チタノマグネタイトのフラックスレス処理における鉄ナゲット形成に対する温度パターンの影響

Scientific Reports volume 12、記事番号: 8941 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

現在、チタンマグネタイトの加工技術はロータリーキルン電気炉に限定されています。 フラックスを添加せずに石炭を用いたチタノマグネタイトの還元から鉄ナゲットの形で鉄を分離するなど、他の技術も開発されています。 チタノマグネタイトからの鉄ナゲットの形成に対するさまざまな温度パターンの影響が研究されました。 初期温度は 700 °C から 1380 °C まで変化させましたが、最終温度は 1380 °C で一定に保ちました。 実験結果は、初期温度が鉄ナゲットの形成に影響を与えることを示しました。 700 ～ 1100 °C の初期温度では、サイズが最大 3 mm の鉄ナゲットが多数生成され、1200 °C の初期温度では、サイズが約 4 mm のナゲットが 1 つ生成されました。 初期温度 1300 および 1380 °C では、還元練炭の表面に金属鉄の皮が形成されるため、鉄ナゲットは生成されませんでした。 ナゲット内で高い鉄回収率を達成するには、最適な初期温度は 1000 °C でした。

チタノマグネタイト (TTM) は、鉄、チタニア、バナジウムを生成する原料の 1 つです。 インドネシアは、主に海岸の砂鉄からのチタン磁鉄鉱資源を9億4,100万トン保有する国の一つです。 TTM の処理に使用される技術は、現在、ロータリー キルン電気炉に限定されています 1,2。 電気炉での製錬段階でのスラグの化学組成を調整するには石灰石を添加する必要がありますが、これはスラグ中のチタニア含有量に悪影響を及ぼします。 電気炉で TTM をフラックスレス精錬すると、スラグ中のチタニア含有量が増加することが示唆されました 3。

さらに、高炉を使用することもできますが、TTM を通常の鉄鉱石と混合する必要があり、混合物中の TTM の最大量は約 65% です4,5。 高炉の運転温度は電気炉よりも低いため、スラグ中のチタニア含有量を薄める可能性のあるフラックスをさらに追加する必要があります。 さらに、他の問題は、炉床高炉内の雰囲気が非常に還元性であるため、TiC と TiN が生成することと、羽口内で窒素源として熱風を使用することです。 TiC と TiN はスラグの粘性を引き起こし、これにより多量の金属が捕捉されてスラグに侵入します6。

あるいは、多くの研究は、磁気分離器を使用して鉄を他の酸化物から分離できる、炭素質材料による固体状態の TTM の直接還元に焦点を当てています7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17。 、18、19、20、21、22、23。 還元剤としての石炭は、コークス、グラファイト、またはバイオ炭よりも優れた性能を示しました21。 石炭の添加は、TTM と混合するか、ペレットまたは練炭を石炭層に浸漬することによって同時に行うことができます。 TTM 還元の最適温度は 1200 °C でした 17,21。 添加剤としての硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、および蛍石カルシウムの添加も、鉄の移動、蓄積、およびより大きな粒子への成長を促進するために研究されました10、13、16、18、23。 処理時間 440 分、最高 1350 °C の温度でのナゲット形成は Hu らによって観察されました8。しかし、実験では実験室規模の回転炉床炉を使用し、温度 900 ～ 1350 °C を分割3 つのゾーンに分割しても、ナゲットの形成は報告されませんでした12。 一次鉄鉱石、すなわちヘマタイトからの鉄ナゲットの形成は、1996 年に松村らによって研究されました 24。これは、後に神戸製鋼所による ITMk3 技術開発の基礎となりました 25、26、27。

以前の研究では、初期温度が 1000 °C で、加熱速度が 1000 °C で最終温度が 1380 °C まで上昇する等温温度勾配パターンを使用して、TTM/石炭複合ペレットを還元することによって鉄ナゲットが形成されることを紹介しました。 6.33℃/分28. さらに、鉄回収に対する練炭の厚さの影響も調査されました29。 さらに、初期温度はナゲット内の鉄の回収に影響を与える可能性があります。 したがって、この論文では、初期温度を変えることによる鉄ナゲットの形成とナゲット中の鉄の回収に対する異なる温度パターンの影響を報告します。