現代冶金におけるスポンジ鉄生産プロセスはどのように機能しますか？

時間:2025年10月7日

スパッジ鉄の製造プロセスは、冶金で広く使用されている現代的な方法であり、溶融せずに物理的かつ化学的に還元された状態の鉄を生産します。主に製鋼に使用されます。スパッジ鉄は直接還元鉄（DRI）とも呼ばれる多孔質の固体鉄製品で、さまざまな還元剤を使用して鉄鉱石を還元することで得られます。プロセスの流れは以下の通りです。

1.原材料使用

鉄鉱石:通常、ヘマタイト（Fe₂O₃）またはマグネタイト（Fe₃O₄）が鉄の主要な供給源として使用されます。
還元剤:通常、コークスを生成しない石炭や天然ガスが、鉄鉱石から酸素を除去する還元剤として使用されます。
その他の添加物：不純物を除去するために、石灰岩またはドロマイトを加えることがあります。

2.削減プロセス：

スポンジ鉄は次のようにして生成されます直接還元鉄鉱石は、その融点（800～1200°C）未満の温度で金属鉄に還元されることを意味します。一般的に使用される方法は2つあります：

A. 石炭ベースのプロセス:

鉄鉱石は粉砕され、還元剤としてコークスを使用しない石炭と混合されます。
混合物は、その後、約900～1000℃で回転炉や垂直シャフト炉で加熱されます。
鉄鉱石中の酸素分子が石炭の炭素と反応して一酸化炭素と二酸化炭素を形成し、固体の金属鉄（スポンジ鉄）が残ります。
主要反応：
Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂
Fe₂O₃ + C → Fe + CO + CO₂

B. ガスベースのプロセス:
鉄鉱石は還元剤として天然ガス（主にメタン、CH₄）を使用して還元されます。
天然ガスはまず水素（H₂）と一酸化炭素（CO）の混合物に改質されます。
還元は、800-1000℃の温度でシャフト炉などの反応炉で行われます。
主要反応：
Fe₂O₃ + H₂ → Fe + H₂O
Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂

3.冷却と分離:

還元プロセスの後、スポンジ鉄は酸化を防ぐために冷却されます。
過剰な還元剤または不純物は機械的に除去されます。

4.スパング鉄生産の利点：

エネルギー効率：高炉プロセスよりも少ないエネルギーを必要とします。
柔軟性：石炭またはガスを還元剤として使用できるため、地域の資源に適応できます。
環境に優しい従来の方法と比較して、排出量が少ないです。
高利回り鋼製造に適した高純度の鉄を生産します。

5.スチール粉の応用:

スポンジ鉄は主に、高品質の鋼を製造するために電気アーク炉（EAF）や誘導炉の原料として使用されます。
鋼鉄製造において、スクラップ鋼の代替品として直接使用することもできます。

要約：

スパンジ鉄の製造プロセスは、溶融することなく金属鉄を生産する非常に効率的で環境に優しい方法です。石炭や天然ガスなどの還元剤を使用することで、鉄鉱石から酸素を除去し、さらなる鋼製造用途に適した多孔質の鉄を生産します。このプロセスは、特にコークス炭鉱の資源が不足している国々にとって持続可能なソリューションを提供します。