler  Plasto  meter）によって求めることができ、logＤＤＰＭによって表される値である。
【００３８】
結果は表１に示す通りであり、最高流動度が０（ゼロ）である炭材Ａ〜Ｆは何れも固結性を示さず、加熱処理後も粉粒状を維持している。これらに対し、最高流動度が０を超える炭材Ｇ〜Ｊは、何れも管式電気炉内で塊状に固結した。また炭材Ｋ，Ｌは、炭材Ｉ，Ｊを窒素雰囲気中において１０００℃で８分間熱処理したものであり、該熱処理によって非固結性となることが確認された。
【００３９】
【表１】
0004256645.tif 000002
【００４０】
また表２は、上記表１に示した炭材のうち固結性を示した炭材に非固結性の炭材を配合し、同様に窒素雰囲気中、１０００℃で９０秒間加熱したときの固結性を調べた結果を示している。この表からも明らかな様に、固結性を有する炭材であっても、これに適量の非固結性炭材を配合してやれば非固結性の混合炭材とすることができる。その場合、固結性炭材の最高流動度が高いものほど、固結性を解消するための非固結性炭材の混合割合を多くしなければならないことが確認できる。
【００４１】
【表２】
0004256645.tif 000003
【００４２】
実施例２
前記表１に示した炭材Ｈ（粒径３ｍｍ以下）を雰囲気調整用炭材として使用し、図１に示すフロー図に従って回転炉床型還元溶融装置により炭材装入鉄鉱石ペレット（粒径：１６〜２０ｍｍ）を還元溶融して金属鉄を製造する際に、雰囲気調整用炭材のリサイクル実験を行った。即ち、回転炉床炉の原料供給部で炉床上に雰囲気調整用炭材（炭材Ｈのフレッシュ品とリサイクル炭材との混合物）を約３〜６ｍｍの厚さに敷き、その上に原料ペレットを供給しつつ加熱し、該原料ペレットの還元・溶融を行う。そして、生成した還元鉄と副生するスラグを、炉床上に残った雰囲気調整用炭材と共に冷却し、掻出し装置によって炉床上から排出する。そして排出物を磁選装置および篩いにかけて還元鉄と副生スラグおよび残存炭材に分離し、分離した残存炭材は回収しリサイクル炭材として原料供給側へ返送し、繰り返し使用する。還元溶融の操業条件は下記の通りとした。
【００４３】
［操業条件］
原料ペレット：下記成分組成の鉄鉱石原料と炭材の粉体を質量比７８：２２の比率で配合し、少量のバインダーを加え造粒・乾燥して得た平均粒径１８ｍｍの粒状ペレットを使用、
鉄鉱石原料組成（質量％）：Ｔ．Ｆｅ；６８．１％、ＳｉＯ2;１．４％、Ａｌ2Ｏ3;０．５％
操業条件：
加熱還元ゾーン：温度…約１３５０℃、通過時間…１０分、
溶融ゾーン：温度…約１４５０℃、通過時間…５分
この方法で、フレッシュ炭材Ｈ：４０質量部とリサイクル炭材：６０質量部を混合して連続操業を行ったところ、該混合炭材は還元溶融工程で固結することがなく、掻出し装置による炉床炉上からの排出とリサイクルを円滑に行うことができ、連続操業を支障なく継続することができた。
【００４４】
実施例３
他の実験として、上記と同様の回転炉床型還元溶融装置を使用し、図２に示すフロー図に従って、前記表１に示した炭材Ｉ（固結性）のフレッシュ品と、前記炭材Ｆ（非固結性）のフレッシュ品、並びに同装置で熱履歴を受けた後に回収されるリサイクル炭材を、質量比で２０：２０：６０部の比率で混合して供給し、同様に連続操業を行った。用いた原料ペレットおよび操業条件は、上記実施例１と同じとした。
【００４５】
その結果、冷却凝固した還元溶融生成物の排出位置で雰囲気調整用炭材の固結はみられず、掻出し装置による生成物の排出を円滑に行うことができた。また、排出物を磁選機および篩にかけ、粒状の金属鉄を回収すると共に副生スラグ粒を分離すると残存炭材を得ることができ、回収された該残存炭材（粒径：３ｍｍ以下）は非固結性炭材として支障なく繰り返し使用することができた。
【００４６】
実施例４
前記表１に示した符号Ｆの炭材の破砕度合いを変えて、下記表３に示す粒度構成の２種の炭材を用意し、それぞれの炭材を用いて、前記実施例１と同様の加熱試験を行い、固結の有無を比較した。結果は表３に併記する通りであり、同じ成分組成の炭材Ｆであっても、その粒度構成によっては固結性が変わり、粒径０．５〜３．２５ｍｍの範囲のものが２０質量％以上であるものは固結を起こさないが、同粒径範囲のものが２０質量％未満（すなわち０．５ｍｍ未満の微粒物が８０質量％を超えるもの）では弱い固結を生じている。このことから、炭材の粒度構成を適正に調整することも、固結防止に有効であることが分る。
【００４７】
【表３】
0004256645.tif 000004
【００４８】
実施例５
実験用加熱炉の耐火物トレイ上に、前記表１に示した符号Ｃの炭材５０ｇを敷き、その上に、前記実施例１で用いたのと同じ原料配合の乾燥ペレット（粒径９．５〜１３．２ｍｍ）約１７０ｇを１層に並べて装入し、窒素雰囲気中、炉内温度１４５０℃で２０分間加熱して還元・溶融を行い、生成した粒状鉄と副生スラグの粒度分布を調べた（実験１，２）。
【００４９】
また、上記と同じ炭材５０ｇに、粒径１〜３．３５ｍｍの粒状鉄２０ｇとスラグ１ｇを混合したものを耐火物トレイ上に敷いた他は上記と全く同様にして還元・溶融実験を行い、生成した粒状鉄と副生スラグの粒度分布を同様にして求めた（実験３，４）。結果を表４に示す。
【００５０】
【表４】
0004256645.tif 000005
【００５１】
これらの実験は、雰囲気調整用として用いた炭材をリサイクルする際に、リサイクル炭材中に混入してくる粒状鉄とスラグが、再使用によりどの程度回収されるかを確認するために行ったもので、実験１，２は炭材リサイクルを想定していない実験例、実験３，４が炭材リサイクルを想定した実験例である。
【００５２】
表４の実験１，２と実験３，４を比較すれば明らかな様に、炭材リサイクルを想定した実験３，４では、粒状鉄、スラグ共に１〜３．３５ｍｍ径の生成物の重量が、実験１，２の場合の量と炭材中に予め混合した量の和よりも減少し、３．３５〜６．７ｍｍ径の生成物の量はその分増加しており、粒状鉄、スラグ共に炭材中に予め混合したもの（リサイクル炭材中に混入したものに相当）が還元・溶融工程で凝集したことが分る。
【００５３】
実施例６
図３に示す如く、非固結性炭材Ａ（４０質量部）とリサイクル炭材（６０質量部）を混合して混合炭材（１００質量部）とし、これを前記実施例１と同様にして回転炉床炉の炉床上に敷き、その上に炭材内装乾燥ペレットを装入して還元・溶融を行った。生成物を冷却し排出してから篩にかけ、工業的利用に適した粒径約３ｍｍ以上の粒状鉄と副生スラグを回収すると、微細な粒状鉄とスラグを含む約３ｍｍ以下の炭材が６０質量部回収された。よって、この回収炭材を全量リサイクル炭材として循環使用し、フレッシュ炭材４０質量部を追加供給することで生産系全体としてのバランスが保たれ、連続操業を行うことができる。
【００５４】
参考例
図４に従って、乾燥ペレットと非固結性炭材Ａを使用し、炭材リサイクルを行わなかった他は同様にして還元・溶融を行い、粒径約３ｍｍで粒状鉄と副生スラグおよび回収炭材に篩い分けした。この場合、炉から排出される全金属鉄のうち約９質量％が微細粒鉄として回収炭材中に含まれ、この分が製品ロスとなる。副生スラグも同様であり、炭材リサイクルを採用しない場合は、炉から排出される全副生スラグのうち約７０質量％が微細スラグとして回収炭材と共に排出されることになり、スラグを有価資源として回収する際にはこれらがそのままロスとなる。
【００５５】
実施例７
前掲の実施例１（図１）および実施例２（図２）における分離操作において、回転炉床炉から排出された金属鉄と副生スラグおよび雰囲気調整用炭材の混合物を、図５に示す如く先ず磁選にかけて金属鉄を回収した。次いで、残りの副生スラグと雰囲気調整用炭材の混合物を摩擦帯電させてから、正電極と負電極を備えた静電分離装置に供給し、副生スラグ（−に帯電）と雰囲気調整用炭材（＋に帯電）を分離した。分離した雰囲気調整用炭材は、前記図１，２に示したのと同様にリサイクルして再使用できる。
【００５６】
なお帯電法としては、摩擦帯電法以外の帯電法、たとえばイオン発生装置を用いた帯電法やコロナ帯電などを採用することも勿論可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されており、酸化鉄含有物質と炭素質還元剤とを含む原料を移動炉床上で加熱し、該原料中の酸化鉄を還元して金属鉄を製造する際に、炉床上に粉粒状の雰囲気調整用炭材を敷いてから前記原料を供給するに当たり、前記雰囲気調整用炭材として非固結性炭材を使用することで、該炭材が固結して煎餅状に固まり排出障害を起こすのを防止することにより、連続操業を円滑に継続可能にすると共に、炉床耐火物の損傷も抑えてその寿命を延長することができる。
【００５８】
更に加えて、該雰囲気調整用炭材として当該金属鉄製造設備で回収される炭材をリサイクルする方法を採用すれば、該炭材の消費量を大幅に低減できる他、従来はそのまま廃棄されていた回収炭材中の金属鉄や副生スラグも回収することができ、それらの回収率を高めることができ、一石二鳥以上の付加的作用効果も享受できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施で採用した還元・溶融フロー図である。
【図２】他の実施で採用した還元・溶融フロー図である。
【図３】他の実施で採用した還元・溶融フロー図である。
【図４】参考例で採用した還元・溶融フロー図である。
【図５】本発明で採用した金属鉄、副生スラグおよび回収炭材の分離工程を示すフロー図である。
【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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