JP2000045007A - 金属鉄の製法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄鉱石等の酸化鉄を炭材等の炭素質還元剤と
共に加熱還元して金属鉄を製造する際に、酸化鉄を金属
鉄にまで効率良く還元すると共に、酸化鉄源中に脈石成
分などとして混入しているスラグ形成成分をスラグとし
て金属鉄から容易に分離して高純度の金属鉄を高収率で
得ることのできる方法と装置を提供すること。 【解決手段】 酸化鉄、酸化鉄含有物もしくはその部分
還元物と炭素質還元剤を含む原料混合物を加熱し、酸化
鉄を還元して金属鉄を製造する方法であって、前記原料
混合物におけるスラグ形成成分の組成を、還元終了時の
スラグの融点が生成する金属鉄の融点以上となる様に、
原料混合物組成を調整することにより、酸化鉄の還元を
効率良く進めると共に生々金属鉄の分離を容易にする方
法を開示すると共に、この方法を実施するのに適した装
置を開示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鉱石等の酸化鉄
を炭材等の炭素質還元剤と共に加熱還元して金属鉄を得
る技術の改良に関し、簡単な処理で酸化鉄を金属鉄にま
で還元すると共に、酸化鉄源中に脈石成分などとして混
入しているスラグ形成成分をスラグとして金属鉄から効
率よく分離し、高純度の金属鉄を高収率で得ることので
きる方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄鉱石や酸化鉄ペレット等の酸化鉄を炭
材や還元性ガスにより直接還元して還元鉄を得る直接製
鉄法としては、従来よりミドレックス法に代表されるシ
ャフト炉法が知られている。この種の直接製鉄法は、天
然ガス等から製造される還元ガスをシャフト炉下部の羽
口から吹込み、その還元力を利用し酸化鉄を還元して金
属鉄を得る方法である。また最近では、天然ガスに代わ
る還元剤として石炭等の炭材を使用する還元鉄製造プロ
セスが注目されており、具体的には所謂ＳＬ／ＲＮ法が
既に実用化されている。

【０００３】また他の還元鉄製造法として米国特許３，
４４３，９３１号公報には、炭材と粉状酸化鉄を混合し
て塊状もしくはペレット状に成形し、ロータリーハース
上で加熱還元して還元鉄を製造するプロセスが開示され
ている。

【０００４】これらの方法で製造された還元鉄は、その
まま或はブリケット状などに成形してから電気炉などへ
装入し、鉄源として用いられる。近年、鉄スクラップの
リサイクルが活発化するにつれて、上記方法によって得
られる還元鉄はスクラップ中に混入してくる不純物元素
の希釈材として注目されている。

【０００５】ところが従来の還元製鉄法によって得られ
る還元鉄には、原料として用いた酸化鉄（鉄鉱石中の脈
石など）や炭材（石炭中の灰分など）に含まれるＳｉＯ
₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＣａＯ等のスラグ成分が大量に混入し
てくるため、製品の鉄品位（金属鉄としての純度）が低
くなる。

【０００６】実用化に当たっては、次工程の精錬でこれ
らのスラグ成分は分離除去されるが、スラグ量の増加は
精錬溶湯の歩留りを低下させるばかりでなく、電気炉の
操業コストを高める原因になるので、鉄品位が高くスラ
グ成分含有量の少ない還元鉄が求められるが、前述の如
き従来の還元鉄の製法でこうした要求に応えるには、還
元鉄製造原料として鉄品位の高い鉄鉱石を使用しなけれ
ばならず、実用可能な製鉄原料の選択幅を大幅に狭める
ことになる。

【０００７】他方、酸化鉄を直接還元して還元鉄を得る
方法としてＤＩＯＳ法などの溶融還元法も知られてい
る。この方法は、酸化鉄を予め還元率で３０％程度にま
で予備還元しておき、その後、鉄浴中で炭素と直接還元
反応させることによって金属鉄にまで還元を行なう方法
であるが、この方法は、予備還元と鉄浴中での最終還元
の２工程が必要になるので作業が煩雑であり、生産性や
設備コストの点で汎用性を欠く。

【０００８】更に特公昭５６−１９３６６号公報には、
鉄酸化物と固体炭素質材料およびスラグ形成材を含む集
塊物を加熱・還元し、該集塊物の形状を保ちながら、還
元により生成した金属鉄をスラグシェルで包む様な状態
を形成し、その後スラグシェルを溶融させて金属鉄とス
ラグを分離する方法を開示している。ところがこの方法
では、還元により生成した金属の再酸化を阻止するた
め、該金属を完全に包み込むに足る量のスラグを生成さ
せなければならず、スラグ形成材の配合量が不足すると
金属の包み込みが不十分となって金属の再酸化が避けら
れなくなる。

【０００９】さらに他の直接還元製鉄法として特開平８
−２７５０７号公報には、可動炉床上に脱硫剤を含む炭
素質還元剤粉と酸化鉄粉を夫々層状に重ねて敷き、これ
を加熱することによって海綿鉄を得る方法を開示してい
る。この方法によれば、炭素質還元剤によって酸化鉄の
還元が行なわれると共に、石炭等の炭素質還元剤中に含
まれる硫黄成分は脱硫剤に捕捉されるので、硫黄分含量
の少ない海綿鉄を得ることができ、その後の脱硫負荷も
軽減される旨強調されている。

【００１０】しかしながらこの方法では、酸化鉄原料な
どをペレット状等に予備成形する必要がないという利点
の反面、酸化鉄源と炭素質還元剤が直接接触しないため
還元効率が低く、加熱還元に長時間を要し、生産性の点
で工業的規模の実用化にそぐわない。しかも上記従来の
方法は、還元鉄を海綿鉄状で得る方法であるから海綿鉄
中の脈石成分が分離されず、還元鉄としての鉄品位が低
くなる。かかる鉄品位の低い還元鉄を電気炉等へ鉄源と
して供給すると、生成スラグ量の増大によって電気炉操
業性に悪影響を及ぼすばかりでなく、スラグへの鉄分混
入による鉄分歩留りの低下、エネルギー原単位の上昇、
生産性の低下など、多くの問題を生じてくる。しかも、
使用する酸化鉄源の鉄分含有量が低くなると上記の問題
は一層顕著に現われてくるので、低品位の酸化鉄源を実
操業の原料として使用することは殆んど不可能であり、
高品位の酸化鉄源しか使用できない。

【００１１】上記の様に、スラグ成分含有量の少ない金
属鉄を製造する方法の実現は、製品金属鉄としての付加
価値を高めるばかりでなく、電気炉を用いた製鉄コスト
の低減、更には金属鉄製造における使用原料の選択の柔
軟性向上といった観点から極めて重要になってくる。

【００１２】本発明者らはこうした状況に着目し、鉄成
分含有量の高い酸化鉄はもとより鉄成分含有量の比較的
低い鉄鉱石等からでも、鉄純度の高い金属鉄を簡単な処
理で効率よく得ることのできる技術の開発を期してかね
てより研究を進めており、その研究成果として下記の方
法を開発し、先に特開平９−２５６０１７号として提案
した。

【００１３】この方法は、炭素質還元剤が存在する酸化
鉄の成形体を加熱還元して金属鉄を製造するに際し、加
熱還元により金属鉄外皮を生成且つ成長させ、内部に酸
化鉄が実質的に存在しなくなるまで還元を進め、更に加
熱を続けて内部に生成するスラグを金属鉄外皮の外側へ
流出させてから金属鉄とスラグを分離するところに特徴
を有している。

【００１４】上記方法を実施するに当たっては、金属鉄
外皮の一部を溶融させることによって、内部の溶融スラ
グを金属鉄外皮外へ流出させればよく、この際、金属鉄
外皮の一部もしくは全部を溶融させるには、金属鉄内に
存在する炭素質還元剤を金属鉄に溶解（固溶）させるこ
と（この現象を" 浸炭" ということがある）によって当
該金属鉄外皮の融点を降下させればよい。

【００１５】この方法によって得られる高純度の金属鉄
および生成スラグは、加熱溶融した状態で比重差により
分離し、あるいは冷却固化してから磁選等により分離す
ると、金属化率で９５％程度以上、更には９８％以上と
いった非常に高純度の金属鉄を得ることができ、しかも
この公開発明によれば、生成スラグ中の酸化鉄含有量を
可及的に少なくすることができるので、酸化鉄に起因す
る処理炉耐火物の溶損も起こりにくく、設備保全の観点
からしても極めて実用性の高い技術としてその実用化が
期待される。

【００１６】上記方法の中でも、生成した金属鉄と生成
スラグを冷却固化させ、破砕してから磁選する方法は、
これらを溶融してから比重差により分離する方法に比べ
て工業的規模での実施に適していると思われる。即ち溶
融分離法では、溶融させるため高温に加熱保持しなけれ
ばならないので、多大な熱エネルギーを要する他、両者
を分離する際に界面で溶融鉄の一部が溶融スラグ内へ巻
き込まれ、金属鉄の歩留低下を起こす恐れがあるが、破
砕して磁選する方法では熱エネルギーが不要である他、
製鉄設備の規模に応じた分離装置の設計や連続化が容易
であり、更には上記の様な鉄分ロスも最小限に抑えられ
るからである。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記公
開発明の一層の改善を期してその後も研究を続けている
が、かかる改善技術の一つとして、特に加熱還元により
生成する金属鉄と副生するスラグの分離を一層容易にし
て金属鉄歩留の向上を増進すべく、製鉄条件に立ち返っ
て更に研究を重ねた。従って本発明の目的は、酸化鉄と
炭素質還元剤を含む混合物を加熱還元して金属鉄を製造
する際に、加熱還元を効率よく進めると共に、生成する
金属鉄と副生するスラグをより簡単に分離して鉄分の純
度および歩留を高めることのできる技術を確立すること
にある。また本発明の他の目的は、前記先願発明の様
に、酸化鉄源と炭素質還元剤との混合物をペレット状等
に予備成形した場合はもとより、成形せずとも粉末状の
まま、若しくはこれを押し固めた程度の状態でも、支障
なく加熱還元を効率よく遂行し得る様な方法を提供しよ
うとするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明にかかる製法は、酸化鉄、酸化鉄含有物
もしくはその部分還元物と炭素質還元剤を含む原料混合
物を加熱し、酸化鉄を還元して金属鉄を製造する方法で
あって、前記原料混合物におけるスラグ形成成分の組成
を、該還元終了時のスラグの融点が生成金属鉄の融点以
上となる様に、原料混合物組成を調整するところに特徴
を有している。

【００１９】上記製法を実施するに当たっては、還元過
程における温度を、原料混合物におけるスラグ形成成分
の融点を超えない範囲に維持しつつ還元を行なう様にす
れば、還元終了後の金属鉄とスラグの分離を一層容易に
することができ、また原料混合物に、該原料混合物中に
含まれる酸化鉄に対し還元必要当量を超える炭素質還元
剤を予め混合し、あるいは還元過程で生成する金属鉄を
浸炭するのに必要な炭素質還元剤を供給し、金属鉄の浸
炭を促進することによって金属鉄の融点を降下させる様
にすれば、還元、溶融を一層効率良く進めることができ
るので好ましい。

【００２０】またこの製法を実施するに当たり、加熱還
元の初期乃至途中では、スラグ形成成分中に鉄鉱石中の
酸化鉄が存在するが、これらの酸化鉄は加熱還元によっ
て金属鉄に還元されるので、還元終了時のスラグには実
質的に酸化鉄が含まれていない。また上記加熱還元途中
におけるスラグは、共存する酸化鉄の減少に伴って融点
が上昇し、一方上記加熱還元途中における金属鉄は、浸
炭に伴って融点が降下するが、本発明を実施する際に
は、加熱還元終了温度を、還元終了時の金属鉄の融点以
上で且つ還元終了時のスラグの融点未満の温度に制御す
ることによって、加熱還元を効率よく進めると共に、加
熱還元後における金属鉄とスラグの分離を極めて容易に
することができる。

【００２１】この方法を実施する際に用いられる前記原
料混合物としては、粉末状、またはその圧縮体もしくは
成形物のいずれであってもよい。

【００２２】更に本発明にかかる金属鉄製造装置は、上
記製法を実施する際に好ましく用いられる装置であっ
て、移動可能な炉床と、該炉床上に前記原料混合物を供
給する供給機構と、該炉床上の混合物を加熱する加熱機
構と、加熱還元により生成した生成物を冷却固化させて
から炉床外へ排出する排出機構と、冷却固化生成物を金
属鉄とスラグ成分に分離する分離機構を備えているとこ
ろに特徴を有している。

【００２３】この装置においては、上記炉床上に供給さ
れた原料混合物として粉末を使用する際には、該原料粉
末層を押圧する押圧機構を付設し、或は前記混合物の層
に凹凸を形成する凹凸形成機構を付設し、或は更に前記
炉床上に、熱保護を兼ねた離床促進層を形成する離床促
進層形成機構を付設しておくことは、好ましい実施形態
として推奨される。

【００２４】また該装置における前記炉床は、閉鎖ルー
プに沿って周回移動する複数の炉床ユニット、或は回転
する円盤状の炉床、更には横向き円筒状耐火物炉の内部
を同軸的に回転する回転羽根で構成し、原料混合物の供
給から加熱還元、生成物の冷却固化と排出、更には該冷
却固化生成物からの金属鉄とスラグの分離に至る一連の
工程を連続化できる様にすることは、この装置を工業規
模で実施する際の好ましい形態として推奨される。

【００２５】

【発明の実施の形態】上記の様に本発明の製法では、酸
化鉄、酸化鉄含有物またはその部分還元物（以下、酸化
鉄源ということがある）と炭素質還元剤（以下、炭材と
いうことがある）を含む原料混合物を加熱し、酸化鉄を
加熱還元して金属鉄を製造する際に、該原料混合物にお
けるスラグ形成成分の組成を、還元終了時のスラグ融点
が生成する金属鉄の融点以上となる様に、前記原料混合
物中のスラグ形成成分の組成を調整するところに特徴を
有している。

【００２６】そして、この様に原料混合物中のスラグ形
成成分、即ち酸化鉄源となる鉄鉱石等や炭素質還元剤源
となる石炭等に脈石成分などとして含まれるＡｌ₂ Ｏ
₃ ，ＳｉＯ₂ ，ＣａＯ等の如きスラグ形成成分の組成を
適正に調整することによって、酸化鉄の炭材による加熱
還元を効率よく進めると共に、還元終了時のスラグを脆
弱な顆粒状として生成させることにより、金属鉄との分
離を容易にするもので、上記の様にスラグ形成成分の組
成を適正に調整しておけば、還元終了後生成物を冷却固
化させてからスラグを破砕して金属鉄を篩い分けし、あ
るいは磁選を行なうことにより、金属鉄とスラグを極め
て効率よく分離することができ、金属鉄のロスを最小限
に抑えつつ高純度の金属鉄を高収率で得ることが可能と
なる。

【００２７】以下、本発明による作用効果を、加熱還元
時における金属鉄とスラグの生成状況を踏まえて解説す
る。

【００２８】酸化鉄源と炭材を含む混合物を加熱する
と、炭材中に含まれるＣあるいはその加熱によって生成
するＣＯの還元作用により酸化鉄は還元されて金属鉄が
生成する。このとき、酸化鉄源となる鉄鉱石や炭材源と
なる石炭等に含まれる前記脈石成分からはスラグが副生
する。

【００２９】一方、未還元状態の酸化鉄（ＦｅＯ）の融
点は約１３７０℃、還元によって生成する金属鉄の融点
は約１５４０℃であり、また鉄鉱石や石炭等の原料中に
脈石成分として含まれるスラグ形成成分に由来して生成
するスラグは、それら原料の種類や産地などによりかな
り変わってくるので一律に決められず、例えば図１のＡ
ｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ三元系状態図に示す如く、
約１２００℃程度から２０００℃を超える広い範囲にあ
り、他の金属酸化物の混入によって融点は更に複雑に変
化する。

【００３０】しかも加熱還元の途中では、未還元状態の
酸化鉄がスラグ内へ混入することによって生成スラグの
融点は相対的に低下するが、加熱還元が進行しスラグ中
に混入した酸化鉄が徐々に金属鉄に還元されて分離され
ると、スラグの融点は次第に上昇してくる。このこと
は、図２のＡｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＦｅＯ三元系状態図
によってその傾向を知ることができる。

【００３１】即ち図２では、図１の状態図におけるＣａ
ＯをＦｅＯに代えた三元状態図（尚、Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｓｉ
Ｏ₂ −ＣａＯ−ＦｅＯ四元系状態図は立体的となり、こ
れを平面的に表わすことは困難であること、また通常の
鉄鉱石中に含まれる脈石成分中のＣａＯ量は、Ａｌ₂ Ｏ
₃ やＳｉＯ₂ の含有量に比べて少ないので、Ａｌ₂ Ｏ ₃
−ＳｉＯ₂ 二元系にＦｅＯを加えた三元系状態図として
示した）に示す如く、スラグ中にＦｅＯが混入するとス
ラグ全体としての融点は１２００〜１３００℃程度まで
降下するが、ＦｅＯ含有量が減少するにつれてスラグ融
点は上昇し、ＦｅＯ含有量が零となってＡｌ₂ Ｏ₃ −Ｓ
ｉＯ₂ 二元系になると、スラグ融点は１６００〜１８０
０℃に高まる。こうした傾向はＡｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −
ＣａＯ三元系においてもほぼ同様であり、ＦｅＯ混入量
の増減によってスラグの融点は大幅に変わってくる。

【００３２】他方、還元によって生成する純金属鉄の融
点は上記の様に約１５４０℃であるが、加熱還元末期の
金属鉄は、還元反応系中に存在する過剰量の炭材からの
浸炭を受けて融点が降下し、鉄・炭素平衡状態図からも
明らかである様に浸炭量が２％程度になると、融点は１
４００℃付近にまで低下してくる。

【００３３】本発明者らは、こうした加熱還元時におけ
る生成スラグと金属鉄の融点変動に注目し、該融点変動
が酸化鉄の還元効率や生成スラグからの金属鉄の分離容
易性にどの様な影響を及ぼすかといった点に絞って研究
を進めてきた。

【００３４】その結果、先ず第１の知見として、還元終
了時におけるスラグの融点が浸炭を受けた金属鉄の融点
よりも高くなる様に、原料中のスラグ形成成分の組成を
調整すると共に、加熱還元終了温度が該スラグの融点と
浸炭を受けた金属鉄の融点との間になる様にコントロー
ルしてやれば、還元終了後のスラグは脆弱な顆粒状とな
り、破砕による金属鉄との分離が極めて容易になるとい
う新たな事実を知った。この理由は次の様に考えられ
る。

【００３５】すなわち還元反応自体は、加熱温度が高く
なるほど促進されると考えられるが、加熱温度が還元終
了時のスラグ融点よりも高くなると、生成する金属鉄と
生成スラグはいずれも溶融するため比重差による分離し
か期待できず、しかも溶融状態から凝固したスラグは高
密度のガラス状となって固まるため、その破砕が困難に
なると共に、凝固した金属鉄との分離も困難になり、ま
たこの凝固スラグは加熱還元処理容器内に密着するため
該容器からの離脱も困難になる。

【００３６】これに対し、還元終了時の加熱温度をスラ
グ融点よりも低く且つ金属鉄の融点よりも高温に設定す
ると、還元後半期において、スラグ中に混入した酸化鉄
が還元により金属鉄に変化し、前記図２で説明した様
に、残されたスラグの融点が上昇していくにつれて、該
スラグは溶融混合系から徐々に凝固し溶融金属鉄および
その周辺に浮上分離していく。そして還元反応の完了時
には、該スラグ中に混入していたＦｅＯはその殆んどが
金属鉄に還元されて溶融金属鉄中に取り込まれ、残存ス
ラグは全て凝固して溶融金属鉄に分離される。この間、
上記スラグの析出と溶融金属鉄からの分離は、スラグか
らの酸化鉄の還元（金属鉄への変化）による減少とそれ
に伴う融点の上昇につれて徐々に進行するので、最終的
に溶融金属鉄表面に浮上した凝固スラグは顆粒状の脆弱
な集塊物となる。

【００３７】一方還元により生成し且つ浸炭を受けて融
点の降下した金属鉄からは、上記の様に高融点となった
スラグが実質的に全て浮上分離されるので、これを冷却
凝固すると、実質的に金属鉄のみからなる強固な塊とな
る。

【００３８】従って、これらを任意の手段で破砕する
と、強固な金属鉄塊は破砕されることなく大きな塊とし
て残り、その表面に付着した脆弱なスラグ凝固物は簡単
に細かく破砕されると共に金属鉄塊表面から剥離する。
よってこれを適当な篩にかけて分別し、必要により磁選
分別を行なうと、スラグ成分が殆んど付着していない高
純度の金属鉄塊を高収率で回収することが可能となる。

【００３９】上記説明からも明らかである様に本発明の
特徴を確保するには、還元完了時におけるスラグ（より
具体的には、加熱還元工程でスラグ中に混入していた酸
化鉄が還元により金属鉄として分離された残りのスラ
グ）の融点が、生成する金属鉄（より具体的には、還元
の後期に浸炭を受けて融点の降下した金属鉄）の融点以
上となる様に、前記原料混合物中のスラグ形成成分の組
成を調整すると共に、還元終了時の加熱温度を、上記金
属鉄の融点以上で且つ最終スラグの融点未満の温度にコ
ントロールすることが必要となる。

【００４０】尚、前述の如く純金属鉄の融点は約１５４
０℃であるが、該加熱還元に当たっては還元効率確保の
ためかなり過剰量の炭材が使用され、還元末期の金属鉄
は相当浸炭を受けて融点降下を起こしているので、還元
末期における金属鉄の融点は通常１３５０〜１４５０℃
の範囲になることが多い。従って最終スラグの融点は、
この温度以上になる様に調整することが好ましく、より
好ましくは、該温度条件下で金属鉄が確実に溶融し得る
様、最終スラグの融点は１４８０℃程度以上、より好ま
しくは１５００℃程度以上となる様にスラグ組成を調整
することが望ましい。

【００４１】但し、最終スラグの融点が高くなり過ぎる
と、加熱還元の初期から生成スラグが高融点となり、あ
るいは酸化鉄の存在にも拘らずスラグが高融点となっ
て、該スラグ中の酸化鉄の還元が進行し難くなるばかり
でなく、未溶融状態のスラグ内に溶融金属鉄が取り込ま
れ、鉄分ロスが増大する傾向が生じてくる。即ち、還元
効率を高めると共に鉄分ロスを抑えるには、加熱還元の
初期乃至還元途中で生成するスラグが、酸化鉄の存在に
よって加熱還元温度条件下で溶融し得る融点にするのが
よく、そのためには、最終スラグの融点が１７５０℃程
度以下、より好ましくは１７００℃程度以下となる様
に、原料中のスラグ形成成分の含有組成を調整すべきで
ある。

【００４２】こうしたスラグ融点の調整は、前述した様
に酸化鉄源として使用する鉄鉱石および炭材源として使
用する石炭中の脈石成分、並びにそれら酸化鉄源と炭材
源の配合比率を考慮し、不足分のＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂
あるいはＣａＯを適宜追加すればよく、あるいは、適正
融点の最終スラグ組成となる様に脈石組成の異なる複数
の鉄鉱石や炭材を併用することによって行なえばよい。

【００４３】かくして本発明によれば、加熱還元に使用
する酸化鉄源と炭材とからなる金属鉄製造原料を調製す
る際に、使用する酸化鉄源や炭材中に脈石成分として混
入してくるスラグ形成成分の組成を調整し、あるいは必
要に応じてＡｌ₂ Ｏ₃ ，ＣａＯ，ＳｉＯ₂ 等を追加する
ことにより、還元完了時におけるスラグの融点が、生成
する金属鉄の融点以上となる様に調整し、且つ還元時の
加熱温度を、還元完了時のスラグの融点未満で且つ浸炭
を受けた金属鉄の融点以上となる様にコントロールする
ことにより、酸化鉄の還元を効率よく進めると共に、還
元完了時におけるスラグを顆粒状の脆弱なものとするこ
とができ、ひいては冷却凝固後における金属鉄とスラグ
の破砕分離を著しく促進することができ、鉄分純度の非
常に高い金属鉄を高い効率で回収することができる。

【００４４】次に、上記方法を実施するのに適した本発
明装置について、その一例を示す図面を参照しつつ具体
的に説明していくが、本発明はもとより図示例に制限さ
れるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で
適当に設計を変更して実施することも可能であり、それ
らも当然本発明の技術的範囲に含まれる。

【００４５】図３，４は本発明にかかる金属鉄の製造装
置を例示するもので、図３は、天井部を開放して示す概
略平面説明図、図４（Ａ）は図３における加熱還元部の
概略横断面説明図、図４（Ｂ）は図３における冷却部お
よび破砕分離部の概略横断面説明図であり、図中、１は
原料供給部、２は加熱還元部、３は冷却部、７は破砕分
離部、５，５、……は炉床ユニット、６は炉床ユニット
を移動させるためのレール、Ｂは加熱用バーナを夫々示
している。

【００４６】本例では、図示する如く原料供給部１、加
熱還元部２および冷却部３に沿って炉床ユニット５，
５，……を間欠的に移動できる様にレール６が設けられ
ており、原料供給部１で炉床ユニット５に酸化鉄源と炭
材の混合物を供給する。この時、該原料混合物中に脈石
成分として含まれるスラグ形成成分の組成を調整し、該
スラグ形成成分に由来する最終スラグの融点が、生成す
る金属鉄（より具体的には、浸炭を受けた金属鉄）の融
点以上となる様に調整しておく。そしてこの原料混合物
を適当な厚みで敷き、場合によっては該混合物層を押圧
して圧縮し、あるいは更には表面に凹凸を形成してから
加熱還元部２へ移動させる。そして、該加熱還元部２で
バーナ５によって加熱することにより還元を進める。

【００４７】この時、加熱還元温度は、２％程度の浸炭
を受けた金属鉄の融点（１３５０〜１４３０℃程度）以
上で、且つ前記最終スラグの融点未満の範囲となる様に
コントロールする。

【００４８】炉床ユニット５上に装入されて加熱還元部
２へ送り込まれた原料混合物中の酸化鉄源は、スラグ形
成成分と共に溶融物を形成し、バーナＢから熱の供給を
受け、炭材および該炭材から生成する一酸化炭素によっ
て還元され、且つ隣接する炭材からの炭素分の浸炭を受
ける。この間、スラグ中に溶融した酸化鉄が還元されて
金属鉄に変化すると共に、生成する金属鉄は炭材からの
浸炭を受けてその融点は１４００℃前後にまで降下し、
次第に大きな溶融状態の還元鉄の塊に成長していく。

【００４９】一方、酸化鉄の存在により溶融していたス
ラグから、酸化鉄が金属鉄に還元され減少していくにつ
れて、スラグの融点は次第に上昇していくが、該スラグ
の融点が加熱還元温度を超えると、該スラグは少しづつ
析出し、比重差で溶融金属鉄の表面に分離されていく。
そして加熱還元の末期には、浸炭により融点の降下した
金属鉄は大抵の場合溶融状態で凝集して塊状となり、酸
化鉄を失って還元温度以上の高融点となった最終スラグ
は全て溶融金属鉄表面に顆粒状となって分離される。

【００５０】かくして還元を終えた後は、該炉床ユニッ
ト５を任意の傾動手段で好ましくは適当な衝撃を加えな
がら分離部７方向へ傾動させ、生成物を炉床ユニット５
から分離部７へ排出し、更に衝撃を加えてスラグを破砕
し篩いにより塊状の金属鉄のみを分別して採取する。

【００５１】加熱還元生成物の排出を終えた炉床ユニッ
ト５は、図３の下方側から一点鎖線で示す如く図面上方
の原料供給部１へ循環させ、再び原料装入→加熱還元→
冷却分離を繰り返すことにより、加熱還元を間欠的に連
続して行なうことができる。

【００５２】この様な方法を実施する際に、加熱還元部
２から排出される排ガスは相当の熱と可燃性ガスを含ん
でいるので、この排ガスはバーナＢの燃料としてリサイ
クルすれば、燃料費の節減に寄与することができるし、
あるいは近隣設備の加熱源や燃料として有効利用するこ
とも可能である。

【００５３】また、この方法を実施する際の原料混合物
の調製に当たっては、酸化鉄源中に含まれる酸化鉄の還
元に必要な理論量以上の炭材が配合されるが、より好ま
しくは、「原料酸化鉄の還元に必要な量＋還元鉄の浸炭
に必要な量＋酸化損失量」を満足する様に炭材の配合量
を調整することが望ましい。しかして、上記加熱還元工
程で生成する還元鉄が加熱還元雰囲気で浸炭されると融
点が低下し、スラグ成分との分離が一層容易になるから
である。従って炭材の配合量は、原料酸化鉄に対し、そ
の還元に必要な理論量と上記浸炭量、更には加熱還元部
内での酸化損失量も加味して調整することが望ましい。

【００５４】尚この方法を採用する際に炉床ユニット上
に敷かれる原料混合物は、粉末状の混合物として適当な
厚さとなる様に敷く例を示しており、このときの厚み
は、個々の製造装置の構成や規模、加熱効率などを考慮
して適宜決定すればよいが、該混合物層を内部まで速や
かに加熱して還元を効率よく進めるうえで好ましい厚さ
は１０〜３００ｍｍ、より一般的には２０〜１００ｍｍ
の範囲である。

【００５５】なお原料混合物は炉床ユニット上の全面に
ほぼ同じ厚さで敷いてもよく、あるいは前述の如く任意
の押圧装置で適当に抑えて圧縮したり、更には表面に凹
凸を形成して加熱有効面積を拡大し、あるいは更に炉床
ユニット上に適当な隙間をあけて台形状など任意の形状
に複数個載置することも可能であり、本発明は「炉床上
に敷く」とは、この様な載置法も包含する。また原料供
給手段によっては、原料混合物を任意の大きさのペレッ
ト状や塊状などに予備成形してから供給することも可能
である。

【００５６】また炉床ユニット上に敷かれた原料混合物
は、適当なレベリング機構によって厚みを均一にしただ
けでも構わないが、例えば押圧ローラ等により押し付け
て圧縮し、酸化鉄と炭材をより密に接触させると、還元
効率を一層高めることができるので好ましい。

【００５７】また、こうした押圧処理を行なう際に、該
押圧層の表面に凹凸を形成して表面積を拡大すると、上
方からの熱が該混合物層の内部まで効率よく伝えられ、
且つ還元反応によって生成するＣＯ₂ガスの放出も加速
され、還元効率を更に高めることができるので好まし
い。該凹凸の形状には特に制限がなく、線状、波状、格
子状など任意の形状に成形できるが、押圧層を適当な大
きさの格子状に仕切る様に凹凸を形成しておけば、各格
子内で加熱還元により生成する金属鉄が複数の溶けた塊
として集合し、ほぼ均一な大きさの金属鉄の塊として生
成するので、その後の処理（スラグ成分との篩い分けに
よる分離操作など）等を標準化し易くなるので好まし
い。

【００５８】加熱還元時の操作温度は、前述の如く、還
元によって生成する金属鉄あるいはその浸炭物が溶融し
得る温度以上で且つ最終スラグの融点未満の温度であれ
ば特に制限されないが、加熱還元部２の内張り耐火物や
炉床ユニット等の熱劣化を最小限に抑えつつ加熱還元を
効率よく進めるには、１３５０〜１５５０℃、より好ま
しくは１３５０〜１５００℃の範囲が望ましい。

【００５９】図５〜８は、本発明の他の実施例を示すも
ので、図５は概略平面図、図６は、図５におけるＡ領域
の概略縦断面説明図、図７，８は、図５におけるＢ−Ｂ
線およびＣ−Ｃ線部分の概略断面説明図をそれぞれ示し
ている。

【００６０】本例の装置は、多数の炉床ユニット５，
５，……を、トラック状の閉鎖ループに沿って連続的に
周回動する移動機構上に配設し、該トラック状ループに
沿って旋回移動する過程で、原料混合物の供給→押圧・
圧密化（更には凹凸形成）→加熱還元→還元生成物の冷
却固化と破砕・排出→分離の各操作を連続的に行なえる
様にしている。

【００６１】即ち図５において、１ａ，１ｂは原料供給
部、８ａ，８ｂは押圧（又は更に凹凸形成）部、Ｄ領域
とＥ領域は加熱還元部、Ｆ領域とＧ領域は冷却部、９
ａ，９ｂは生成物排出部を夫々示しており、該トラック
状ループ内を２分し、１ループ内で２工程の原料供給→
加熱還元→冷却固化と排出→分離を連続的に行なえる構
成のものを示している。

【００６２】原料供給部１ａ，１ｂで炉床ユニット５上
に供給された原料は、押圧部８ａ，８ｂで押圧されて圧
密化された後、加熱還元ゾーンＤ，Ｅへ送られ、この領
域Ｄ，ＥでバーナＢ等の加熱機構からの熱を受けて加熱
還元が進められる。そして、還元を終えた後は冷却ゾー
ンＦ，Ｇを通って冷却された後、排出部９ａ，９ｂに至
った炉床パレット５は、図６および図８に示す如く任意
の手段で分離部６へ排出し、篩い或は引き続いて磁選に
よりスラグと金属鉄塊の分離行なう。

【００６３】また本例では、図５，６に示す如く加熱ゾ
ーンＤ，Ｅの略中間部に原料二次供給部１０ａ，１０ｂ
が設けられ、この部分で原料混合物を二次供給できる様
にしている。即ち粉末状の混合物として供給される原料
は、押圧処理を施したとしても加熱還元工程で炭材の燃
焼と酸化鉄の還元によってその体積は１／２〜１／３倍
程度に減容するので、このままで連続操業を続けること
は、加熱還元の後半期で炉床ユニット５の有効処理能
（内容量）を十分に活かせなくなる。従って、図示する
如く加熱還元の途中で各炉床ユニット５内の原料混合物
が減容した時点で、該減容量に見合った量の原料混合物
を二次供給部１０ａ，１０ｂから追加装入し、引き続い
て加熱還元を進める様にすることは、生産性を高めるう
えで極めて有効である。

【００６４】図９は本発明の他の実施例を示す概略縦断
面説明図であり、複数の炉床ユニット５，５……をキャ
タピラータイプの旋回駆動装置に固定し、原料混合物の
供給→押圧・圧密化→加熱還元→冷却固化→破砕・排出
→分離回収の一連の工程を閉鎖ループに沿って連続的に
実施できる様に構成されている。即ち図示する如く、閉
鎖ループの上方側右端の原料供給部１から炉床ユニット
５上に原料粉末を供給し、押圧ローラ８で原料粉末を押
圧すると共に、必要により凹凸を形成し、引き続いてバ
ーナＢ等の加熱機構を備えた加熱部１へ送って加熱する
ことにより、前記図示例で説明したのと同様にして加熱
還元を進める。そして、加熱部の下流側に設けた冷却部
３でれ冷却板１２によって還元生成物を冷却固化し、図
９の右端に至ると、炉床ユニット５がその旋回に合わせ
て傾動し、生成物は炉床ユニット５から剥離して自重で
自然に下方へ落下していく。従ってこの生成物を下方の
破砕分離部（図示せず）に受け、粉砕後磁選などにより
金属鉄とスラグを分離すればよい。

【００６５】この方法を実施する際には、生成物が炉床
ユニット５から容易に剥離して落下し得る様にすること
が必要であり、その為の手段として本例では、閉鎖ルー
プの下方部に離床促進剤供給部１３を設け、この部位で
炉床ユニット５の受け面に、例えばＣａＯ懸濁液などの
離床促進剤を付着させる様にしている。該離床促進剤
は、この様に炉床ユニット面からの生成物の剥離を容易
にするものであり、好ましくは還元鉄や生成スラグより
も高融点の化合物であればその種類の如何は問わない
が、離床促進効果やコスト等を考慮して特に好ましいの
はＭｇＯ，ＣａＯ，Ａｌ₂ Ｏ₃ 等の金属酸化物、または
これらを含む複合酸化物である。これらの離床促進剤を
炉床ユニット表面に付着させておくと、還元生成物の離
床が容易になるばかりでなく、該炉床ユニット面の熱劣
化も抑えられ、その寿命延長を増進することもできるの
で好ましい。また該離床促進剤は、図示例の他、たとえ
ば原料混合物供給部の前に粉末状などで供給することも
可能である。

【００６６】また図９の例でも、加熱還元部から排出さ
れる排ガスをダクト１４を通して回収し、その保有熱や
含有可燃ガスを熱エネルギーや燃料として有効利用でき
る様にしている。

【００６７】図１０，１１は、本発明の更に他の実施例
を示す縦断面説明図および横断面説明図であり、ドーナ
ツ状に形成された炉内で回転する円盤状の炉床５上で加
熱還元を行なう様にした装置を示している。

【００６８】即ちこの装置は、ドーナツ状の還元設備内
で円盤状の炉床５がターンテーブルの様に回転する構成
となっており、原料供給部１から原料混合物を供給し、
押圧ローラ８で該混合物を押圧した後、加熱還元部２で
バーナＢからの熱によって加熱還元を進める。次いで冷
却部３で冷却板１２によって還元生成物を冷却固化した
後、その下流側に設けたスクリュータイプの排出機構１
５により生成物を床面から剥離しながら排出させ、図示
しない篩いや磁選装置によってスラグと還元鉄の分離を
行なう。この方法を実施する際にも、原料供給部１の直
上流側で離床促進剤を塗布もしくは散布し、離床促進を
図ると共に炉床の熱劣化抑制を図り、また押圧ローラ８
の部分で押圧層の表面に凹凸を形成して加熱還元効率を
高め、更には加熱還元部からの排ガス有効利用できる様
にすることも有効である。

【００６９】図１２は本発明にかかる更に他の実施例を
示す概略断面説明図であり、横向き円筒状の耐火物炉Ａ
内に同軸的に回転する複数の炉床ユニット５ａ，５ｂ，
５ｃ……を有し、これらを任意の駆動源により耐火物炉
Ａの内周壁に沿って回転する構造を有すると共に、耐火
物炉Ａの任意の位置に原料供給部１と加熱還元部２、冷
却部３および還元生成物排出部９が設けられ、且つ炉床
ユニットの回転方向に沿って、原料供給位置の直前位置
に予熱バーナＢ₁ ，その回転方向下流側に加熱バーナＢ
₂ 、更にその下流側に冷却部３が設けられている。

【００７０】この装置を用いて加熱還元を行なう際は、
予熱バーナＢ₁ によって予熱された炉床ユニット５ａが
回転して原料供給部１へ至るまでに、原料供給部１から
原料混合物を炉Ａ内へ装入する。装入された原料混合物
は、炉床ユニット５ａ上に乗った状態で回転しつつバー
ナＢ₂ からの熱を受けて順次還元され、還元鉄とスラグ
が生成する。そして更にその下流側では、送風部１３か
ら冷風を送り、加熱還元によって生成した金属鉄とスラ
グ成分を冷却固化させ、生成物排出部９から逐次炉Ａ外
へ排出し、磁選などによって金属鉄とスラグ成分を分離
する。この操作、即ち原料混合物の装入→加熱還元→冷
却固化→破砕・排出→金属鉄の分離を連続的に行なうこ
とにより、金属鉄を連続的に製造することができる。

【００７１】本発明の方法および装置は例えば上記の様
に構成されるが、その最大の特徴点は、前述の如く酸化
鉄源と炭素質還元剤の粉末を混合して原料を調整する際
に、該原料中に脈石成分等として混入してくる脈石成分
に由来するスラグ形成成分の成分組成を調整し、最終ス
ラグの融点が浸炭を受けた金属鉄の融点以上で加熱還元
温度未満となる様にし、加熱還元の末期に最終スラグは
凝固し、浸炭を受けた金属鉄上に分離する様にすること
によって、金属鉄内へのスラグ成分の混入を抑え、Ｆｅ
純度の高い還元鉄を得るところに特徴を有するものであ
り、この方法と装置を使用すれば、高品位の酸化鉄源は
もとより酸化鉄含有量の低い低品位の酸化鉄源からで
も、例えばＦｅ含有量が９５％以上、更には９８％以上
と行った極めてＦｅ純度の高い金属鉄を極めて簡単にし
かも高収率で得ることができる。

【００７２】従って本発明は、例えば高炉ダスト等とし
て排出される少量の酸化鉄を含む廃棄物からでもＦｅ分
を有効に回収することができ、また本発明の方法や装置
を採用することによって分離されるスラグを原料として
リサイクルし、該スラグ中に少量混入してくる酸化鉄分
を更に回収してＦｅ分の回収率を高めることも有効とな
る。また場合によっては、他の設備で予備還元された鉄
鉱石を酸化鉄源として使用することにより、本発明装置
を使用する際の還元負荷を軽減することも可能である。

【００７３】ところで、酸化鉄源と混合して用いられる
炭素質還元剤としては石炭粉やコークス粉が最も一般的
であるが、これらの中には相当量の硫黄が含まれている
ため、前記加熱還元工程で生成する金属鉄中には相当量
の硫黄が混入し、その後の精錬工程での脱硫負荷を高め
る恐れがある。しかしながら、本発明を実施する際に、
前記原料混合物中に例えば炭酸カルシウム、炭酸ナトリ
ウム、塩化カルシウム等を含有する脱硫剤を適量含有さ
せておき、加熱還元工程で生成する硫黄分を該脱硫剤で
捕捉しスラグと共に分離除去できる様にすれば、得られ
る金属鉄の硫黄含量も可及的に低減することが可能とな
る。

【００７４】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明の構成および作
用効果を具体的に説明するが、本発明はもとより下記実
施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣
旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可
能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含ま
れる。

【００７５】実施例１ 下記成分組成の鉄鉱石粉と石炭粉およびバインダーとし
てのベントナイト（いずれも平均粒径４５μｍ以下のも
のを使用）を下記の比率で均一に混合し、これを平均粒
径１７ｍｍの略球形のペレットに成形した。該ペレット
中のＳｉＯ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＣａＯ含有比率は、ＳｉＯ
₂ ：Ａｌ₂ Ｏ₃ ：ＣａＯ＝７０．９：２５．８：３．３
（重量％）、該成分組成のスラグの融点は約１７００℃
となる。 ［原料配合条件］ 鉄鉱石 組成（重量％）：T.Fe：68.1，FeO ：0.01，SiO₂：0.9
2， Al₂O₃：0.43， CaO：0.05 配合率：７５．３重量％ 石炭 組成（重量％）：固定炭素：74.3，揮発分：15.9，灰
分：9.8 配合率：２２．７重量％ バインダー 組成（重量％）：SiO₂：69.2， Al₂O₃：14.7， CaO：0.
9 配合率：２．０重量％

【００７６】上記ペレットを耐火物製試料皿に載せ、非
酸化性雰囲気（窒素ガス）下に１４００℃で加熱して還
元を行なったところ、約１４分で還元はほぼ完了し、金
属光沢を持った金属鉄塊とその表面に付着した黒色の顆
粒状スラグが生成した。これに極く弱い衝撃を加える
と、スラグは簡単に破砕して金属鉄塊の表面からほぼ完
全に剥離し、金属鉄塊のみを簡単に回収することができ
た。またこの分離に際し、試料皿へのスラグの付着は殆
んど認められず、得られた金属鉄塊は下記の通り高純度
で金属化率の高いものであった。 還元生成物の化学組成（加熱還元時間：１４分）（重量
％）：T.Fe:98.5, FeO:0.19, M.Fe:98.02,全炭素：1.3
0，金属化率：99.51

【００７７】実施例２ 下記成分組成の製鉄所ダストとバインダーとしてのベン
トナイトを下記の比率で混合し、これを平均粒径１７ｍ
ｍの略球形のペレットに成形した。該ペレット中のＳｉ
Ｏ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＣａＯ含有比率は、ＳｉＯ₂ ：Ａｌ
₂ Ｏ₃ ：ＣａＯ＝６８：２４：８（重量％）、該成分組
成のスラグの融点は約１４５０℃となる。 ［原料配合条件］ ダスト 組成（重量％）：T.Fe：56.0，FeO ：24.3，全炭素：1
6.6，SiO₂：2.4 ， Al₂O₃：1.1 ，CaO ：0.4 配合率：９８重量％ バインダー 組成（重量％）：SiO₂：69.2， Al₂O₃：14.7， CaO：0.
9 配合率：２重量％

【００７８】上記ペレットを耐火物製試料皿に載せ、非
酸化性雰囲気（窒素ガス）下に１４００℃で加熱して還
元/ 溶融を行なったところ、約１５分で還元/ 溶融はほ
ぼ完了し、金属光沢を持った金属鉄塊とその表面に付着
した黒色の顆粒状スラグが生成した。このスラグは、極
く弱い衝撃を加えることにより簡単に破砕して金属鉄塊
の表面からほぼ完全に剥離し、金属鉄塊のみを簡単に回
収することができた。また得られた金属鉄塊は下記の通
り高純度で金属化率の高いものであった。 還元生成物の化学組成（加熱還元時間：１５分）（重量
％）：T.Fe:97.5, M.Fe:97.3, 全炭素：1.78， 金属
化率：99.7

【００７９】比較例 下記成分組成の鉄鉱石粉と石炭粉およびＣａＯ粉，Ｓｉ
Ｏ₂ 粉（いずれも平均粒径４５μｍ以下のものを使用）
を下記の比率で均一に混合し、これを山型状に圧縮成形
した。該ペレット中のＳｉＯ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＣａＯ含
有比率は、ＳｉＯ₂ ：Ａｌ₂ Ｏ₃ ：ＣａＯ＝５８．２：
１５．３：２６．５（重量％）、該成分組成のスラグの
融点は約１２４０℃となる。 ［原料配合条件］ 鉄鉱石 組成（重量％）：T.Fe：68.1，FeO ：0.01，SiO₂ : 0.9
2 , Al₂O₃ ：0.47， CaO：0.05 配合率：７4.6 重量％ 石炭 組成（重量％）： 固定炭素：74.3，揮発分：15.9，灰分：9.8 配合率：２２．４重量％ ＣａＯ粉配合率：１．４５重量％ ＳｉＯ₂ 粉配合率：１．５５重量％

【００８０】上記ペレットを耐火物製試料皿に載せ、非
酸化性雰囲気（窒素ガス）下に１４００℃で加熱して還
元を行なったところ、約３４分で還元はほぼ完了し、金
属光沢を持った金属鉄塊とその表面に付着した黒色のガ
ラス状スラグが生成した。このスラグは、試料皿にベッ
トリと付着しており剥離が困難であると共に、強い衝撃
を与えても金属鉄塊から容易には剥離せず、金属鉄塊の
分離も極めて困難であり、実用化には適さないことが確
認された。得られた金属鉄塊は下記の通りであった。 還元生成物の化学組成（加熱還元時間：３４分）（重量
％）：T.Fe:96.86, FeO:0.37, M.Fe:96.52, 全炭素：2.
29，金属化率：99.64

【００８１】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、酸化鉄
源と炭素質還元剤を含む原料混合物を調製する際に、そ
れら原料混合物中に脈石成分として混入してくるスラグ
形成成分を調整し、最終スラグの融点が浸炭を受けた金
属鉄の融点以上となる様に調整し、且つ加熱還元温度を
該金属鉄の融点以上で且つ最終スラグの融点未満にコン
トロールすることによって、炉内耐火物の溶損を抑制し
つつ、最終スラグを顆粒状の極めて脆弱なものとして生
成させることができ、金属鉄からの分離を極めて容易に
して高純度の金属鉄を収率よく製造し得ることになっ
た。

【００８２】また本発明の装置を使用すれば、上記加熱
還元から金属鉄の分離回収に亘る一連の工程を連続的に
且つ極めて円滑に遂行することができ、工業的規模での
大量生産にも容易に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＳｉＯ₂ −Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＣａＯ系の三元状態図
である。

【図２】ＳｉＯ₂ −Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＦｅＯ系の三元状態図
である。

【図３】本発明の実施例を示す要部平面説明図である。

【図４】図３に示した装置の横断面相当図である。

【図５】本発明にかかる更に他の実施例を示す概略平面
説明図である。

【図６】図５に示した装置の加熱還元部と分離部を拡大
して示す概略縦断面説明図である。

【図７】図６におけるＢ−Ｂ線断面説明図である。

【図８】図６におけるＣ−Ｃ線断面説明図である。

【図９】本発明にかかる更に他の実施例を示す概略縦断
面説明図である。

【図１０】本発明にかかる更に他の実施例を示す概略縦
断面説明図である。

【図１１】図１０における横断面説明図である。

【図１２】本発明にかかる更に他の実施例を示す概略断
面説明図である。

【符号の説明】

１ 原料供給部 ２ 加熱還元部 ３ 冷却部 ４ （破砕）分離部 ５ 炉床または炉床ユニット ６ レール Ｂ バーナ ８，８ａ，８ｂ 押圧ローラ（押圧機構） ９，９ａ，９ｂ 生成物排出部 １０，１０ａ，１０ｂ 原料二次供給部 １２ 冷却板 １３ 送風部 Ｆｅ 還元鉄 Ｓ スラグ Ａ 横向き円筒状耐火物炉 Ｂ₁ 予熱バーナ Ｂ₂ 加熱バーナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 勲 大阪市中央区備後町４丁目１番３号 株式 会社神戸製鋼所 大阪支社内 (72)発明者 徳田 耕司 大阪市中央区備後町４丁目１番３号 株式 会社神戸製鋼所 大阪支社内 (72)発明者 浦上 昭 大阪市中央区備後町４丁目１番３号 株式 会社神戸製鋼所 大阪支社内 (72)発明者 根上 卓也 東京都千代田区丸の内１丁目８番２号 株 式会社神戸製鋼所東京本社内 (72)発明者 伊東 修三 大阪市中央区備後町４丁目１番３号 株式 会社神戸製鋼所 大阪支社内 (72)発明者 土屋 脩 神戸市東灘区甲南町２−３−10−403 Ｆターム(参考） 4K001 AA10 BA04 DA14 4K012 DE01 DE03 DE06 4K050 AA01 BA02

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化鉄、酸化鉄含有物もしくはその部分
   還元物と炭素質還元剤を含む原料混合物を加熱し、酸化
   鉄を還元して金属鉄を製造する方法であって、前記原料
   混合物におけるスラグ形成成分の組成を、還元終了時の
   スラグの融点が生成する金属鉄の融点以上となる様に、
   原料混合物組成を調整することを特徴とする金属鉄の製
   法。
2. 【請求項２】 還元過程における温度を、原料混合物に
   おけるスラグ形成成分の融点を超えない範囲に維持しつ
   つ還元を行なう請求項１に記載の製法。
3. 【請求項３】 原料混合物に、該原料混合物中に含まれ
   る酸化鉄に対し還元必要当量を超える炭素質還元剤を予
   め混合し、あるいは還元過程で生成する金属鉄を浸炭す
   るのに必要な炭素質還元剤を供給し、金属鉄の浸炭を促
   進することによって金属鉄の融点を降下させる請求項１
   または２に記載の製法。
4. 【請求項４】 前記原料混合物が、粉末状、またはその
   圧縮体もしくは成形物である請求項１〜３のいずれかに
   記載の製法。
5. 【請求項５】 加熱還元終了温度を、還元終了時の金属
   鉄の融点以上で且つ還元終了時のスラグの融点未満の温
   度に制御する請求項１〜４のいずれかに記載の製法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載された製
   法を実施するための装置であって、移動可能な炉床と、
   該炉床上に前記原料混合物を供給する供給機構と、該炉
   床上の前記原料混合物を加熱する加熱機構と、加熱還元
   により生成した生成物を冷却固化させてから排出する排
   出機構と、冷却固化生成物を金属鉄とスラグに分離する
   分離機構を備えていることを特徴とする金属鉄の製造装
   置。
7. 【請求項７】 上記炉床上に供給された原料混合物が粉
   末状であり、これを押圧する押圧機構を備えている請求
   項６に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記粉末状原料混合物層の表面に凹凸を
   形成する凹凸形成機構を備えている請求項７に記載の装
   置。
9. 【請求項９】 前記炉床上に、離床促進層を形成する離
   床促進層形成機構を備えている請求項６〜８のいずれか
   に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記炉床は、閉鎖ループに沿って周回
    移動する複数の炉床ユニットで構成される請求項６〜９
    のいずれかに記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記炉床は、回転円盤で構成される請
    求項６〜９のいずれかに記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記炉床は、横向き円筒状耐火物炉の
    内部を同軸的に回転する回転羽根で構成される請求項６
    〜９のいずれかに記載の装置。