(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鉱石または製鉄ダストから還元鉄を製造するに際して、鉄鉱石または複数種のダスト及び炭剤で構成される混合物より直径８ｍｍから２０ｍｍ、長さ１０ｍｍから５０ｍｍの円柱状の造粒物を製造し、乾燥機で付着水分１５％以下に乾燥した後、回転炉床方式の焼成炉で１１００〜１３００℃の温度で還元処理することを特徴とする製鉄ダスト等からの安価な還元鉄の製造方法。
【請求項２】
直径１０ｍｍから１５ｍｍ、長さ２０ｍｍから４０ｍｍの円柱状の造粒物からなる請求項１に記載の製鉄ダスト等からの安価な還元鉄の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄鉱石または製鉄所等で発生する種々のダストをリサイクルして再資源化を図る際の処理方法に関し、特に、製鉄ダストを原料として還元鉄を製造する場合、乾燥工程を短縮出来、かつ還元鉄製品の取扱が容易な還元鉄の製造方法に関するものである。
【０００２】
従来、製鉄所では焼結、高炉、転炉、電気炉等の加工・精錬工程で種々のダストが発生する。これらの工程ではプロセスガスに随伴し集塵機で補集されるダストが中心であることから極めて微粒である。これをダストの原料として還元鉄を製造する場合、還元剤として炭材を配合し球状のペレットとし、還元用の焼成炉で還元する。以下、球状のペレットをペレットと称する。
このペレットは、水の表面張力を利用しダスト粒子間を接着させ、転動作用で粒子の集合体を球状にすると同時に粒子間をさらに近接させ水の表面張力を向上させペレットの圧潰強度を増すものである。
【０００３】
このペレットの製造方法としては、ドラム型とディスク型がある。両者は転動方法に差がある。ドラム型では、ドラムを横に設置し回転させ、粒子を転動させる。ディスク型はディスクを約４５度に傾斜させ、回転し、そのディスクの中で粒子を転動させる。いずれの方式でも、転動することによりペレット内部の空気がペレット外部へ押し出し、気孔が少なくなり圧潰強度を増す。
一般にこのようにして製造したペレットの付着水分は８〜２５％となる。粒子が小さい程粒子表面積が増加して付着水分は増加する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の方法で製鉄ダストをペレットにする場合、微粒が多く、付着水分は２０〜２５％となる。付着水分が２０〜２５％のペレットを焼成炉で還元する場合、焼成炉の温度が１１００〜１３００℃と高いため、付着水分が２０〜２５％のペレットを直接投入すると、ペレット内部の付着水分が急激にガス化し、爆裂する。この爆裂を回避するには、事前にペレットを乾燥し爆裂の原因である水分をなくする。このため、実際の還元鉄製造設備では、焼成炉への投入工程で乾燥機を設置し水分を取り除く必要がある。このことは、乾燥用のエネルギーを多く必要とし、かつ設備費も高いという問題がある。その結果、製鉄ダストのリサイクルは経済的負担が大きく実現の障害となっている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記、問題を解決するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、本発明は焼成炉の温度が１１００〜１３００℃の中に直接、被還元物を投入しても爆裂しない方法を提案するものである。その発明の要旨とするところは、
（１）鉄鉱石または製鉄ダストから還元鉄を製造するに際して、鉄鉱石または複数種のダスト及び炭剤で構成される混合物より直径８ｍｍから２０ｍｍ、長さ１０ｍｍから５０ｍｍの円柱状の造粒物を製造し、乾燥機で付着水分１５％以下に乾燥した後、回転炉床方式の焼成炉で１１００〜１３００℃の温度で還元処理することを特徴とする製鉄ダスト等からの安価な還元鉄の製造方法。
（２）直径１０ｍｍから１５ｍｍ、長さ２０ｍｍから４０ｍｍの円柱状の造粒物からなる前記（１）記載の製鉄ダスト等からの安価な還元鉄の製造方法にある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
焼成炉の温度が１１００〜１３００℃の中に直接、被還元物を投入しても爆裂を起こさせないことが必要である。そのためには、付着水分が急激にガス化してもガスを外部へ逃がすためのガス道、すなわち、気孔を作れば良い。
しかしながら、従来の転動作用を利用したペレットでは、緻密でしかも乾燥時に球状であるため収縮がどの方向にも一定となり、乾燥過程でクラックが出にくく、その結果としてガス道、すなわち、気孔を増加させることが難しい。
【０００７】
そこで、気孔を増やし、ペレットと同様の圧潰強度を得る方法として、従来の球状をやめ、円柱状とすれば、乾燥時に収縮量が直径方向と長手方向で異なるため、長手方向に無数のクラックを生ずる。このクラックの生成が急激な付着水分のガス化の際のガス放散を助け爆裂を防止するのに有効であることが分かった。
このような知見に基づいて、原料としての鉄鉱石、または特に製鉄所で発生するダストを利用するものであるが、そのダストの主な成分としてはＦｅ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｃ及びスラグから成り、かつその粒子径は殆どが１ｍｍ以下である。
【０００８】
このような成分と粒子径を持つ原料を用いる場合には、この原料に還元用の炭素とバインダーを添加し混練する。しかも、この混練したものを、本発明においては、これを円柱状に造粒する必要がある。それのためには適正な付着水分が必要とする。従って、もし付着水分が適正値を越えている場合は原料を乾燥し、不足時は水を添加する必要がある。しかも、造粒は押し出し造粒機を使用して円柱状にする。そのときの造粒物の寸法は直径が８〜２０ｍｍで長さは１０〜５０ｍｍとする。直径は還元時間と関係するもので、工業生産性を前提として、直径は８〜２０が望ましく、２０ｍｍを超える直径となればその還元時間が伸びるため還元速度が低下することになる。さらに好ましくは、直径１０ｍｍから１５ｍｍ、長さ２０ｍｍから４０ｍｍとする。
【０００９】
前述のように、代表的な製鉄ダストを使用すると造粒時の適正な付着水分は２０〜２５％である。この造粒物を乾燥機で付着水分１５％以下に乾燥する。造粒物にクラックが出来た状態で回転炉床へ投入する。投入する際に壊れないように押し出し圧力を上げ造粒物の落下強度を強くする。バインダーの添加量を増しても落下強度は強くなる。そして、回転炉床に供給された造粒物は炉の雰囲気が１１００〜１３００℃の中で、付着水分が急激にガス化し造粒物の系外へ排出される。その後、内装物であるＣが還元剤としてＦｅ等を還元する。還元された造粒物は系外へ排出され、冷却され、粉をスクリーンで取り除き製品とする。
【００１０】
出来た製品は円柱状であるため、ベルトコンベア上輸送する場合、傾斜を大きくとっても、ベルトコンベア上で転動現象がなく効率良く運搬出来る。また、押し出し造粒機を使用し円柱状に造粒し、付着水分を１５％以下に乾燥するだけで高温雰囲気の中に直接投入しても造粒物の爆裂現象を回避できる。このことは、乾燥機の設備容量が小さくてよく、かつ乾燥費用も安くなる大きな効果をもつ。
【００１１】
【実施例】
以下実施例を示して、具体的に本発明について図面に従って説明する。
図１は本発明の還元鉄を製造するための設備フローを示す図である。製鉄で発生するダストに還元用の炭材を配合し、ベントナイト等のバインダーを添加する。これら配合原料を混練機で混練する。また、必要に応じて水分を添加し、押し出し造粒機で円柱状に造粒する。ダスト中に中和スラジのような微粒が多い場合、造粒時の適正水分は２０〜２５％になる。造粒物の落下強度を増すため押し出し圧力をアップすることが可能である。造粒物中の−５ｍｍ粉はスクリーンで除き乾燥機で付着水分を３％、８％、１５％および２２％の４水準のものに乾燥し回転炉床タイプの焼成炉に挿入し、１１００〜１３００℃、５〜１０分の還元処理を行った。還元された造粒物は系外へ排出され、冷却され、粉をスクリーンで取除き残りは製品とする。
【００１２】
図２は球状の造粒物の爆裂特性を示す図である。図２に示すように、造粒物の付着水分が３％〜２２％の範囲では、爆裂ないしクラックが発生する。すなわち、付着水分が１５％以上あると焼成温度がすでに１１００℃で爆裂が生じ、１２００℃では８％以上で爆裂が起こることが判る。また、８％未満、焼成温度１１００℃でもクラックは発生し、１２００℃では３％の付着水分でもクラックが生ずることが判明した。なお、ここで爆裂とは、造粒物が粉々になる状態を意味する。
【００１３】
図３は円柱状の造粒物の爆裂特性を示す図である。図３に示すように、本発明に係る円柱状の造粒物であれば、付着水分が２２％を超えない限りクラックの発生ならびに爆裂は発生しない。すなわち、１５％以下であれば、試験炉の雰囲気温度が１１００〜１３００℃までのいずれの温度領域でも爆裂しないことが判明した。
【００１４】
図４は円柱状と球状の造粒物の気孔率の測定結果を示す図である。図４に示すように、測定物はいずれも乾燥後で付着水分がないものを対象とした。気孔率は円柱状が球状に比較して約２倍高い。この気孔率が高いことにより内部からの急激なガス発生に対しても爆裂を起こさないものと考えられる。
図５は円柱状と球状の造粒後の落下強度の測定結果を示す図である。図５に示すように、円柱状については、押し出し圧力をアップすることにより、球状の造粒物は転動とともに落下強度が向上するが転動圧は造粒物の自重のみであり落下強度アップにも限界がある。落下強度が高いとハンドリング時の粉化が少なく、効果の良い還元鉄の製造が可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によって、特に製鉄所で発生するダストを原料として還元鉄を造る場合、円柱状の造粒物にすると、付着水分を１５％以下まで乾燥しておけば焼成炉での水分蒸発による爆裂を回避される。また、付着水分を１５％以下までの乾燥であれば乾燥機の容量が小さく、かつ乾燥用のエネルギーも少なくてよい。その結果より安価に還元鉄の製造が可能となると共に、製品の形状が円柱のためベルトコンベアでの輸送時のこぼれも少ないという種々の優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の還元鉄を製造するための設備フローを示す図である。
【図２】球状の造粒物の爆裂特性を示す図である。
【図３】円柱状の造粒物の爆裂特性を示す図である。
【図４】円柱状と球状の造粒物の気孔率の測定結果を示す図である。
【図５】円柱状と球状の造粒後の落下強度の測定結果を示す図である。
【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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