JP2000513411A

JP2000513411A - ホットメタルの製造方法

Info

Publication number: JP2000513411A
Application number: JP10503612A
Authority: JP
Inventors: ビー．ハンター，フィリップ
Original assignee: ユーエスエックスエンジニアーズアンドコンサルタンツ，インコーポレイテッド
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 2000-10-10
Also published as: ZA975516B; KR19990076813A; WO1997048824A1; US5681367A; CA2234562A1; BR9714472A

Abstract

(57)【要約】鉄を含有する生ペレット(36)を調製する方法であって、回転炉床炉(15)の中で品質劣化を招くことなく処理可能であり、回転炉床炉(15)よりも低温で操業されるサブマージドアーク炉(20)へ装入されると、自溶性海綿鉄ペレットとなり、炭素含有量が約１％〜５％のホットメタルを作る。

Description

【発明の詳細な説明】ホットメタルの製造方法技術分野この発明は、銑鉄又はホットメタルとして知られる炭素含有液体鉄を製造する２段階方法に関する。銑鉄(pigiron)なる用語は、通常は、鉄９０％以上を含む炭素含有鉄合金に適用される。鉄合金は、液体状態では、一般的にホットメタル (hot metal)と称される。この発明は、第１段階では、異なる２種類以上の生ペレット(green pellets) が、例えば、海綿鉄(sponge iron)を作るための回転炉床炉の中のような還元条件下で還元され、第２段階では、その海綿鉄がサブマージドアーク炉の中におけるような溶解条件下でさらに処理される。種類の異なる生ペレットの組成は、還元段階ではスラグ生成成分は溶融しないが、種類の異なるペレットが結合されると、溶解工程(smelting step)で溶融して液体スラグを生成するように選択される。発明の背景鉄鋼製造者は、塩基性酸素炉(ＢＯＦ)と電気アーク炉(ＥＡＦ)で使われるスクラップについて、たとえ全部でないにしても、少なくとも一部を代替物として使用可能な低価格金属鉄の源を常に求めている。スクラップ代用物の要請は、高品質で残留物の少ないスクラップが入手できないか、又はスクラップが大変高価である場合において、特に重要である。これらの金属鉄を鉄鋼産業へ供給するために多くのプロセスが既に開発されており、生産段階にある。これらのプロセスでは、鉱石(ore)中の酸化鉄を金属鉄へ化学的に還元するために、天然ガス、石炭、ピッチその他の炭素含有物質のような還元剤(reductant)を使用する。これらの還元プロセスは粉砕、混合、還元剤及びバインダーの添加、ペレット化する工程を含み、生ペレットを、典型的には回転炉床炉(ＲＨＦ)と同様な装置の中で、還元が行われるまで加熱することを含んでいる。回転炉床炉は当該技術分野でよく知られている。海綿鉄を生産するために、生ペレットは炉床のおよそ３の深さ(three deep)に置かれ、ここで回転させられて、Ｆｅ₂Ｏ₃の８０％以上が金属鉄に転換されるのに十分な時間、例えば１４００ °Ｆを越える温度で１０分〜２０分間、高温にさらされる。還元後の最終生成物は、一般的な海綿鉄(ＳＩ)であり、これには、金属鉄、一部還元された少量の酸化鉄、炭素及び脈石物質(gangue material)が含まれている。脈石物質とは、Ａｌ₂Ｏ₃，ＣａＯ，ＭｇＯ，ＳｉＯ₂などである。ＳＩがＢＯＦ又はＥＡＦのどちらのプロセスに装入されても、ＳＩは精錬中、天然スラグ (native slag)及びホットメタル相と乱流によって混合されるため、また、これら２つのプロセスは高温度であるために、ＳＩ中の脈石量の組成はほとんど問題にならない。しかしながら、ＳＩがサブマージドアーク炉(ＳＡＦ)へ装入されて、炭素量１％〜５％のホットメタルを作る場合、ＳＩスラグは、存在する唯一のスラグとなり、最終スラグ相を構成するから、ＳＩ中に存在する脈石物質の組成は重要になる。この最終スラグ相の組成が重要なのは、ＳＡＦの操業温度がＢＯＦ又はＥＡＦのプロセスよりかなり低いからである。従って、ＳＡＦから排出できるようにするには、ＳＡＦプロセスでのスラグ相は融点が低くあらねばならず、ＳＡＦの低い操業温度でも溶融して十分な流動性をもたねばならない。サブマージドアーク炉(ＳＡＦ)では、溶鉱炉の底部と電気アーク炉の上部で二つのプロセスが混成して行なわれる。ＳＡＦの操業では、電力は電極を通じて連続的に供給されており、海綿鉄は上方からＳＡＦへ連続的に供給される。電気エネルギーは、酸化鉄の還元を行ない、エネルギーの供給により、液化してホットメタルが作られる。ＳＡＦへ供給された海綿鉄は、十分な量の炭素を含んでおり、海綿鉄中の残留酸化鉄の還元を行ない、ホットメタルを所望の炭素含有量で合金化させるこができるようにしている。海綿鉄が溶けると、液体ホットメタルが炉床に溜まり、ホットメタルの上には溶融状態のスラグがある。ホットメタルの温度は、当該ホットメタルの炭素含有量に依存するが、一般的には、１４００〜１５００℃(２５５０〜２７３０°Ｆ)の範囲であろう。５００〜９００℃(９３０〜１６５０° Ｆ)の低温海綿鉄ペレットがスラグの上へ連続的に送り込まれるので、通常、スラグの温度はホットメタル溜まりの温度よりも幾分低い。所定間隔で取鍋を開栓し、液体ホットメタルの溜まりの一部は取鍋の中へ入れられ、その栓口はマッドガンのような適当な装置を用いて閉じられる。溶融状態のホットメタル溜まりのスラグ層の深さが増すときに行なうのと同じ要領にて、スラグの一部はＳＡＦから排出され、スラグの栓口は閉じられる。スラグは所定間隔でＳＡＦから排出されねばならないので、スラグはホットメタルの温度よりも低い温度で流動体であらねばならない。スラグの融点が低くなるほど、すなわち、スラグの融点とＳＡＦの操業温度(ホットメタルの温度)との温度差が大きくなるほど、流動体となるスラグは多くなり、それだけスラグを排出することが容易となる。回転式炉床炉内(ＲＨＦ)で海綿鉄を作るのに使用される生ペレットを作る前に、細かく粉砕された適量のボーキサイト(Ａｌ₂Ｏ₃)、方解石石灰(calcitic lime ,ＣａＯ)、ドロマイト質石灰(ＣａＯ／ＭｇＯ)及びサンド(ＳｉＯ₂)と、各々が脈石物質(Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ₂のような非鉄化合物)を含むものとして知られている鉄鉱石、還元剤及びバインダーとを混ぜることにより、ＳＡＦの中で低融点スラグが作られることは知られている。スラグ生成物質を鉄鉱石に添加して、溶鉱炉(blast furnace)での使用に適した自溶性冷材装入物質(self-fluxing cold charge material)を作るという概念及び方法は、十分に理解され、広く実施されている。しかし、低融点スラグを作るという従来の自溶性ペレットの概念は、生ペレットを、最初に(ＳＡＦで使用する前に)、前述した還元ステップを例えば回転式炉床炉の中で実行するのに必要な高温にさらされなければならない場合には、直接適用することはできない。回転式炉床炉を用いて生ペレットをＳＩに転換する場合、炉の還元ゾーンの温度は１４００℃(２５５０°Ｆ)以上であってよく、幾分低い温度、つまり１２５０〜１３５０℃で操業する場合にも、意図的に混合された低融点スラグの融点を越えても構わない。ＳＡＦでの使用に適したスラグ組成を用いて作られた単一の自溶性ペレットが、酸化鉄の還元を最大化するために最高操業温度で操業されるＲＨＦで使用される場合、前記スラグは液化し、ペレットは互いにくっついて、ＲＨＦの炉床にもくっつくことになるだろう。流動体スラグがあまりに早く生成すると、操業上の問題が生じ、生産性が損なわれる結果となる。流動体スラグの生成を回避するために、ＲＨＦが低温で操業されると、鉄鉱石の還元量は減少して、ＳＩ中の金属鉄は少なくなり、不必要な還元物がＳＡＦへ運ばれるため、コストは高くなり、生産性の低下を招く。鉄鉱石、還元剤及びバインダーだけを用いて作られた生ペレットをＲＨＦへ装入し、さらに適当な物質をＳＡＦへ添加して低融点共晶スラグを作ることによって、ＳＡＦ中のスラグ生成材の調節を行おうとしても、それは非常に困難な仕事であることが認識されるであろう。その理由は、他の脈石／スラグの構成要素と結合させるためには、細かく粉砕された形態で比較的少量の物質がＳＡＦの中で均一に分配されて、未反応ペレット層の中に侵入し、スラグとホットメタルの境界面まで到達しなければならないからである。ＳＡＦに比較的非活動的性質(qui escent nature)がもたらされ、ＥＡＦとＢＯＦプロセスにてスラグとホットメタルとの混合が不十分であると、数種類の異なるフラックスを少量ずつ均一に分配するためには、大きな電極の存在下で、多くの位置にある多くのポートを通じて各物質を供給するために複雑な装置を必要とする。しかし、添加の複雑性と、還元プロセスで発生したＣＯガス流の存在により、添加フラックスの一部は排出ガスと共に運び去られ易いため、この均一な分配を達成できるかどうかを予測することはできない。この発明は、ＳＡＦの中で自溶性であるペレットの使用を可能にする方法を提供するもので、最初に生ペレットをＲＨＦのような高温還元環境の中で処理するとき、液体スラグの生成を回避しつつ、ＳＩを生成することができる。発明の要旨この発明は、サブマージドアーク炉(ＳＡＦ)又は他の溶解手段(以後、溶解ゾーンと称されることもある)の中で、溶解ゾーン内の液体スラグの温度よりも高い温度で還元された自溶性ＳＩペレットの使用を提供するものである。フラックス成分又は脈石成分と、バインダーの組合せ(combination)は、ＳＡＦ内でスラグを生成するために、比較的低い融点を有するように選択される。フラックス成分又は脈石成分はペレット生成のために２種以上の異なる組成材に分けられる。各組成材は還元工程で到達する温度よりも高い融点のスラグ生成成分を有しているので、ＲＨＦ又はその他の初期還元工程で融解は起こらない。生ペレットは還元されてＳＩとなり、ＳＡＦへ供給され、前述した比較的低融点を得ることのできる条件下にて、２種又は２種以上のペレットから、スラグ生成成分が確実に混合される。本発明の望ましい形態において、ペレット材(pellet ingredlents)の２つの流れ(streams)は、多少なりとも公知のペレタイジングを行なうために混合される。主要材料である鉄鉱石、石炭、その他の炭素質還元剤の各々の流れは(当該分野で公知の適当な還元比率にて)、溶解ゾーン内で低融点スラグを生成させるために追加された全てのフラックス剤及び／又はその他スラグ生成物質の選択された部分と混合される。鉱石／還元剤の各々の流れと混合されるフラックス剤の量は、鉱石及び還元剤内に存在するバインダー及びその他脈石要素をも考慮に入れて選択され、脈石物質が、還元ゾーン、好ましくはＲＨＦ内の温度で溶融しないように選択される。各々の流れの中にペレタイザーがあり、プロセスは連続的であることが理想的である。生ペレットの２又はそれ以上の流れは、単一のＲＨＦに入る時又は入る前に、配合されるのが好ましい。なお、２又はそれ以上のＲＨＦがある場合、各々の流れの中に専用のＲＨＦを設け、ＳＩペレットの流れはＳＡＦへ運ばれる前に混合されるのが望ましい。２種又はそれ以上の種類のＳＩペレットの混合物がＳＡＦの中へ連続的に供給され、スラグを通じて下降すると、ペレットの温度は上昇する。結果的に、ペレットは、高温の溶解ゾーンに到達し、そこで酸化鉄の還元が完全に行われ、金属鉄と過剰の炭素がホットメタルの溶融金属溜まりの中へ入り、互いに近接するＳＩペレットの中に含まれる微細粉砕されたスラグ成分を取り除いて、所望の低融点共晶スラグを生成する。当該分野の専門家であれば、本発明にとって重要なことは、生ペレットの異なる流れに対してスラグ生成成分の２又は３以上の異なる組合せを選択することにあることを認識するであろう。２又は３以上の異なる組成は、各々が、初期還元プロセスの温度では溶融しないが、結合される(combined)と、ＳＡＦその他融解ゾーンの低温度条件下で溶融するものでなければならない。スラグ生成材の成分として、バインダー作用のある材料(binding agent ingredients)を挙げることができ、これについては後でより詳細に説明する。還元工程でフラックス剤が溶融しないように、本発明では、ペレットの中へフラックス剤を直接入れることにより、フラックス剤をサブマージドアーク炉又はその他溶解ゾーン内のスラグ層へ別々に添加する際に固有の複雑さを回避できる。本発明の望ましい形態において、２種又は３種以上の生ペレットに対して選択されたスラグ生成成分の比率と量は、ＳＡＦ内で作られるスラグの合計量が最少となるように選択され、同時に前述の原理を実施する間、比較的高温のＲＨＦ内で液体スラグを生成してはならないが、混合されると、共に溶融して比較的低温の溶解ゾーン内で流体スラグを生成する。後で示されるように、スラグの総量を最少化するという目的の達成により、顕著に異なる組成を有する複数種類の生ペレットの製造が可能となる。本発明の他の特徴として、別の生ペレットのスラグ生成成分の融点は、結合された(combined)スラグ生成成分の共晶融点よりも１００℃以上高い温度に維持され、還元ゾーン及び溶解ゾーンは、直接還元では溶融は起こらないが、溶解工程では溶融が起こる温度で操業が行われることにある。当該分野の専門家であれば、本発明は、炭素の全範囲、つまり約１％乃至約５％の炭素を含むホットメタル(溶融金属)を作るのに用いられることを認識するであろう。炭素で飽和されたホットメタルの場合、ＳＡＦの炉床は通常、炭素から作られる。低炭素含有量(飽和量よりも少ない)が望ましい場合、ライニング及び炉床に対して、一般的には高マグネシア含有量のその他耐火性材料が用いられる。マグネシアライニングが用いられる場合、スラグ生成物質の酸化マグネシウム (ＭｇＯ)を増やしてもよく、１〜８％のＭｇＯ(ホットメタル中の炭素が５％以下のとき)を含むことができる。一般的なマグネシア源はドロマイト質石灰であり、ＳＡＦ中での２種又は３種以上の生ペレットとスラグ生成材全体の融点を計算するとき、ドロマイト質石灰中のＭｇＯとＣａＯ含有量を考慮に入れるべきであることは勿論である。図面の簡単な説明本発明について、添付図面を部分的に参照しながら説明する。図１は、２種類のペレットの製造を示すプロセスフローシート図であり、ペレットを回転式炉床炉に供給して海綿鉄を作るプロセス、該海綿鉄をサブマージドアーク炉へ供給してホットメタルを作るプロセスを示している。図２は、状態図であって、生ペレットを作るのに使用されるフラックス又はスラグ生成物質について、２種類の望ましい組成を表す２つの領域と、２種類の望ましい組成の複合物(composite)を示す第３の領域を示している。図３は、反応物とＳＡＦのスラグ層を通る海綿鉄(ＳＩ)ペレットの移動を模式的に示す図である。発明の詳細な説明図１に示す望ましい形態では、組成が異なる２種類の生ペレットの流れを作るために、公知のペレタイザー(1)(2)を２台使用するもので、これらペレタイザーは並列で運転する。組成の具体的な構成については後で詳しく説明するが、一般的には次のように理解される。粉末化された石炭(7)、粉砕された鉄鉱石(8)、サンド(9)、ドロマイト(10)、方解石石灰(11)、バインダー(ベントナイト)(12)、及びボーキサイト(13)を分配するディスペンサーが、分離して設けられた２台の材料コンベヤー(5)(6)の上に配置される。該ディスペンサーは、公知のペレット製造用に予め粉砕及び／又はサイズ調整された夫々のペレットを、所定の量及び割合にて分配できるように調節される。前記材料は、別々のミキサー(3)(4)へ連続的に供給された後、別々のペレタイザー(1)(2)の中で公知の要領にてペレット化される。ペレット化された後、制御された割合で連続的にペレットコンベヤー(14)に運ばれ、ペレットは鉱石還元のために回転炉床炉(ＲＨＦ)(15)の中へ入れられる。一般的には、ＲＨＦ処理は１３００〜１５００℃(２３７５〜２７３０°Ｆ)にて、１０〜２０分間行われる。ここに記載した温度範囲内であれば、回転炉床炉に代えてどんな直接還元プロセス(ペレット中に固定炭素を含むもの)を用いることもできる。作られた海綿鉄(ＳＩ)は、まだペレットの形態にて、断熱された移送用容器(16)の中に入れられ、密封されることにより、熱を保持し、再酸化を最少にする。断熱された移送用容器(16)は次に、通常は１つずつ、移送手段(17)によってＳＡＦ(20)の上方位置へ移される。溶融の困難さをできるだけ回避するために、ポート制御部(23)では、移送用断熱容器(16)内の混合ペレットが異なる時間にＳＡＦ(20)の異なる位置へ供給されるようにプログラミングされている。ペレットは反応ゾーン内に既に供給されているペレット(21)上に落下する。この場合、図３の中でより詳細に示されるように、徐々に温度が高くなるゾーンに沈積していく。ペレットがスラグ層(24)近傍で１４００〜１５００℃(２５５２〜２７３２°Ｆ)の高温に達すると、鉄と炭素の混合物又は合金はペレット内で溶融し、スラグ生成物質(slag-formin g materials)は、両方のペレットから遊離して、溶融に必要な共晶組成を生成する。還元された金属は、好ましい量の炭素と共に液体金属層(26)へ沈積する。還元された２種類のペレット(海綿鉄)の混合物はサブマージドアーク炉(20)へ連続的に供給される。ＳＡＦ上には、一度に４以上もの移送用断熱容器(16)が配備されていてもよい。なお、容器(16)は、必ずしも全ての容器が同時にペレットを供給されなくてもよい。容器(16)は炉の周囲に配置することが好ましく、幾つかの隣接する容器(16)から供給を行なう一方、空の容器(16)を取り除き、夫々のポートにて満杯の容器(16)と取り替えることができる。ＳＡＦの中央にペレットを供給するために、１の容器(16)を配置してもよい。スラグ層(24)は、一般的には、電極(28)によって１４００〜１５００℃の温度に維持される。スラグは定期的にスラグ取出口(25)から除去される。ホットメタル(溶融金属)(26)は、典型的には１４００℃〜１５００℃の温度にて、公知の要領で液状金属取出口(27)から除去される。下部にある第２の液体金属取出口(18)は、必要に応じて、排出を完全に行なうために使用される。適当なフラックス剤が、正しい量と割合にて、スラグ層(24)の中で確実にほぼ均一となるように分配されるようにするために、ペレットの２以上の流れを、例えばコンベヤー(14)の上或いは回転炉床炉(15)の上流で予め混合しておくことが望ましい。この構成により、スラグ生成物質(slag-forming agents)は、サブマージドアーク炉の中で溶融状態のスラグを生成するのに適当な量及び割合にて存在し十分混合される。次に、図２を参照すると、これは一般的なスラグ生成成分(slag-forming comp onents)の三角形状態図(29)として知られている。実際、基礎状態図(29)はユナイテッド・ステーツ・スチール・コーポレイションによる「鋼の成形及び処理」から複製したものである。座標軸はＣａＯ、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃の重量％表示である。等温線は融点を摂氏温度で表している。本発明の望ましい実施例において特に重要な領域(30)(31)及び(32)を、従来の状態図の上に重ねて示している。領域(30)は、ＣａＯ、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃からなり、ＳＡＦ中でスラグ生成のための溶解に適した融点の領域である。特に、領域(30)の周囲は１３７５℃の等温線上に描かれており、状態図(29)の中で最も低い共晶融点を有する組成を含んでいる。領域(31)(32)はＣａＯ、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃からなり、より高温のＲＨＦの中では溶融しない。つまり、領域(31)(32)は、１６００℃以上の融点を有する組成を表している。本発明に基づいて選択された領域(31)(32)にある物質と、鉱石、石炭及びバインダーのスラグ生成物質とが適量混合されると、領域(30)の要件を充足したものになるであろう。すなわち、そのように配合されたものは、ＳＡＦの低温溶解ゾーンにおいて溶融する。後で示されるように、その物質の量は等しくある必要はなく、領域(31)(32)にある物質の比率を種々変えることにより、領域(30)の組成を作ることもできる。融点が図２の領域(30)内にあるスラグをもたらす望ましい組成は次の通りである。望ましい領域(30)の組成範囲％目標％ＳｉＯ₂ ４５〜６５５３±５Ａｌ₂Ｏ₃ １０〜２０１５±３ＣａＯ２０〜４０３２±４図２の領域(31)(32)は、融点が１６００℃以上の組成について異なる２つの範囲を規定しており、それらが配合されると、領域(30)の組成となるだろう。好ましい領域(31)(32)の組成は次の通りである。領域(31) 領域(32) 範囲目標範囲目標％％％％ＳｉＯ₂ 60〜80 73 ＳｉＯ₂ 20〜40 30 Ａｌ₂Ｏ₃ 20〜30 25 Ａｌ₂Ｏ₃ 5〜15 10 ＣａＯ 0〜5 2 ＣａＯ 50〜70 60 発明を実施する者であれば、還元ゾーンと溶解ゾーンの多くの組合せに対して、スラグ生成温度が１６００℃よりも低いペレットを使用できること、そして、本発明においては例えばスラグ溶融点温度が１５５０℃以上のペレットを使用することが予定されるということが理解されるであろう。そのような組成は、領域(31)(32)の外にあってもよい。ベントナイトは領域(31)(32)の両方の組成に対して好ましいバインダーである。ベントナイトは、バインダーとしての役割を果たすために、通常、別々にある各々の流れ中における全物質の総重量の２％〜５％含まれる。市販されているベントナイトの組成は、Ｆｅ：３．１７％、ＳｉＯ₂：５８．３％、ＣａＯ：１．２５％、ＭｇＯ：１．７３％、Ａｌ₂Ｏ₃：１９．７４％、及びＳ：０．１９％と、14．26％のＬＯＩを含んだものが好ましく、その理由は、シリカ量が比較的少ないためである。いづれにせよ、ベントナイトの組成については、スラグ生成成分を系の中のペレットへ供給する際に考慮されるべきである。また、ドロマイトは生成物を低炭素量にせねばならない場合に使用され、前述の如く酸化マグネシウムの重要な源(source)となるものであるが、このドロマイトについても同様に、典型的にはＣａＯ／ＭｇＯが６０／４０の比率のものを示すことができる。これについてもまた、個々のペレット中のスラグ生成成分の融点と、ＳＡＦのスラグ全体の組成の中のスラグ生成成分の融点を計算するときに考慮に入れられなければならない。なお、鉱石と石炭のスラグ生成成分の量は、当然のことながら、バインダー、方解石石灰及びドロマイトの量よりさらに重要であることは以下の記載から明白であろう。図３を参照すると、移送用断熱容器(16)は、サブマージドアーク炉(ＳＡＦ)(2 0)の上に位置している。海綿鉄ペレット(36)は、供給ポート(23)を通ってＳＡＦへ供給されるとき、先に供給されて堆積したＳＩペレットの上に落下し転がり落ちる。なお、ＳＩ堆積部(34)の下部層は溶融スラグ層(24)の中へ沈むが、ＳＩの幾つかの堆積部(各供給ポート(23)の下)はそのまま存在し続ける。ここには、部分的に還元された酸化鉄を完全に酸化させるのに十分な温度がある。ＳＩの金属含有量が増すにつれて、ＳＩは、金属鉄と過剰の炭素が金属液相と一緒になるところ、つまりスラグとホットメタルの境界面(35)まで下降を続け、スラグ成分を残して、スラグ相と一緒になる。溶融スラグ層(24)は、一般的には、１３００〜１５００℃、好ましくは１３５０〜１４５０℃、或は図示のように、１４００℃ 以上で境界面(35)で１５００℃に達する温度に維持される。図３は、１００℃間隔の等温線、具体的には、８００℃、９００℃、１０００℃、１１００℃、１２００℃、１３００℃の１４００℃の等温線を示しており、海綿鉄ペレットが沈むにつれて温度が上昇することを示している。その熱エネルギーは電極(28)(図１参照)から、主として液体スラグと金属層(24)(26)へ供給される。本発明は、図２の領域(30)の組成を有するスラグ生成材(slag-forming composition)を作るに際し、領域(31)(32)の組成を用いることに限定されないことは勿論であるが、使用するペレット生成材は２種類に限定されるものでもなく、ここに記載した特定の組成に限定されるものでもない。また、同じ量を使用しなければならないものでもない。一般的な概念は、サブマージドアーク炉のために、低融点のスラグ生成材に基づいて決められるものであり、回転炉床炉の中で溶融しない成分の組合せ(combination)を選択し、それらの組合せを２種以上のペレットの中に含有させることである。発明を実施する者であれば、ペレットを作るのに使用されるバインダーの組成及び量が算出され、鉱石、還元剤及びその他添加剤のスラグ生成成分についてももまた算出されることを認識するだろう。本発明は、図２のＣａＯ／ＳｉＯ。／Ａｌ₂Ｏ₃に関する状態図中の物質の使用に限定されないことは勿論であり、ＭｇＯのようにその他一般的なスラグ物質を含むこともできるし、ＦｅＯがスラグ要素になることもある。ＭｇＯ含有量が例えば約８％まで多くなると、炉床(37)を、通常の炭素よりはむしろＭｇＯから作ることもできる。ＳＡＦが、意図された温度より高い温度で操業される場合、スラグ全体は、例えば１４００℃以上の高融点を有していてもよい。前述したように、ここに記載した温度で、及び／又は、少なくとも１００℃の温度差で操業される限り、前述したように、回転炉床炉に代えてその他の還元手段及び溶解手段を用いることもできる。当該分野の専門家であれば、コスト面だけでなく、過剰スラグのプロセス効率へ及ぼす影響面からも、必要以上のスラグ生成成分(slag-forming ingredients) を使用することを望まないであろう。それゆえ、ペレット中に含まれるスラグ生成物質の全体量を少なくすることは好ましい。２種類のペレットを作る一般的な手順を記載すると次の通りである。まず最初に、ペレットを作るのに使用される鉱石、石炭、バインダー、方解石石灰、ドロマイト、ボーキサイト、サンド、及び／又はその他物質の含有量を重量％でリストアップする。主たる要素は、少なくとも、Ｆｅ₂Ｏ₃、固定炭素、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ及びＭｇＯが望ましい。説明を簡素化するために、Ｐ、Ｍｎ、Ｓ、Ｔｉは省くものとし、高炭素含有ホットメタル(溶融金属)が所望される場合には、ＭｇＯでさえも省略する。次に、ＳＡＦ内で所望溶融温度を有する組成物を作るのに添加しなければならないフラックス剤(スラグ生成物質)の量を計算する。スラグ組成の例として、例えば、１５％のＡｌ₂Ｏ₃、３２％のＣａＯ及び５３％のＳｉＯ₂を挙げることができる。石炭その他炭素質還元剤と鉱石の比率は、鉱石還元分野において周知技術により決定され、鉱石、石炭その他炭素質還元剤の組成によって影響を受けるであろう。一般的には、その比率は、還元ゾーンの中で鉄鉱石の９０％以上が還元されるように維持される。図２の領域(31)(32)に含まれるスラグ組成を得るために、及び／又は、最初の還元ゾーン又はＲＨＦの中で溶融しないようにするために、各種類のペレットに対しては、２〜５％のバインダーが望ましく、２種類のペレットに対して、フラックス剤及び／又はスラグ生成剤の他にバインダーが加えられることに留意すべきである。図２から明らかなように、領域(31)(32)の組成が使用される場合、ペレットの一方の流れはカルシウム不足であるのに対し、他方の流れは比較的カルシウムが豊富であろう。２種類のペレットのアルミナ量は比較的少なく、領域(3 2)の組成では最適含有量が１０％と低く、領域(31)の組成では最適量は２５％であることを示している。シリカ含有量は一般的にはＣａＯ含有量とは逆に変動し、領域(31)のＣａＯは０〜１０％であり、一方、領域(32)のＣａＯ含有量は５０％〜６０％である。２種類のペレットへ加えられるスラグ生成物質について、融点条件を満足させるための割合は、鉱石及び還元剤の組成に応じて決められる。２種類のペレットの重量は、鉱石及び石炭の量を、一方のペレットから他方のペレットへ移すことによって変えることができる。これは、ペレットのシリカ及びアルミナ含有量に著しい影響を及ぼすだろう。炭素とＦｅ₂Ｏ₃の比率は比較的狭い範囲内に保たれることが望ましいから、鉱石中に含まれる全ての鉄酸化物を完全に還元させるのに必要な石炭と鉱石の比率を維持することなく、一方のペレットから他方のペレットへと鉱石又は石炭の量を大きく変えることはないだろう。各種ペレットのスラグ組成の調節を、一方のペレットから他方のペレットへと石炭及び鉱石を移して行なうことにより、スラグ生成成分を追加使用するような事態をできるだけ少なくする効果がある。コンピュータにより作られた次のNo.１〜２５の例において、鉄鉱石は組成Ａ又は組成Ｂのどちらかであり、重量％で表され、石炭は組成Ｃ又はＤである。どちらの場合にも、バインダー、石灰、ドロマイト、ボーキサイト及びサンドは重量％で表された下記の組成を有している。どちらの場合も、Ａｌ₂Ｏ₃／ＣａＯ／ＳｉＯ₂の全体比率が表示された値を有する２種類のペレットの流れを作ることを目的としており、流れ１はカルシウム不足のもの、流れ２はカルシウム豊富のものであり、流れ１のスラグ生成成分は図２の領域(31)にあり、流れ２のスラグ生成成分は領域(32)にある。さらなる制約として、特に記載しない限り、Ｆｅ９５％、Ｃ４.５％及びＳｉ０.５％の組成を有するホットメタルを作ることが挙げられる。発明を実施する者であれば、望ましい還元効果を得るのに、ペレット中で還元されるＦｅ₂Ｏ₃の量と、それを還元するのに利用される炭素量との間に密接な関係がなければならないことを認識するであろう。この比率は公知の原理に基づいて決められる。No.１〜２０の組成は表１に示されている。表１流れ２の Al₂O₃/CaO/SiO₂ No. 鉱石石炭バインダー CaO目標％全体の目標１ＡＣ３５５１８／３２／５０２ＡＣ４５５１８／３２／５０３ＡＤ３５５１８／３２／５０４ＡＤ４５５１８／３２／５０５ＢＣ３５５１８／３２／５０６ＢＣ４５５１８／３２／５０７ＢＤ３５５１８／３２／５０８ＢＤ４５５１８／３２／５０９ＢＤ４６０１８／３２／５０１０ＢＤ４６０１８／３２／５０１１ＡＤ４６０１８／３２／５０１２ＡＤ４６０１８／３２／５０１３ＡＤ４６０１５／３０／５５１４ＡＤ４６０２０／３５／４５１５ＡＤ４６０２０／３５／４５１６ＡＤ４５５２０／３５／４５１７ＡＤ４５０２０／３５／４５１８ＡＤ４６０１８／３２／５０１９ＡＤ４５５１８／３２／５０２０ＡＤ４５０１８／３２／５０ No.１〜２０のデータは、各例の各々の流れの中でペレット化される物質、流れの供給物がペレットの混合物を作るための重量比、各々の流れの中でのスラグ成分Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ及びＳｉＯ₂のパーセントを示している。重量はメートル法のトンで表される。 No.２１については、最終スラグ中のＭｇＯ含有量の狙いを５％にしたこと、ＳｉＯ₂の目標値を５０％にした点が多少異なっている。ホットメタルにおいて、目標炭素量は４.５％であった。ペレットの流れ１では、石灰やドロマイトは添加せず、ボーキサイトとサンドのみが添加された。ペレットの流れ１の中で全ての鉄酸化物を還元し、さらに溶融金属の炭素を４.５％まで合金化するのに十分な石炭を使用すると共に、同時に、ホットメタルのシリコン量が所望通りの０ .５％に達するまでＳｉＯ₂を十分に還元した。ペレットの流れ２では、ボーキサイトやサンドを使用せず、石灰及び／又はドロマイトだけを使用した。石炭は鉄酸化物全てを完全に還元するのに十分な量を使用した。 No.２４では、目標は、ＳＡＦ内のＡｌ₂Ｏ₃／ＣａＯ／ＳｉＯ₂のスラグ比率が１５／３２／５３、ホットメタル中の炭素は５.０％であった。ペレットの流れ２におけるスラグ生成成分のＣａＯ含有量が５０％以上である。 No.２５では、目標は、炭素１.５％、Ａｌ₂Ｏ₃／ＣａＯ／ＳｉＯ₂のスラグ比率が１５／３２／５３、ペレットの流れ２のＣａＯ含有量が５０％より多く、ＳＡＦスラグ中のＭｇＯが５％のホットメタルを作ることである。上記のコンピューターで作られたNo.１〜２５において、ペレタイザー１に対しては、石灰は組成物に添加されない。この組成物は、図２のカルシウム不足領域(31)の中に含まれるようにするためである。一方、ペレタイザー２に対しては、領域(32)を充足させるために、４.８４％〜１２.８８％の石灰とドロマイトが添加される。ボーキサイトが使用される場合、それはペレタイザー１で使用されることに留意されるべきである。サンドについては、主としてペレタイザー１で使用されるが、使われる必要が全くない場合もあるし、どちらのペレタイザーで使われてもよい。一般的には、ボーキサイトとサンドはペレットの流れ１でのみ使用され、ドロマイトと石灰はペレットの流れ２でのみ使用される(流れ１の中でドロマイトを使用するNo.２３を除く)。これら２つの全般的なガイドラインは、図２のカルシウム不足領域とカルシウム豊富領域を得るのに有用である。パーセントの欄中、合計量が１００％にならないもものもあるが、小数点第２位で切り捨てているためである。

Claims

【特許請求の範囲】１．ホットメタルを製造する方法であって（a）加熱された還元ゾーンの中で海綿鉄ペレットに還元するために、複数種類の生ペレットを調製する工程があり、各種類の生ペレットは、(i)鉄鉱石、(ii )炭素含有還元剤、及び(iii)スラグ生成物質を含んでおり、スラグ生成物質は、鉄鉱石及び炭素含有還元剤の中に含まれるスラグ生成物質と共に、各種類の生ペレットにおいてスラグ生成材を構成し、該スラグ生成材は、還元ゾーンの加熱温度よりも高い融点を有しており、複数種類の生ペレットのスラグ生成材は夫々、他の種類の生ペレットのスラグ生成材と異なっているが、複数種類の生ペレット全部のスラグ生成物質のスラグ生成材全体は、還元ゾーンの加熱温度より低い融点を有しており、（b）加熱された還元ゾーンの中で生ペレットを還元して、海綿鉄ペレットを生成する工程と、（c）海綿鉄ペレットを、還元ゾーンの加熱温度よりも低い温度の溶解ゾーンへ供給し、海綿鉄ペレットをさらに還元し、溶融スラグを生成し、溶解ゾーンから取り除くためのホットメタルを生成する工程、を有している。２．複数種類の生ペレットは、加熱された還元ゾーンへ連続的に供給される請求項１の方法。３．ホットメタルは１％〜５％の炭素を含んでいる請求項１の方法。４．スラグ生成物質のスラグ生成材全体は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＳｉＯ₂を含んでおり、融点は１３７５℃以下である請求項１の方法。５．複数種類の生ペレットは夫々、融点が１５５０℃以上のスラグ生成物質を含んでいる請求項１の方法。６．加熱された還元ゾーンは回転炉床炉にある請求項１の方法。７．融解ゾーンはサブマージドアーク炉にある請求項１の方法。８．加熱された還元ゾーンと溶解ゾーンとの温度差は１００℃以上である請求項１の方法。９．ホットメタルは、５重量％以下の炭素を含有し、スラグ生成物質は１％〜８％の酸化マグネシウムを含んでいる請求項１の方法。１０．生の鉄鉱石ペレットの混合物であって、２種類以上の組成からなる生の鉄鉱石ペレットを有し、前記組成の各々は、鉄鉱石と、炭素質還元剤と、バインダーと、スラグの融点が混合物のスラグの融点よりも１００℃以上高い融点をもつような比率及び量で添加されたスラグ生成成分を含んでいる。１１．２種類の異なる組成のペレットを含んでおり、一方の組成のスラグ生成成分全体は１０％以下のＣａＯを含み、他方の組成のスラグ生成成分の全体は５０〜６０％のＣａＯを含んでいる請求項１０の鉄鉱石の生ペレットの混合物。１２．２種類の異なる組成のペレットを含んでおり、一方の組成のスラグ生成成分全体は図２の領域(31)に含まれる組成であり、他方の組成のスラグ生成成分全体は図２の領域(32)に含まれる組成である請求項１０の鉄鉱石の生ペレットの混合物。１３．２種類以上の異なる組成の還元鉄鉱石ペレットの混合物を含む海綿鉄であって、前記組成の各々は、１５５０℃以上の融点をもつような比率及び量のスラグ生成成分を含んでおり、前記組成全部の全体は、全体が１４００℃より低い融点をもつような比率及び量のスラグ生成成分を含んでいる。１４．２種類の異なる組成のペレットを含んでおり、一方の組成のスラグ生成成分の全体は１０％以下のＣａＯを含み、他方の組成のスラグ生成成分の全体は５０％以上のＣａＯを含んでいる請求項１３の海綿鉄。１５．２種類の異なる組成のペレットを含んでおり、一方の組成のスラグ生成成分の全体は図２の領域(31)に含まれる組成であり、他方の組成のスラグ生成成分の全体は図２の領域(32)に含まれる組成である請求項１３の海綿鉄。１６．比較的高温の温度域で海綿鉄ペレットに還元し、比較的低温の温度域で引き続いてホットメタルへ転換するための鉄鉱石ペレットを作る方法であって、（1）２種類の組成(a)(b)を生成する工程を有し、各組成は、個々に選択された主要量の鉄鉱石及び石炭と、個々に選択された少量のバインダーと、個々に選択された最適量の石灰、ドロマイト、ボーキサイト又はサンドのどれか１種以上を含んでおり、組成(a)又は組成(b)の各々のスラグ生成成分は複合融点が１５５０℃よりも高く、一方、組成(a)及び組成(b)のスラグ生成成分の融点は１４００ ℃以下であり、（2）組成(a)と組成(b)をペレット化して、別々の組成(a)と組成(b)のペレットを作る工程、を有している。１７．組成(a)はカルシウム量が多く、組成(b)はカルシウムが少ない請求項１６の方法。１８．石灰、ドロマイト、ボーキサイト及びサンドの最適量は、１３７５℃のサブマージドアーク炉の中でスラグを生成するのに必要な量よりも多くない請求項１６の方法。