還元鉄ロータリーキルン

還元鉄ロータリーキルン

還元鉄ロータリーキルンは、ロータリーキルン直接還元法の中核設備です。この技術は、連続回転式ロータリーキルンを反応炉として利用し、固体炭素による鉄酸化物の還元を通じてスポンジ鉄を製造するための重要な冶金設備です。その主な機能は、950～1100℃の温度範囲で鉄鉱石の固相炭素還元を行うことです。独自の構造設計により、連続処理と効率的な物質変換が可能です。多孔質で緩い構造を特徴とするこの製品はスポンジ鉄として知られ、製鉄や多金属資源の回収に広く利用されており、鉱物資源と高価値鉄製品をつなぐ重要な橋渡し役となっています。

動作原理

還元鉄回転窯の運転ロジックは、連続回転＋精密温度制御＋固相還元を中心としています。本体は高温耐火物を敷き詰めた傾斜鋼製円筒で、支持ローラーによって一定速度で回転します。運転中は、適格な鉄鉱石（鉄含有量66%以上）、還元剤（亜炭や瀝青炭などの固定炭素含有量50%以上の石炭）、脱硫剤が正確な割合で投入口から連続的に投入されます。窯の回転に伴い、原料は一定の高さまで持ち上げられ、重力によって落下します。この動作により、鉱石と還元剤が十分に混合され、原料は徐々に排出口に向かって進みます。

還元反応に必要な950～1100℃の高温は、排出口から導入された空気と還元炭の揮発分、および反応で発生したCOとの燃焼によって生成されます。さらに、精密な窯頭補助燃焼システムにより温度場を正確に制御します。原料が前進するにつれて、乾燥、予熱、炭酸塩分解、脱硫、酸化鉄還元の各段階を順に経ます。還元温度が比較的低いため、鉱石中の脈石の大部分は製品に残り、浸炭が不十分です。還元中に酸素が失われることで、多数の微細孔が発生します。最終的なスポンジ鉄製品は、再酸化を防ぐために垂直冷却器で200℃以下に急速冷却されてから排出されます。窯出口からの排ガスは予熱器を通過して廃熱を回収し、エネルギー効率を向上させます。

主な特徴

還元鉄ロータリー窯は、そのユニークなプロセス設計により、次のようないくつかの明確な利点を備えています。

1. 強力な原料適応性：高シリカ含有リーン鉄鉱石、ニッケル含有リーン鉄鉱石、チタンマグネタイトなどの複雑な鉱石や各種微粉鉱石だけでなく、SL-RN法やKrupp-CODIR法などのプロセスバリエーションにより、鉄含有ダストやラテライトニッケル鉱石などの多金属鉱石も処理できます。広く入手可能な石炭を還元剤として直接使用でき、石炭灰の軟化温度に対する要件も柔軟であるため、特定の原料への依存度が大幅に低減し、コストを削減できます。

2. 適度で制御可能なプロセス条件：窯の傾斜角、回転速度、燃料比を調整することで、反応雰囲気と温度を精密に制御し、過還元やリング生成を効果的に防止します。薄い原料層と窯内の広い自由空間により、スムーズなガスの流れが確保されます。これにより、多金属共生鉄鉱石の選択還元が促進され、低沸点元素の揮発・回収が可能になり、資源の総合的な利用が可能になります。

3. 高い製品品質と安定した操業：生産されるスポンジ鉄は90%を超える金属化率を有し、粒状多孔質構造のため後工程での加工が容易で、高品質の製鋼原料として最適です。本装置は微負圧下で稼働するため、熱損失が低減され、作業環境が改善されます。また、精密な温度管理を可能にするインテリジェント制御システムと組み合わせることで、製品の安定性と操業安全性が向上します。

4. 環境および経済的なメリット：プロセスフローは比較的簡素化されており、エネルギー消費量も少なくなっています。地元の原材料を利用することで、運用コストをさらに削減できます。統合されたバグハウス式除塵システムと脱硫・脱硝システムにより、汚染物質の排出を効果的に抑制し、環境基準への適合性を確保します。

実用的な応用

実際には、還元鉄回転窯の中核的な役割は、資源の変換と総合的な利用という 2 つの側面で現れます。

1. 直接還元鉄（ドライ）製造の中核反応器として、鉄鉱石を高純度海綿鉄へと効率的に変換します。本製品は、電気炉（電気炉）製鋼における高品質スクラップ鋼の代替として利用でき、鉄鋼業界における輸入スクラップへの依存度を低減し、低炭素生産への移行を促進します。

2. 選択還元と多金属回収の能力を活用し、多金属共生鉱石や鉄含有廃棄物の深部処理を可能にします。鉄資源を回収すると同時に、亜鉛や鉛などの有害元素を除去し、その他の有価金属を回収することで、資源循環と環境修復という二つの目的を達成します。

さらに、連続運転、安定性、信頼性といった特性により、大規模な工業生産に適しています。インテリジェントな運用・保守システムと統合することで、生産効率を大幅に向上させ、人件費と保守コストを削減します。