JPH03287708A - 溶融還元製鉄法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高炉によることなく溶銑のような鉄−炭素合
金を製造するための方法に関するものである。

（従来の技術） 鉄鉱石から溶銑を製造する方法としては、現在、高炉法
か用いられている。それは量産法としては優れた方法で
あるが、炭材として、資源的に制約のあるいわゆる原料
炭と呼ばれる粘結性の優れた石炭を用い、それを室式コ
ークス炉で乾留して得られる強度の大きいコークスを必
要とする。コークス炉は非常に高価な設備で、今後、そ
れの更新には美大な費用が必要である。そのため、今後
は室式コークス炉からのコークスを使用しないで銑鉄を
製造する方法の開発が必要である。

このような問題点を解決するために、溶融還元法という
名称で呼はれる新製鉄性の研究か行なわれている。その
中で、ガスを上吹きできる、たとえば転炉のような反応
容器を用い、鉄鉱石あるいはその予備還元物と炭材を投
入しながら酸素を上吹きする方法は、生産性の大きな点
から、現行高炉性にとって代わる可能性の大きいものの
一つにあげられている。この方？去においては炭材とし
て石炭を直接使用する場合は、大量に産出するいわゆる
一般炭と称する石炭が使用で鮒、また、室式コークス炉
のような高価な設備を必要としない利点がある。

（発明が解決しようとする課題） 第３図に本発明法による溶融還元製鉄法の実施に用いる
設備の一例を示す。ガスを上吹き可能な、例えば転炉状
の容器で、酸素は上吹きランス１を通して吹き付けられ
る。底吹き羽口２からのガス底吹きは溶融物の攪拌のた
めに行なわれる。通常、窒素ガスが用いられる。この底
吹きが無ければ、高い酸化鉄の還元反応速度および伝熱
速度が得られず、本発明が必要とされる高い生産性を得
ることができない。一方、この攪拌が強くなり過ぎると
、酸素を吹いて炭材３を燃焼しつつスラグ４の中に含有
されている酸化鉄の還元を行なうと言う本発明対象プロ
セスの特徴である酸化性雰囲気とメタル５の接触を抑制
するという条件が乱されるので、例えば酸素ジェットと
メタルの接触反応のため、酸化鉄ヒユームによるダスト
発生量が増加するなどの悪影響が現われる。従って、酸
素ガスの少なくとも大半は上のランスから炉内に供給さ
れることになる。そのため大量のガスを上部より吹き込
む事が必要である。

図中６は気泡、７は耐火ライニングを示す。

鉄原料は、鉄鉱石あるいはその予備還元物などの酸化鉄
を含有するものである。上で述べたと同じ理由で、鉄原
料は例えば粉状のものであっても、溶融層へは下部から
のインジェクションではなく上部からの投入が望まれる
。この場合微粉状の鉄含有原料は飛散しゃすし１ので粗
粒原料が望ましい。フラックスとしては生石炭などが添
加される。

炭材としては通常、塊成あるいは塊コークスを直接溶′
ｆＪ＆層に投入する方法が取られている。

炭材として塊コークスを使用することは別にコークス製
造設備を必要とし炭材コストが高くなる。また、炭材と
して石炭を使用する場合は溶融層内に投入された塊成は
そこで急激な揮発分の発生に伴う粉化がおこり、一部の
粉化した石炭はガスに随伴して上部の空間から系外へ排
出される。そのため炭材の使用量が増大する現象がみら
れた。

一方、粉状石炭の使用は吹き込みガスによる系外への飛
散量か増加し炭材の利用効率は更に低下し、使用は困難
である。

以上、ガスを上吹きしている反応容器を用い、鉄鉱石あ
るいはその予備還元物と炭材を投入しながら酸素を上吹
きする溶融還元製鉄法において、従来法の原材料に関す
る課題を整理すると以下のごとくである。

（１）粉状石炭の使用は吹き込みガスに随伴して石炭が
系外に排出してしまう割合が高くなる。そのため粉状石
炭の使用は困難である。

（２）塊状炭材ても塊石炭の使用は反応容器の中で粉化
し、その一部が吹き込みガスに随伴して上部の空間に巻
き上げられて系外に排土される。そのため炭材の原単位
の増加をひきおこす。

（３）また、微粉鉄含有原料も石炭に比べて程度は低い
が粗粒鉄含有原料に比べて吹き込みガスに随伴して系外
に飛散する量が多く原単位が上昇する。

般に石炭および鉱石類は粉塊混合物の形で購入される。

そのため上記の理由から粉状物の有効利用が問題となる
。

従って、溶融還元製鉄法の原材料の問題として塊成の溶
融層内での粉化防止と、粉状石炭および微粉鉄含有原料
を末法にいかに使用するかが大きなｎ題である。

本発明は、これらの課題を解決するための方ン去である
。

（課題を解決するための手段） 本発明の要旨は、ガスを上吹きしている反応容器を用い
、鉄酸化物を含む鉄原料と、炭材を添加しながら酸素を
上吹して溶融還元を行なって炭素含有合金を製造する方
法において、炭材として１ｍｍ以下の粉状石炭および０
．６ｍ＋＋＋以下の粉状鉄含有原料の混合物を成形して
得た２ｍｍ以上の塊成物を溶融還元炉の上部より溶融層
に投入することを特徴とする溶融還元製鉄法である。

（作 用〕 以下に本発明法による溶融還元製鉄法について作用とと
もに詳細に述べる。本発明の方法に用いられる溶融還元
設備として、前述の第３図に示した設備を用いることが
できる。

本発明法に用いる炭材は気乾状態に乾燥した原料として
石炭は１ｍｍ以下に、粉状鉄含有原料は０．６ｍｍ以下
に調整する。両者を所定の割合に混ぜてた粉状原料をロ
ールコンパクターのような高圧成形機で成形する。そし
て、２ｍｍ未満の粉状物を除いた塊成物を溶融還元製鉄
法の炭材および鉄原料の一部とする。成形時の２ｍｍ未
満の粉状物は再度成形機に戻して再利用する。

ここで粉状石炭の粒度を１　ｍｍ以下にしたのはロール
コンパクタ−のような高圧成形機では１ｍｍ超の石炭粒
子は成形時の圧力で粒子内に微小クラックが発生し、第
１図に示したように塊成物の強度が低下するためである
。

微粉鉄含有原料の粒度を０．６ｍｍ以下にしたのはロー
ルコンパクターのような高圧成形機では０、［１ｍｍ超
の鉄含有原料粒子は成形時に粒子の破壊が顕著なため第
２図に示すように塊成物の強度が低下するためである。

また、塊成物の粒度を２ｍｍ以上に規定したのは２ｍｍ
未満の粉状物は溶融層内に投入時に容易に吹き込みガス
に随伴して系外に排出されるためである。

なお、粉状原料の成形時には通常はピッチ等のバインダ
ーは使用しないが、必要に応じて使用してもかまわない
。例えば厚い塊成物を製造するときは塊成物的部への圧
力の伝達が低下するために塊成物の強度が低下する。そ
のため小量のバインダーを使用して塊成物の強度低下を
防止する。

このようにして製造した塊成物を１３５０’Ｃ〜１４５
０℃の溶融層の中に上部より投入した場合、塊成に比べ
て粉化の程度が著しく低下した。その結果、炭材の飛散
量が著しく低下した。

このように粉状石炭を成形した塊成物は高温急速加熱時
の粉化が塊成に比べて小さくなる理由は明確ではないが
次のように考えられる。塊成は外観上は均一な成分であ
るように見えるが、顕微鏡等で詳細に観察すると種々の
成分、例えばエクジニット、ビトリニット、およびイナ
ーチニット等の成分が不均質に分布している。それらの
成分はそれぞれ加熱時に発生する揮発成分の量および時
期が異なる。そのために塊状石炭を溶融層等の高温状態
におくと局部的に揮発成分の発生が異なり、それが、内
部歪の原因となる。これに対して塊成物は原炭が微細粒
化しているために塊成物中の各成分は相対的に均質に分
布している。そのために高温加熱時の揮発分の発生が塊
成物中の位置的に均等化される。それが塊成物の内部歪
を小さくし、溶融層のような高温状態での粉化を小さく
していると考えられた。

このように本発明法によれば炭材の高温溶融層内ての粉
化の減少および粉状原料の活用等、原材料使用上の総合
的効率を高めることができる。

施　　例） 以下に実施例に基づいて説明する。表１に示す成分の一
般炭および表２に示す鉄鉱石を使用して表３の条件で塊
成物を製造した。

このように製造した塊成物６００ｇを溶鉄量か７５０ｋ
ｇの溶融還元炉を用いて１３５０℃の溶融層の中に上部
より投入し５分後に炭材を回収した。

そして炭材の粒度分布を測定し、粉化状況を調べた。比
較のために５〜１０ｍｍの塊石炭について同し処理を実
施した。

表１　使用石炭の分析性状（ｖｉｔ、％；）（実 表２ 使用鉄鉱石の分析性状（Ｗｔ、Ｘ） 表４に急速加熱後の炭材の粒度分布を示す。

これから本発明法では炭材は従来法に比べて２ｍｍ以下
の比率が小さくなっており炭材の粉化が少ないことがわ
かる。このことは炭材の飛散量が小さいことを示すもの
である。また本発明法では最初から粉状の原料が有効活
用できることが明らかである。

表３　塊成物の製造条件 表４　急熱処理後の炭材粒度分布 （発明の効果） 本発明を実施することにより、溶融還元法において石炭
および微粉鉄原料の利用効率を向上させることができ、
経済的な面でも実用化を可能にするという点で工業的な
意義が大きい。

【図面の簡単な説明】

′ｓ１図は粉状石炭の成形時に塊成物の強度におよぼす
石炭粒度の影響を示す図、第２図は粉状石炭に混合する
微粉鉄含有原料粒度の塊成物の強度におよぼす影響を示
す図、第３図は溶融還元製鉄法で使用する設備の１例を
示す図である。 １・・・上吹きランス　　　２・・・底吹き羽口３・・
・炭材　　　　　　　４・・・スラグ５・・・メタル　
　　　　　６・・・気泡７・・・耐火ライニング 化４名 第１図 第３図 上吹きランス 第２図 ０．０ ４２−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　ガスを上吹きしている反応容器を用い、鉄酸化物を
   含む鉄原料と、炭材を添加しながら酸素を上吹して溶融
   還元を行なって炭素含有合金を製造する方法において、
   炭材として１ｍｍ以下の粉状石炭と０．６ｍｍ以下の粉
   状鉄含有原料の混合物を成形して得た２ｍｍ以上の塊成
   物を溶融還元炉の上部より溶融層に投入することを特徴
   とする溶融還元製鉄法。