JPH09296209A - Production of molten metal with carbonaceous material packing layer type smelting reduction furnace - Google Patents
Production of molten metal with carbonaceous material packing layer type smelting reduction furnaceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融還元炉内に炭
素系固体還元剤の充填層が形成され、炉下部に少なくと
も上下2段に配設された複数の羽口より酸素含有熱風を
吹き込むと共に、前記複数の羽口のうち最上段に位置す
る羽口または最上段羽口を包含する選択した羽口より、
粉粒状の金属酸化物原料を前記充填層内に吹き込み、前
記金属酸化物原料を溶融還元して溶融金属を製造する方
法の改良に関し、とくに溶融還元炉により燐含有量の少
ない溶融金属を製造することを目的とするものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has a packed bed of a carbon-based solid reducing agent formed in a smelting reduction furnace, and blows oxygen-containing hot air through a plurality of tuyere arranged at least in two stages below and below the furnace. Together with a selected tuyere that includes the tuyere located at the uppermost stage or the uppermost tuyere among the plurality of tuyere,
A method for producing a molten metal by blowing a powdery metal oxide raw material into the packed bed and subjecting the metal oxide raw material to smelt reduction to produce a molten metal, and particularly to produce a molten metal having a low phosphorus content by a smelting reduction furnace. That is the purpose.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、溶融金属として、たとえば溶銑
を多量に製造するには、塊状の原料を必要とする高炉が
用いられることが多い。しかしながら、最近の原料事情
により、酸化鉄または各種の金属酸化物を含有する鉱石
類は、塊状のものが減少し、粉状もしくは小粒状のもの
が多くなっており、その傾向は益々増大すると考えられ
る。このため、通常、粉粒状の鉄鉱石をDL式焼結機に
よって塊状の焼結鉱にした後、高炉に装入している。し
かし、粉粒状の鉄鉱石を焼結する焼結機には莫大な設備
投資を行う必要があるばかりでなく、焼結機の操業を維
持、管理していくためにも多大な費用が掛かり、高炉で
製造する銑鉄のコストを上昇させている。2. Description of the Related Art Generally, in order to produce a large amount of molten metal, for example, hot metal, a blast furnace that requires a lumpy raw material is often used. However, due to the recent circumstances of raw materials, the number of ores containing iron oxide or various metal oxides has decreased in the form of lumps and increased in the form of powders or small grains, which is considered to increase more and more. To be For this reason, usually, iron ore in the form of powder or granules is made into a lump-shaped sinter by a DL type sintering machine and then charged into a blast furnace. However, not only is it necessary to make a huge investment in equipment for a sintering machine that sinters powdered iron ore, but it also costs a great deal to maintain and manage the operation of the sintering machine. It is raising the cost of pig iron produced in the blast furnace.
【0003】そこで、高炉による溶銑の製造において、
コストダウンを図るため羽口から粉状鉱石類を吹き込む
検討が行われているが、粉状鉱石類の吹き込み量を増大
させていくと、吹き込み鉱石類が羽口先端部に付着し、
羽口の吹き込み口を閉塞してしまうので、粉状鉱石類を
多量に吹き込むことは困難であり、根本的な解決策とは
なっていないのが実情である。Therefore, in the production of hot metal by a blast furnace,
In order to reduce costs, it is being studied to blow powdered ore from the tuyere, but as the amount of powdered ore blown increases, the blown ore adheres to the tip of the tuyere,
It is difficult to blow a large amount of powdery ores because it blocks the tuyere's blowing port, and it is not a fundamental solution.
【0004】一方、低燐銑又は低燐鋼を製造するには、
高炉による溶銑製造時に低燐コークスを使用したり、転
炉の吹錬負荷を軽減するために行う溶銑の予備処理時に
脱燐処理したり、あるいは製鋼工程内において脱燐処理
すること等が一般に行われている。それらプロセスのう
ち、高炉に低燐コークスを装入するため、たとえば、特
開昭52-105920 号公報に記載の従来技術により低燐コー
クスを製造し、これを高炉に使用することにより溶銑の
燐含有量を低下させることが考えられるが、この方法で
製造したコークスは価格が高く、経済的見地から不利で
ある。On the other hand, in order to produce low phosphorus pig iron or low phosphorus steel,
Generally, low phosphorus coke is used during hot metal production in a blast furnace, dephosphorization is performed during hot metal pretreatment to reduce the blowing load of the converter, or dephosphorization is performed in the steelmaking process. It is being appreciated. Among these processes, in order to load low phosphorus coke into the blast furnace, for example, low phosphorus coke is produced by the conventional technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-105920, and this is used in the blast furnace to dissolve phosphorus in the hot metal. Although it is possible to reduce the content, the coke produced by this method is expensive and disadvantageous from an economical point of view.
【0005】また、溶銑予備処理での脱燐には、新たに
予備処理設備が必要となると共に、高炉出銑樋やトピー
ドカーの耐火物寿命を縮める等の問題点を伴う。溶銑の
予備処理や製鋼工程内における脱燐処理は、次工程の転
炉吹錬や炉外脱硫処理に種々の負担をかけるので、製銑
または製鋼のトータルプロセスとしてみれば不経済とな
る。さらに、低燐鋼を狙うためには、電解法という製鉄
技術もあるが、エネルギーコストが莫大なものとなり、
大量生産には適さない。Further, dephosphorization in the hot metal pretreatment requires new pretreatment equipment, and has problems such as shortening the refractory life of the blast furnace tap pipe and the tope car. Preliminary treatment of hot metal and dephosphorization in the steelmaking process impose various burdens on converter blowing and external desulfurization in the next process, which is uneconomical when viewed as a total process of ironmaking or steelmaking. Furthermore, in order to aim at low phosphorus steel, there is a steelmaking technology called electrolysis, but the energy cost becomes enormous,
Not suitable for mass production.
【0006】そこで近年、低燐コークス等の高価な炭材
を用いることなく、燐含有量が0.05重量%以下の低燐銑
を安価に大量生産する方法として、特開昭57-198205
号、特開昭58-77548号公報等の多くの公報に、炭材充填
層型の溶融還元炉を用いて溶銑を製造する方法が提案さ
れている。図2に示すように炭材充填層型の溶融還元炉
1は、上段羽口4と下段羽口5を備え、炉上方の炭材供
給装置6からコークス等の炭素系固体還元材(炭材)が
供給され、炉内に炭材充填層19を形成する。そして高温
送風装置2から熱風が供給され、高温送風分配装置3に
よってこの熱風を上下2段の羽口4、5に分配する。粉
粒状鉱石供給装置7に貯蔵されている酸化鉄を含有する
粉粒状鉱石類およびフラックス供給装置8に貯蔵されて
いる粉粒状フラックスは、粉粒体吹き込み装置9により
粉粒体輸送管10を経て、上段羽口4内に配置されたメイ
ンランス14から空気等のキャリアガスと共に炉内に吹き
込まれる。Therefore, in recent years, as a method for inexpensively mass-producing low phosphorus pig iron having a phosphorus content of 0.05% by weight or less without using expensive carbon materials such as low phosphorus coke, Japanese Patent Laid-Open No. 57-198205.
In many publications such as Japanese Patent Laid-Open No. 58-77548 and Japanese Patent Laid-Open No. 58-77548, there is proposed a method for producing hot metal using a carbon material packed bed type smelting reduction furnace. As shown in FIG. 2, a carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnace 1 is provided with an upper stage tuyeres 4 and a lower stage tuyeres 5, and a carbonaceous solid reducing material such as coke (carbonaceous material is supplied from a carbonaceous material supply device 6 above the furnace. ) Is supplied to form a carbonaceous material packed bed 19 in the furnace. Then, hot air is supplied from the high-temperature air blower 2, and the hot air is distributed by the high-temperature air blower distributor 3 to the tuyeres 4 and 5 in the upper and lower stages. The iron ore-containing powdery ores stored in the powdery ore supply device 7 and the powdery or granular flux stored in the flux supply device 8 are passed through the powdery or granular material blowing device 9 through the powdery or granular material transport pipe 10. , Is blown into the furnace together with a carrier gas such as air from a main lance 14 arranged in the upper tuyeres 4.
【0007】メインランス14から炉内に吹き込まれた粉
粒状の鉄鉱石類(酸化鉄原料)および粉粒状のフラック
スは、炉内に吹き込まれた熱風(高温空気または酸素富
化高温空気)により上段羽口4の前方に形成されるレー
スウェイ18の空間で溶融する。この溶融物が下段羽口5
まで滴下する間に還元され、炉床に溶銑とスラグとして
滞留し、スラグは出滓口11から、溶銑は出銑口12からそ
れぞれ排出される。その際、溶融還元炉1の炉頂から排
出したガスは、排ガス処理装置13で処理するようになっ
ている。The powdery granular iron ore (iron oxide raw material) and the particulate granular flux blown from the main lance 14 into the furnace are heated by the hot air (high temperature air or oxygen-enriched high temperature air) blown into the upper stage. It melts in the space of the raceway 18 formed in front of the tuyere 4. This melt is the lower tuyere 5
It is reduced while it is dripped up and remains in the hearth as molten pig iron and slag. The slag is discharged from the slag spout 11 and the molten pig iron is discharged from the tap spout 12, respectively. At that time, the gas discharged from the top of the smelting reduction furnace 1 is processed by the exhaust gas processing device 13.
【0008】本出願人は、この炉頂から装入された全て
の炭材が1700℃以上の高温領域を通過するので、この炉
に装入されたコークス等の炭材中にたとえば燐酸カルシ
ウムCa3P2O3 として存在する燐は、下記の化学反応式
(1)、(2)、(3)により説明する化学反応により
脱燐されると考えていた。 (A) コークス中の燐は、高温のレースウェイ部分で
次の反応により還元される。Since the entire carbonaceous material charged from the furnace top passes through a high temperature region of 1700 ° C. or higher, the applicant of the present invention has found that the carbonaceous material such as coke charged in the furnace has, for example, calcium phosphate Ca. Phosphorus existing as 3 P 2 O 3 was considered to be dephosphorized by the chemical reaction explained by the following chemical reaction formulas (1), (2) and (3). (A) Phosphorus in coke is reduced by the following reaction in the hot raceway part.
【0009】 Ca3 P2 O8 +5C→3CaO+2P+5CO ・・・・(1) また、SiO2 が存在すると、燐酸カルシウムからの固
体還元剤の炭素CおよびガスCOによる還元が容易にな
る。それは、前記コークス中の燐の還元が、SiO2 濃
度が高い領域で行われると、次の化学反応が進行するか
らである。 2Ca3 P2 O8 +3SiO2 +10C →3Ca2 SiO4 +4P+10C ・・・・(2) 2Ca3 P2 O8 +3SiO2 +10CO →3Ca2 SiO4 +4P+10CO2 ・・・・(3) の反応が起こり、脱燐が促進される。Ca 3 P 2 O 8 + 5C → 3CaO + 2P + 5CO (1) Further, the presence of SiO 2 facilitates the reduction of the solid reducing agent from calcium phosphate by carbon C and gas CO. This is because when the reduction of phosphorus in the coke is performed in the region where the SiO 2 concentration is high, the next chemical reaction proceeds. 2Ca 3 P 2 O 8 + 3SiO 2 + 10C → 3Ca 2 SiO 4 + 4P + 10C ···· (2) 2Ca 3 P 2 O 8 + 3SiO 2 + 10CO → 3Ca 2 SiO 4 + 4P + 10CO 2 ···· (3) the following reaction occurs, Dephosphorization is promoted.
【0010】そこで、上段羽口から酸化鉄を含有する粉
粒状の鉱石類(スラジ、ダストを含む)からなる酸化鉄
原料を装入するに際し、酸化鉄原料中のSiO2濃度を大き
くすることで、上段羽口前のSiO2濃度を大きくし、前記
化学反応式(2)、(3)の反応をさせることにより、
脱燐反応はより促進する。そして、還元された燐は、炉
内ガスと共に炉内を上昇するが、温度の低下に伴い一部
はダスト等に付着し、また一部はPN、PS、PO、PO2 等の
化合物になって炉頂から排ガスと共に抜け出し、レース
ウェイ下部のコークス中の燐濃度は低下する。 (B) 酸化鉄原料(鉱石類)中に含まれている燐は、
前記羽口先に形成されるレースウェイ近傍において下記
の化学反応式(4)により還元されるため、レースウェ
イ下部でコークス中の燐濃度は低下することになる。Therefore, when the iron oxide raw material consisting of iron ore powder-containing ores (including sludge and dust) containing iron oxide is charged from the upper tuyeres, the SiO 2 concentration in the iron oxide raw material is increased. , By increasing the SiO 2 concentration in front of the upper tuyere and causing the reactions of the above chemical reaction formulas (2) and (3),
The dephosphorization reaction is accelerated. Then, the reduced phosphorus rises in the furnace together with the gas in the furnace, but as the temperature decreases, part of it adheres to dust and the like, and part of it becomes compounds such as PN, PS, PO, and PO 2. And the phosphorus concentration in the coke at the bottom of the raceway is reduced. (B) The phosphorus contained in the iron oxide raw material (ore) is
Since it is reduced by the following chemical reaction formula (4) in the vicinity of the raceway formed at the tuyere tip, the phosphorus concentration in the coke decreases at the lower portion of the raceway.
【0011】 2Fe3 (PO4 )2 +16CO→3Fe2 P+P+16CO2 ・・・(4) つまり、羽口から吹き込んだ酸化鉄原料は、レースウェ
イ部分で溶融し、前記化学反応式(4)の反応により一
部の燐は炉内を上昇し、溶融物はコークス間を滴下しな
がら還元されて炉下部に移動し、銑鉄となる。その際、
前記化学反応式(1)の反応によってコークス中の燐濃
度は低下しているので、滴下する間に溶融物がコークス
中の燐を吸収する量が少なく、溶銑中の燐濃度は低くな
る。炉頂から装入された全ての炭材が炭材充填層におけ
る1700℃以上の領域を通過する場合、燐と酸化鉄が共存
するレースウェイ部分では温度が十分高温なので、気体
の燐は速やかに炉内を上昇し、溶融物は粘度が小さくす
ぐに滴下するので、溶銑中への燐のトラップはほとんど
起きない。2Fe 3 (PO 4 ) 2 + 16CO → 3Fe 2 P + P + 16CO 2 (4) That is, the iron oxide raw material blown from the tuyere melts at the raceway portion and the reaction of the chemical reaction formula (4) As a result, a part of phosphorus rises in the furnace, the melt is reduced while dripping between the cokes, and is moved to the lower part of the furnace to become pig iron. that time,
Since the phosphorus concentration in the coke is lowered by the reaction of the chemical reaction formula (1), the amount of phosphorus absorbed in the coke during the dropping is small, and the phosphorus concentration in the hot metal becomes low. When all the carbonaceous materials charged from the furnace top pass through the area of 1700 ° C or higher in the carbonized material packed bed, the temperature is sufficiently high in the raceway part where phosphorus and iron oxide coexist, so the gas phosphorus is promptly discharged. As the temperature rises in the furnace and the melt has a small viscosity and drops quickly, trapping of phosphorus into the hot metal hardly occurs.
【0012】なお、吹き込む酸化鉄原料の粒径が細かけ
れば細かいほど、個々の粒子の中心までの伝熱が速いた
め、短時間で昇温し易く前記化学反応式(4)の反応
は、よりスムーズに行われる。また、高温であるほど粘
度が小さくなるので、燐と溶銑との共存時間が短くなる
ため、溶銑中の燐濃度が低下する。さらに、レースウェ
イに吹き込まれた酸化鉄は、溶融し、吸熱反応で還元さ
れるため、コークス温度を低下させる方向に作用する。
そこで、吹き込む酸化鉄として不純物の少ないものを用
い、不純物昇温のための無駄な熱量を小さくしたり、吸
熱量の小さい酸化鉄を用いたりすることにより、溶銑中
の燐濃度の低下を促進することも可能である。前記
(B)で説明した酸化鉄原料(鉱石類)から脱燐した燐
も、温度の低下にともない一部はダスト等に付着し、ま
た、一部はP 、N 、PS、PO、PO2 等の化合物になり炉頂
から抜け出し、除去される。The finer the particle size of the iron oxide raw material to be blown, the faster the heat transfer to the center of each particle, so that the temperature rises easily in a short time, and the reaction of the chemical reaction formula (4) is It is done more smoothly. Further, the higher the temperature is, the lower the viscosity is, and the coexistence time of phosphorus and hot metal is shortened, so that the phosphorus concentration in the hot metal is lowered. Further, the iron oxide blown into the raceway is melted and reduced by an endothermic reaction, so that it acts to lower the coke temperature.
Therefore, by using iron oxide having a small amount of impurities to be blown in to reduce the amount of heat that is wasted for raising the temperature of impurities, or by using iron oxide having a small endothermic amount, the reduction of the phosphorus concentration in the hot metal is promoted. It is also possible. The phosphorus dephosphorized from the iron oxide raw materials (ores) described in (B) above also adheres to dust etc. partly as the temperature decreases, and partly as P 2, N 2, PS, PO, PO 2 It becomes a compound such as, and it escapes from the furnace top and is removed.
【0013】しかしながら、炭材充填層型の溶融還元炉
における製錬領域は、レースウェイ空間とその下部の溶
融物が滴下する部分が主体で、しかもこの製錬領域での
反応の大半は吸熱反応である。この熱を補償するため、
下段羽口で炭材を燃焼させ、送風熱量で補償する必要が
あった。また、この炉で生産量を増やそうとして大量の
酸化鉄原料粉を羽口から吹き込んだ場合、レースウェイ
部で大きな吸熱反応が起こり、レースウェイ周辺の温度
が1700℃以下になってしまい、溶銑中の燐濃度が上昇す
る。そのため、多量の炭材を燃焼させて熱補償する必要
があった。However, the smelting region in the carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnace is mainly composed of the raceway space and the portion below which the molten material drips, and most of the reaction in this smelting region is an endothermic reaction. Is. To compensate for this heat,
It was necessary to burn the carbonaceous material at the lower tuyeres and compensate for it with the amount of blast heat. In addition, when a large amount of iron oxide raw material powder was blown from the tuyere in an attempt to increase the production amount in this furnace, a large endothermic reaction occurred in the raceway part, the temperature around the raceway became 1700 ° C or less, and the hot metal The phosphorus concentration in the inside increases. Therefore, it is necessary to burn a large amount of carbonaceous material for thermal compensation.
【0014】さらに、下段羽口で多量の炭材コークスを
燃焼させると、上下羽口間の炭材の降下速度が速くな
り、融体の上下羽口間の滞留時間が短くなるので、未還
元のまま融体が滴下する。上下羽口間の滞留時間を確保
して還元を進めるためには、上下羽口間の距離を十分長
くする必要があり、設備的に炉高を高くする必要があっ
た。つまり、この炭材充填層型の溶融還元炉でコークス
中の燐を十分気化させるためには、設備費が嵩む炉高の
高い炉とし、かつ高価な炭材を多量に使用しなければな
らないという問題点があった。Further, when a large amount of carbonaceous material coke is burned in the lower tuyeres, the rate of descent of the carbonaceous material between the upper and lower tuyeres becomes faster, and the residence time between the upper and lower tuyeres becomes shorter, so that unreduced The melt is dripped as it is. In order to secure the residence time between the upper and lower tuyeres and proceed with the reduction, it was necessary to make the distance between the upper and lower tuyeres sufficiently long, and it was necessary to increase the furnace height in terms of equipment. In other words, in order to sufficiently vaporize the phosphorus in the coke in this carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnace, the furnace cost must be high and the cost must be high and a large amount of expensive carbonaceous material must be used. There was a problem.
【0015】そこで本出願人は、炭材充填層型溶融還元
炉の特性を生かして、燐含有量が0.05%以下の低燐銑を
安価に大量生産可能な方法として、特開平5-9527号公報
及び特開平5-247549号公報等に開示されている方法を提
案した。それは、炭材充填層型の溶融還元炉が高炉と異
なり、炉内に所謂軟化融着体が形成されず燐の炉内循環
が起きないので、低燐銑の製造に好ましいからである。
つまり、前記公報で明らかにしたように、炉内温度を高
温に調整することで気化脱燐が可能になるのである。こ
のように、本出願人が提案した炭材充填層型の溶融還元
炉は、将来のエネルギー源の枯渇問題を解決するばかり
でなく、燐含有量の低い銑鉄の製造にも好適である。Therefore, the applicant of the present invention discloses, as a method for inexpensively mass-producing low phosphorus pig iron having a phosphorus content of 0.05% or less, by utilizing the characteristics of a carbon material packed bed type smelting reduction furnace. The methods disclosed in the official gazette and Japanese Patent Laid-Open No. 5-247549 have been proposed. This is because the carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnace is different from the blast furnace, because a so-called softened fusion body is not formed in the furnace and phosphorus is not circulated in the furnace, which is preferable for the production of low phosphorus pig iron.
That is, as disclosed in the above publication, vaporization and dephosphorization can be performed by adjusting the temperature in the furnace to a high temperature. Thus, the carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnace proposed by the present applicant not only solves the problem of exhaustion of future energy sources, but is also suitable for the production of pig iron having a low phosphorus content.
【0016】しかしながら、これまでに提案された炭材
充填層型の溶融還元炉を用いる製錬方法は、低燐銑製造
の観点からは未だに問題点を残している。すなわち、特
開平5-9527号公報に開示された従来技術においては、上
段羽口吹き込む酸化鉄原料として、FeO を20%以上含む
ものを必要とし、また特開平5-247549号公報に開示され
た従来技術においてはやはり、羽口から吹き込む酸化鉄
原料として、気化した燐が凝集した金属酸化物を必要と
する。このような酸化鉄原料は、金属酸化物鉱石として
一般的なものでなく、したがって、これらの溶融還元処
理プロセスは、酸化鉄原料の選択範囲が狭く、限られた
場合にしか使用できないという弱点があった。However, the smelting methods using the carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnaces proposed so far still have problems from the viewpoint of low phosphorus pig iron production. That is, in the prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-9527, the iron oxide raw material to be blown into the upper tuyeres needs to contain 20% or more of FeO, and is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-247549. In the prior art, again, the iron oxide raw material blown from the tuyere requires a metal oxide in which vaporized phosphorus is aggregated. Such iron oxide raw materials are not common as metal oxide ores, and therefore, these smelting reduction treatment processes have a weak point that the selection range of iron oxide raw materials is narrow and can be used only in a limited case. there were.
【0017】前記のような特定の酸化鉄原料を使用でき
ない場合、従来の溶融還元炉に設けた羽口から吹き込ん
だ酸化鉄原料中の燐は、高温のレースウェイ内で気化さ
れるが、酸化鉄原料粉が十分に分散しない状態で溶融す
るため、レースウェイ内部で溶融還元が進行してしま
う。このため、生成したメタルに燐ガスが吸収され、結
果として所望の低燐銑を製造するのが困難である。この
ように、これまで提案された炭材充填層型の溶融還元炉
を用いる製錬方法は、低燐銑製造の観点からは未だ問題
点を残している。When the specific iron oxide raw material as described above cannot be used, the phosphorus in the iron oxide raw material blown from the tuyere provided in the conventional smelting reduction furnace is vaporized in the high temperature raceway, but is oxidized. Since the iron raw material powder melts in a state where it is not sufficiently dispersed, smelting reduction proceeds inside the raceway. Therefore, the generated metal absorbs phosphorus gas, and as a result, it is difficult to produce a desired low phosphorus pig iron. As described above, the smelting methods using the carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnaces that have been proposed so far still have problems from the viewpoint of low phosphorus content production.
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】油を含んだ金属屑、金
属スラジまたは金属ダスト等は、金属原料として有用な
Ni、Mo等を含有しているうえに、安価に入手できる
ものであり、従来からその有効利用が望まれていた。し
かし、電気炉や転炉等で溶解使用すると油分が気化して
排ガス系を詰まらせるという問題がある。また、高炉の
羽口に気体輸送して吹き込もうとすると粘性の高い油分
のため、搬送管や吹き込み管内に付着し、詰まりを生じ
て長時間の吹き込みが困難である。一方、スラリー状に
して吹き込もうとすると、炉内圧力が高いために、吹き
込み管先で原料粉の付着が生じ、これが徐々に成長して
スラッギングを生じ、やはり安定した吹き込みができな
いという問題点があり、実用化されなかった。したがっ
て、現在では、含油金属屑等は、予め脱脂洗浄処理をし
て使用しているため、その処理コストによって、安価な
金属原料という利点が損なわれていた。Oil-containing metal scraps, metal sludges, metal dusts, etc. contain Ni, Mo, etc., which are useful as metal raw materials, and are available at low cost. Therefore, its effective use was desired. However, when used by melting in an electric furnace, a converter, etc., there is a problem that the oil content vaporizes and clogs the exhaust gas system. Further, when the gas is transported to the tuyere of the blast furnace and is blown into the tuyere, the oil has a high viscosity, so that it adheres to the inside of the transfer pipe or the blow-in pipe to cause clogging, making it difficult to blow for a long time. On the other hand, if you try to blow it into a slurry, the pressure inside the furnace is high, so that the raw material powder adheres to the tip of the blowing tube, and this gradually grows to cause slugging, which also makes stable blowing impossible. However, it was not put to practical use. Therefore, at present, since the oil-containing metal scraps and the like are used after being degreased and washed in advance, the processing cost impairs the advantage of being an inexpensive metal raw material.
【0019】炭材充填層型の溶融還元炉は、金属酸化物
原料、たとえば、酸化鉄原料として鉄鉱石類の他に転炉
吹錬の際に発生するスラジやダスト等の製鉄所から生じ
る各種スラジあるいはダストを利用できるメリットがあ
るうえに、油を含む金属屑等の含油金属原料を利用する
ことができる。さらに、高価な電力あるいは強粘結炭を
使用することなく、比較的安価な弱粘結炭あるいは非粘
結炭を使用するので、益々エネルギーコストの上昇が危
惧される今後の溶銑の製造炉として期待できる。本発明
は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、低燐コー
クス等の高価な炭材を用いることなく、燐含有量が0.05
重量%以下の低燐溶銑等の燐含有量の低い溶融金属を原
料鉱石類の品位によることなく安価に大量生産すること
ができる炭材充填層型溶融還元炉による溶融金属の製造
方法を提供することを目的とするものである。The carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnace is a metal oxide raw material, for example, iron ore as an iron oxide raw material, as well as various kinds of iron mills such as sludge and dust generated during blowing of a converter. In addition to the advantage of using sludge or dust, oil-containing metal raw materials such as oil-containing metal scraps can be used. Furthermore, since relatively inexpensive weak coking coal or non-caking coal is used without using expensive electric power or strong coking coal, it is expected as a future hot metal manufacturing furnace where there is a concern that the energy cost will increase more and more. it can. The present invention has been made in view of the above circumstances and has a phosphorus content of 0.05% without using expensive carbonaceous materials such as low phosphorus coke.
Provided is a method for producing a molten metal by a carbon material packed bed type smelting reduction furnace capable of mass-producing inexpensively a molten metal having a low phosphorus content such as a low-phosphorous molten pig iron with a weight percentage of less than or equal to a raw material ore at a low cost. That is the purpose.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため、鋭意研究を行い、本来脱燐に有利な炭
材充填層型の溶融還元炉が有する特性を活用し、油分を
含有する繊維状や粉状の金属屑または金属含有スラジや
金属含有ダストを用いることに着目し、種々実験を重ね
た結果なされたものである。すなわち、炭素系固体還元
材の充填層を形成した溶融還元炉に直接吹き込む繊維状
や粉状の金属屑または金属含有スラジや金属含有ダスト
に、必要に応じて廃油等の液体流動物を加えた各種スラ
リー状含油金属原料を使用し、これらを単独に、あるい
は適宜に組み合わせることによって炉内での気化脱燐を
促進させることに成功し、本発明を完成させるに至っ
た。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the inventors of the present invention have conducted extensive studies and utilized the characteristics of a carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnace, which is originally advantageous for dephosphorization, to obtain an oil content. This was made as a result of various experiments, paying attention to the use of fibrous or powdery metal scraps containing metal, metal-containing sludge, or metal-containing dust. That is, liquid fluid such as waste oil was added to the fibrous or powdery metal scrap or metal-containing sludge or metal-containing dust to be directly blown into the smelting reduction furnace in which the packed bed of carbon-based solid reducing material was formed. By using various slurry-like oil-containing metal raw materials and combining these alone or in an appropriate combination, it has succeeded in promoting vaporization and dephosphorization in the furnace, and completed the present invention.
【0021】すなわち、請求項1記載の本発明は、溶融
還元炉内に炭素系固体還元剤の充填層が形成され、炉下
部に少なくとも上下2段に配設された複数の羽口より酸
素含有熱風を吹き込むと共に、前記複数の羽口のうち最
上段に位置する羽口または最上段羽口を包含する選択し
た羽口に配置したメインランスを用いて、粉粒状の金属
酸化物原料を前記充填層内に吹き込み、前記金属酸化物
原料を溶融還元して溶融金属を製造する炭材充填層型溶
融還元炉による溶融金属の製造方法において、前記複数
の羽口のうち最上段羽口の位置および/または最上段羽
口より下部の位置に配置したサブランスを用いて、前記
充填層内に油分と金属分を含有するスラリー状含油金属
原料を吹き込むことを特徴とする炭材充填層型溶融還元
炉による溶融金属の製造方法である。That is, according to the present invention of claim 1, a carbon-based solid reducing agent packed layer is formed in the smelting reduction furnace, and oxygen is contained from a plurality of tuyere arranged at least in two stages below and below the furnace. While blowing hot air, using the main lance arranged at the tuyere located at the uppermost stage of the plurality of tuyere or at the selected tuyere including the uppermost stage tuyere, the metal oxide raw material in the form of powder is charged. In the method for producing molten metal by blowing into the layer, and melting and reducing the metal oxide raw material to produce molten metal, the position of the uppermost tuyere among the plurality of tuyere and A carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnace characterized in that a slurry-like oil-containing metal raw material containing an oil component and a metal component is blown into the packed bed by using a sublance arranged below the uppermost tuyere. Molten metal by It is a manufacturing method.
【0022】請求項2記載の本発明は、油分と金属分を
含有するスラリー状含油金属原料が、油分を含有する繊
維状金属屑、粉状金属屑、金属含有スラジまたは金属含
有ダストから選択した1種または2種以上に、液体流動
物を加えたスラリー状金属原料であることを特徴とする
請求項1記載の炭材充填層型溶融還元炉による溶融金属
の製造方法である。According to the second aspect of the present invention, the slurry oil-containing metal raw material containing oil and metal is selected from oil-containing fibrous metal scrap, powder metal scrap, metal-containing sludge or metal-containing dust. The method for producing molten metal in a carbonized material packed bed type smelting reduction furnace according to claim 1, characterized in that the raw material is a slurry-like metal raw material obtained by adding a liquid fluid to one or more types.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】従来は、炭素系固体還元材(炭
材)の充填層が形成され、炉腹下部に高温の酸素含有熱
風(空気又は酸素富化空気)を吹き込む少なくとも上下
2段に設けた複数の羽口を有する炭材充填層型の溶融還
元炉を用いて、羽口より酸素含有熱風と共に、酸化鉄を
含有する粉粒状の鉱石類を酸化鉄原料として充填層内に
吹き込み、酸化鉄原料中の酸化鉄を溶融還元して溶銑を
製造していた。しかし、前述のように従来の操業では、
羽口から吹き込んだ酸化鉄原料中の燐が高温のレースウ
ェイ内で気化されるが、レースウェイ内部で溶融還元に
より生成したメタルが存在するため、気化した燐の大部
分がメタルに溶解し、溶銑の脱燐を不十分なものにして
いた。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Conventionally, a packed bed of carbon-based solid reducing material (carbonaceous material) is formed, and at least two upper and lower stages for blowing hot oxygen-containing hot air (air or oxygen-enriched air) into the lower part of the furnace. Using a carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnace having a plurality of tuyere provided, with oxygen-containing hot air from the tuyere, blown into the packed bed as iron oxide raw material granular iron ore containing iron oxide, The iron oxide in the iron oxide raw material was melt-reduced to produce hot metal. However, as mentioned above, in conventional operations,
Phosphorus in the iron oxide raw material blown from the tuyere is vaporized in the high temperature raceway, but most of the vaporized phosphorus is dissolved in the metal because there is metal produced by smelting reduction inside the raceway, The dephosphorization of the hot metal was insufficient.
【0024】メタル中に移行する燐源としては、他に還
元材である炭材に含有される燐分もあり、炭材中の燐は
メタルとの直接接触により、あるいは一旦炭材の灰分と
共にスラグに溶解したうえで、スラグ/メタル間の反応
によりメタル中に移行する。このような燐の移行現象を
解明したうえで、本発明者らは、このメタル中の燐分を
低減するには、下記の方策が有効であることに思い至っ
た。Another source of phosphorus that migrates into the metal is phosphorus contained in the carbonaceous material, which is a reducing material. The phosphorus in the carbonaceous material is directly contacted with the metal or once with the ash content of the carbonaceous material. After being dissolved in slag, it is transferred to the metal by the reaction between slag and metal. After elucidating such a phosphorus transfer phenomenon, the present inventors have found that the following measures are effective for reducing the phosphorus content in the metal.
【0025】(1)レースウェイ内部で気化する燐の分
圧を低減する。 (2)レースウェイ内でのメタルの滞留時間を短縮す
る。 (3)燐を含有する鉱石に代え燐分の低い金属を供給す
る。 (4)燐を含有する炭材に代え燐分の少ない燃料ないし
還元材を使用する。 (5)燐を含有する炭材の使用量を低減する。(1) The partial pressure of phosphorus vaporized inside the raceway is reduced. (2) Shorten the metal retention time in the raceway. (3) A metal having a low phosphorus content is supplied instead of the ore containing phosphorus. (4) Instead of the carbonaceous material containing phosphorus, a fuel or reducing agent with a low phosphorus content is used. (5) The amount of carbonaceous material containing phosphorus is reduced.
【0026】しかしながら、これらの方策は、炭材充填
層型の溶融還元炉による溶融還元の最大の利点である安
価な原料の利用性を損なわないことを前提として、総合
的に検討した結果、油分を含有する金属原料として、た
とえば油分および金属分を含有する金属屑、スラジやダ
ストまたはこれらに廃油、重油等の液体流動物を混合し
てスラリー状にしたものを炭材充填層に供給することに
より、コストアップを招くことなく前記の(1)〜
(5)の対策を全て充足できることを見いだした。However, these measures have been comprehensively studied on the premise that the utilization of an inexpensive raw material, which is the greatest advantage of the smelting reduction by the carbon material packed bed type smelting reduction furnace, is not impaired. As a metal raw material containing, for example, a metal scrap containing oil and metal, sludge or dust, or a mixture of these with a liquid fluid such as waste oil or heavy oil to form a slurry is supplied to the carbonaceous material packed bed. Therefore, the above (1)-
It was found that all the measures of (5) could be satisfied.
【0027】したがって、本発明では、前述のように少
なくとも上下2段に設けた羽口から酸素含有熱風を吹き
込むと共に、複数の羽口のうち最上段に位置する羽口ま
たは最上段羽口を包含する選択した羽口に配置したメイ
ンランスを用いて、粉粒状の金属酸化物原料、たとえば
酸化鉄を含有する粉粒状の鉱石類(酸化鉄を含有するス
ラジやダストも含む)を炭材充填層中に吹き込み、さら
に、複数の羽口のうち最上段羽口の位置および/または
最上段羽口より下部の位置にサブランスを用いて、前記
炭材充填層内に油分と金属分を含有するスラリー状含油
金属原料を吹き込むものである。Therefore, in the present invention, oxygen-containing hot air is blown from at least two upper and lower tuyeres as described above, and the tuyere or the uppermost tuyere of the plurality of tuyere is included. Using the main lance placed on the selected tuyere, the powdered granular metal oxide raw material, for example, powdered granular ore containing iron oxide (including sludge and dust containing iron oxide) is filled with carbonaceous material. A slurry containing an oil component and a metal component in the carbonaceous material packed bed by using a sublance at a position of the uppermost tuyere and / or a position lower than the uppermost tuyere among a plurality of tuyere. The oil-containing metal raw material is blown in.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図1に、炭材充填層型の溶
融還元炉1を用いて溶融金属として溶銑を製造する場合
を示しており、炉体の構造自体は図2に示した従来の場
合と同様である。溶融還元炉1は、高価な電力あるいは
強粘結炭を使用することなく、比較的安価な弱粘結炭ま
たは非粘結炭から製造したコークスを使用する利点を有
するので、ますますエネルギーコストの上昇が危惧され
る今後の溶融金属の製造装置として有望である。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a case where hot metal is produced as a molten metal using a carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnace 1, and the structure of the furnace body itself is the same as the conventional case shown in FIG. The smelting reduction furnace 1 has the advantage of using coke produced from relatively inexpensive weak coking coal or non-caking coal without using expensive electric power or strong coking coal, so that the energy cost will be further increased. It is promising as an apparatus for manufacturing molten metal in the future, which is expected to rise.
【0029】溶融還元炉1は、図1に示すように炉腹下
部に上段羽口4と下段羽口5を備え、炉上方の炭材供給
装置6から炭素系固体還材として代表的な炭材として塊
状のコークスが供給され、炉内に炭材充填層19を形成し
つつ炉内を降下する。また、高温送風装置2から酸素含
有熱風(高温空気あるいは高温酸素富化空気)が供給さ
れ、高温送風分配装置3により分配した熱風を高温送風
供給管20を介して上下2段の羽口4、5に供給し、羽口
4、5からそれぞれ炉内に吹き込まれる。このようにし
て上段羽口4および下段羽口5から炉内に吹き込まれた
熱風は、高温のレースウェイ18を形成する。As shown in FIG. 1, the smelting reduction furnace 1 is provided with an upper tuyeres 4 and lower tuyeres 5 at the lower part of the furnace belly, and a typical carbonaceous solid return material is supplied from a carbonaceous material supply device 6 above the furnace. A block of coke is supplied as a material, and descends in the furnace while forming a carbonaceous material packed layer 19 in the furnace. Further, oxygen-containing hot air (high-temperature air or high-temperature oxygen-enriched air) is supplied from the high-temperature air blower 2, and the hot air distributed by the high-temperature air blower distributor 3 is passed through the high-temperature air blower supply pipe 20 to the tuyere 4 at the upper and lower stages, 5 and are blown into the furnace from tuyeres 4 and 5, respectively. The hot air blown into the furnace from the upper tuyeres 4 and the lower tuyeres 5 in this manner forms the high-temperature raceway 18.
【0030】粉粒状鉱石類供給装置7に貯蔵されている
粉粒状鉄鉱石類(酸化鉄原料)とフラックス供給装置8
に貯蔵されている造滓材としての粉粒状のフラックス
は、粉粒体吹き込み装置9から空気等のキャリアガスと
共に粉粒体輸送管10を経て、上段羽口4内に配置したメ
インランス14から炉内に吹き込まれる。メインランス14
より炉内に吹き込まれた酸化鉄原料及びフラックスは、
上段羽口4の前方に形成される高温のレースウェイ18の
空間で溶融すると共に、酸化鉄原料中の燐が高温のレー
スウェイ内で気化する。Powder and granular iron ore (iron oxide raw material) stored in the powder and granular ore supplying device 7 and the flux supplying device 8
The powdery and granular flux as a slag material that is stored in the main lance 14 arranged in the upper tuyere 4 passes from the powdery or granular material blowing device 9 through the powdery or granular material transport pipe 10 together with a carrier gas such as air. It is blown into the furnace. Main lance 14
The iron oxide raw material and the flux blown into the furnace from the
While melting in the space of the high temperature raceway 18 formed in front of the upper tuyeres 4, phosphorus in the iron oxide raw material is vaporized in the high temperature raceway.
【0031】一方、含油金属原料供給装置16内の油分お
よび鉄分(金属鉄)を含有するスラリー状含油金属鉄原
料は、含油金属原料供給装置16の作動によりスラリー輸
送管17を介して上段羽口4および/または下段羽口5
に、それぞれ配置されたサブランス15から炉内に吹き込
まれる。油分および鉄分を含有するスラリー状含油金属
鉄原料は、スラリー輸送管17による輸送可能な液体流動
物であることが必要であり、含油金属鉄原料が元々スラ
リー輸送管17により輸送可能な流動性を有する場合に
は、そのまま使用することができる。油を含有する金属
屑としては、金属切削屑、金属の機械加工屑あるいはス
クラップ解体屑として市場に安価で多量に存在するもの
を使用する。On the other hand, the slurry-like oil-containing metallic iron raw material containing the oil and iron (metal iron) in the oil-containing metallic raw material supplying device 16 is operated by the oil-containing metallic raw material supplying device 16 to pass through the slurry transport pipe 17 to the upper tuyeres. 4 and / or lower tuyeres 5
Are blown into the furnace from the sublances 15 respectively arranged. The slurry-like oil-containing metallic iron raw material containing oil and iron needs to be a liquid fluid that can be transported by the slurry transport pipe 17, and the oil-containing metallic iron raw material originally has fluidity that can be transported by the slurry transport pipe 17. When it has, it can be used as it is. As the oil-containing metal scraps, there are used metal cutting scraps, metal machining scraps, and scrap dismantling scraps that are inexpensive and exist in large quantities in the market.
【0032】しかしながら、油分の付着した繊維状金属
鉄屑、粉状金属鉄屑、金属鉄含有スラジまたは金属鉄含
有ダストは、たとえ油分を含んでいても、通常はそのま
まではスラリー輸送管17により輸送可能なほどの流動性
がない場合が多い。このような場合には、含油金属鉄原
料に廃油や重油等の可燃性流動物(液体)を加えること
により、輸送性を高めたスラリー状に調整してスラリー
輸送管17による輸送を可能にして使用することになる。
このようにして廃油等の可燃性流動物を加えてスラリー
状に調整した油分を含有する繊維状金属鉄屑、粉状金属
鉄屑、金属鉄含有スラジまたは金属鉄含有ダストから選
択した1種または2種以上の含油金属鉄原料が、サブラ
ンス15から炉内に吹き込まれる。なお、上段羽口4と下
段羽口5の間にサブランス15を配置し、ここから含油金
属鉄原料を供給することも可能である。要は、上段羽口
4の位置または上段羽口4より下部の位置に含油金属鉄
原料を吹き込むことが重要である。However, the fibrous metallic iron scrap, the powdery metallic iron scrap, the metallic iron-containing sludge, or the metallic iron-containing dust to which oil has adhered is normally transported by the slurry transport pipe 17 as it is, even if it contains oil. It is often not as liquid as possible. In such a case, by adding a combustible fluid (liquid) such as waste oil or heavy oil to the oil-containing metallic iron raw material, the slurry is adjusted to a slurry form with improved transportability to enable transportation by the slurry transport pipe 17. Will be used.
In this way, one type selected from fibrous metal iron scraps containing powdery oil and iron powder containing powdery metal iron scraps, metal iron-containing sludge or metal iron-containing dust, which is prepared by adding a combustible fluid such as waste oil to form a slurry, or Two or more oil-impregnated metallic iron raw materials are blown into the furnace from the sublance 15. It is also possible to arrange the sublance 15 between the upper tuyeres 4 and the lower tuyeres 5 and to supply the oil-impregnated metallic iron raw material from there. In short, it is important to blow the oil-impregnated metallic iron raw material into the position of the upper tuyeres 4 or the position below the upper tuyeres 4.
【0033】前述のようにしてメインランス14より炉内
に吹き込まれた酸化鉄原料及びフラックスが、上段羽口
4の前方に形成される高温のレースウェイ18の空間で溶
融すると共に、酸化鉄原料中の燐および還元材である炭
材に含有される燐分は、高温のレースウェイ内で気化す
る。このような状態で、上段羽口4に配置したサブラン
ス15から炉内に供給されたスラリー状含油金属鉄原料の
うち、廃油等の液体成分はレースウェイ内で膨張し、さ
らには炉内での油分の燃焼により燃焼ガスとなり、ガス
容積が増加する。急激な体積膨張によってガス中に気化
状態で存在する燐は、レースウェイ18内から炉の内部に
深く押し出され、炉内を速やかに上昇する。このため、
燐とメタルとの接触時間が短くなり、燐がメタルに移行
するのを抑制することができる。The iron oxide raw material and the flux blown into the furnace from the main lance 14 as described above are melted in the space of the high temperature raceway 18 formed in front of the upper tuyeres 4 and the iron oxide raw material is supplied. The phosphorus contained in the carbon and the phosphorus contained in the carbonaceous material as the reducing agent are vaporized in the high temperature raceway. In such a state, liquid components such as waste oil of the slurry-like oil-impregnated metallic iron raw material supplied into the furnace from the sublance 15 arranged in the upper tuyeres 4 expand in the raceway, and further in the furnace. Combustion of oil turns into combustion gas, increasing the gas volume. The phosphorus present in the gas in a vaporized state due to the rapid volume expansion is pushed deep into the inside of the furnace from inside the raceway 18 and rapidly rises in the furnace. For this reason,
The contact time between phosphorus and metal is shortened, and phosphorus can be suppressed from transferring to metal.
【0034】さらに、油分の燃焼による急激なガス容積
の増大は、ガス相中の燐分圧の低下をもたらすので、ガ
ス相と溶融メタルが接触している場合でも、ガス相中か
ら燐が溶融メタルに移行するのを抑制することにもな
る。そのため、従来のように溶融メタルが気化した燐を
吸収することなく炉内を降下し、溶銑中の燐濃度の低減
が達成できる。また、サブランス15から炉内に供給され
た液体成分のうち、廃油等の燃焼成分は、燃料および還
元剤として作用するので、使用する炭材の量を減らすこ
とができ、炭材に起因する燐のインプット量を減らすこ
とができる。Further, since the rapid increase in the gas volume due to the combustion of oil causes a decrease in the phosphorus partial pressure in the gas phase, phosphorus is melted from the gas phase even when the gas phase and molten metal are in contact with each other. It also suppresses the transition to metal. Therefore, unlike the conventional case, the molten metal descends in the furnace without absorbing vaporized phosphorus, and the phosphorus concentration in the hot metal can be reduced. Further, among the liquid components supplied from the sublance 15 into the furnace, the combustion components such as waste oil act as a fuel and a reducing agent, so that the amount of carbonaceous material used can be reduced and the phosphorus derived from the carbonaceous material can be reduced. Can reduce the input amount of.
【0035】サブランス15から炉内に供給された物質の
うち金属鉄分は、そのままメタルに移行するが、燐含有
量の低い金属鉄原料を選択すれば、メタルの燐を低減で
きるうえ、同量の溶銑を生産する場合の酸化鉄原料の量
を低減できるから、鉱石に起因する燐のインプットを低
下することになる。また、金属鉄は鉱石のように還元を
要しないので、還元剤としての炭材を減らすことがで
き、このことによって炭材起因の燐インプット量を減ら
すことにもなる。Of the substances supplied from the sublance 15 into the furnace, the metallic iron content is transferred to the metal as it is. However, if the metallic iron raw material having a low phosphorus content is selected, the phosphorus content of the metal can be reduced and the same amount can be obtained. Since the amount of iron oxide raw material used for producing hot metal can be reduced, the input of phosphorus derived from ore is reduced. Moreover, since metallic iron does not require reduction like ore, the carbonaceous material as a reducing agent can be reduced, which also reduces the phosphorus input amount due to the carbonaceous material.
【0036】本発明では、前述のように安価に入手でき
る油を含んだ金属スラジ、金属ダストや有用なNi、M
o等を含んだ金属屑等の含油金属原料を油と共に有効に
利用することができる。サブランス15から炉内の炭材充
填層19内に供給された含油金属鉄原料中の油分は、気化
し、炉内の 200℃以上の高温部で分解され、上下の羽口
4、5のレースウェイ18で燃焼し、また、未燃焼分があ
ったとしても、供給位置の上部に存在する炭材充填層19
において分解するため、排ガス処理装置13等の排ガス系
を汚染したり、詰まりを生じるという問題がなくなる。
また、サブランス15から炉内にスラリー状で供給して
も、高炉のように炉内圧力が高くないために、サブラン
ス15の先端でのスラッギングが生ぜず、安定した炉内へ
の供給を可能にする。In the present invention, as described above, metal sludge, metal dust and useful Ni, M containing oil that can be obtained at a low cost are used.
Oil-containing metal raw materials such as metal scraps containing o etc. can be effectively used together with oil. The oil component in the oil-containing metallic iron raw material supplied from the sublance 15 into the carbonaceous material packed bed 19 in the furnace is vaporized and decomposed in the high temperature area of 200 ° C or higher in the furnace, and the races of the upper and lower tuyeres 4 and 5 are decomposed. Even if there is an unburned portion burned in way 18, even if there is an unburned portion, the carbonaceous material packed layer 19 existing above the supply position
As a result, the problem of contaminating the exhaust gas system such as the exhaust gas treatment device 13 or causing clogging is eliminated.
Further, even if the slurry is supplied from the sublance 15 into the furnace, the internal pressure of the sublance 15 is not high unlike in the blast furnace, so that slugging does not occur at the tip of the sublance 15 and stable supply to the furnace is possible. To do.
【0037】なお、前述の通り上下2段に配設された羽
口4、5のうち、最上段に位置する羽口4に酸化鉄原料
粉を吹き込むのが有利である。これは、最上段に位置す
る羽口4から酸素含有熱風と一緒に吹き込まれた酸化鉄
原料粉が、炉内で高温下のレースウェイ18で溶融還元さ
れ、気化した燐が速やかに炉の上方に上昇するので復燐
することなく炉外に排出されるからである。そして、残
りの酸化鉄原料は、炉内を降下する間に下段側に配設さ
れた羽口5から吹き込まれる酸素含有熱風、炉内の炭材
や油分の燃焼により生じた還元生ガスにより溶融還元が
促進される。サブランス15から吹き込むスラリー状含油
金属原料の吹き込み量は、炉高、羽口数(3段以上も可
能)、金属酸化物原料等の操業上の諸条件を考慮して定
めることになる。As described above, it is advantageous to blow the iron oxide raw material powder into the tuyere 4 located at the uppermost stage among the tuyere 4 and 5 arranged in the upper and lower stages. This is because the iron oxide raw material powder blown together with the oxygen-containing hot air from the tuyere 4 located at the uppermost stage is melt-reduced in the raceway 18 at high temperature in the furnace, and vaporized phosphorus is immediately above the furnace. Because it rises to the outside, it is discharged outside the furnace without re-phosphorization. Then, the remaining iron oxide raw material is melted by the oxygen-containing hot air blown from the tuyere 5 arranged on the lower side while descending in the furnace, and the reduced raw gas generated by the combustion of the carbonaceous material and oil in the furnace. Reduction is accelerated. The amount of the slurry-like oil-containing metal raw material blown from the sublance 15 is determined in consideration of various operating conditions such as the furnace height, the number of tuyere (three or more stages are possible), and the metal oxide raw material.
【0038】また、下段羽口5に配置されたサブランス
15から供給されたスラリー状金属鉄原料の油分は、燃焼
することにより炉下部での炭材の消費量が減少するばか
りでなく、下降する酸化鉄原料中の酸化鉄は、油分の燃
焼により発生する還元ガスにより十分に還元される。炭
材として炉内に装入したコークスのみの使用では、コー
クス燃焼後に灰分が炉芯に溜まり操業上の支障となる
が、油分の燃焼は灰分を生じないので、その代替分だ
け、前記炉芯への灰分の堆積が緩和され、炉操業の安定
化に寄与することになる。Further, the sublance arranged in the lower tuyeres 5
The oil content of the slurry metallic iron raw material supplied from 15 not only reduces the consumption of carbonaceous material in the lower part of the furnace by burning, but the iron oxide in the descending iron oxide raw material is generated by the burning of the oil content. Is sufficiently reduced by the reducing gas. When only the coke charged into the furnace as carbon material is used, ash is accumulated in the furnace core after the coke burns, which is an obstacle to operation.However, since the combustion of oil does not generate ash, only the substitute part of the core is used. The ash accumulation on the ash will be mitigated, which will contribute to the stabilization of the furnace operation.
【0039】前述のように本発明では、上下の羽口4、
5からの酸素含有熱風およびメインランス14からの酸化
鉄原料に加え、炭材充填層内にサブランス15からスラリ
ー状含油金属原料を吹き込むようにしたので、油の燃焼
により上段羽口4の前方に形成されるレースウェイの内
部で酸化鉄原料の気化脱燐が円滑に行われるようにな
る。補助燃料となる油としては、廃油、重油等の液体燃
料が使用でき、また、スラリー状含油金属原料は配管輸
送が可能で、レースウェイ内で燃焼できる流動状であれ
ばよい。As described above, in the present invention, the upper and lower tuyere 4,
In addition to the oxygen-containing hot air from 5 and the iron oxide raw material from the main lance 14, the slurry oil-containing metal raw material was blown into the carbonaceous material packed bed from the sub lance 15, so that the front of the upper tuyeres 4 was caused by the combustion of oil. The vaporization and dephosphorization of the iron oxide raw material will be smoothly performed inside the formed raceway. Liquid oil such as waste oil and heavy oil can be used as the oil to be the auxiliary fuel, and the slurry-like oil-containing metal raw material can be transported by piping and can be burned in the raceway.
【0040】以下、本発明の実施の態様を具体的に説明
する。図1に示すように炭材充填層型の溶融還元炉1を
用いてクロムを含有した銑鉄の製造試験を実施した。試
験に供した溶融還元炉の仕様は、次の通りである。 炉内径:4mφ 炉高 :14m 充填層高さ:11m 充填コークス粒子径:10〜30mm、平均15mm 上下羽口間隔:2.5m 羽口径:100mm 羽口本数:上段4本、下段4本、計8本 羽口径:30mm メインランス:上段羽口に配置4本 サブランス:上段羽口に配置4本または下段羽口に配置
4本、あるいは上段羽口に配置2本、下段羽口に配置2
本、計4本 前記の溶融還元炉に炉頂より、炭材供給装置6を介して
平均粒径15mmのコークスを装入し、高さ11mの充
填層を形成した。そして、上段羽口4に配置したメイン
ランスより、酸化鉄原料として鉄鉱石粉(平均値C:4.
7 重量%、T.Fe:62.4重量%、FeO :31.8 重量%、Si
O2:0.8重量%、T.Cr:6.2 重量%、MnO :4.0重量%、Al
2O3:1.1 重量%、その他の酸化物20.6重量%)を10t/
hr、CaO 、SiO2からなる造滓材(フラックス)を1.7
t/hrを供給した。含油金属鉄原料として表1に示す化学
組成のステンレスコイルのグラインダ屑(CGR)、エ
ッチングNiスラジ(粉状)、含Niスラジ(粉末)、
Ni触媒A(粉状)またはNi触媒B(含油粉状)を用
い、輸送媒体として表2に示すような化学組成の廃油を
加えてスラリー状に調整し、含油金属鉄原料とした。こ
のようにしてスラリー状にした含油金属鉄含有原料を、
含油金属原料供給装置からスラリー輸送管を経由してサ
ブランスから炉内に吹き込んだ。The embodiments of the present invention will be specifically described below. As shown in FIG. 1, a production test of chromium-containing pig iron was carried out using a carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnace 1. The specifications of the smelting reduction furnace used in the test are as follows. Furnace inner diameter: 4 mφ Furnace height: 14 m Packed bed height: 11 m Packed coke particle diameter: 10-30 mm, average 15 mm Upper and lower tuyeres spacing: 2.5 m Tuyer diameter: 100 mm Number of tuyeres: 4 upper, 4 lower 8 tuyere diameter: 30mm Main lance: 4 arranged in upper tuyeres Sub lance: 4 arranged in upper tuyeres or 4 arranged in lower tuyeres, or 2 arranged in upper tuyeres, 2 arranged in lower tuyeres 2
Coke with an average particle size of 15 mm was charged from the furnace top into the smelting reduction furnace through the carbonaceous material feeder 6 to form a packed bed having a height of 11 m. Then, from the main lance arranged in the upper tuyeres 4, iron ore powder (average value C: 4.
7% by weight, T.Fe: 62.4% by weight, FeO: 31.8% by weight, Si
O 2: 0.8 wt%, T.Cr: 6.2 wt%, MnO: 4.0 wt%, Al
2 O 3 : 1.1 wt%, other oxides 20.6 wt%) 10t /
Slag material (flux) consisting of hr, CaO, and SiO 2 is 1.7
t / hr was supplied. Grinding scraps (CGR) of a stainless steel coil having the chemical composition shown in Table 1 as an oil-containing metallic iron raw material, etching Ni sludge (powder), Ni-containing sludge (powder),
Using Ni catalyst A (powder) or Ni catalyst B (oil-containing powder), a waste oil having a chemical composition as shown in Table 2 was added as a transport medium to prepare a slurry to prepare an oil-containing metallic iron raw material. The oil-containing metallic iron-containing raw material thus slurried,
It was blown into the furnace from the sublance through the slurry transport pipe from the oil-containing metal raw material supply device.
【0041】[0041]
【表1】 [Table 1]
【0042】[0042]
【表2】 [Table 2]
【0043】その際、使用した搬送気体は、高温送風装
置2で製造した温度 800℃の酸素富化空気および高温空
気であり、高温送風分配装置3を介して、それぞれの高
温送風供給管20を経て上段羽口4に酸素富化空気
(O2 :41%)を、また下段羽口5に空気(O2 :38
%)を炉内に吹き込んだところ、順調に操業を行うこと
ができた。At that time, the carrier gases used were oxygen-enriched air and high temperature air having a temperature of 800 ° C. produced by the high temperature air blower 2, and the high temperature air supply pipes 20 were used to connect the high temperature air supply pipes 20 to each other. Oxygen-enriched air (O 2 : 41%) is supplied to the upper tuyeres 4, and air (O 2 : 38%) is supplied to the lower tuyeres 5.
%) Was blown into the furnace, it was possible to operate smoothly.
【0044】操業条件を表3および表4に、また操業結
果を表5に示す。なお、表3、表4および表5には、従
来方法に相当するスラリー状含油金属鉄原料を吹き込ま
ない比較例と、スラリー状含油金属鉄原料を吹き込む本
発明に係る溶銑の製造方法を用いた実施例1〜11の場合
とを比較して示した。表3には、上段羽口および下段羽
口の各送風量、送風温度、送風中の酸素ガス濃度と上段
羽口に配置したメインランスからの酸化鉄原料の吹き込
み量を示し、また表4には、サブランスから吹き込むス
ラリー状含油金属鉄原料の種類、上下の羽口への配分割
合、金属鉄原料の吹き込み量と廃油吹き込み量を示す。
表4に示すように上段羽口4と下段羽口5とに吹き込む
含油金属鉄原料の割合は、それぞれ上下等分の50%にす
る場合、上段羽口4に100 %にする場合および下段羽口
5に100 %にする場合の3水準とした。さらに表5に
は、操業成績としてコークス比、スラグ比、溶銑温度お
よびメタル(溶銑)の生産量を示している。The operating conditions are shown in Tables 3 and 4, and the operating results are shown in Table 5. In addition, in Tables 3, 4, and 5, a comparative example corresponding to the conventional method in which the slurry-like oil-impregnated metallic iron raw material was not blown, and a method for producing hot metal according to the present invention in which the slurry-like oil-impregnated metallic iron raw material was blown were used. The results are shown in comparison with the cases of Examples 1 to 11. Table 3 shows the amount of air blown from each of the upper and lower tuyeres, the blowing temperature, the oxygen gas concentration during blowing, and the amount of iron oxide raw material blown from the main lance arranged in the upper tuyeres. Indicates the type of oil-containing metallic iron raw material in the form of slurry blown from the sublance, the ratio of distribution to the upper and lower tuyere, the amount of metallic iron raw material blown in, and the amount of waste oil blown in.
As shown in Table 4, the proportion of the oil-impregnated metallic iron raw material blown into the upper tuyeres 4 and the lower tuyeres 5 is 50% in the upper and lower parts, 100% in the upper tuyeres 4, and the lower feathers. Mouth 5 has 3 levels for 100%. Furthermore, Table 5 shows the coke ratio, the slag ratio, the hot metal temperature, and the metal (hot metal) production amount as the operation results.
【0045】[0045]
【表3】 [Table 3]
【0046】[0046]
【表4】 [Table 4]
【0047】[0047]
【表5】 [Table 5]
【0048】表3、表4および表5から明らかなよう
に、本発明例1〜11では、サブランスからのスラリー状
含油金属鉄原料の供給により、比較例よりも溶銑中の燐
濃度が概ね低下しており、溶銑の脱燐が円滑に行われた
ことを示している。また、コークス比も概ね低減し、油
分が燃料コークスの代替に一役かっており、メタルの生
産量も増加傾向を示していることが分かる。As is clear from Tables 3, 4, and 5, in Examples 1 to 11 of the present invention, the phosphorus concentration in the hot metal was generally lower than that in the comparative example by supplying the slurry-like oil-containing metallic iron raw material from the sublance. It shows that the dephosphorization of the hot metal was carried out smoothly. Further, it is clear that the coke ratio is also substantially reduced, the oil content plays a role in the substitution of fuel coke, and the production amount of metal shows an increasing trend.
【0049】溶融還元炉の炉複部に配置するサブランス
の高さ位置を変えてステンレスのグラインダ屑に廃油を
流動媒体として炉内に吹き込んだときの、上段羽口から
のサブランス位置(m)と溶銑中の燐濃度(%) との関
係を図3に、また上段羽口からのサブランス位置(m)
と炉頂排ガス中の炭化水素濃度(%)との関係を図4に
示す。図3より明らかなようにスラリー状含油金属鉄原
料を供給するサブランスの位置を上段羽口より下部にす
るにつれて溶銑中の燐濃度を低くすることができる。そ
して下段羽口にサブランスを配置してスラリー状含油金
属鉄原料を供給すると、溶銑中の燐濃度低下効果が最も
大きくなる。また、図4からスラリー状含油金属鉄原料
を供給するサブランスの位置を上段羽口より下部にする
ことにより、炉頂排ガス中の炭化水素濃度を低減するこ
とができることが分かる。The sublance position (m) from the upper tuyeres when waste oil was blown into the furnace as a flowing medium into stainless grinder scraps by changing the height position of the sublance arranged in the multiple parts of the smelting reduction furnace Figure 3 shows the relationship with the phosphorus concentration (%) in the hot metal, and the sublance position (m) from the upper tuyeres.
4 shows the relationship between the concentration of hydrocarbons in the exhaust gas from the furnace top (%). As is clear from FIG. 3, the phosphorus concentration in the hot metal can be lowered as the position of the sublance for supplying the slurry oil-containing metallic iron raw material is set below the upper tuyeres. When the sublance is arranged at the lower tuyere and the slurry-like oil-containing metallic iron raw material is supplied, the effect of lowering the phosphorus concentration in the hot metal is maximized. Further, it can be seen from FIG. 4 that the hydrocarbon concentration in the furnace top exhaust gas can be reduced by setting the position of the sublance for supplying the slurry oil-containing metallic iron raw material below the upper tuyeres.
【0050】[0050]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、炭
材充填層型の溶融還元炉を用いて従来より処理に困って
いた安価な含油金属原料が、乾燥等の前処理することな
く油と共に有効に処理でき、社会環境上の効果も得られ
る。炉内での気化脱燐の促進により、燐含有量の低い溶
融金属を安価に、かつ容易に大量生産することが可能に
なる。また、含油金属原料の金属は、還元熱を必要とし
ないため燃料費を大きくすることなく、溶融金属を大量
に生産することが可能になる。As described above, according to the present invention, an inexpensive oil-containing metal raw material, which has been difficult to process by using a carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnace, can be used without pretreatment such as drying. It can be effectively treated with oil and has a social and environmental effect. By promoting vaporization and dephosphorization in the furnace, it becomes possible to inexpensively and easily mass-produce molten metal having a low phosphorus content. Further, since the metal of the oil-containing metal raw material does not require the heat of reduction, it becomes possible to mass-produce the molten metal without increasing the fuel cost.
【0051】本発明が対象とする溶融金属としては、前
述に例示した溶銑(すなわち、溶融Fe-C系合金や、これ
にさらにCrやNi等の他の元素を含有するもの)の他に
も、炭素還元によって溶融還元して製造する金属・合金
であれば特に限定するものではない。含油金属原料の油
分や輸送媒体として用いる油分などの可燃性燃料が炭材
燃料の一部代替となるため、炭材を節減できるばかりで
なく、炭材中の燐等の不純物の装入量を抑えることが可
能である。さらに、含油金属原料をスラリー状にして輸
送するので輸送管の磨耗を軽減することができると共
に、油分等の可燃性燃料の燃焼により、排ガス系の詰ま
りを防止することができる。The molten metal targeted by the present invention is not limited to the above-illustrated molten iron (that is, molten Fe-C alloys and those containing other elements such as Cr and Ni). The metal / alloy produced by melting and reducing by carbon reduction is not particularly limited. Combustible fuels such as the oil content of oil-containing metal raw materials and oil content used as a transportation medium can partially replace the carbonaceous material fuel, so not only can the carbonaceous material be saved, but the amount of impurities such as phosphorus contained in the carbonaceous material can be reduced. It is possible to suppress. Further, since the oil-containing metal raw material is transported in the form of slurry, abrasion of the transportation pipe can be reduced, and clogging of the exhaust gas system can be prevented by combustion of combustible fuel such as oil.
【図1】本発明に係るスラリー状含油金属鉄原料を吹き
込む炭材充填層型の溶融還元炉を付帯装置と共に示す概
略縦断面図である。FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view showing a carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnace for injecting a slurry oil-containing metallic iron raw material according to the present invention together with an auxiliary device.
【図2】従来に係る炭材充填層型の溶融還元炉を示す概
略縦断面図である。FIG. 2 is a schematic vertical sectional view showing a conventional carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnace.
【図3】上段羽口からのサブランス位置までの距離
(m)と溶銑中の燐濃度(%)との関係を示すグラフで
ある。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the distance (m) from the upper tuyeres to the sublance position and the phosphorus concentration (%) in the hot metal.
【図4】上段羽口からのサブランス位置までの距離
(m)と炉頂排ガス中の燐濃度(%)との関係を示すグ
ラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the distance (m) from the upper tuyeres to the sublance position and the phosphorus concentration (%) in the furnace top exhaust gas.
1 溶融還元炉 2 高温送風装置 3 高温送風分配装置 4 上段羽口 5 下段羽口 6 炭材供給装置 7 粉粒状鉱石類供給装置 8 フラックス供給装置 9 粉粒体吹き込み装置 10 粉粒体輸送管 11 出滓口 12 出銑口 13 排ガス処理装置 14 メインランス 15 サブランス 16 含油金属原料供給装置 17 スラリー輸送管 18 レースウェイ 19 炭材充填層 20 高温送風供給管 1 Smelting reduction furnace 2 High temperature air blower 3 High temperature air blower distribution device 4 Upper stage tuyeres 5 Lower stage tuyeres 6 Carbon material supply device 7 Powder and granular ore supply device 8 Flux supply device 9 Powder and particle blowing device 10 Powder and particle transport pipe 11 Outlet port 12 Outlet port 13 Exhaust gas treatment device 14 Main lance 15 Sublance 16 Oil-containing metal raw material supply device 17 Slurry transport pipe 18 Raceway 19 Carbon material packed bed 20 High temperature air supply pipe
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤 義孝 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 原 義明 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 西村 望 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 長田 泰 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshitaka Sawa 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba, Chiba Prefecture Inside the Technical Research Laboratory, Kawasaki Steel Co., Ltd. (72) Yoshiaki Hara 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba, Chiba Prefecture Kawasaki (72) Inventor Nozomi Nishimura, No. 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi, Chiba Prefecture In Kawasaki Steel Co., Ltd. (72) Yasushi Nagata No. 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi Kawasaki Chiba Steel Works, Ltd.
Claims (2)
層が形成され、炉下部に少なくとも上下2段に配設され
た複数の羽口より酸素含有熱風を吹き込むと共に、前記
複数の羽口のうち最上段に位置する羽口または最上段羽
口を包含する選択した羽口に配置したメインランスを用
いて、粉粒状の金属酸化物原料を前記充填層内に吹き込
み、前記金属酸化物原料を溶融還元して溶融金属を製造
する炭材充填層型溶融還元炉による溶融金属の製造方法
において、前記複数の羽口のうち最上段羽口の位置およ
び/または最上段羽口より下部の位置に配置したサブラ
ンスを用いて、前記充填層内に油分と金属分を含有する
スラリー状含油金属原料を吹き込むことを特徴とする炭
材充填層型溶融還元炉による溶融金属の製造方法。1. A packed bed of a carbon-based solid reducing agent is formed in a smelting reduction furnace, and hot air containing oxygen is blown from a plurality of tuyere arranged at least in two stages at the lower part of the furnace, and the plurality of blades are provided. Using the main lance arranged at the tuyere located at the uppermost stage of the mouth or at the selected tuyere including the uppermost stage tuyere, a granular metal oxide raw material is blown into the packed bed to form the metal oxide. In a method for producing molten metal by a carbon material packed bed type smelting reduction furnace for producing molten metal by smelting reduction of a raw material, in the position of the uppermost tuyere and / or below the uppermost tuyere among the plurality of tuyere A method for producing molten metal by a carbonaceous material packed bed type smelting reduction furnace, characterized in that a slurry-like oil-containing metal raw material containing an oil component and a metal component is blown into the packed bed using a sublance arranged at a position.
金属原料が、油分を含有する繊維状金属屑、粉状金属
屑、金属含有スラジまたは金属含有ダストから選択した
1種または2種以上に、液体流動物を加えたスラリー状
金属原料であることを特徴とする請求項1記載の炭材充
填層型溶融還元炉による溶融金属の製造方法。2. The slurry-containing oil-containing metal raw material containing oil and metal is one or more selected from fibrous metal scraps containing powder, powdery metal scraps, metal-containing sludge or metal-containing dust. The method for producing molten metal by the carbon material packed bed type smelting reduction furnace according to claim 1, wherein the raw material is a slurry-like metal raw material to which a liquid fluid is added.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11268196A JP3852128B2 (en) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | Method for producing molten metal using carbonized material packed bed smelting reduction furnace |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004090174A1 (en) * | 2003-04-10 | 2004-10-21 | Technological Resources Pty. Limited | Direct smelting plant and process |
KR101699235B1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-01-24 | 주식회사 포스코 | Method for manufacturing molten iron |
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1996
- 1996-05-07 JP JP11268196A patent/JP3852128B2/en not_active Expired - Fee Related
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WO2004090174A1 (en) * | 2003-04-10 | 2004-10-21 | Technological Resources Pty. Limited | Direct smelting plant and process |
KR101699235B1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-01-24 | 주식회사 포스코 | Method for manufacturing molten iron |
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