JPH0826416B2 - 耐クラスタリング性に優れた直接製鉄用または溶融還元製鉄用製鉄原料 - Google Patents
耐クラスタリング性に優れた直接製鉄用または溶融還元製鉄用製鉄原料Info
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- JPH0826416B2 JPH0826416B2 JP62099084A JP9908487A JPH0826416B2 JP H0826416 B2 JPH0826416 B2 JP H0826416B2 JP 62099084 A JP62099084 A JP 62099084A JP 9908487 A JP9908487 A JP 9908487A JP H0826416 B2 JPH0826416 B2 JP H0826416B2
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Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シャフト炉に代表される竪型炉（以下、単
に竪型炉で代表させる場合があります）を用いる予備還
元、即ち直接製鉄法あるいは溶融還元製鉄法における予
備還元を実施するに当たり、操業温度を高めても竪型炉
内でクラスタリングを起こすことがない様な耐クラスタ
リング性に優れた製鉄原料に関するものであり、これに
よって熱ロスの低減並びに操業効率の向上を達成したも
のである。
に竪型炉で代表させる場合があります）を用いる予備還
元、即ち直接製鉄法あるいは溶融還元製鉄法における予
備還元を実施するに当たり、操業温度を高めても竪型炉
内でクラスタリングを起こすことがない様な耐クラスタ
リング性に優れた製鉄原料に関するものであり、これに
よって熱ロスの低減並びに操業効率の向上を達成したも
のである。
［従来の技術］ 直接製鉄法あるいは溶融還元製鉄法は、小規模生産に
適しており且つ還元剤として石炭や天然ガス等を使用し
得るといった多様性を有しているところから、実操業例
は最近徐々に増大しつつある。
適しており且つ還元剤として石炭や天然ガス等を使用し
得るといった多様性を有しているところから、実操業例
は最近徐々に増大しつつある。
直接製鉄法あるいは溶融還元製鉄法として現在主流に
なっているのは、シャフト炉に代表される竪型炉を還元
炉として使用するMidrex方式及びHyL方式である。シャ
フト炉装入原料としては塊状の鉄鉱石（塊鉱石）やペレ
ット（粉鉱を球状に固めたもの）を使用するが、これら
はシャフト炉内における高温の還元雰囲気でしばしばク
ラスタリングと呼ばれる現象を起こし操業性を著しく阻
害することが知られている。即ちクラスタリングとは、
塊鉱石やペレットがシャフト炉内における高温の還元雰
囲気で相互に融着して大塊状となる現象を言い、こうし
た現象が起こるとシャフト炉下部からの還元鉄の排出が
困難になったり、或はシャフト炉内で棚づりと呼ばれる
装入鉱石類（以下単に荷ということがある）のブリッジ
現象が起こって荷の順調な降下が阻害され、操業性が著
しく低下してくる。この様なところから通常のシャフト
炉操業においては、最高還元温度を低めに抑えてクラス
タリングの発生を防止しており、その為、還元速度を十
分に高めることができず生産性を満足のいく程度まで向
上させることができていない。また最高還元温度はシャ
フト炉へ吹込まれる還元ガスの温度によって決まってく
るが、一般の還元ガス発生装置から出る還元ガスの温度
は上記最高還元温度よりもかなり高いのが普通であるか
ら、この還元ガスをシャフト炉へ供給する為には前記最
高還元温度まで降温させなければならず、熱エネルギー
のロスを招く。殊に最近活発に研究されている溶融還元
法においては発生する還元ガスが非常に高温である為、
この還元ガスを前記最高還元温度まで降温させることに
よって生ずる熱エネルギーの損失は軽視できない。
なっているのは、シャフト炉に代表される竪型炉を還元
炉として使用するMidrex方式及びHyL方式である。シャ
フト炉装入原料としては塊状の鉄鉱石（塊鉱石）やペレ
ット（粉鉱を球状に固めたもの）を使用するが、これら
はシャフト炉内における高温の還元雰囲気でしばしばク
ラスタリングと呼ばれる現象を起こし操業性を著しく阻
害することが知られている。即ちクラスタリングとは、
塊鉱石やペレットがシャフト炉内における高温の還元雰
囲気で相互に融着して大塊状となる現象を言い、こうし
た現象が起こるとシャフト炉下部からの還元鉄の排出が
困難になったり、或はシャフト炉内で棚づりと呼ばれる
装入鉱石類（以下単に荷ということがある）のブリッジ
現象が起こって荷の順調な降下が阻害され、操業性が著
しく低下してくる。この様なところから通常のシャフト
炉操業においては、最高還元温度を低めに抑えてクラス
タリングの発生を防止しており、その為、還元速度を十
分に高めることができず生産性を満足のいく程度まで向
上させることができていない。また最高還元温度はシャ
フト炉へ吹込まれる還元ガスの温度によって決まってく
るが、一般の還元ガス発生装置から出る還元ガスの温度
は上記最高還元温度よりもかなり高いのが普通であるか
ら、この還元ガスをシャフト炉へ供給する為には前記最
高還元温度まで降温させなければならず、熱エネルギー
のロスを招く。殊に最近活発に研究されている溶融還元
法においては発生する還元ガスが非常に高温である為、
この還元ガスを前記最高還元温度まで降温させることに
よって生ずる熱エネルギーの損失は軽視できない。
ちなみに現在稼働しているシャフト炉の最高還元温度
はMidrex方式の場合で約830℃であり、他の方式でも殆
んどはこれ以下の温度で操業が行なわれている。これに
対し還元ガス製造装置であるリフォーマの運転温度は約
1100℃であって、この装置で製造される還元ガスは約97
0℃であるから、シャフト炉への吹き込みに当たっては
これを850〜900℃まで冷却しなければならず、この間に
約100℃の熱ロスが生じてくる。
はMidrex方式の場合で約830℃であり、他の方式でも殆
んどはこれ以下の温度で操業が行なわれている。これに
対し還元ガス製造装置であるリフォーマの運転温度は約
1100℃であって、この装置で製造される還元ガスは約97
0℃であるから、シャフト炉への吹き込みに当たっては
これを850〜900℃まで冷却しなければならず、この間に
約100℃の熱ロスが生じてくる。
また溶融還元法では、金属鉄の溶融温度以上で還元ガ
スの製造が行なわれる為、発生する還元ガスの温度は約
1500℃にも達することがあるが、その予備還元炉として
シャフト炉を採用する場合、還元ガスを約1500℃から85
0〜900℃程度まで降温させなければならず、この間の熱
ロスは甚大となる。
スの製造が行なわれる為、発生する還元ガスの温度は約
1500℃にも達することがあるが、その予備還元炉として
シャフト炉を採用する場合、還元ガスを約1500℃から85
0〜900℃程度まで降温させなければならず、この間の熱
ロスは甚大となる。
更に原料鉱石の還元反応速度から見た場合、理論的に
は操業温度を100℃高めることによって還元反応速度は
約1.3倍になることが確認されており、こうした昇温効
果がそのまま生産性に生かされるとしたら、約30％の生
産性向上が可能となる。
は操業温度を100℃高めることによって還元反応速度は
約1.3倍になることが確認されており、こうした昇温効
果がそのまま生産性に生かされるとしたら、約30％の生
産性向上が可能となる。
しかしながら、最高還元温度を高めようとすると前述
の如くクラスタリングが発生して操業安定性が著しく阻
害される為、やむを得ず還元温度を低めに抑えて操業を
行なっているのが実情である。
の如くクラスタリングが発生して操業安定性が著しく阻
害される為、やむを得ず還元温度を低めに抑えて操業を
行なっているのが実情である。
この様なところから、クラスタリングを防止しつつ還
元反応温度を高めようとする研究も進められている。例
えば特公昭59-10411号公報に開示された方法は、原料鉄
鉱石にCa(OH)2やMg(OH)2を含む水溶液を付着させた後熱
処理し、下記の反応によりCaO又はMgOよりなる皮膜を形
成させることによりクラスタリングを防止しようとする
ものである。
元反応温度を高めようとする研究も進められている。例
えば特公昭59-10411号公報に開示された方法は、原料鉄
鉱石にCa(OH)2やMg(OH)2を含む水溶液を付着させた後熱
処理し、下記の反応によりCaO又はMgOよりなる皮膜を形
成させることによりクラスタリングを防止しようとする
ものである。
Ca(OH)2→CaO＋H2O Mg(OH)2→MgO＋H2O しかしながらこの方法では、後記実施例でも明らかにす
る通り満足のいくクラスタリング防止効果を得ることが
できない。
る通り満足のいくクラスタリング防止効果を得ることが
できない。
［発明が解決しようとする問題点］ そこで本願出願人は、クラスタリング防止手段につい
て検討を重ね、先に特願昭60-145641号（特開昭62-7806
号）を提案した。即ち該提案は、竪型炉内で予備還元を
実施するに当たり、表面をセメントで被覆した原料鉄鉱
石を製鉄原料として使用するものであって1000℃までの
還元温度ではクラスタリングの防止に成功している。し
かしながらこの程度のクラスタリング防止効果では、操
業温度が1500℃にも達する溶融還元炉から排出される還
元ガスの顕熱を未だ十分に利用しているとは言うことが
できず（1000℃まで降温させなければならず）、依然と
して熱ロスが大きい。
て検討を重ね、先に特願昭60-145641号（特開昭62-7806
号）を提案した。即ち該提案は、竪型炉内で予備還元を
実施するに当たり、表面をセメントで被覆した原料鉄鉱
石を製鉄原料として使用するものであって1000℃までの
還元温度ではクラスタリングの防止に成功している。し
かしながらこの程度のクラスタリング防止効果では、操
業温度が1500℃にも達する溶融還元炉から排出される還
元ガスの顕熱を未だ十分に利用しているとは言うことが
できず（1000℃まで降温させなければならず）、依然と
して熱ロスが大きい。
本発明はこうした事情に着目して為されたものであっ
て、クラスタリング防止性能に優れた直接製鉄用または
溶融還元製鉄用の製鉄原料を提供することにより炉内の
操業効率を上昇させ、且つ該製鉄プロセスにおける熱ロ
スを低減しようとするものである。
て、クラスタリング防止性能に優れた直接製鉄用または
溶融還元製鉄用の製鉄原料を提供することにより炉内の
操業効率を上昇させ、且つ該製鉄プロセスにおける熱ロ
スを低減しようとするものである。
［問題点を解決するための手段］ しかして上記目的を達成した本発明の製鉄原料は、直
接製鉄法または溶融還元製鉄法に用いられる製鉄原料で
あって、塊状若しくは球状製鉄原料の表面にセメント配
合鉄鉱石を被覆したものである点に要旨が存在する。
接製鉄法または溶融還元製鉄法に用いられる製鉄原料で
あって、塊状若しくは球状製鉄原料の表面にセメント配
合鉄鉱石を被覆したものである点に要旨が存在する。
［作用］ 竪型炉を用いた直接還元における還元温度がクラスタ
リング発生温度によって左右されることは先に説明した
通りであるが、このクラスタリング発生温度は、原料鉄
鉱石にあってはその鉄品位や脈石成分、ペレットにあっ
ては添加されるカルシウム化合物やマグネシウム化合物
［CaO,Ca(OH)2,CaCo3,CaCO3・MgCO3］等の塩基性成分な
どによって夫々影響を受ける。特にペレットの場合は、
添加物の種類や量、更には焼成温度等によってもクラス
タリング温度が変わってくることが知られており、例え
ばライム（CaO）系の鉱物を加えて鉄鉱石中の（CaO/SiO
2）比、即ち塩基度を大きくすることによってクラスタ
リングの発生温度を高め得ることが確認されているが、
この方法ではライム鉱物の添加によって鉄品位が低下す
るという欠点が伴う。しかるに直接製鉄（還元後電気炉
で溶融する方法）用の鉄鉱石原料としては、電気炉操業
コスト低減の為元々高品位の鉄鉱石が選択されるという
事情があり、添加材の種類や量等でクラスタリング発生
温度を調整するという余地は少ない。即ち直接製鉄用原
料として最低限必要な鉄品位は65〜70重量％であるとさ
れており、こうした制約のもとでは、ライム系鉱物を添
加するにしてもその添加量には自ずと制限があり、クラ
スタリングを有効に防止することができない。
リング発生温度によって左右されることは先に説明した
通りであるが、このクラスタリング発生温度は、原料鉄
鉱石にあってはその鉄品位や脈石成分、ペレットにあっ
ては添加されるカルシウム化合物やマグネシウム化合物
［CaO,Ca(OH)2,CaCo3,CaCO3・MgCO3］等の塩基性成分な
どによって夫々影響を受ける。特にペレットの場合は、
添加物の種類や量、更には焼成温度等によってもクラス
タリング温度が変わってくることが知られており、例え
ばライム（CaO）系の鉱物を加えて鉄鉱石中の（CaO/SiO
2）比、即ち塩基度を大きくすることによってクラスタ
リングの発生温度を高め得ることが確認されているが、
この方法ではライム鉱物の添加によって鉄品位が低下す
るという欠点が伴う。しかるに直接製鉄（還元後電気炉
で溶融する方法）用の鉄鉱石原料としては、電気炉操業
コスト低減の為元々高品位の鉄鉱石が選択されるという
事情があり、添加材の種類や量等でクラスタリング発生
温度を調整するという余地は少ない。即ち直接製鉄用原
料として最低限必要な鉄品位は65〜70重量％であるとさ
れており、こうした制約のもとでは、ライム系鉱物を添
加するにしてもその添加量には自ずと制限があり、クラ
スタリングを有効に防止することができない。
また還元鉄を竪型炉内で溶融する溶融還元製鉄法にお
いて溶融炉から発生する高温還元ガスを予備還元炉であ
る竪型炉へ供給して利用するに際しては前にも述べた様
に還元ガス温度と操業温度（還元温度）との差が大きい
為熱ロスが著しい。従って熱ロスの低減を実現しようと
するならば1000℃を上回る還元温度でもクラスタリング
を防止し得る手段の開発が必要となる。
いて溶融炉から発生する高温還元ガスを予備還元炉であ
る竪型炉へ供給して利用するに際しては前にも述べた様
に還元ガス温度と操業温度（還元温度）との差が大きい
為熱ロスが著しい。従って熱ロスの低減を実現しようと
するならば1000℃を上回る還元温度でもクラスタリング
を防止し得る手段の開発が必要となる。
この様な状況の中で，「原料鉄鉱石の表面をセメント
で被覆した製鉄原料を竪型炉に投入して予備還元を行な
う」先願方法は、クラスタリングの防止にある程度の成
功を収めているが、上記要請に十分答えるには至ってい
ない。その理由は、鉄品位を一定レベル以上に保つ必要
上からセメント使用量が制限される為であり、その結果
セメント被覆厚さを十分に大きくすることができず、ク
ラスタリングの防止に限界があったものと考えられる。
即ち製鉄原料の還元後期に発生する製鉄原料同士の融着
は、金属鉄同士の相互拡散やひげ状突出物の絡み合い、
或は低融点スラグの生成による溶融付着等によって生ず
るものと考えられるので、原料表面をセメントで被覆す
ることによる作用効果は製鉄原料粒子素地面同士の直接
的な接触を避け、接触面における上記拡散等を防止する
ことにあるものと推論でき、上述の如くセメント使用量
の制限に基づくセメント被覆厚さの制約から操業温度が
1000℃を超えると素地面同士の直接的接触を完全に防止
することができなくなり、その結果クラスタリングが発
生するに至ったものと思われる。
で被覆した製鉄原料を竪型炉に投入して予備還元を行な
う」先願方法は、クラスタリングの防止にある程度の成
功を収めているが、上記要請に十分答えるには至ってい
ない。その理由は、鉄品位を一定レベル以上に保つ必要
上からセメント使用量が制限される為であり、その結果
セメント被覆厚さを十分に大きくすることができず、ク
ラスタリングの防止に限界があったものと考えられる。
即ち製鉄原料の還元後期に発生する製鉄原料同士の融着
は、金属鉄同士の相互拡散やひげ状突出物の絡み合い、
或は低融点スラグの生成による溶融付着等によって生ず
るものと考えられるので、原料表面をセメントで被覆す
ることによる作用効果は製鉄原料粒子素地面同士の直接
的な接触を避け、接触面における上記拡散等を防止する
ことにあるものと推論でき、上述の如くセメント使用量
の制限に基づくセメント被覆厚さの制約から操業温度が
1000℃を超えると素地面同士の直接的接触を完全に防止
することができなくなり、その結果クラスタリングが発
生するに至ったものと思われる。
これに対し、本発明では前記構成に示される様に製鉄
原料表面をセメント単成分ではなくセメント配合鉄鉱石
で被覆することによって十分な被覆厚さを実現し、結果
として1000℃を超える操業温度下でもクラスタリングを
防止できる様になったのである。即ちクラスタリングは
製鉄原料中の鉄分含有量が高くなるほど発生し易くなる
ことを別の実験で確認しているが、逆に言えば、当該実
験の結果はクラスタリング発生の原因である鉄分の相互
拡散は鉄分含有量が少なくなればなるほど少なくなるこ
とを意味するから、クラスタリングの防止を目的にする
からといって鉄分含有量を必ずしも零にしなければなら
ないという訳ではないことを意味する。つまりセメント
被覆層中に若干の鉄鉱石が含まれる様なものであって
も、その量が所定限度以下であれば鉄分の相互拡散を実
質上十分に防止することが可能なのであり、セメント被
覆の形成による鉄品位の低下を抑制することが可能とな
るのである。そこでセメント単成分に変えてセメント配
合鉄鉱石を被覆するという手段を採用することとし、種
々検討を行なったところ、被覆厚さを高めても全体とし
ての鉄品位の低下が抑制され、その結果製鉄原料素地同
士の接触を確実に防止し、1000℃以上の操業温度でもク
ラスタリングを防止することができ、熱ロスを更に抑制
しつつ効率の良い予備還元が行なわれることとなったの
である。
原料表面をセメント単成分ではなくセメント配合鉄鉱石
で被覆することによって十分な被覆厚さを実現し、結果
として1000℃を超える操業温度下でもクラスタリングを
防止できる様になったのである。即ちクラスタリングは
製鉄原料中の鉄分含有量が高くなるほど発生し易くなる
ことを別の実験で確認しているが、逆に言えば、当該実
験の結果はクラスタリング発生の原因である鉄分の相互
拡散は鉄分含有量が少なくなればなるほど少なくなるこ
とを意味するから、クラスタリングの防止を目的にする
からといって鉄分含有量を必ずしも零にしなければなら
ないという訳ではないことを意味する。つまりセメント
被覆層中に若干の鉄鉱石が含まれる様なものであって
も、その量が所定限度以下であれば鉄分の相互拡散を実
質上十分に防止することが可能なのであり、セメント被
覆の形成による鉄品位の低下を抑制することが可能とな
るのである。そこでセメント単成分に変えてセメント配
合鉄鉱石を被覆するという手段を採用することとし、種
々検討を行なったところ、被覆厚さを高めても全体とし
ての鉄品位の低下が抑制され、その結果製鉄原料素地同
士の接触を確実に防止し、1000℃以上の操業温度でもク
ラスタリングを防止することができ、熱ロスを更に抑制
しつつ効率の良い予備還元が行なわれることとなったの
である。
本発明の基本構成は上記の通りであるが、この様なク
ラスタリング防止効果をより確実に発揮させるために
は、塊状又は球状製鉄原料（コア）の鉄分含有量を66〜
70重量％とした上でセメント配合鉄鉱石被覆層のセメン
ト含有量は６〜80重量％未満、又は被覆層の厚さは0.05
〜4.5mm、好ましくは0.10〜4.5mmの範囲とすることが望
まれる。即ちセメント含有量が６重量％未満あるいは被
覆層厚さが0.05mm未満ではクラスタリング防止効果は有
効に発揮され難くなり、又製鉄原料の鉄分含有量が66重
量％未満あるいは被覆層厚さが4.5mmを上回ると、スラ
グ量の増大や鉄分の低下を伴い、生産性，金属化率，還
元率等の低下が起こり望ましくない事態を招く。又セメ
ント配合鉄鉱石被覆層のセメント含有量が80重量％を超
えるとセメント単成分層に近くなり、被覆厚さの向上が
望めない。尚製鉄原料の鉄分含有量の上限を70重量％と
したのは通常の高品位原料の上限に合わせたからであ
り、さらに高品位の製鉄原料の使用を制限するものでは
なく、又この場合には被覆厚さ及び被覆層中のセメント
配合量の上限をさらに高めることができる。
ラスタリング防止効果をより確実に発揮させるために
は、塊状又は球状製鉄原料（コア）の鉄分含有量を66〜
70重量％とした上でセメント配合鉄鉱石被覆層のセメン
ト含有量は６〜80重量％未満、又は被覆層の厚さは0.05
〜4.5mm、好ましくは0.10〜4.5mmの範囲とすることが望
まれる。即ちセメント含有量が６重量％未満あるいは被
覆層厚さが0.05mm未満ではクラスタリング防止効果は有
効に発揮され難くなり、又製鉄原料の鉄分含有量が66重
量％未満あるいは被覆層厚さが4.5mmを上回ると、スラ
グ量の増大や鉄分の低下を伴い、生産性，金属化率，還
元率等の低下が起こり望ましくない事態を招く。又セメ
ント配合鉄鉱石被覆層のセメント含有量が80重量％を超
えるとセメント単成分層に近くなり、被覆厚さの向上が
望めない。尚製鉄原料の鉄分含有量の上限を70重量％と
したのは通常の高品位原料の上限に合わせたからであ
り、さらに高品位の製鉄原料の使用を制限するものでは
なく、又この場合には被覆厚さ及び被覆層中のセメント
配合量の上限をさらに高めることができる。
鉄鉱石と配合されるセメントの種類については特に制
約がなく、自硬性セメント（ボルトランドセメント）や
潜在水硬性セメント（例えば高炉セメント）あるいは高
炉滓，高炉水滓，鉄鋼スラグの各微粉末等のすべてを使
用することができるが、最も好ましいのは鉄鉱石への付
着力と言う点から考えると水硬特性が高く、強い水和反
応を示す化合物（3CaO・SiO2）を多量に含み、かつ安価
で手軽に入手可能な普通ポルトランドセメント，早強ポ
ルトランドセメント，高強ポルトランドセメント等であ
る。またセメントを原料鉱石表面に付着させる方法も一
切制限されないが、最も一般的な方法としては、転動
法，噴霧法，浸漬法等が挙げられる。
約がなく、自硬性セメント（ボルトランドセメント）や
潜在水硬性セメント（例えば高炉セメント）あるいは高
炉滓，高炉水滓，鉄鋼スラグの各微粉末等のすべてを使
用することができるが、最も好ましいのは鉄鉱石への付
着力と言う点から考えると水硬特性が高く、強い水和反
応を示す化合物（3CaO・SiO2）を多量に含み、かつ安価
で手軽に入手可能な普通ポルトランドセメント，早強ポ
ルトランドセメント，高強ポルトランドセメント等であ
る。またセメントを原料鉱石表面に付着させる方法も一
切制限されないが、最も一般的な方法としては、転動
法，噴霧法，浸漬法等が挙げられる。
［実施例］ d50（50％通過粒子系）＝30μｍ（ブレーン値:2000cm
2/g）に粉砕した粉状鉄鉱石（鉄分67.98重量％）をタイ
ヤ型ペレタイザーにより12.7mmφの粒径に造粒し、該造
粒物の表面に、上記鉄鉱石と同じ純度の粉状鉄鉱石に12
重量％のセメントを配合した、セメント配合鉄鉱石を0.
15mmの厚さに被覆し、第１表に示す条件でセメント配合
鉄鉱石を被覆した鉄塊成鉱を製造した。その構造を第１
図に示し、又セメント配合量を変化させた時のセメント
配合鉄鉱石被覆鉄塊成鉱の各部の化学分析値を第２表に
示す。又鉄分67重量％以上を有する鉄鉱石単味で製造し
た未処理鉄塊成鉱とセメント配合鉄鉱石によって被覆処
理して製造した被覆処理鉄塊成鉱の化学分析結果を第３
表に示す。
2/g）に粉砕した粉状鉄鉱石（鉄分67.98重量％）をタイ
ヤ型ペレタイザーにより12.7mmφの粒径に造粒し、該造
粒物の表面に、上記鉄鉱石と同じ純度の粉状鉄鉱石に12
重量％のセメントを配合した、セメント配合鉄鉱石を0.
15mmの厚さに被覆し、第１表に示す条件でセメント配合
鉄鉱石を被覆した鉄塊成鉱を製造した。その構造を第１
図に示し、又セメント配合量を変化させた時のセメント
配合鉄鉱石被覆鉄塊成鉱の各部の化学分析値を第２表に
示す。又鉄分67重量％以上を有する鉄鉱石単味で製造し
た未処理鉄塊成鉱とセメント配合鉄鉱石によって被覆処
理して製造した被覆処理鉄塊成鉱の化学分析結果を第３
表に示す。
第３表からも明らかな様にセメント配合鉄鉱石の被覆
処理によって鉄塊成鉱中のＴ・Feは67.98重量％から67.
45重量％へ0.53重量％低下している。しかしこの程度の
Ｔ・Feの低下は直接製鉄，溶融還元製鉄用原料鉄鉱石と
して品位の実質的な障害をもたらす恐れはない。
処理によって鉄塊成鉱中のＴ・Feは67.98重量％から67.
45重量％へ0.53重量％低下している。しかしこの程度の
Ｔ・Feの低下は直接製鉄，溶融還元製鉄用原料鉄鉱石と
して品位の実質的な障害をもたらす恐れはない。
次にこれら２種の鉄鉱石ペレットを使用し、下記の方
法でクラスタリング評価試験を行なった。
法でクラスタリング評価試験を行なった。
即ち還元ガスとして、天然ガスを変性させたものを用
いると想定して第４表に示す組成の還元ガスを準備し、
上記各ペレット500gを75φ×165l（mm）の反応管に装入
し（試料層高は約50mm）、上部から2kg/cm2に荷量を作
用させながら３時間還元反応を行なう。従って試料ペレ
ットは上記からの加圧によって収縮しながら相互に融着
することになる。又この時の還元温度は通常910℃で行
なうが、セメント配合鉄鉱石被覆鉄塊成鉱については10
50〜1100℃で行なった。還元終了後冷却して試料を取出
し、120φ×700l（mm）の円筒に入れて30rpmで５分間回
転させた後円筒から取出し、２個以上のペレットが融着
している塊状物の全ペレットに対する重量比率をクラス
ター指数として求めた。結果を第５表に示す。
いると想定して第４表に示す組成の還元ガスを準備し、
上記各ペレット500gを75φ×165l（mm）の反応管に装入
し（試料層高は約50mm）、上部から2kg/cm2に荷量を作
用させながら３時間還元反応を行なう。従って試料ペレ
ットは上記からの加圧によって収縮しながら相互に融着
することになる。又この時の還元温度は通常910℃で行
なうが、セメント配合鉄鉱石被覆鉄塊成鉱については10
50〜1100℃で行なった。還元終了後冷却して試料を取出
し、120φ×700l（mm）の円筒に入れて30rpmで５分間回
転させた後円筒から取出し、２個以上のペレットが融着
している塊状物の全ペレットに対する重量比率をクラス
ター指数として求めた。結果を第５表に示す。
第５表から明らかな様に鉄塊成鉱製造段階の造粒工程
においてセメント配合鉄鉱石による被覆処理を施したも
のでは還元温度を1050℃に高めた場合でも未処理ペレッ
トの910℃あるいはセメント被覆ペレット1050℃の各還
元温度における収縮率（前者は33.75％，後者は57.65
％）よりも低い値を示しておりクラスタリングも全く生
じていない。また圧力損失においても5.0mmAqと低くな
っており通気性においてもまったく問題はないことも示
している。
においてセメント配合鉄鉱石による被覆処理を施したも
のでは還元温度を1050℃に高めた場合でも未処理ペレッ
トの910℃あるいはセメント被覆ペレット1050℃の各還
元温度における収縮率（前者は33.75％，後者は57.65
％）よりも低い値を示しておりクラスタリングも全く生
じていない。また圧力損失においても5.0mmAqと低くな
っており通気性においてもまったく問題はないことも示
している。
次に前述の特公昭59-10411号公報にも開示されている
CaO表面付着処理ペレットと石灰石添加ペレット，セメ
ント被覆ペレットおよび本発明に係るセメント配合鉄鉱
石による被覆鉄塊成鉱の各クラスタリング防止効果を対
比する為、各処理実験試料の還元温度とクラスター指数
の関係を調べ第２図に示す結果を得た。
CaO表面付着処理ペレットと石灰石添加ペレット，セメ
ント被覆ペレットおよび本発明に係るセメント配合鉄鉱
石による被覆鉄塊成鉱の各クラスタリング防止効果を対
比する為、各処理実験試料の還元温度とクラスター指数
の関係を調べ第２図に示す結果を得た。
第２図からも明らかな様に、石灰石添加ペレットやCa
O表面付着ペレットは還元温度910℃，セメント被覆ペレ
ットは1000℃の場合のクラスター指数は０％であるもの
の、1000〜1050℃に高めるとクラスター指数は急増して
いる。これに対してセメント配合鉄鉱石による被覆鉄塊
成鉱では還元温度1050℃に高めた場合でもクラスター指
数は０％であり本発明の優位性を確認することができ
る。また第３図は鉄分67.98重量％を有する鉄鉱石を使
用し前記方法に準じて1050℃還元における被覆部のセメ
ント配合量とクラスター指数の関係を示し、第４図は同
じ鉄鉱石を使用して被覆部の厚みとクラスター指数の関
係を調べた結果を示したものであり、この還元温度にお
いてはセメント被覆部を６重量％以上のセメント配合
量，厚さ0.05mm以上で被覆することによってクラスタリ
ングを十分防止しうることが分かる。
O表面付着ペレットは還元温度910℃，セメント被覆ペレ
ットは1000℃の場合のクラスター指数は０％であるもの
の、1000〜1050℃に高めるとクラスター指数は急増して
いる。これに対してセメント配合鉄鉱石による被覆鉄塊
成鉱では還元温度1050℃に高めた場合でもクラスター指
数は０％であり本発明の優位性を確認することができ
る。また第３図は鉄分67.98重量％を有する鉄鉱石を使
用し前記方法に準じて1050℃還元における被覆部のセメ
ント配合量とクラスター指数の関係を示し、第４図は同
じ鉄鉱石を使用して被覆部の厚みとクラスター指数の関
係を調べた結果を示したものであり、この還元温度にお
いてはセメント被覆部を６重量％以上のセメント配合
量，厚さ0.05mm以上で被覆することによってクラスタリ
ングを十分防止しうることが分かる。
次に直接製鉄用として実績のある原料鉄鉱石の含有鉄
分量から直接製鉄用原料として許容し得る含有鉄分量の
下限値を65重量％と定め、使用鉄鉱石の鉄分量、被覆部
のセメント配合量を第6,7表に示す様に変化させてセメ
ント配合鉄鉱石被覆鉄塊成鉱を製造したときの被覆厚さ
の許容値を調べたところ第5,6図に示す結果が得られ
た。
分量から直接製鉄用原料として許容し得る含有鉄分量の
下限値を65重量％と定め、使用鉄鉱石の鉄分量、被覆部
のセメント配合量を第6,7表に示す様に変化させてセメ
ント配合鉄鉱石被覆鉄塊成鉱を製造したときの被覆厚さ
の許容値を調べたところ第5,6図に示す結果が得られ
た。
第５図に示す様に、A1及びA3では被覆層の鉄分含有量
が高いので被覆厚さを大きくしても被覆鉄塊成鉱の含有
鉄分が65重量％を下回ることはないが、クラスタリング
を防止する上で必要以上に被覆厚さを高めることは無駄
であると共に余りに被覆厚さが高くなると被覆強度が低
下して被覆層が剥離する恐れがある。一方A2,A4〜A6で
は夫々被覆厚さが3.5mm,4.5mm,3.0mm,0.6mmを超えると
被覆鉄塊成鉱の含有鉄分量は下限値（65重量％）より小
さくなる。これらのデータから必要以上の厚膜化を避け
つつ直接製鉄用原料として許容し得る含有鉄分量（下限
値）を下回らない様にする為には、セメント配合鉄鉱石
の被覆厚さは4.5mm以下とすることが望まれる。
が高いので被覆厚さを大きくしても被覆鉄塊成鉱の含有
鉄分が65重量％を下回ることはないが、クラスタリング
を防止する上で必要以上に被覆厚さを高めることは無駄
であると共に余りに被覆厚さが高くなると被覆強度が低
下して被覆層が剥離する恐れがある。一方A2,A4〜A6で
は夫々被覆厚さが3.5mm,4.5mm,3.0mm,0.6mmを超えると
被覆鉄塊成鉱の含有鉄分量は下限値（65重量％）より小
さくなる。これらのデータから必要以上の厚膜化を避け
つつ直接製鉄用原料として許容し得る含有鉄分量（下限
値）を下回らない様にする為には、セメント配合鉄鉱石
の被覆厚さは4.5mm以下とすることが望まれる。
又第６図に示す様に、使用鉄鉱石の鉄分含有が低い場
合には被覆層のセメント配合量が80重量％を超えると被
覆鉄塊成鉱の含有鉄分量の下限値以上を確保する関係で
被覆層厚さが0.05mmより薄くなる。その結果鉄鉱石中の
鉄分の相互拡散を防止できずクラスタリングが発生す
る。従って被覆層のセメント配合量は80重量％以下とす
ることが望まれる。
合には被覆層のセメント配合量が80重量％を超えると被
覆鉄塊成鉱の含有鉄分量の下限値以上を確保する関係で
被覆層厚さが0.05mmより薄くなる。その結果鉄鉱石中の
鉄分の相互拡散を防止できずクラスタリングが発生す
る。従って被覆層のセメント配合量は80重量％以下とす
ることが望まれる。
［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、その効果を要約
すれば下記の通りである。
すれば下記の通りである。
（１）極く少量のセメント配合鉄鉱石を被覆するだけで
クラスタリングを可及的に防止することができ、竪型炉
の操業安定性を高めることができる。
クラスタリングを可及的に防止することができ、竪型炉
の操業安定性を高めることができる。
（２）クラスタリングの防止に伴って還元温度をかなり
高めることができ、還元速度の向上及びそれに伴う生産
性の向上、更には還元ガス発生装置からの還元ガスの熱
ロス低減（即ち高温量の減少）が可能となる。
高めることができ、還元速度の向上及びそれに伴う生産
性の向上、更には還元ガス発生装置からの還元ガスの熱
ロス低減（即ち高温量の減少）が可能となる。
（３）極く少量のセメント配合鉄鉱石の被覆で十分な効
果が得られるので製鉄原料の鉄品位を殆んど低下させる
ことがない。
果が得られるので製鉄原料の鉄品位を殆んど低下させる
ことがない。
第１図はセメント配合鉄鉱石被覆造粒ペレットの断面
図、第２図は各種鉄鉱石ペレットを使用した時の還元温
度とクラスター指数の関係を示すグラフ、第３図はセメ
ント配合鉄鉱石被覆造粒ペレットの被覆部の鉄鉱石に対
するセメント配合量とクラスター指数の関係を示すグラ
フ、第４図はセメント被覆造粒ペレットのセメント配合
鉄鉱石による被覆層の厚さとクラスター指数の関係を示
したグラフ、第５図は被覆厚さと被覆鉄塊成鉱の含有鉄
分の関係を示すグラフ、第６図は被覆層セメント配合量
毎にみた被覆層厚さと被覆鉄塊成鉱の含有鉄分の関係を
示すグラフである。
図、第２図は各種鉄鉱石ペレットを使用した時の還元温
度とクラスター指数の関係を示すグラフ、第３図はセメ
ント配合鉄鉱石被覆造粒ペレットの被覆部の鉄鉱石に対
するセメント配合量とクラスター指数の関係を示すグラ
フ、第４図はセメント被覆造粒ペレットのセメント配合
鉄鉱石による被覆層の厚さとクラスター指数の関係を示
したグラフ、第５図は被覆厚さと被覆鉄塊成鉱の含有鉄
分の関係を示すグラフ、第６図は被覆層セメント配合量
毎にみた被覆層厚さと被覆鉄塊成鉱の含有鉄分の関係を
示すグラフである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−89606（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】直接製鉄法または溶融還元製鉄法に用いら
れる製鉄原料であって、 塊状若しくは球状製鉄原料の表面にセメント配合鉄鉱石
を被覆したものであることを特徴とする耐クラスタリン
グ性に優れた直接製鉄用または溶融還元製鉄用製鉄原
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62099084A JPH0826416B2 (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | 耐クラスタリング性に優れた直接製鉄用または溶融還元製鉄用製鉄原料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62099084A JPH0826416B2 (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | 耐クラスタリング性に優れた直接製鉄用または溶融還元製鉄用製鉄原料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63262426A JPS63262426A (ja) | 1988-10-28 |
| JPH0826416B2 true JPH0826416B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=14238042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62099084A Expired - Lifetime JPH0826416B2 (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | 耐クラスタリング性に優れた直接製鉄用または溶融還元製鉄用製鉄原料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0826416B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5181954A (en) * | 1991-01-14 | 1993-01-26 | Hylsa S.A. De C.V. | Method for coating iron-bearing particles to be processed in a direct reduction process |
| CN113699299B (zh) * | 2013-07-29 | 2023-06-02 | 日本制铁株式会社 | 直接还原用原料、直接还原用原料的制造方法和还原铁的制造方法 |
| AU2022472681A1 (en) | 2022-08-01 | 2025-02-13 | Jfe Steel Corporation | Fired pellets for reduction and method for producing same |
| EP4556584A4 (en) | 2022-08-01 | 2025-11-26 | Jfe Steel Corp | UNCOOKED GRANULES FOR REDUCTION AND THEIR MANUFACTURING PROCESS |
| WO2024181054A1 (ja) | 2023-03-01 | 2024-09-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 直接還元製鉄用原料およびその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4989606A (ja) * | 1972-12-27 | 1974-08-27 |
-
1987
- 1987-04-21 JP JP62099084A patent/JPH0826416B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63262426A (ja) | 1988-10-28 |
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