JPS60211006A

JPS60211006A - 還元鉄製造方法

Info

Publication number: JPS60211006A
Application number: JP6748384A
Authority: JP
Inventors: Takeo Omura; 大村　武雄
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1984-04-06
Filing date: 1984-04-06
Publication date: 1985-10-23

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】本発明は酸化鉄粉を固体炭素還元剤で還元する生産性の
高い還元鉄製造方法に関するものである。

従来から粉末冶金用鉄粉や溶接棒用鉄粉は、サガーと言
われる耐熱容器中で鉄鉱石、ミルスケール等の酸化鉄粉
と、必要に応じて石灰を混合したコークス等の固体炭素
還元剤とをトンネル炉中で加熱して還元鉄とし、それを
粉砕して製造されている。

このような鉄粉製造方法は、トンネル炉における還元に
長時間を要し、生産性を高めることが困難であった。そ
こで、生産性を向上させ、製造コストを低減させるため
に種々の検討がなされていた。つまり、固体炭素還元剤
として反応性が極めて良好な木炭を用いたり、酸化鉄粉
中にコークス等の固体炭素還元剤を混合する方法（特公
昭４８−３２８８５号公報）などが提案されていた。し
かし、木炭は酸化鉄粉が還元しない低温でＣＯガスとな
り、固体の木炭が少なくなるため、初期の酸化鉄粉の充
填形状を維持するのが困難となり、還元中に酸化鉄粉が
拡がり、反応層の厚さが極端に厚くなって反応終了時間
が長くなったり、最悪の場合には酸化鉄粉が崩壊してサ
ガー内壁に付着するなどの問題が生じていた。

また、酸化鉄粉中にコークス等の固体炭素還元剤を混合
する方法は比重差が大きい両者を混合した後サゴ−中に
偏析なく均一に充填することが困難であり、充填途中で
浮上分離し易い。その結果、得られた還元鉄の上部は浮
上分離した固体炭素還元剤が多いため還元が速やかに進
行し、過浸炭傾向になる。一方、還元鉄下部は固体炭素
還元剤が浮上分離して少なくなるため還元不良となり易
い。さらに、還元鉄中に残留する固体炭素還元剤中の灰
分を除去するためには強力な磁選工程を必要とし、灰分
量の少ない高価な固体炭素還元剤を選択する必要もある
。加えて、鉄粉中に灰分が残留すると圧縮性が劣化し、
焼結後の強度低下や切削性不良を起こす原因となる。

本発明の目的は上記の従来法の欠点を解消し、安価な手
段によって生産性の高い還元鉄製造方法を提供すること
にある。

本発明法は酸化鉄粉にあらかじめアルカリ金属の特定化
合物を添加混合し、この混合物を固体炭素還元剤で還元
し、安価に生産性の高い還元鉄を製造する方法である。

アルカリ金属は高炉装入物である鉄鉱石やコークスに微
量含まれており、鉄鉱石の軟化溶融やコークスの強度低
下等に悪い影響をおよぼすことが知られている。また、
蓄積濃化したアルカリが炉壁れんがの損傷を促すとされ
、問題視されていた。

しかし、アルカリが存在するとコークスの反応性が増大
し、酸化鉄の還元速度を向上させる。

本発明者はそのアルカリの種類や礒を鋭意検討した結果
、本発明を見い出すに至ったのである。

つまり、あらかじめ酸化鉄粉に混合されたアルカリ金属
の炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、硝酸塩。

酢酸塩、硫化物、ハロゲン化物、酸化物または水酸化物
は、１ｏｏｏ℃前後で溶融し、そのまま蒸発するか固体
炭素還元剤から発生するＣＯガスによりアルカリ金属に
還元されて蒸発する。その結果、酸化鉄粉中に混合した
これらのアルカリ金属化合物の存在していた部分が固体
炭素還元剤との連通空孔として残存し、そこをＣＯガス
が容易に拡散して還元が速やかに進行する。また、蒸発
したアルカリ金属分の一部は酸化鉄粉に接する固体炭素
還元剤に亀裂を発生させて、その反応性を増大し、ＣＯ
ガス化を一層促進する。そのため、アルカリ金属化合物
が還元鉄中に残留することなく還元時間を大幅に短縮で
きるのである。さらに、これらのアルカリ金属化合物は
少なからず特有の吸湿性を有するので、固体炭素還元剤
の充填の際浮上分離することなく均一に酸化鉄粉に添加
することができ、還元鉄上部、下部の還元状態の差は全
く見受けられない、一方、固体炭素還元剤としては粒径
１．０　’ｍ　ｍ以下の粒子を８５重量％以上含む反応
性の良好な高い充填率を有する微細なものが望ましいが
、微細でなければアルカリ金属化合物を２〜５０重量％
添加混合した固体炭素還元剤を使用してもよい、さらに
、望ましくは微細な固体炭素還元剤にアルカリ金属の化
合物を２〜５０重量％添加混合したものが良い。粒径１
．Ｏｍ　ｍ以下の粒子を８５重量％以上含む微細な固体
炭素還元剤は次の理由により、充填率が高いのである。

一般に、中実な粒子は粒径を小さくする程その空隙容積
が増え、見掛密度が低下するが、コークスのような元来
比較的大きな空孔を有する固体炭素°還元剤にあっては
微細になればなる程そのような空孔の影響による見掛密
度の低減が緩和され、その結果、粒径１．　Ｏｍ　ｍ以
下の粒子を８５重量％以上含むようになると見掛密度が
急に増加するのである。従って、微細な固体炭素還元剤
は耐熱容器への必要な充填体積が減少し、その分酸化鉄
粉の充填量を多くすることが可能となるため、還元鉄の
生産性を向上させることができる。同時に微細な固体炭
素還元剤はその大きな表面積と高い見掛密度によって還
元時のＣＯガスの発生速度が大きく、ＣＯガスの酸化鉄
粉中への拡散が促進されて還元率が向上する。

また、ｌ、　Ｏｍ　ｍ以下の粒子を８５重量％以上含む
微細な固体炭素還元剤は得られる還元鉄表面の凹凸が皆
無で、ブラッシング等の後処理工程を省略できる長所も
ある。固体炭素還元剤中のアルカリ金属化合物は固体炭
素還元剤に亀裂を発生させ、表面積を増大してＣＯガス
化を促進する役目をし、酸化鉄粉中に混合するものとは
効果が異なる。

次に本発明の限定理由を述べる。

アルカリ金属化合物としては価格、添加した時の効果、
添加し易さ等°から前記したアルカリ金属の炭酸塩、炭
酸水素塩、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、硫化物、ハロゲン
化物、酸化物または水酸化物が好ましい。固体のものは
そのまま酸化鉄粉あるいは固体炭素還元剤と混合すれば
良く、潮解性の著しい水酸化物等は特定濃度の水溶液に
所要時間浸漬し、その後乾燥して添加量を調節すれば良
い。

酸化鉄粉に対するアルカリ金属化合物の添加量が０．５
重量％未満であると無添加の場合と比較して顕著な差異
はなく、また添加量が３Ｑｑｊφ％を越えると酸化鉄粉
の充填密度が低下するとともに還元後の還元鉄に大きな
空孔が残存して得られる還元鉄の単位長さ当りの重５１
が無添加の場合よりも小さくなるため、生産性向上を達
成することができない。

本発明の実施に当っては、酸化鉄粉に前記アルカリ金属
の特定化合物を添加混合した混合物を容器内に円柱状に
充填し、その外側に固体炭素還元剤を充填して加熱する
。かくして、無添加酸化鉄粉の約２倍の還元反応進行速
度を得ることができる。

また、上記混合物を容器内に中空円筒状に充填し、その
内側と外側とに固体炭素還元剤を充填して加熱すれば、
還元層厚さを減少できるので゛、一層還元時間を短縮す
ることができる。

本発明により、還元鉄の還元時間を従来の繕〜局に短縮
することができる。

実施例１第１図に示す耐熱容器ｌ内に炭酸ナトリウム（Ｎａ２Ｃ
Ｏ３）を２重量％添加したミルスケール２を直径７５ｍ
ｍの円柱状に充填し、その周囲に粒径１．Ｏｍ　ｍ以下
の粒子を９２重量％含むコークス３を充填した。なお、
比較例として同一寸法の容器に無添加のミルスケール２
と粒径１．　Ｏｍ　ｍ以下が４７重量％の粗いコークス
３とを同様に充填した。その後電気炉内に搬入して１１
００℃に昇温し、６〜４０時間保持して炉冷した。得ら
れた還元鉄の重量を測定し、重量変化から還元率を算出
した。第２図は還元時間と還元率との関係を実施例と比
較例について示したものである。比較例では還元率的１
００％を達成するのに４０時間の還元時間が必要である
のに対し、本発明法の実施例では約２０時間で１００％
の還元率を達成することができる。このことから、本発
明方法は従来方法と比較して約半分の還元時間で還元が
終了することが分る。

実施例２５規定の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液に１５分
間以上浸漬後乾燥することによってＮａＯＨを５重量％
含有したミルスケールを実施例１と同一の耐熱容器に肉
厚３０ｍｍの円筒状に充填し、その内側と外側に塩化ナ
トリウム（Ｎａ０文）を１０重量％添加混合した１、０
ｍｍ以下の粒子を４７重量％含むコークスを充填した。

比較例として無添加のミルスケールおよび無添加の同粒
度のコークスを用いて同じように充填した。

ｌ　１００℃で１５時間それぞれ還元したところ本発明
方法での還元率は１００％であり、従来方法は５５％の
還元率で大幅な還元率の差があった。

実施例３実施例１と同じ耐熱容器に硫化ナトリウム（Ｎａ２　Ｓ
）を１重量％添加したヘマタイト系鉄鉱石とソーダライ
ム（Ｎａ２０＋Ｃａｏ）を５重量％添加した粒径１．Ｏ
ｍ　ｍ以下を９２重量％含むコークスを実施例２と同様
に中空円筒状に充填し、１１００度で還元した。なお、
比較例として無添加のへマタイト系鉄鉱石と粒径１．０
ｍｍ以下を４７重量％含むコークスを用いて同様に充填
し、１１００度で還元した。第３図は第２図と同様還元
時間と還元率との関係を示したものである。比較例のへ
マタイト系鉄鉱石は還元率１００％を得るのに４０時間
を要しているが、本発明法では約１３時間で還元率１０
０％となっており、約局の還元時間に短縮した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の還元鉄製造方法の実施例１におけるミ
ルスケールおよびコークスの充填状態を示す断面図、第
２図、第３図はそれぞれ実施例１および実施例３におけ
る還元時間と還元率との関係を示したグラフである。ｌ・・・耐熱容器　２・・・ミルスケール３・・・コー
クス出願人　川崎製鉄株式会社代　理　人　弁理士　小　杉　佳　男弁理士　齋　藤　和　則第１図（Ｑ）（ｂ）第２図１７に：ｇ！！Ｆ閘（１１ｒＪ第３図

Claims

【特許請求の範囲】ｌ　酸化鉄粉にアルカリ金属の炭酸塩、炭酸水素塩、硫
酸塩、硝酸塩、酢酸塩、硫化物、／＼ロゲン化物、酸化
物または水酸化物のうち１種以上を０．５重量％以上３
０重量％以下を添加混合し、該混合物を固体炭素還元剤
とともに加熱することを特徴とする還元鉄製造方法。２　前記混合物を容器内に円柱状に充填し、その外側に
固体炭素還元剤を充填して加熱する特許請求の範囲第１
項に記載の還元鉄製造方法。３　前記混合物を容器内に中空円筒状に充填し、その内
側と外側とに固体炭素還元剤を充填して加熱する特許請
求の範囲第１項に記載の還元鉄製造方法。