JPH1112627A - 還元鉄製造における回転炉床の回転速度制御方法 - Google Patents
還元鉄製造における回転炉床の回転速度制御方法Info
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- JPH1112627A JPH1112627A JP17270197A JP17270197A JPH1112627A JP H1112627 A JPH1112627 A JP H1112627A JP 17270197 A JP17270197 A JP 17270197A JP 17270197 A JP17270197 A JP 17270197A JP H1112627 A JPH1112627 A JP H1112627A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】還元鉄製造の際に、高精度で還元反応の完了点
を判定し、炉床の回転速度を適正に制御する方法を提供
する。 【解決手段】粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合物を回
転炉床に装入し、焼成して還元鉄を製造するに際し、焼
成された還元鉄の排出部付近の雰囲気ガス中のCOおよ
びCO2 の濃度を連続測定し、CO/CO2 またはCO
/(CO+CO2 )があらかじめ定めた値になるよう
に、あるいは排出部付近の炉床の移動方向に沿った複数
箇所で同様にCOおよびCO2 の濃度を測定し、各測定
箇所間のCO/CO2 の差またはCO/(CO+CO
2 )の差があらかじめ定めた値になるように炉床の回転
速度を制御する。同じ雰囲気ガス中に含まれるダストの
濃度を連続測定し、ダスト濃度があらかじめ定めた値に
なるように炉床の回転速度を制御してもよい。
を判定し、炉床の回転速度を適正に制御する方法を提供
する。 【解決手段】粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合物を回
転炉床に装入し、焼成して還元鉄を製造するに際し、焼
成された還元鉄の排出部付近の雰囲気ガス中のCOおよ
びCO2 の濃度を連続測定し、CO/CO2 またはCO
/(CO+CO2 )があらかじめ定めた値になるよう
に、あるいは排出部付近の炉床の移動方向に沿った複数
箇所で同様にCOおよびCO2 の濃度を測定し、各測定
箇所間のCO/CO2 の差またはCO/(CO+CO
2 )の差があらかじめ定めた値になるように炉床の回転
速度を制御する。同じ雰囲気ガス中に含まれるダストの
濃度を連続測定し、ダスト濃度があらかじめ定めた値に
なるように炉床の回転速度を制御してもよい。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、粉状の鉄鉱石や鉄
分を含んだダスト、スラッジ、スケール等の粉状鉄原料
と石炭、コークス等の粉状固体還元剤とを混合した原料
を炉床が水平に回転移動する加熱炉に装入して還元鉄を
製造する際の炉床の回転速度の制御方法に関する。
分を含んだダスト、スラッジ、スケール等の粉状鉄原料
と石炭、コークス等の粉状固体還元剤とを混合した原料
を炉床が水平に回転移動する加熱炉に装入して還元鉄を
製造する際の炉床の回転速度の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、粉状の鉄鉱石と粉状固体還元剤と
を混合して塊成化し、これを炉床が水平に回転移動する
加熱炉床(以下、「回転炉床」といい、この炉床を有す
る炉を「回転床炉」という)に装入して還元鉄を製造す
る技術が注目されている。
を混合して塊成化し、これを炉床が水平に回転移動する
加熱炉床(以下、「回転炉床」といい、この炉床を有す
る炉を「回転床炉」という)に装入して還元鉄を製造す
る技術が注目されている。
【0003】この回転床炉は古くからあるロータリーキ
ルン炉とは異なり、設備コストが安価であるのが特徴で
あるが、一方、炉床が水平に回転するために原料の装入
および製品の排出に配慮が必要である。その技術の代表
的なものとしては、粉状の鉄鉱石と固体還元剤とを混合
して塊成化物(ペレット)となし、これを高温に加熱す
ることにより鉄鉱石中の酸化鉄を還元して固体状金属鉄
とする技術がある(例えば、米国特許第3,443,9
31号明細書、特開平7−238307号公報)。
ルン炉とは異なり、設備コストが安価であるのが特徴で
あるが、一方、炉床が水平に回転するために原料の装入
および製品の排出に配慮が必要である。その技術の代表
的なものとしては、粉状の鉄鉱石と固体還元剤とを混合
して塊成化物(ペレット)となし、これを高温に加熱す
ることにより鉄鉱石中の酸化鉄を還元して固体状金属鉄
とする技術がある(例えば、米国特許第3,443,9
31号明細書、特開平7−238307号公報)。
【0004】図1は、加熱を回転床炉を用いて行う従来
の還元鉄の製造プロセスの一例の概略図である。図示す
るように、粉鉄鉱石と粉石炭にバインダーとしてのベン
トナイトを添加し、混練機で、さらに水分とタールを添
加して混合する。この混合原料をペレタイザーまたはダ
ブルロール圧縮機で塊成化し、回転床炉の原料装入部へ
移送して炉内へ装入し、炉床の移動に伴って1回転させ
る間に鉄鉱石中の酸化鉄を高温還元して固体状金属鉄と
する。得られた金属鉄は排出部から取り出される。
の還元鉄の製造プロセスの一例の概略図である。図示す
るように、粉鉄鉱石と粉石炭にバインダーとしてのベン
トナイトを添加し、混練機で、さらに水分とタールを添
加して混合する。この混合原料をペレタイザーまたはダ
ブルロール圧縮機で塊成化し、回転床炉の原料装入部へ
移送して炉内へ装入し、炉床の移動に伴って1回転させ
る間に鉄鉱石中の酸化鉄を高温還元して固体状金属鉄と
する。得られた金属鉄は排出部から取り出される。
【0005】上記の還元鉄の製造方法において、粉状鉄
原料としては、粉状の鉄鉱石の他に、製鉄所で発生する
鉄分を含んだ各種のダストやスラッジ、スケールなどが
使用でき、また、粉状固体還元剤としては、石炭、コー
クス、チャー、オイルコークスなどが使用可能である。
これら鉄原料や固体還元剤は、場合によっては乾燥処
理、破砕処理が施される。
原料としては、粉状の鉄鉱石の他に、製鉄所で発生する
鉄分を含んだ各種のダストやスラッジ、スケールなどが
使用でき、また、粉状固体還元剤としては、石炭、コー
クス、チャー、オイルコークスなどが使用可能である。
これら鉄原料や固体還元剤は、場合によっては乾燥処
理、破砕処理が施される。
【0006】粉状鉄原料と粉状固体還元剤は、次いで混
練処理されるが、その際、必要に応じてバインダーとし
ての水分、タール、糖蜜、有機系樹脂、セメント、スラ
グ、ベントナイト、生石灰、軽焼ドロマイト、消石灰が
添加される。
練処理されるが、その際、必要に応じてバインダーとし
ての水分、タール、糖蜜、有機系樹脂、セメント、スラ
グ、ベントナイト、生石灰、軽焼ドロマイト、消石灰が
添加される。
【0007】混練された原料は、デスクペレタイザイー
により球状のペレットに、またはダブルロール圧縮機に
よりブリケットに塊成化される。この場合、ペレットに
するためには粒径が0.1mm以下の粒度の原料が適
し、ブリッケトには粒径が1mm以下の粒度のものが適
するので、あらかじめ所定の粒度に微粉砕する必要があ
る。また、塊成化物(上記のペレット、ブリケットを指
す)の強度を高めるため、塊成化後に乾燥処理または養
生処理が施される場合もある。
により球状のペレットに、またはダブルロール圧縮機に
よりブリケットに塊成化される。この場合、ペレットに
するためには粒径が0.1mm以下の粒度の原料が適
し、ブリッケトには粒径が1mm以下の粒度のものが適
するので、あらかじめ所定の粒度に微粉砕する必要があ
る。また、塊成化物(上記のペレット、ブリケットを指
す)の強度を高めるため、塊成化後に乾燥処理または養
生処理が施される場合もある。
【0008】得られた塊成化物は、ベルトコンベヤーで
回転床炉の上部に送られ、そこから回転炉床上に幅広く
分散するように装入シュートを用いて装入され、レベラ
ーによりならされる。続いて、炉内を移動する間に加熱
還元され、金属鉄となる。
回転床炉の上部に送られ、そこから回転炉床上に幅広く
分散するように装入シュートを用いて装入され、レベラ
ーによりならされる。続いて、炉内を移動する間に加熱
還元され、金属鉄となる。
【0009】回転床炉内は、炉内に燃料ガスと空気を送
り込み燃焼させることによって1100〜1300℃の
炉内温度が確保されている。この回転床炉の炉床上に上
記の塊成化物を10〜20mmの薄い厚みで敷き、主に
炉内壁からの輻射熱で900℃以上に昇温し、炉床が1
回転する間に所定の金属化率に達するように炉床の回転
速度を調整しつつ還元焼結させ、排出部からスクリュー
フィーダにより排出する。
り込み燃焼させることによって1100〜1300℃の
炉内温度が確保されている。この回転床炉の炉床上に上
記の塊成化物を10〜20mmの薄い厚みで敷き、主に
炉内壁からの輻射熱で900℃以上に昇温し、炉床が1
回転する間に所定の金属化率に達するように炉床の回転
速度を調整しつつ還元焼結させ、排出部からスクリュー
フィーダにより排出する。
【0010】上記の還元鉄製造プロセスにおいて、生産
性向上の観点から、回転床炉内での加熱還元時間、すな
わち回転炉床の回転速度の設定が重要な課題として挙げ
られる。
性向上の観点から、回転床炉内での加熱還元時間、すな
わち回転炉床の回転速度の設定が重要な課題として挙げ
られる。
【0011】このプロセスでは、回転炉床の回転速度が
速すぎると、原料の還元が十分に進んでいないにもかか
わらず製品として排出されることになるので、金属化率
の低い還元鉄となる。逆に、回転炉床の回転速度が遅す
ぎると、原料の還元は十分に進むが、焼成時間が長くな
るので生産性が低下する。また、生成した還元鉄が無用
に長く炉内に留まると、排ガス中のH2 OやCO2 によ
って再酸化されたり、還元鉄中に残留している炭素
(C)がCO2 によってガス化したりし、いずれも操業
上における大きなロスとなる。したがって、得られる還
元鉄の金属化率を迅速に判定し、目標とする金属化率に
なるように回転炉床の回転速度を制御することが重要で
ある。
速すぎると、原料の還元が十分に進んでいないにもかか
わらず製品として排出されることになるので、金属化率
の低い還元鉄となる。逆に、回転炉床の回転速度が遅す
ぎると、原料の還元は十分に進むが、焼成時間が長くな
るので生産性が低下する。また、生成した還元鉄が無用
に長く炉内に留まると、排ガス中のH2 OやCO2 によ
って再酸化されたり、還元鉄中に残留している炭素
(C)がCO2 によってガス化したりし、いずれも操業
上における大きなロスとなる。したがって、得られる還
元鉄の金属化率を迅速に判定し、目標とする金属化率に
なるように回転炉床の回転速度を制御することが重要で
ある。
【0012】もちろん、原料条件や炉内温度の変動が皆
無であるなら、回転速度を一度適正な速度に設定してお
きさえすれば問題はないが、原料条件および炉内温度は
変動するのが常であり、変動のつど、炉床の回転速度を
最適値に設定しなおす必要がある。
無であるなら、回転速度を一度適正な速度に設定してお
きさえすれば問題はないが、原料条件および炉内温度は
変動するのが常であり、変動のつど、炉床の回転速度を
最適値に設定しなおす必要がある。
【0013】一般に、製品である還元鉄の金属化率(m
−Fe/T.Fe)は、製品をサンプリングし、縮分し
た後破砕し、湿式化学分析および原子吸光法により分析
を行うことにより求められる。そのため、多大な手間と
時間がかかり、金属化率を迅速に判定することは難し
い。
−Fe/T.Fe)は、製品をサンプリングし、縮分し
た後破砕し、湿式化学分析および原子吸光法により分析
を行うことにより求められる。そのため、多大な手間と
時間がかかり、金属化率を迅速に判定することは難し
い。
【0014】これに対して、特開平7−238307号
公報に、排出部近傍における原料(ペレット)層の直上
にガスサンプラーを設置し、サンプリングしたガスのC
OおよびCO2 の濃度を合わせた濃度(CO+CO2 の
濃度)が5%以下になった時点を還元反応が停止した時
点であると判断する旨の記載がある。
公報に、排出部近傍における原料(ペレット)層の直上
にガスサンプラーを設置し、サンプリングしたガスのC
OおよびCO2 の濃度を合わせた濃度(CO+CO2 の
濃度)が5%以下になった時点を還元反応が停止した時
点であると判断する旨の記載がある。
【0015】しかしながら、この還元反応の停止時点の
判断方法には大きな欠点がある。確かに、固体還元剤中
のC(炭素)は粉状鉄原料中の酸化鉄のO(酸素)と反
応し、COやCO2 を発生させるので、これらのガスの
濃度が低下することによって還元の完了と判定すること
は可能である。しかし、固体還元剤中のCは、炉内を加
熱する際に生じる燃焼排ガス中のH2 OやCO2 とも反
応してCOを生成させる。したがって、サンプリングし
たガスの(CO+CO2 )の濃度が5%以下になった時
点は、固体還元剤中のCが無くなりつつあることを示す
ものではあるが、粉状鉄原料中の酸化鉄のO(酸素)が
すべて還元により除去されたことを意味するものではな
い。例えば、固体還元剤中のC量が多い時は、サンプリ
ングしたガスの(CO+CO2 )の濃度が5%以下にな
った時点で還元が完了したと判断するのでは判断が遅す
ぎ、逆に、固体還元剤中のC量が少ない時には、(CO
+CO2 )の濃度が5%以下になった時点で還元完了の
判断を下すのは早すぎることになる。
判断方法には大きな欠点がある。確かに、固体還元剤中
のC(炭素)は粉状鉄原料中の酸化鉄のO(酸素)と反
応し、COやCO2 を発生させるので、これらのガスの
濃度が低下することによって還元の完了と判定すること
は可能である。しかし、固体還元剤中のCは、炉内を加
熱する際に生じる燃焼排ガス中のH2 OやCO2 とも反
応してCOを生成させる。したがって、サンプリングし
たガスの(CO+CO2 )の濃度が5%以下になった時
点は、固体還元剤中のCが無くなりつつあることを示す
ものではあるが、粉状鉄原料中の酸化鉄のO(酸素)が
すべて還元により除去されたことを意味するものではな
い。例えば、固体還元剤中のC量が多い時は、サンプリ
ングしたガスの(CO+CO2 )の濃度が5%以下にな
った時点で還元が完了したと判断するのでは判断が遅す
ぎ、逆に、固体還元剤中のC量が少ない時には、(CO
+CO2 )の濃度が5%以下になった時点で還元完了の
判断を下すのは早すぎることになる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、還元鉄製造
の際の上記の問題を解決し、炉床の回転速度を適正に制
御することによって、安定した高い金属化率の製品を高
生産率で製造することを課題としてなされたものであ
る。その具体的な目的は、還元鉄製造の際に、高精度で
還元反応の完了点を判定し、炉床の回転速度を適正に制
御する方法を提供することにある。
の際の上記の問題を解決し、炉床の回転速度を適正に制
御することによって、安定した高い金属化率の製品を高
生産率で製造することを課題としてなされたものであ
る。その具体的な目的は、還元鉄製造の際に、高精度で
還元反応の完了点を判定し、炉床の回転速度を適正に制
御する方法を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するため検討を重ねた結果、サンプリングした
ガスの(CO+CO2 )の濃度ではなく、CO/CO2
またはCO/(CO+CO2 )を求め、この比が所定の
値となった時、還元が完了したと判断できることがわか
った。この還元完了時点の判断は、焼成された還元鉄の
排出部付近のガス中に含まれるダストの濃度を測定する
ことによっても可能である。したがって、これらの値が
あらかじめ定めた値になるように炉床の回転速度を制御
すれば、適正な回転速度とすることが可能である。
題を解決するため検討を重ねた結果、サンプリングした
ガスの(CO+CO2 )の濃度ではなく、CO/CO2
またはCO/(CO+CO2 )を求め、この比が所定の
値となった時、還元が完了したと判断できることがわか
った。この還元完了時点の判断は、焼成された還元鉄の
排出部付近のガス中に含まれるダストの濃度を測定する
ことによっても可能である。したがって、これらの値が
あらかじめ定めた値になるように炉床の回転速度を制御
すれば、適正な回転速度とすることが可能である。
【0018】本発明は上記の知見に基づいてなされたも
ので、その要旨は、下記(1)〜(3)の還元鉄製造に
おける回転炉床の回転速度制御方法にある。
ので、その要旨は、下記(1)〜(3)の還元鉄製造に
おける回転炉床の回転速度制御方法にある。
【0019】(1)粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合
物を回転炉床に装入し、焼成して還元鉄を製造するに際
し、還元鉄の排出部付近の雰囲気ガス中のCOおよびC
O2 の濃度を連続測定し、CO/CO2 またはCO/
(CO+CO2 )があらかじめ定めた値になるように炉
床の回転速度を制御することを特徴とする回転炉床の回
転速度制御方法。
物を回転炉床に装入し、焼成して還元鉄を製造するに際
し、還元鉄の排出部付近の雰囲気ガス中のCOおよびC
O2 の濃度を連続測定し、CO/CO2 またはCO/
(CO+CO2 )があらかじめ定めた値になるように炉
床の回転速度を制御することを特徴とする回転炉床の回
転速度制御方法。
【0020】(2)粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合
物を水平回転移動する加熱炉床に装入し、焼成して還元
鉄を製造するに際し、還元鉄の排出部付近において炉床
の移動方向に沿って複数箇所で雰囲気ガス中のCOおよ
びCO2 の濃度を連続測定し、各測定箇所におけるCO
/CO2 またはCO/(CO+CO2 )を求め、各測定
箇所間のCO/CO2 の差またはCO/(CO+CO
2 )の差があらかじめ定めた値になるように炉床の回転
速度を制御することを特徴とする回転炉床の回転速度制
御方法。
物を水平回転移動する加熱炉床に装入し、焼成して還元
鉄を製造するに際し、還元鉄の排出部付近において炉床
の移動方向に沿って複数箇所で雰囲気ガス中のCOおよ
びCO2 の濃度を連続測定し、各測定箇所におけるCO
/CO2 またはCO/(CO+CO2 )を求め、各測定
箇所間のCO/CO2 の差またはCO/(CO+CO
2 )の差があらかじめ定めた値になるように炉床の回転
速度を制御することを特徴とする回転炉床の回転速度制
御方法。
【0021】(3)粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合
物を回転炉床に装入し、焼成して還元鉄を製造するに際
し、還元鉄の排出部付近の雰囲気ガス中に含まれるダス
トの濃度を連続測定し、ダスト濃度があらかじめ定めた
値になるように炉床の回転速度を制御することを特徴と
する回転炉床の回転速度制御方法。
物を回転炉床に装入し、焼成して還元鉄を製造するに際
し、還元鉄の排出部付近の雰囲気ガス中に含まれるダス
トの濃度を連続測定し、ダスト濃度があらかじめ定めた
値になるように炉床の回転速度を制御することを特徴と
する回転炉床の回転速度制御方法。
【0022】ここで、「粉状鉄原料」とは、酸化鉄が主
成分の粉状の鉄原料であり、具体的には、前述した粉状
の鉄鉱石や製鉄所で発生する鉄分を含んだダスト、スラ
ッジ(例えば、焼結機発生ダスト、高炉発生ダスト、転
炉発生ダスト、圧延工場発生スラッジ)、スケール等を
いう。本発明においては、これらを単独で、または2種
以上の混合物状態で使用することができる。
成分の粉状の鉄原料であり、具体的には、前述した粉状
の鉄鉱石や製鉄所で発生する鉄分を含んだダスト、スラ
ッジ(例えば、焼結機発生ダスト、高炉発生ダスト、転
炉発生ダスト、圧延工場発生スラッジ)、スケール等を
いう。本発明においては、これらを単独で、または2種
以上の混合物状態で使用することができる。
【0023】「粉状固体還元剤」とは、石炭、コーク
ス、チャー、オイルコークス等の、主に炭素を含む固体
物質の粉末である。これらも、単独で、または2種以上
組み合わせて使用することができる。
ス、チャー、オイルコークス等の、主に炭素を含む固体
物質の粉末である。これらも、単独で、または2種以上
組み合わせて使用することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明(上記(1)〜
(3)の発明)について詳細に説明する。
(3)の発明)について詳細に説明する。
【0025】上記(1)の発明は、粉状鉄原料と粉状固
体還元剤の混合物を回転炉床に装入し、焼成して還元鉄
を製造するに際し、焼成された還元鉄の排出部付近の雰
囲気ガス中のCOおよびCO2 の濃度を連続測定し、C
O/CO2 またはCO/(CO+CO2 )があらかじめ
定めた値になるように炉床の回転速度を制御する方法で
ある。
体還元剤の混合物を回転炉床に装入し、焼成して還元鉄
を製造するに際し、焼成された還元鉄の排出部付近の雰
囲気ガス中のCOおよびCO2 の濃度を連続測定し、C
O/CO2 またはCO/(CO+CO2 )があらかじめ
定めた値になるように炉床の回転速度を制御する方法で
ある。
【0026】前述したように、排出部近傍における原料
層(ほぼ還元された状態の還元鉄層となっている)の直
上に設置したガスサンプラーにより採取したガス中のC
OおよびCO2 の濃度は還元反応に関する貴重な情報を
提供するが、(CO+CO2)濃度を求めても還元反応
の完了を判定することはできない。しかし、CO/CO
2 またはCO/(CO+CO2 )の値によれば、次に述
べるように、還元反応の完了を概ね判定できることがわ
かった。
層(ほぼ還元された状態の還元鉄層となっている)の直
上に設置したガスサンプラーにより採取したガス中のC
OおよびCO2 の濃度は還元反応に関する貴重な情報を
提供するが、(CO+CO2)濃度を求めても還元反応
の完了を判定することはできない。しかし、CO/CO
2 またはCO/(CO+CO2 )の値によれば、次に述
べるように、還元反応の完了を概ね判定できることがわ
かった。
【0027】粉状固体還元剤からの低沸点成分の揮発が
完了し、原料(酸化鉄)の還元が最終段階に入った時点
では、C、CO、CO2 、酸化鉄(FeO)および金属
鉄(Fe)の5成分が存在し、次の反応が行われてい
る。
完了し、原料(酸化鉄)の還元が最終段階に入った時点
では、C、CO、CO2 、酸化鉄(FeO)および金属
鉄(Fe)の5成分が存在し、次の反応が行われてい
る。
【0028】 還元反応: FeO + C → Fe + CO ガス化反応: C + CO2 → 2CO ここで、CO/CO2 の比に着目すると、還元反応にお
いてはCOの発生しか起こらないのに対し、ガス化反応
ではCO2 の減少とCOの倍増となるので、還元反応よ
りもガス化反応が生じる比率が相対的に高い時にCO/
CO2 の値は大きくなり、またその変化も大きくなる。
すなわち、酸化鉄(FeO)が存在し原料の還元が行わ
れているときは、CO/CO2 の値の変化は大きくない
が、還元がほぼ完了に近づくと、ガス化反応が生じる比
率が高まるので、CO/CO2 の値は大きく変化するこ
とになる。
いてはCOの発生しか起こらないのに対し、ガス化反応
ではCO2 の減少とCOの倍増となるので、還元反応よ
りもガス化反応が生じる比率が相対的に高い時にCO/
CO2 の値は大きくなり、またその変化も大きくなる。
すなわち、酸化鉄(FeO)が存在し原料の還元が行わ
れているときは、CO/CO2 の値の変化は大きくない
が、還元がほぼ完了に近づくと、ガス化反応が生じる比
率が高まるので、CO/CO2 の値は大きく変化するこ
とになる。
【0029】そこで、(1)の発明の方法においては、
還元鉄の排出部付近の雰囲気ガス中のCOおよびCO2
の濃度を測定し、CO/CO2 またはCO/(CO+C
O2)を求め、その値から還元反応の完了時点を判定す
る。
還元鉄の排出部付近の雰囲気ガス中のCOおよびCO2
の濃度を測定し、CO/CO2 またはCO/(CO+C
O2)を求め、その値から還元反応の完了時点を判定す
る。
【0030】COおよびCO2 の濃度の測定は連続して
行う。上記の還元反応およびガス化反応が生じる比率は
刻々変化するからである。したがって、「連続測定」と
いうのは、少なくともこの変化に追随できる程度の連続
測定であればよい。
行う。上記の還元反応およびガス化反応が生じる比率は
刻々変化するからである。したがって、「連続測定」と
いうのは、少なくともこの変化に追随できる程度の連続
測定であればよい。
【0031】還元鉄の排出部付近の雰囲気ガスの採取
は、例えば、前記公報に記載の方法と同様に、排出部近
傍における原料層(還元鉄層)の直上にガスサンプラー
を取り付けて行えばよい。なお、サンプリングの際に、
またはサンプリング後測定に供する前に、雰囲気ガス中
に含まれる水蒸気を除去する。通常使用される連続式ガ
ス分析計では、試料ガス中に水蒸気が存在すると分析計
内で結露が起こり、その部分にダストなどが付着し、測
定に支障を来すからである。
は、例えば、前記公報に記載の方法と同様に、排出部近
傍における原料層(還元鉄層)の直上にガスサンプラー
を取り付けて行えばよい。なお、サンプリングの際に、
またはサンプリング後測定に供する前に、雰囲気ガス中
に含まれる水蒸気を除去する。通常使用される連続式ガ
ス分析計では、試料ガス中に水蒸気が存在すると分析計
内で結露が起こり、その部分にダストなどが付着し、測
定に支障を来すからである。
【0032】(1)の発明の方法では、上記のように求
めたCO/CO2 またはCO/(CO+CO2 )があら
かじめ定めた値になるように炉床の回転速度を制御す
る。ここで、「あらかじめ定めておく値」は、その絶対
値は回転床炉の加熱条件(例えば、加熱バーナーの炊き
量、排ガス量等)によって異なるので、実際の操業時に
おける加熱条件に応じてあらかじめCO/CO2 または
CO/(CO+CO2 )の値と炉床の回転速度との関係
を求め、その関係に基づいて定めておけばよい。なお、
CO/CO2 およびCO/(CO+CO2 )は実質的に
は同じことを意味しているので、いずれを用いてもよ
い。
めたCO/CO2 またはCO/(CO+CO2 )があら
かじめ定めた値になるように炉床の回転速度を制御す
る。ここで、「あらかじめ定めておく値」は、その絶対
値は回転床炉の加熱条件(例えば、加熱バーナーの炊き
量、排ガス量等)によって異なるので、実際の操業時に
おける加熱条件に応じてあらかじめCO/CO2 または
CO/(CO+CO2 )の値と炉床の回転速度との関係
を求め、その関係に基づいて定めておけばよい。なお、
CO/CO2 およびCO/(CO+CO2 )は実質的に
は同じことを意味しているので、いずれを用いてもよ
い。
【0033】上記(2)の発明は、還元鉄の排出部付近
において炉床の移動方向に沿って複数箇所で(1)の発
明の場合と同様に、COおよびCO2 の濃度を連続測定
し、各測定箇所におけるCO/CO2 またはCO/(C
O+CO2 )を求め、各測定箇所間のCO/CO2 の差
またはCO/(CO+CO2 )の差があらかじめ定めた
値になるように炉床の回転速度を制御する方法である。
において炉床の移動方向に沿って複数箇所で(1)の発
明の場合と同様に、COおよびCO2 の濃度を連続測定
し、各測定箇所におけるCO/CO2 またはCO/(C
O+CO2 )を求め、各測定箇所間のCO/CO2 の差
またはCO/(CO+CO2 )の差があらかじめ定めた
値になるように炉床の回転速度を制御する方法である。
【0034】この方法によれば、上記(1)の発明の場
合における炉床の移動方向に沿った1箇所でのガス分析
データが複数箇所でのデータとなるので、還元反応の完
了の判定をより的確に行うことができるとともに、CO
/CO2 またはCO/(CO+CO2 )の変化を把握す
ることにより還元反応の進行状態の変化をより厳密にと
らえやすくなる。なお、COおよびCO2 の濃度を測定
箇所は多いほど精度は上がるが、通常は2箇所で行えば
よい。
合における炉床の移動方向に沿った1箇所でのガス分析
データが複数箇所でのデータとなるので、還元反応の完
了の判定をより的確に行うことができるとともに、CO
/CO2 またはCO/(CO+CO2 )の変化を把握す
ることにより還元反応の進行状態の変化をより厳密にと
らえやすくなる。なお、COおよびCO2 の濃度を測定
箇所は多いほど精度は上がるが、通常は2箇所で行えば
よい。
【0035】前記の「あらかじめ定めた値」は、(1)
の発明の方法の場合と同様、実際の操業時に各測定箇所
間のCO/CO2 の差またはCO/(CO+CO2 )の
差と炉床の回転速度の関係を求め、その関係に基づいて
定めておけばよい。
の発明の方法の場合と同様、実際の操業時に各測定箇所
間のCO/CO2 の差またはCO/(CO+CO2 )の
差と炉床の回転速度の関係を求め、その関係に基づいて
定めておけばよい。
【0036】上記(3)の発明は、粉状鉄原料と粉状固
体還元剤の混合物を回転炉床に装入し、焼成して還元鉄
を製造するに際し、焼成された還元鉄の排出部付近の雰
囲気ガス中含まれるダストの濃度を測定し、ダスト濃度
があらかじめ定めた値になるように炉床の回転速度を制
御する方法である。
体還元剤の混合物を回転炉床に装入し、焼成して還元鉄
を製造するに際し、焼成された還元鉄の排出部付近の雰
囲気ガス中含まれるダストの濃度を測定し、ダスト濃度
があらかじめ定めた値になるように炉床の回転速度を制
御する方法である。
【0037】すなわち、この方法では、還元反応の完了
を還元鉄の排出部付近のガス中に含まれるダストの濃度
の測定によって判定するのである。
を還元鉄の排出部付近のガス中に含まれるダストの濃度
の測定によって判定するのである。
【0038】原料は昇温され、その中の酸化鉄が還元さ
れることによって金属鉄になり、焼結化する。したがっ
て、還元されたものはいわゆるスポンジ鉄になってお
り、強固である。これに対し、未還元物が残存している
部分では強固な結合をしておらず、排出時の衝撃により
粉化し、発塵する。すなわち、還元が完全に完了してい
る場合にはダスト濃度は低いが、未還元部分が多いとダ
スト濃度は上昇するので、ダスト濃度を測定することに
よって還元反応の完了時点を判定することができる。
れることによって金属鉄になり、焼結化する。したがっ
て、還元されたものはいわゆるスポンジ鉄になってお
り、強固である。これに対し、未還元物が残存している
部分では強固な結合をしておらず、排出時の衝撃により
粉化し、発塵する。すなわち、還元が完全に完了してい
る場合にはダスト濃度は低いが、未還元部分が多いとダ
スト濃度は上昇するので、ダスト濃度を測定することに
よって還元反応の完了時点を判定することができる。
【0039】前記の「あらかじめ定めた値」は、(1)
の発明の方法の場合と同様、実際の操業時にダスト濃度
と炉床の回転速度の関係を求め、その関係に基づいて定
めておけばよい。
の発明の方法の場合と同様、実際の操業時にダスト濃度
と炉床の回転速度の関係を求め、その関係に基づいて定
めておけばよい。
【0040】ダスト濃度の測定には種々の方法がある
が、鉄原料の還元状態の変化に対応する発塵状態の変化
(すなわち、ダスト濃度の変化)に追随できる測定方法
であれば、いずれの方法であってもよい。その中で、光
学式のものと電気式のものが、ダスト濃度の絶対値の測
定には問題があるが連続測定が可能なので、好適であ
る。光学式のものは、測定部位を挟んで発光部と受光部
があり、光の減量によってダスト濃度を連続測定するも
のである。一方、電気式のものは、電極プローブを有し
ており、ダスト濃度に応じて、電気抵抗が変化すること
を利用したものである。
が、鉄原料の還元状態の変化に対応する発塵状態の変化
(すなわち、ダスト濃度の変化)に追随できる測定方法
であれば、いずれの方法であってもよい。その中で、光
学式のものと電気式のものが、ダスト濃度の絶対値の測
定には問題があるが連続測定が可能なので、好適であ
る。光学式のものは、測定部位を挟んで発光部と受光部
があり、光の減量によってダスト濃度を連続測定するも
のである。一方、電気式のものは、電極プローブを有し
ており、ダスト濃度に応じて、電気抵抗が変化すること
を利用したものである。
【0041】上記(1)および(2)の発明の方法は、
回転床炉に装入する原料の形状には関係なく、粉体状、
ペレット、ブリッケト、タイル状、板状、シート状など
どのような場合にも適用できる技術である。
回転床炉に装入する原料の形状には関係なく、粉体状、
ペレット、ブリッケト、タイル状、板状、シート状など
どのような場合にも適用できる技術である。
【0042】上記本発明の方法によれば、還元鉄の排出
部付近の雰囲気ガス中のCOおよびCO2 の濃度または
ダスト濃度の測定値に基づいて炉床の回転速度を適正に
制御することができ、その結果、安定した高い金属化率
の還元鉄を効率よく製造することができる。
部付近の雰囲気ガス中のCOおよびCO2 の濃度または
ダスト濃度の測定値に基づいて炉床の回転速度を適正に
制御することができ、その結果、安定した高い金属化率
の還元鉄を効率よく製造することができる。
【0043】
【実施例】表1に示す粉鉄鉱石と表2に示す粉石炭を用
い、表3に示す配合率で配合した後、後述するNo.1
〜No.8のケースで還元鉄を製造し、そのときの還元
鉄の金属化率および生産率により本発明の効果を評価し
た。
い、表3に示す配合率で配合した後、後述するNo.1
〜No.8のケースで還元鉄を製造し、そのときの還元
鉄の金属化率および生産率により本発明の効果を評価し
た。
【0044】還元鉄の製造は、前記の図1に示した製造
工程にのっとり、配合した原料を混合した後、ダブルロ
ール圧縮機によりブリッケトに成形し、その後、回転床
炉に装入し、焼成することにより行った。用いた回転床
炉の設備仕様と操業条件を表4に示す。
工程にのっとり、配合した原料を混合した後、ダブルロ
ール圧縮機によりブリッケトに成形し、その後、回転床
炉に装入し、焼成することにより行った。用いた回転床
炉の設備仕様と操業条件を表4に示す。
【0045】
【表1】
【0046】
【表2】
【0047】
【表3】
【0048】
【表4】
【0049】回転床炉の操業にあたっては、排出部近傍
の原料層の直上にガスサンプラーを設置し、COおよび
CO2 濃度またはダスト濃度を連続測定して、CO/C
O2、CO/(CO+CO2 )、またはダスト濃度があ
らかじめ定めた値になるように炉床の回転速度を制御し
た。また、前記のガスサンプラーを設置した位置から8
m上流側の原料層の直上にさらにガスサンプラーを設置
し、COおよびCO2濃度を連続測定してCO/CO2
またはCO/(CO+CO2 )を求め、下流側で求めた
値との差(すなわち、CO/CO2 差、CO/(CO+
CO2 )差)があらかじめ定めた値になるように炉床の
回転速度を制御した。
の原料層の直上にガスサンプラーを設置し、COおよび
CO2 濃度またはダスト濃度を連続測定して、CO/C
O2、CO/(CO+CO2 )、またはダスト濃度があ
らかじめ定めた値になるように炉床の回転速度を制御し
た。また、前記のガスサンプラーを設置した位置から8
m上流側の原料層の直上にさらにガスサンプラーを設置
し、COおよびCO2濃度を連続測定してCO/CO2
またはCO/(CO+CO2 )を求め、下流側で求めた
値との差(すなわち、CO/CO2 差、CO/(CO+
CO2 )差)があらかじめ定めた値になるように炉床の
回転速度を制御した。
【0050】還元鉄の製造は、表5に示すNo.1〜N
o.8の各ケースに示した方法で炉床の回転速度制御を
行いながら実施した。表5には、金属化率および生産率
も併せて示した。
o.8の各ケースに示した方法で炉床の回転速度制御を
行いながら実施した。表5には、金属化率および生産率
も併せて示した。
【0051】
【表5】
【0052】また、図2に、No.3〜No.8の各ケ
ースについて、炉床の回転速度制御を行った場合のダス
ト濃度、CO/CO2 、CO/(CO+CO2 )、CO
/CO2 差(ΔCO/CO2 と表示)およびCO/(C
O+CO2 )差(ΔCO/(CO+CO2 )と表示)の
経時変化を、回転速度制御を行わなかった場合と対比し
て示した。図中の「ON」は回転速度制御を行った場合
で、ダスト濃度、CO/CO2 等の各種制御因子の値が
いずれもほぼ一定の値(この値が、本発明でいう「あら
かじめ定めた値」である)で推移している。すなわち、
各種制御因子の値がこの「あらかじめ定めた値」になる
ように炉床の回転速度を制御した場合である。一方、
「OFF」は回転速度制御を行わなかった場合で、ダス
ト濃度、CO/CO2 等の各種制御因子の値は著しい変
動を示した。なお、図中のNo.3からNo.8はそれ
ぞれ表5のNo.3からNo.8に対応する。
ースについて、炉床の回転速度制御を行った場合のダス
ト濃度、CO/CO2 、CO/(CO+CO2 )、CO
/CO2 差(ΔCO/CO2 と表示)およびCO/(C
O+CO2 )差(ΔCO/(CO+CO2 )と表示)の
経時変化を、回転速度制御を行わなかった場合と対比し
て示した。図中の「ON」は回転速度制御を行った場合
で、ダスト濃度、CO/CO2 等の各種制御因子の値が
いずれもほぼ一定の値(この値が、本発明でいう「あら
かじめ定めた値」である)で推移している。すなわち、
各種制御因子の値がこの「あらかじめ定めた値」になる
ように炉床の回転速度を制御した場合である。一方、
「OFF」は回転速度制御を行わなかった場合で、ダス
ト濃度、CO/CO2 等の各種制御因子の値は著しい変
動を示した。なお、図中のNo.3からNo.8はそれ
ぞれ表5のNo.3からNo.8に対応する。
【0053】表5に示したNo.1のケースは、回転床
炉の床回転速度制御を行わなかった従来例で、製品の金
属化率が概ね92%になるように回転速度を設定した場
合である。この場合、図示していないが、図2に示した
他のケースから類推して各種制御因子は変動していると
考えられ、その結果として還元鉄の金属化率の変動が標
準偏差にみられるように大きかった。このため、回転速
度の調整(特に回転速度の上昇)の必要があっても上昇
させることができず、低い生産率となった。
炉の床回転速度制御を行わなかった従来例で、製品の金
属化率が概ね92%になるように回転速度を設定した場
合である。この場合、図示していないが、図2に示した
他のケースから類推して各種制御因子は変動していると
考えられ、その結果として還元鉄の金属化率の変動が標
準偏差にみられるように大きかった。このため、回転速
度の調整(特に回転速度の上昇)の必要があっても上昇
させることができず、低い生産率となった。
【0054】No.2のケースは、前記の特開平7−2
38307号公報に記載される、(CO+CO2 の濃
度)が5%以下になった時点を還元反応が停止した時点
であると判断する方法に基づき、(CO+CO2 )濃度
<5%を目安として回転数制御を行った場合であるが、
No.1のケースに較べて大幅な改善は認められなかっ
た。
38307号公報に記載される、(CO+CO2 の濃
度)が5%以下になった時点を還元反応が停止した時点
であると判断する方法に基づき、(CO+CO2 )濃度
<5%を目安として回転数制御を行った場合であるが、
No.1のケースに較べて大幅な改善は認められなかっ
た。
【0055】No.3〜No.8のケースは本発明例
で、No.3およびNo.4はダスト濃度測定値があら
かじめ定めた値になるように炉床の回転速度制御を行っ
た場合、No.5〜No.8は、COおよびCO2 濃度
の測定値(ガス分析値)からCO/CO2 、CO/(C
O+CO2 )、CO/CO2 差およびCO/(CO+C
O2 )差を求め、それに基づいて回転速度制御を行った
場合である。
で、No.3およびNo.4はダスト濃度測定値があら
かじめ定めた値になるように炉床の回転速度制御を行っ
た場合、No.5〜No.8は、COおよびCO2 濃度
の測定値(ガス分析値)からCO/CO2 、CO/(C
O+CO2 )、CO/CO2 差およびCO/(CO+C
O2 )差を求め、それに基づいて回転速度制御を行った
場合である。
【0056】本発明例では、従来例に較べ、平均92%
の金属化率を維持した状態で金属化率の変動を低減し、
高い生産率で還元鉄を製造することができた。
の金属化率を維持した状態で金属化率の変動を低減し、
高い生産率で還元鉄を製造することができた。
【0057】
【発明の効果】本発明の方法によれば、粉状鉄原料と粉
状固体還元剤の混合物を回転炉床に装入し、焼成して還
元鉄を製造するに際し、還元鉄の排出部付近の雰囲気ガ
ス中のCOおよびCO2 濃度またはダスト濃度の測定値
に基づいて炉床の回転速度を適正に制御することができ
る。その結果、安定した高い金属化率の還元鉄を効率よ
く製造することが可能となる。
状固体還元剤の混合物を回転炉床に装入し、焼成して還
元鉄を製造するに際し、還元鉄の排出部付近の雰囲気ガ
ス中のCOおよびCO2 濃度またはダスト濃度の測定値
に基づいて炉床の回転速度を適正に制御することができ
る。その結果、安定した高い金属化率の還元鉄を効率よ
く製造することが可能となる。
【図1】回転床炉を用いて行う従来の還元鉄の製造プロ
セスの一例の概略図である。
セスの一例の概略図である。
【図2】実施例で得られた結果の一例で、炉床の回転速
度制御を行った場合のダスト濃度、CO/CO2 、CO
/(CO+CO2 )、CO/CO2 差およびCO/(C
O+CO2 )差の経時変化を示す図である。
度制御を行った場合のダスト濃度、CO/CO2 、CO
/(CO+CO2 )、CO/CO2 差およびCO/(C
O+CO2 )差の経時変化を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星 雅彦 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号住 友金属工業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合物を水
平回転移動する加熱炉床に装入し、焼成して還元鉄を製
造するに際し、還元鉄の排出部付近の雰囲気ガス中のC
OおよびCO2 の濃度を連続測定し、CO/CO2 また
はCO/(CO+CO2 )があらかじめ定めた値になる
ように炉床の回転速度を制御することを特徴とする回転
炉床の回転速度制御方法。 - 【請求項2】粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合物を水
平回転移動する加熱炉床に装入し、焼成して還元鉄を製
造するに際し、還元鉄の排出部付近において炉床の移動
方向に沿って複数箇所で雰囲気ガス中のCOおよびCO
2 の濃度を連続測定し、各測定箇所におけるCO/CO
2 またはCO/(CO+CO2 )を求め、各測定箇所間
のCO/CO2 の差またはCO/(CO+CO2 )の差
があらかじめ定めた値になるように炉床の回転速度を制
御することを特徴とする回転炉床の回転速度制御方法。 - 【請求項3】粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合物を水
平回転移動する加熱炉床に装入し、焼成して還元鉄を製
造するに際し、還元鉄の排出部付近の雰囲気ガス中に含
まれるダストの濃度を連続測定し、ダスト濃度があらか
じめ定めた値になるように炉床の回転速度を制御するこ
とを特徴とする回転炉床の回転速度制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17270197A JPH1112627A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 還元鉄製造における回転炉床の回転速度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17270197A JPH1112627A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 還元鉄製造における回転炉床の回転速度制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1112627A true JPH1112627A (ja) | 1999-01-19 |
Family
ID=15946752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17270197A Pending JPH1112627A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 還元鉄製造における回転炉床の回転速度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1112627A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7037356B2 (en) | 2000-11-10 | 2006-05-02 | Nippon Steel Corporation | Method for operating rotary hearth type reducing furnace and rotary hearth type reducing furnace facilities |
| WO2009031537A1 (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-12 | Nippon Steel Corporation | 還元鉄成形体の製造方法、及び銑鉄の製造方法 |
| WO2009035053A1 (ja) * | 2007-09-14 | 2009-03-19 | Nippon Steel Corporation | 還元鉄ペレットの製造方法及び銑鉄の製造方法 |
-
1997
- 1997-06-30 JP JP17270197A patent/JPH1112627A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7037356B2 (en) | 2000-11-10 | 2006-05-02 | Nippon Steel Corporation | Method for operating rotary hearth type reducing furnace and rotary hearth type reducing furnace facilities |
| WO2009031537A1 (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-12 | Nippon Steel Corporation | 還元鉄成形体の製造方法、及び銑鉄の製造方法 |
| AU2008294980B2 (en) * | 2007-09-05 | 2011-03-17 | Nippon Steel Corporation | Process for manufacturing molded products of direct-reduced iron and process for manufacturing pig iron |
| US8092574B2 (en) | 2007-09-05 | 2012-01-10 | Nippon Steel Corporation | Method of producing reduced iron cast, and method of producing pig iron |
| WO2009035053A1 (ja) * | 2007-09-14 | 2009-03-19 | Nippon Steel Corporation | 還元鉄ペレットの製造方法及び銑鉄の製造方法 |
| KR101145603B1 (ko) * | 2007-09-14 | 2012-05-15 | 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 | 환원철 펠릿의 제조 방법 및 선철의 제조 방법 |
| US9034074B2 (en) | 2007-09-14 | 2015-05-19 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Process for producing reduced iron pellets, and process for producing pig iron |
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