2004 Fiscal Year Annual Research Report
急速加熱による直接還元鉄新製造プロセスのメカニズム解明
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03J07355
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
大野 光一郎 東北大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC1)
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Keywords | 直接還元鉄製造プロセス / 急速加熱 / 浸炭・溶融機構 / 溶融スラグ物性値測定 / 炉床耐火物保護 |
Research Abstract |
現在世界的に製鉄法の主軸である高炉・転炉一貫製鉄法は、設備費、環境、生産弾力性、原燃料選択のフレキシビリティーが低い等の問題を抱えている。これら諸問題を補完するべく開発されつつある新鉄源製造法の一つに、粉鉱石と粉炭を混合した原料を急速加熱し短時間で銑鉄と同等の品位を得るという直接還元鉄製造プロセスがある。このプロセスは、エネルギー消費や排出CO2量の削減が可能であるなどの理由から、今後広く普及すると考えられる。しかしながら原料の急速加熱に伴い生じている様々な現象のメカニズムは未だ大部分が不明である。 本研究ではプロセス全体のエネルギー消費を大きく左右すると考えられる、石炭から還元鉄への浸炭現象メカニズムの解明、溶融スラグによるプロセス炉床耐火物の浸食からの保護、低品位鉄鉱石の利用による原料選択性の向上を目的とした研究を計画している。 本年度は、石炭から還元鉄への浸炭現象メカニズムの解明について、対象の現象を単純化して捉える為に、急速加熱に伴って生じる鉄粉-黒鉛粉間のみの浸炭・溶融挙動に注目し、その機構の解明を試みた。その結果、1200℃付近を境に、局所的な浸炭・溶融が起こり、炭素濃度の高い溶融Fe-C発生し、未浸炭の鉄粉上に濡れ広がり、その後溶融Fe-Cから鉄粉への浸炭と、急速加熱による温度の上昇によって均一なFe-Cの液体となり溶け落ちるという機構を推察することが出来た。 溶融スラグによるプロセス炉床耐火物の浸食からの保護については、高温での基本的な溶融スラグの物性値測定と併せて、常温での水モデル実験、及びシミュレーションを行った。その結果、実操業における具体的な対策として、炉床保護に用いられる粒状炭材の粒径制御が最も有効であるとの知見を得ることが出来た。
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Research Products
(2 results)