JPH08506858A - 鉄を製造する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 反応炉、例えば転換炉（１０）内の溶解浴における精鉱または予還元された精鉱の溶解還元によって鉄を製造する方法と、装置。精鉱と、炭素質還元剤とは、溶融する鉄の層（２８）と、その上に浮くスラグの層（３０）とから成る溶解浴へ供給される。高温空気のような酸素含有ガスは、放出される還元ガスを燃焼して溶解浴を加熱するように、スラグ層に向って所謂後段燃焼帯（３７）内に吹き込み管（３８）により吹き込まれる。燃焼過程で生じる高温排気ガスは、反応炉の屋根における出口（１２）を経て外へ導かれる。酸素含有ガスは、吹き込みの際にはね上がるスラグおよび金属の滴がガス相における反応炉の冷却されない壁（１１）に達するのを防止するように、冷却パネル（４２）によって反応炉の壁から遮蔽された後段燃焼帯へ吹き込まれる。

Description

【発明の詳細な説明】 鉄を製造する方法と装置 本発明は、反応炉、例えば転換炉内の溶解浴における精鉱または予還元された 精鉱の溶解還元によって鉄を製造する方法および装置に関し、この方法および装 置では、精鉱または予還元され部分的に溶解された精鉱と、石炭のような炭素質 還元剤とが、溶解鉄の層と、その上に浮くスラグの層とから成る溶解浴へ供給さ れ、高温空気のような酸素含有ガスが、溶解浴を加熱するように放出される還元 ガスの燃焼をもたらすためにスラグ層に向って吹き込み管によって所謂後段燃焼 帯に吹き込まれ、発生する高温排気ガスが、反応炉の屋根の出口を経て排出され る。 世界の各地における溶解浴内の精鉱の溶解還元による実験の経験から、溶解浴 の表面の上および少し下の領域の煉瓦の内張の摩耗が大きな問題であることが判 っている。 スラグ面上での後段燃焼の際、予熱された空気または例えば純粋な酸素ガスの 噴流は、スラグの猛烈な攪拌がもたらされるような態様で供給される。就中Ｆｅ Ｏの高い含有量を含むスラグ滴は、後段還元帯内のガス相中へはね上げられる。 意図した通り、これは、高温燃焼ガスとスラグ滴との間に非常に良好な熱交換を 生じる。しかしながら、同時に、ＦｅＯを多く含有する大量のスラグ滴が、上方 および外方へ投げ付けられて、転換炉の屋根および壁の内張りを打撃する。燃焼 によって温度が溶解浴よりも著しく高いこれらの滴は、内張りの摩耗および破壊 を生じさせ、従って苛酷な損傷を生じさせる。この摩耗は、最悪になれば、工程 中に１．５mm／時間のように高くなり、これは、転換炉の内張りの作用寿命が１ ２００時間に過ぎないことを意味する。 摩耗および損傷を防止するため、転換炉に冷却壁の使用が提案されている。例 えば、完全に水冷パネルで作られた転換炉や、煉瓦の内張りが冷却用ガスに対す るチャンネルを有する転換炉が、使用されている。しかしながら、転換炉全体、 すなわち壁と屋根の冷却は、多くの熱損失を生じ、この熱損失を補う必要が有る のである。 本発明の目的は、上述の溶解還元の方法および装置の改良を提供することであ る。 本発明の特定の目的は、溶解還元法における転換炉のような反応炉の摩耗を低 減して耐久性を改良することである。 本発明の別の目的は、初期よりも高い温度が後段燃焼帯において許容可能であ る溶解還元法を提供することである。 本発明による方法は、酸素含有ガスが転換炉の後段燃焼帯に吹き込まれ、この 吹き込みの際にはね上がるスラグおよび金属の滴がガス相における反応炉の冷却 されない壁に達するのを防止するように、該燃焼帯が冷却されるパネルによって 反応炉の壁から遮蔽されることを特徴とする。 精鉱の溶解還元によって鉄を製造する装置は、冷却されるパネルで作られた遮 蔽が配置されて、スラグ層と排気ガスの出口との間の領域にて反応炉または相当 する装置の煉瓦壁から後段燃焼帯を遮蔽することを特徴とする。 本発明によると、後段燃焼は、反応炉の残りの部分から、冷却されるパネルに よって遮蔽された空間にて行われる。該パネルは、後段燃焼段階におけるガス相 内へはね上がる高温溶融滴が反応炉の煉瓦壁に達するのを防止する。例えば水、 ガスまたは蒸気で冷却されてもよいパネルは、冷却されない煉瓦壁よりも著しく 良好にこれ等の滴による摩耗に耐える。パネルは、反応炉の残りの部分における 不必要な冷却を防止するために、その外側に断熱層を設けられてもよい。大抵の 場合、いずれにしても、凝固滴の保護層がパネル上に形成される。 冷却されるパネルは、スラグの表面とガス出口との間に同心状に配置される直 立の円筒として成形されることが好ましい。該円筒は、これにより反応炉の後段 燃焼帯を包囲する。冷却されるパネルは、所要により、遮蔽された領域が截頭円 錐の形状となるように、その上端または下端を広げられてもよい。空気が後段燃 焼段階で使用されるとき、ガスの体積が非常に大きくなり得るため、パネルによ って遮蔽された空間をその下端において広げることが有利である。この遮蔽は、 正方形、矩形または例えば六角形の横断面であってもよい。従って、遮蔽は、平 らな水冷パネルまたは薄膜壁で形成され、これは、製造段階における利点である 。 冷却されるパネルは、好ましくは反応炉の屋根に定着される。所要により、開 口部が、遮蔽された部分の外側に生じるガスもガス出口へ流れ得るように、パネ ルの上部またはパネルと反応炉の屋根との間に設けられてもよい。あるいは、こ れ等のガスは別個のガス出口を経て反応炉から引き出されてもよい。 冷却されるパネルの下側端縁は、特定の場合にスラグ面に達するのを許容され てもよい。スラグ面とパネルまたはパネルの下部の開口部との間の間隙は、所要 により、ガスが後段燃焼帯の外側の空間から遮蔽領域を経てガス出口へ流れるの を許容する。 本発明を、冷却されるパネルで作られて溶解浴反応炉の上に配置される火焔室 内に供給される精鉱の予還元および部分的な溶解を伴う工程に適用する場合、火 焔室の冷却されるパネル壁の下側部分は、反応炉のスラグ面に完全にまたは部分 的に達するように、容易に一層長く作られてもよい。従って、後段燃焼帯は、火 焔室の下側部分まで延長可能である。 上述の方法では、後段燃焼段階において必要な酸素含有ガスは、上方へ流れる 高温ガスが反応炉の遮蔽される部分において既に渦巻を形成しこれにより火焔室 内の渦巻の形成を促進するように、１本または何本かの吹き込み管により転換炉 内へ接線方向に導入されることが好ましい。 次に、添付図面を参照して本発明を一層詳細に説明するが、単一の図は、本発 明による鉄の精鉱の溶解還元用設備を概略的に例示する。 例示した設備は、予還元された溶融精鉱の溶解還元用転換炉１０を備えている 。転換炉は、内部を煉瓦１１で内張りされる。転換炉のガス出口１２は、精鉱の 予還元および溶融のための火焔室１４へ連結される。火焔室は、水冷される薄膜 壁１５を備えている。例えば流動床を有する反応炉１６が、精鉱を予熱するため に火焔室の頂上に配置される。 精鉱は、入口１８を経て反応炉１６の反応炉室１７内へ導かれる。火焔室から の高温ガスが、開口部２０を経て反応炉の底部へ送入される。精鉱は、反応炉室 内で排気ガスによって予熱され、反応炉の上部を経て上方へ流れるガスにより同 伴されて粒子分離器２２へ流れる。予熱された精鉱の一部は、反応炉室へ再循環 され、一方、他の部分は、チャンネル２４を経て火焔室へ送られる。炭素質還元 剤２６が、同時に火焔室へ導入される。 予熱された精鉱は、火焔室内で予還元されて溶解され、転換炉の溶解浴２８， ３０における酸化鉄の最終還元のために転換炉へ流下する。該溶解浴は、転換炉 の底部の鉄層２８と、鉄層の上面の上のスラグ層３０とから成っている。石炭３ ２および熱風空気３４が、転換炉の底部の開口部を経て転換炉に導入される。鉄 およびスラグは、転換炉の側部の出口３６を経て引き出される。 溶解浴への熱伝達を増大するため、熱風空気のような酸素含有ガスが、スラグ の表面４０よりも上方に配置された吹き込み管３８を経て後段燃焼帯３７へ導入 される。この熱風空気は、上方へ流れるガスが渦巻を形成して火焔室内の渦巻の 形成を促進するように、吹き込み管によって接線方向に吹き込まれる。熱風空気 は、スラグ層に猛烈な乱流をもたらし、一方、還元ガスは、熱を発生して燃焼さ れる。この猛烈な乱流は、ガス相とスラグとの間の後段燃焼帯における良好な熱 伝達を生じ、金属は、はねかけを上げて落下する。 本発明によると、転換炉内の後段燃焼帯は、冷却されるパネル４２によって遮 蔽される。該パネルは、火焔室の冷却される壁１５を転換炉内に下方へ延長する ことによって形成されている。 図示の工程では、最終還元が、金属層内に溶解している炭素によって行われる 。熱風空気は、金属層２８と同様にスラグ層３０へエネルギを供給する後段燃焼 のために使用される。スラグ層は、鉄層に比較して薄い。 その他の対応する溶解浴の工程は、後段燃焼の段階において酸素ガスを使用し てもよく、鉄層よりも著しく厚いスラグ層を有し、石炭の全量をガス相またはス ラグ層中へ上方から導入する。これ等の工程では、後段燃焼は、主として膨脹す るスラグ層へエネルギを供給する。還元は、コークス粒子によって達成され、鉄 は、スラグに浮遊されて落下する。 後段燃焼に対する空気の使用は、純粋な酸素ガスを使用する工程に比較して、 空気中の窒素の高い含有量により、鉄の一層少い再酸化を生じる。酸素の７０％ は、空気を使用する工程において利用され、一方、４０％の酸素のみが、酸素ガ スを用いる工程において使用される。更に、空気の使用は、スラグ層における泡 の形成を弱める傾向があり、これは、利点である。更に、空気がスラグ層内に著 しく一層猛烈な乱流をもたらすため、空気の使用は、ガス相とスラグ相との間に 密接な接触を生じる。後段燃焼帯のまわりの遮蔽され冷却される面の使用は、転 換炉において上述の猛烈な乱流を利用することを可能にする。 上述し例示した実施例では主として火焔室内の予還元を有する工程の溶解還元 に関して本発明を説明したが、本発明はこの実施例に制限されるものではない。 本発明は、その上、種々な転換炉の工程に使用可能である。本発明は、添付請求 の範囲に記載される創意に富む観念の範囲内で多くの態様に変更可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．反応炉、例えば転換炉内の溶解浴における精鉱または予還元された精鉱の 溶解還元によって鉄を製造するための方法であって， −精鉱または予還元され部分的に溶融された精鉱と、石炭のような炭素質還元剤 とが、溶融鉄の層と、その上に浮くスラグの層とから成る前記溶解浴へ供給され ， −高温空気のような酸素含有ガスが、放出される還元ガスの燃焼をもたらして前 記溶解浴を加熱するように前記スラグ層に向って１本または何本かの吹き込み管 により所謂後段燃焼帯内へ吹き込まれ， −発生した高温排気ガスが、前記反応炉の屋根の出口を経て排出される方法にお いて， 前記酸素含有ガスは、吹き込みの際にはね上がる前記スラグおよび金属の滴が ガス相における前記反応炉の冷却されない壁まで到達するのを防止するように、 冷却されるパネルによって該反応炉の壁から遮蔽された後段燃焼帯へ前記転換炉 内に吹き込まれることを特徴とする方法。 ２．請求の範囲第１項に記載の方法において，精鉱が、排気ガスに対する出口 開口部の上方に同心状に配置されるフラッシュ室を経て前記反応炉内に導入され ，該反応炉からの排気ガスが、火焔室内の精鉱の少くとも部分的な溶解と予還元 とのために、該火焔室へ送られる方法。 ３．請求の範囲第２項に記載の方法において，前記排気ガスが前記後段燃焼帯 および前記火焔室内で上方への渦巻を形成するように、高温酸素含有ガスが、接 線方向に吹き込まれる方法。 ４．請求の範囲第２項に記載の方法において，前記火焔室からの排気ガスが、 前記フラッシュ室へ送給されるべき精鉱を予熱するために該火焔室の上方に配置 される反応炉へ送られる方法。 ５．請求の範囲第１項に記載の方法において，前記後段燃焼帯が、水冷パネル によって前記反応炉の壁から遮蔽される方法。 ６．反応炉、例えば転換炉（１０）内の溶解浴における精鉱または予還元され た精鉱の溶解還元によって鉄を製造し，該溶解浴が、溶融する鉄の層（２８）と 、 その上に浮くスラグの層（３０）とから成り，前記反応炉が、 −精鉱または予還元されて部分的に溶融した精鉱に対する１つまたは幾つかの入 口と、石炭のような炭素質還元剤に対する１つまたは幾つかの入口と， −放出される還元ガスの燃焼と、前記溶解浴の加熱とをもたらすように前記スラ グの表面（４０）の上方の前記反応炉内の所謂後段燃焼帯へ高温ガスのような酸 素含有ガスを導入する１本または何本かの高温ガス吹き込み管（３８）と， −前記後段燃焼帯の上方の前記反応炉の屋根に配置された、後段燃焼過程で生じ る高温排気ガスに対する少くとも１つのガス出口（１２）とを有する装置におい て， −冷却されるパネル（４２）で作られる遮蔽が、前記スラグ層（３０）と排気ガ スに対する前記出口（１２）との間の領域において前記反応炉の煉瓦壁（１１） から前記後段燃焼帯（３７）を遮蔽するように配置されることを特徴とする装置 。 ７．請求の範囲第６項に記載の装置において，前記遮蔽が、前記ガス出口（１ ２）に同心状に配置された直立の円筒形パネル面（４２）で形成される装置。 ８．請求の範囲第６項に記載の装置において，前記遮蔽が、截頭円錐形の形状 を取るパネル面で形成され、前記ガス出口に同心状に配置される装置。 ９．請求の範囲第６項に記載の装置において，前記遮蔽が、平らなパネル面で 形成される装置。 10．請求の範囲第６項に記載の装置において，前記遮蔽の上側部分が、前記反 応炉の屋根における前記ガス出口（１２）のまわりに配置される装置。 11．請求の範囲第６項に記載の装置において，前記遮蔽の下側部分が、前記ス ラグの表面（４０）に達する装置。