JPH03138309A - 鉱石の還元装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、鉄鉱石の溶融還元において、鉄鉱石の予熱と
予備還元を行い、生産性の向上、溶融還元炉の耐火物原
単位、炭材原単位の低減を達成できる鉄鉱石の循環流動
層予備還元炉（以下予備還元炉と略す）及びそれと連結
した鉄溶式溶融還元炉（以下溶融還元炉と略す）に関す
るものである。

〈従来の技術〉 流動層において良好な粒子循環をえるためには、還元性
ガス流速を粒子の終末速度（粒子が流動層から飛び出す
ガス流速）以上にすることが重要であり、広い粒径範囲
の粉鉱石を予備還元炉で予備還元するには、ガス流速を
最大粒子の終末速度以上に保つ必要がある。しかしガス
流速の増加に伴い、サイクロンなどの捕集器での粉鉱石
の捕集効率が低下し粉鉱石の歩留りを低下させ、捕集効
率を保持するためには捕集器の増強が必要となり設備費
が嵩む。

一方、粉鉱石を予備還元炉で予備還元する際に、急速加
熱による熱割れ、衝突、摩耗による割れ。

組織変化による割れなどによって鉱石の粉化がおこり溶
融還元炉への装入歩留りおよび生産性の低下を招くが、
ガス流速の増加はさらに鉱石の粉化を促進させる。

従って鉱石の粉化を防ぎ、所望の生産性と還元率をえる
ためにはガス流速は極力小さいことが望まれる。

しかし、ガス流速を最大粒子の終末速度以下にすると、
実ガス流速よりも大きい終末速度である粒子は流動層内
に永久滞留する可能性があり、粒子循環が不安定になっ
たり、最悪の場合には粒子循環が停止し、操業ができな
くなる。

そこで、この樺な条件下で予備還元する場合には、予備
還元炉内に永久滞留する粗粒子のみを選択的かつ効率的
に炉外に排出することが必要となる。この樟な問題に対
し、本発明者らは特願昭６３−１１７３２８号、特願昭
６３−２４７４９９号の願書に、予備還元炉の高さ方向
に複数の鉱石抜き出し口を設け、炉内鉱石の滞留量を調
整し、広い粒径範囲の鉱石の予備還元が達成されること
を報告し、特願昭６３−２４７５００号Ｆｒ１Ｉ書に予
備還元炉内に軸方向にのびる仕切り板を設置して炉内を
複数に区画し、区画室毎に異なる流速の還元ガスを導入
することにより、粒径の異なる粉鉱石を同時に処理でき
る技術を報告したや また、特公昭５５−９０４８号公報に、流動層内滞留物
から粗粒を選択的に取り出し細粒を再び流動層に戻して
造粒を継続する方法が開示されている。

さらに、特開昭６３−１１６０９号公報に、複数個の予
ｍ還元炉を設置し、一方の還元炉から排出される鉱石を
他方の還元炉に導く経路を設けて、粗粒と微粒の鉱石を
各々の予備還元炉で効率良く予備還元する方法が開示さ
れ、特開昭６３−１１６１０号公報に、流動層予熱炉で
粉鉱石を予熱した後、細粒を外部の循環経路途中で粗粒
を予熱炉底部から各々別個に設けた予備還元炉に導き還
元して、広い粒度範囲の粉鉱石の効率的な予備還元する
方法が開示されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 前述の従来技術の問題点を以下に示す。

特願昭６３−１１７３２８号、特願昭６３〜２４７４９
９号に示された技術は、ライザー内に永久ａｗしている
粒子の排出に対し適切な技術であり、広い粒径範囲の粉
鉱石を予備還元できるが、滞留粒子の抜き出し効率が低
く、従って予備還元の効率に改善点を残していた。

また、特願昭６３−２４７５００号に示された技術も広
い粒径範囲の粉鉱石を予備還元できるが、粗粒を処理す
る側の流動層のガス流速を微粒側に比較して大きくせざ
るを得ないため、鉱石粉化を防止することは不可能であ
る。

また、特公昭５５−９０４８号公報に開示された技術に
は、上述の特願昭６３−１１７３２８号の技術と同じ問
題があり、さらに予備還元炉の他に分級装置を必要とし
、設備高さが高くなり、設備費の点から好ましくない。

さらに、特開昭６３−１１６０９号公報、特開昭６３−
１１６１０号公報の技術ではいずれも複数個の予備還元
炉を必要とすることから設備上不利である。

本発明は、前述の問題を解決し、さらに流動層を形成せ
しめる還元性ガスの流速を小さく抑え、鉄鉱石の粉化を
極力防止しつつ、広い粒径範囲の鉄鉱石を効率的に予備
還元でき、また鉱石を予熱することができる予備還元炉
と予備還元・予熱された粉鉱石を簡便に効率良く鉄浴式
溶融還元炉に添加できるような鉱石の還元装置を提供す
るためになされたものである。

〈！！Ｉ題を解決するための手段〉 本発明は、還元ガスによって粉粒体を流動層状態にする
流動層部と、流動層部上部から排出する粉粒体を捕集す
る捕集器と、捕集した粉粒体を流動層部に戻す斜管とか
らなる循環流動層予備還元炉と、鉄浴式溶融還元炉とで
構成される鉱石の還元装置でありで、流動層を形成する
円筒状の予備還元炉とその外周に配設されそれより長い
同心円状の粗粒排出管とで構成され、粗粒排出管下端部
に下部排出口を具えた流動層部と、流動層部上部から排
出する粉粒体を捕集する捕集器とそれに連設されたダウ
ンカマーと、粗粒排出管下部排出口から排出される粉粒
体が直接投入され還元される鉄浴式溶融還元炉とからな
ることを特徴とする鉱石の還元装置である。

〈作用〉 本発明に係る予備還元炉と溶融還元炉とからなる鉱石の
還元装置の一例を第１図に示した。主要部は、流動層を
形成するための還元炉ｌの内筒の周囲に、内筒と同心円
状に粗粒排出管２を備えている。流動層内の粒子の挙動
を第２図に模式的に示したが、下降粒子は下降粒子流１
５にのって層壁に沿って流れ、下降粒子流の発生位置は
鉱石滞留計、ガス流速などによって変化することが、前
述のとおり本発明者らの研究によって見い出されている
。

還元炉内で永久滞留しようとする粒子は予備還元炉の層
壁に沿って下降するＩＩＪＩ向にあり、この周囲にある
粗粒ｎ［山背との間に入り込み、下部排出口１２から炉
口投入管９を介して溶融還元炉１日に送られる。従って
、本発明に係る装置によると流動層内の永久滞留粒子が
効率的に排出される。

流動層内のガス流速を遅くするとサイクロン等での捕集
率が向上するが、粒子の終末速度がガス流速よりも遅い
粒子も一部粗粒排出管２に入る割合が多くなり、粉鉱石
全体の還元率が低くなることが懸念されるが、炉口投入
管９を介して溶融還元炉１８に投入され、還元されるの
で問題はない。

すなわち、本発明では流動層を形成する還元用ガス１３
の流速を小さく抑え、鉱石の粉化を極力防止しつつ、広
い粒径範囲の鉱石を効率的に予備還元および予熱し、こ
の際、粒子の終末速度がガス流速よりも遅く、粗粒排出
管２に入った比較的粒径の大きい予備還元鉱石は、炉口
投入管９を介して直接溶融還元炉１８に投入され還元さ
れるので歩留りが向上する。

溶融還元炉とは鉄浴上に多量のスラグ層を形成し、この
スラグ層に熱源及び還元剤として作用する石炭と鉄源で
ある鉄鉱石を装入しつつ、スラグ層上方から酸素を吹き
付けつつ、鉄鉱石を還元、溶融させ銑鉄を得る還元炉で
ある。

これらの基礎反応式は次の通りであり、還元性ガスであ
るＣＯが発生する。

２　Ｖｅｔｏｓ　＋２４　Ｃ＋９０＊＝　４　Ｆｅ　＋
２４ＣＯまた、溶融還元炉内でのガス利用率を上げるた
め、いわゆる２次燃焼技術として、可燃性ガスであるＣ
Ｏを、吹き付は酸素と完全燃焼させることが一般に行わ
れている０発生するｃｏのうち完全燃焼させる割合を２
次燃焼率と称するが、この２次燃焼率を大幅に高めるこ
とは溶融還元炉内の極端な温度上昇を招くため、炉体耐
大物寿命を縮めることとなり好ましくない、したがって
、２次燃焼率を１００％とする溶融還元炉操業は現実的
には起こり得ないため、溶融還元炉から還元性ガスであ
るＣＯが発生する１本発明ではこの還元性ガスを予備還
元炉に導入して鉱石の還元に利用する。

〈実施例〉 第１図に示した本発明に係る装置で粒度−１ｏ鵬（篩下
）の豪州系鉱石の予備還元を実施した。実施条件を第１
！２に示す、また第４図に比較例として実施した際に用
いた装置を示す、比較例の装置の寸法は第１図の装置と
同じである。さらに他の条件も本発明の実施例と等しく
した０本実施例で予備還元装置の内筒と外筒との高さの
比Ｈ＊　／　Ｈ＋−〇、２として行ったが、これは扱う
粉鉱石の粒径に応じて変化すれば、その効果は同等であ
る。

ｖａ環環流動子予備還元炉の鉱石補給と排出は、捕集器
を除（循環経路のいずれかの位置に粉粒状鉱石補給管と
粉粒状鉱石排出管を独立に接続し、これらを介して行う
、これらの管の接続位置は、Ｗｉ環流動層の原理上、捕
集器を除く粉粒状鉱石の循環経路であればいずれの箇所
でもその作用は同等であるが、補給した未還元の粉粒状
鉱石がそのまま排出されるのを防止するように配慮する
必要がある。

具体的には、粉粒状鉱石補給管は、還元炉下部。

還元炉最上部又はダウンカマー上部に接続され、粉粒状
鉱石排出管は還元炉下部又はダウンカマー下部に接続さ
れることが多い、後述の実施例では補給管をダウンカマ
ー上部に接続し、排出管をダウンカマー下部に接続した
場合について触れたが、上述のようにその他の部位に接
続した場合でも本発明装置の作用は同等である。

第２表に実施例と比較例との流動層内の粒子滞留量５粒
子循環速度、抜き出し粒子の平均還元率と製品排出速度
を示す、比較例１では、実施例と粒子滞留量を等しくな
るように操作したが、粒子循環速度と排出された製品の
平均還元率が実施例に比べて小さくなる。すなわち比較
例１の場合は実施例に比べ、実ガス浦速以上の終末速度
を有する粗粒の抜き出し速度が小さいために、粒子循環
速度が小さくなってしまい、生産性が劣ることがわかっ
た。

さらに比較例２として第４図の装置で高ガス流速での操
作を行った０粒子循環速度と製品の平均還元率は実施例
の場合と同程度となった０本発明に係る装置を用いた場
合の製品の粒度構成と、第４図の装置で高ガス流速での
操作をした場合の製品の粒度構成を原鉱石の粒度構成と
ともに第３図に示す。

第４図の装置を高ガス流速で操作した場合には、本発明
に係る装置と同程度の生産性を得ることは可能であるけ
れども、第３図に示されたように鉱石の粉化が著しく、
さらにサイクロンでの捕集効率も低下した。粉粒状鉱石
排出管口から排出した粉鉱石は、熔融還元炉のサイド羽
目等から吹き込みをしてもよい。

第１図に示された本発明装置の粗粒排出管２から排出さ
れた粉鉱石と第４図に示された比較例２の排出管１１か
ら排出された２種兼の予備還元鉱石（実施例の処理鉱石
、比較例の処理鉱石）を公称ｉｏｏ　ｔの溶融還元炉の
炉口からｌｔ７’＋Ｉｎの投入速實で添加した。鉄浴の
温度、送酸速度、ランスハイド等は両者共等しくした。

両者の添加歩留りを第３表に示したが、明らかに本発明
に係る装置で処理した平均径の大きな予備還元鉱石の方
が添加歩留りが高く、本発明に係る装置の効果が認めら
れる。

第　　１ 表 第　　２　　表 〈発明の効果〉 本発明によると、還元ガス流速を小さく抑え、鉄鉱石の
粉化を極力防止しつつ、広い粒径範囲の鉄鉱石を効率的
に予備還元することができると共に、予備還元された粗
粒鉱石を直接溶融還元炉に投入できるので歩留りも向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の構成図、第２図は流動層内
での粒子の挙動の模式図、第３図は処理方法別の処理鉱
石の粒度構成を示す特性図、第４図は比較例として実施
した装置の構成図である。 第　　３　　表 １・・・予備還元炉、　　２・・・粗粒排出管、３・・
・定量供給装置、　４・・・斜管、５・・・排出管、　
　　　６・・・捕集器、７・・・ダウンカマー　　９・
・・炉口投入管、１０・・・粉粒状鉱石補給管、 １１・・・粉粒状鉱石排出管、 １２・・・下部排出口、　　１３・・・ガス、１４・・
・鉱石、　　　　　１５・・・下降粒子流、ｌ６・・・
上昇粒子流、 １７・・・粒子供給管、 １８・・・鉄溶式溶融還元炉、 １９・・・排ガス処理ダクト、 ２０・・・送酸ランス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 還元ガスによって粉粒体を流動層状態にする流動層部と
   、流動層部上部から排出する粉粒体を捕集する捕集器と
   、捕集した粉粒体を流動層部に戻す斜管とからなる循環
   流動層予備還元炉と、鉄溶式溶融還元炉とで構成される
   鉱石の還元装置であって、 流動層を形成する円筒状の予備還元炉とその外周に配設
   されそれより長い同心円状の粗粒排出管とで構成され、
   粗粒排出管下端部に下部排出口を具えた流動層部と、流
   動層部上部から排出する粉粒体を捕集する捕集器とそれ
   に連設されたダウンカマーと、粗粒排出管下部排出口か
   ら排出される粉粒体が直接投入され還元される鉄溶式溶
   融還元炉とからなることを特徴とする鉱石の還元装置。