JPH10238957A - 循環流動層還元装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微粉割合の多い製鉄ダストを処理する循環流
動層還元装置において、成品ダストの歩留まりを向上し
且つ廃棄ダストの亜鉛濃度を高める。さらに還元ガス原
単位を削減する。 【解決手段】 流動層還元装置と外部粒子循環装置
（７）からなる循環流動層還元装置において、原料熱風
乾燥予熱機の排ガス出口（１８）に設けたサイクロンに
よって、流動層還元炉（１）に供給する原料を事前に選
択捕集する原料事前処理部を、上記流動層還元炉（１）
に接続したことを特徴とする。上記循環流動層還元炉
（１）のガス出口に接続された外部粒子循環装置（７）
の出口に、サイクロンを接続したことを特徴とする。上
記外部粒子循環装置（７）の出口に設けたサイクロンか
ら散逸するダスト粒径に対し、原料熱風乾燥予熱機の排
ガス出口（１８）に設けたサイクロンの限界捕集粒子径
を、同じもしくは大きくすることによって、排ガスに同
伴されるダスト量を削減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製鉄ダストの還元
あるいは脱亜鉛等を行なう循環流動層還元装置に関し、
特に、流動層還元炉に原料を供給する原料事前処理部の
構造と、流動層還元炉のガス出口に接続された外部粒子
循環装置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の高炉等を使用した製銑技術に代わ
るものとして、溶融還元法が開発された。この方法は、
溶融還元炉で発生した排ガスを有効に利用するために、
排ガスを流動化ガスとして流動層還元炉に圧入して鉱石
を予熱、予備還元するものである（特開昭５６−１０５
４０９号参照）。

【０００３】また、製銑・製鋼等において、精錬炉の耐
火物に悪影響を及ぼす製鉄ダスト中の亜鉛，鉛等を除去
するため、製鉄ダストを流動層還元炉で処理することも
提案されている（特開平７−１８３４６号参照）。

【０００４】図２は従来の循環流動層還元装置の説明図
で、流動層還元装置には、流動層還元炉１、原料ホッパ
ー２からの製鉄ダスト等の原料供給部３、成品の排出部
４及び還元ガス吹込部５が設けられている。流動層還元
炉１のガス出口６に設けられた外部粒子循環装置７は、
前段に１次サイクロン８、後段に２次サイクロン９が設
けられ、各サイクロンは下降管１０ａ，１０ｂでニュー
マチックフィーダ１１ａ，１１ｂと連結されている。二
次サイクロン９の出口に設けられた排ガス処理装置１２
は、前段にフラッシングクーラー１３、後段にバグフィ
ルター１４が設けられている。

【０００５】原料ホッパー２から流動層還元炉１に供給
された製鉄ダスト等の原料は、流動層還元炉１内で炉底
から供給される還元ガスの圧入により流動層が形成さ
れ、還元されながらガスと共に上昇し、１次サイクロン
８へ移動する。１次サイクロン８で、還元粒子はガスと
分離され、下降管１０ａを下降し、ニューマチックフィ
ーダ１１ａを経て流動層還元炉１へ戻される。１次サイ
クロン８で捕集されなかった還元粒子は、２次サイクロ
ン９でガスと分離され、還元粒子は下降管１０ｂ、ニュ
ーマチックフィーダー１１ｂを経て１次サイクロン８の
下降管１０ａに送られることにより、還元が進行する。
以上の過程において還元揮発されてガス状になった亜鉛
と２次サイクロン９で捕集されなかった還元粒子を含む
ガスは、フラッシングクーラー１３で冷却され、ガス状
の亜鉛が固化されて酸化亜鉛粒子になり、固化した亜鉛
を同伴するダストがバグフィルター１４でガスと分離さ
れ、バグフィルター１６で捕集された亜鉛含有ダストは
下降管１５を下降し、ホッパー１６に送られ、ガスは排
ガス処理設備へ送られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記の循環流動層還元
装置では、流動層還元炉１での還元操作に必要な粒子循
環速度、粒子濃度コントロールは１次サイクロン８及び
２次サイクロン９による固気分離器で十分であるが、流
動層還元炉内を循環移動している循環粒子は繰り返し１
次サイクロン及び２次サイクロンで捕集されるために、
サイクロンによる微粉粒子の捕集効率が極端に低下す
る。たとえば、部分捕集効率がηａである粒子をｎ回循
環させて捕集を繰り返すと、その粒子の最終捕集効率η
ｌａｓｔは、

【数１】 で表せるが、この式から明らかなように、部分捕集効率
が１００％未満のものは循環回数が多くなると、２次サ
イクロン出口から殆ど散逸してしまう。この結果、循環
粒子は粗粒子が大部分を占め、流動層還元炉の成品排出
口から切り出される成品には微粉粒子は殆ど回収されな
い。したがって、サイクロンの部分捕集効率が１００％
以下の微粉粒子割合が多いダストの場合、成品歩留まり
が非常に悪く、しかも循環流動層還元装置で成品として
回収されない微粉ダストが還元工程を通ることによっ
て、無駄なエネルギーを消費するため、還元ガス原単位
が大きくなる。また、１次サイクロン及び２次サイクロ
ンで捕集されなかった多量のダストが排ガス処理装置に
流入するため、配管詰まり等のトラブルが発生しやすく
なる。また多量のダストガス中に同伴されるため、バグ
フィルターで捕集されるダストの亜鉛濃度は低くなり、
有価物としての処理が不可能となり、廃棄処理をせざる
を得ない。

【０００７】そこで、本発明は、微粉割合の多い製鉄ダ
ストの還元・脱亜鉛処理において、流動層還元炉で処理
されるダストを高歩留まりで処理し、排ガス中のダスト
量を大幅に削減し、且つ従来廃棄されていたバグフィル
ターで捕集されるダストの亜鉛濃度を高めて有価物に
し、さらに還元エネルギーの効率化を図り、還元ガス原
単位を削減させる循環流動層還元装置を提供するもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】流動層還元装置と外部粒
子循環装置からなる循環流動層還元装置において、原料
ホッパーに設けた原料供給管を、原料熱風乾燥予熱機に
接続し、該原料乾燥予熱機の排ガス出口にサイクロンを
連接し、該原料熱風乾燥予熱機の製品排出管と該サイク
ロンの粒子排出管を上記流動層還元炉に接続する原料事
前処理部を設け、且つ上記循環流動層還元装置におい
て、流動層還元炉のガス出口に接続された外部粒子循環
装置の出口にサイクロンを設け、該サイクロンに設けた
下降管に成品ホッパーを接続することで上記の課題を解
決したものである。

【０００９】本発明は、外部粒子循環装置である１次サ
イクロンと２次サイクロンだけでは、部分捕集効率１０
０％未満の微粉粒子は殆ど散逸することに着目し、２次
サイクロンに３次サイクロンを連接することによって、
２次サイクロンから散逸した部分捕集効率１００％未満
の微粉粒子のうち、３次サイクロンの部分捕集効率（上
記式１において、ｎ＝１）に見合った微粉粒子を捕集す
る。捕集した粒子は、微粉のためにかなり還元度が進ん
でいるので、成品として回収することによって、流動層
還元炉で処理されるダストの成品歩留まりを向上するも
のである。さらに、製鉄ダストのように微粉割合が多い
場合、３次サイクロンの捕集効率は低下し、バグフィル
ターで捕集される亜鉛含有ダストの亜鉛濃度は、２０％
程度にとどまり、製品としての価値はない。そこで、３
次サイクロンで捕集できる粒子の大きさに原料ダストの
大きさを調整するために、原料熱風乾燥予熱機の排ガス
出口に接続したサイクロンによって選択捕集させること
によって、流動層還元炉で処理されるダストの成品歩留
まりをさらに向上させることにより、バグフィルターで
捕集されるダストの亜鉛濃度を向上させることによっ
て、課題を解決しようとするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の循環流動層還元装
置の説明図である。流動層還元装置、外部粒子循環装置
及び排ガス処理設備は従来のものと同じ構成である。本
発明は、従来の設備構成に、排ガス出口にサイクロンを
接続した原料熱風乾燥予熱機及び２次サイクロン出口に
３次サイクロンを設けている。

【００１１】原料ホッパー２から原料供給管２３を介し
て原料熱風乾燥予熱機１７に切り出された原料は、原料
熱風乾燥予熱機１７に吹き込まれた熱風ガスによって乾
燥・予熱される。原料熱風乾燥予熱機１７の排ガスガス
出口１８から熱風ガスと共に運ばれる微粉粒子は、三次
サイクロン２４の捕集限界粒子径に比べ同じもしくは小
さい粒子径の微粉粒子が散逸するように設計したサイク
ロン２０によって捕集され、粒子排出管２１を介して流
動層還元炉１に切り出される。この結果、３次サイクロ
ン２４から散逸する粒子径以上の原料が選択捕集され
て、流動層還元炉１に供給される。サイクロン２０を出
た熱風ガスは排ガス処理設備へ導く。原料熱風乾燥予熱
機１７の製品排出口１９から切り出される粒子は、乾燥
予熱機製品出口１９より製品排出管２２を介して流動層
還元炉１に切り出される。

【００１２】流動層還元炉１に供給された原料は、流動
層還元炉内で炉底の還元ガス吹き込み部５から供給され
る還元ガスにより還元されながらガスと共に上昇し、１
次サイクロン８へ移動する。

【００１３】１次サイクロン８で、還元粒子はガスと分
離され、下降管１０ａを下降し、ニューマチックフィー
ダ１１ａを経て流動層還元炉１へ戻される。一次サイク
ロン８を出たガスは、２次サイクロン９で還元粒子とガ
スに分離され、還元粒子は、下降管１０ｂとニューマチ
ックフィーダ１１ｂを経て１次サイクロン８の下降管１
０ａに送られる。２次サイクロン９の１００％部分捕集
効率の粒子は循環還元されて、成品排出部４から成品と
して切り出される。

【００１４】２次サイクロン９から散逸した部分捕集効
率１００％未満の微粉粒子は、３次サイクロン２４で捕
集する。捕集した粒子は微粉のためにかなり還元度が進
んでいるので、３次サイクロンに設けた下降管１５ａを
介して成品ホッパー２５へ成品として回収する。流動層
還元炉１に供給される原料ダストは、３次サイクロン２
４で捕集できない微粉粒子を、あらかじめ原料熱風乾燥
予熱機１７のガス出口に接続したサイクロン２０によっ
て系外の排ガス処理設備へ送るため、３次サイクロン２
４で殆どのダストが捕集される。また流動層還元炉１に
供給された原料ダスト中の亜鉛は、ダストが流動層還元
炉１及び外部粒子循環装置７を循環する過程において還
元揮発されてガス状になり、３次サイクロン２４出口か
ら排出される。この結果、３次サイクロン２４出口での
排ガス中のダスト量は、大幅に削減され、排ガスは亜鉛
リッチになり、還元ガス原単位は削減される。

【００１５】３次サイクロン２４出口の排ガスは、フラ
ッシングクーラー１３によって冷却され、排ガス中の亜
鉛は固化し、バグフィルター１４で亜鉛を含むダストが
捕集されるが、排ガス中のダスト濃度が低いため、亜鉛
濃度の高い亜鉛含有ダストが得られる。また多量の微粉
ダストが排ガス処理設備に流入しないため、配管詰まり
等のトラブルを回避できる。バグフィルター１４で捕集
されたダストは、下降管１５ｂを介してホッパー１６に
送られる。

【００１６】

【実施例】

【００１７】

【発明の効果】

（１） 排ガス中に同伴されるダスト量を削減できるた
め、バグフィルターで捕集されるダストの亜鉛濃度が大
幅に向上する。従って亜鉛含有ダストを有価物にするこ
とができる。

【００１８】（２） 排ガス中に同伴されるダスト量を
削減できるため、排気系に多量の微粉ダストが流入せ
ず、配管詰まり等のトラブルを回避できる。

【００１９】（３） 原料熱風乾燥予熱機の排ガス出口
に接続したサイクロンにより粒度調整をした予熱原料
を、流動層還元炉に供給するため、還元ガス原単位が削
減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の循環流動層還元装置の説明図であ
る。

【図２】 従来の循環流動層還元装置の説明図である。

【符号の説明】

１ 流動層還元炉、 ２ 原料ホッパー、 ３ 原料供
給部、 ４ 成品排出部、５ 還元ガス吹き込み部、
６ 流動層還元炉ガス出口、 ７ 外部粒子循環装置、
８ １次サイクロン、 ９ ２次サイクロン、 １０
ａ，１０ｂ 下降管、 １１ａ，１１ｂ ニューマチッ
クフィーダー、 １２ 排ガス処理装置、１３ フラッ
シングクーラー、 １４ バグフィルター、 １５ａ，
ｂ 下降管、 １６ ホッパー、 １７ 原料熱風乾燥
予熱機、 １８ 原料熱風乾燥予熱機排ガス出口、 １
９ 製品排出口、 ２０ 固気分離サイクロン、 ２１
粒子排出管、 ２２ 製品排出管、 ２３ 原料供給
管、 ２４ ３次サイクロン、２５ 成品ホッパー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動層還元炉と外部粒子循環装置からな
   る循環流動層還元装置において、原料ホッパーに設けた
   原料供給管を原料熱風乾燥予熱機に接続し、該原料熱風
   乾燥予熱機の排ガス出口にサイクロン連結し、該原料熱
   風乾燥予熱機の製品排出管と該サイクロンの粒子排出管
   を上記流動層還元炉に接続した原料事前処理部を備えた
   ことを特徴とする循環流動層還元装置。
2. 【請求項２】 流動層還元炉のガス出口に接続された外
   部粒子循環装置の出口に、サイクロンを接続したことを
   特徴とする請求項１記載の循環流動層還元装置。
3. 【請求項３】 原料熱風乾燥予熱機の排ガス出口に接続
   したサイクロンの捕集限界粒子径を、外部粒子循環装置
   の出口に接続したサイクロンの捕集限界粒子径に比べ、
   同じもしくは大きく設定したことを特徴とする請求項１
   記載の循環流動層還元装置。