JPS63140019A - 鉄鉱石流動層還元装置 - 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） 本発明は溶融還元法・高炉法等に使用するための、鉄鉱
石を流動層還元炉で還元する鉄鉱石還元装置に関する。

（従来の技術） 鉄鉱石を還元して溶銑を製造するために、高炉を使用す
る方法、シャフト炉で還元した鉄鉱石を電気炉で溶解す
る方法が従来から採用されている。

高炉を使用する方法では、熱源及び還元剤として多量の
コークスを使用し、鉄源である鉄鉱石は炉内に於ける通
気性、還元性を向上きせるために通常焼結され、焼結鉱
として高炉に装入されている。このようなことから、該
高炉法は、強粘結炭を乾溜するためのコークス炉設備及
び焼結鉱を製造する為の焼結設備を必要とする。従って
、該高炉法には、多大な設備費は勿論のこと、多くのエ
ネルギー及び労働が必要となる。こ為、高炉法には処理
コストが高くなるという欠点があった。更に、強粘結炭
は世界的に賦与量が少なく、しかもその分布が地域的に
偏っているため供給が不安定である。

一方、シャフト炉による鉄鉱石の還元法は鉄鉱石をペレ
ット化する前処理を行うことが必要となり、また還元剤
、熱源として高価な天然ガス等を大量に消費するという
欠点がある。

このような従来の溶銑製造技術に代わるものとして、溶
融還元精練法が注目を浴びている。この方法で使用する
溶融還元炉は使用する原料に制約を受けることなく、よ
り小規模な設備により鉄系合金の溶湯を製造することを
目的として開発されたも゛のである。

上述する溶融還元法の一例として本発明者は先に第３図
に示すフローで構成される方法を特願昭５９〜１８４０
５６号として提案している。

この方法によるとき、次のようにして溶銑が製造される
。即ち鉄鉱石１及び石灰石２は流動層予熱炉３内で石炭
４と空気５との燃焼反応で生じた熱によって加熱される
。その結果、石灰石２　（ＣａＣＯｌ）は生石灰（Ｃａ
ｂ）となって流動層還元炉６に供給される。

流動層還元炉６内では流動状態の予熱鉱石及び生石灰に
石炭７及び酸素又は酸素含有ガスが吹き込まれる。この
石炭７は、流動層還元炉６内で予熱鉱石と熱交換し、ま
た酸素との反応による部分燃焼によって熱分解する。こ
れにより、石炭７は、還元性のガスを発生すると共に、
チャー９となる。

他方、溶融還元炉１０で発生したガス又はそのガスを脱
炭酸処理して得られる還元ガス１１は、流動層還元炉６
からの燃料ガス１２との熱交換によって７００〜９００
℃に昇温された後、流動層還元炉６に吹き込まれる。流
動層還元炉６に吹き込まれた還元ガス１１は石炭７の熱
分解により生成した還元ガスと混合され、流動状態にあ
る高温の粉粒状鉄鉱石を還元し、還元ｔ１２．１３を生
成する。

また、流動層予熱炉３内に生成した生石灰１４は、予熱
鉱石と共に流動層還元炉６に装入されて、流動層還元炉
６内にあるガスの脱硫を行う０次いで、該生石灰１４は
、還元鉱１３及びチャー９と共に流動層還元炉６から排
出される。

このようにして得られた還元ＦＬ１３、チャー９及び生
石灰１４に対して、溶融還元炉１０に於ける熱バランス
上必要な石炭、コークス等の炭材が外部から加えられ、
混練される０次いで、混合物は、ブリソケットマシン等
の塊成化装置１５によってブリケット１６に成型された
後、装入装置１７によって溶融還元炉１０に装入される
。

この溶融還元炉１０には、上吹きランス１８から酸素１
９が浴に向かって吹き付けられると共に、底吹き羽口２
０から浴中に酸素及び炭材が吹き込まれている。そして
、ブリケット１６に含まれている炭材、底吹き羽口２０
から酸素と共に吹き込まれている炭材、装入装置１７か
ら供給されたコークス２１等の炭材は、上吹きランス１
８から供給された酸素と反応し、溶融還元炉ｌＯ内に大
量の熱を発生する。この発生熱によって、プリケント１
６中の還元鉱１３が溶解し、還元が進行して溶銑となる
。

一方、還元！！１３中の脈石と炭材及び生石灰１４とが
反応して、スラグ２３が生成する。このスラグ２３は溶
融還元炉ｌＯ内に貯留し、時間が経過するにつれてその
量を増していく、そこで、該スラグ２３を間欠的または
連続的に炉外に排出する。

（発明が解決しようとする問題点） このような溶融還元法においては、特にその開発過程か
らしても明らかなように、使用可能な原料の範囲の拡大
、熱回収の効率化、溶融還元炉に於ける精練反応の促進
を如何にして達成するかが今後の課題である。

しかし、粒度分布の広い粉鉱石・石炭等の原料を使用す
ると流動層還元炉６での流動性確保が非常に難しく操業
性に問題があった。つまり安定状態を得る為には、粗粒
子が飛散するまで還元ガスの空塔速度を大とすると良い
のであるが、この場合にあっても流動層還元炉内の粒子
濃度が薄くなりすぎて、反応効率即ちガス利用率が低下
する。

一方還元ガスの空筒速度を小とすると流動層還元炉の下
部に粗粒子が滞留し、いわゆるスラッギング流動が生じ
流動層還元炉のヘッダ圧の変動が大となって操業が不可
能になる。

また一般に粒度の大きさが還元速度に影響を及ぼし、細
、粗粒子のそれぞれに適した還元ガスの空筒速度がある
。従って粒度分布の広い粉鉱石を還元する場合に、細粒
の粉鉱石の方が粗粒の粉鉱石より還元が進み高還元度と
なり、還元鉱同志の付着性が増し細粒同志による凝集、
或いは粗粒への凝集が生じ、流動性の悪化、更に流動化
停止のトラブルが発生する危険もあった。

そこで本発明では流動層還元炉内に還元を行う為の還元
ガスの吹込みノズルを炉高方向に数段に配設し、各吹込
みノズルの還元ガス吹出し流量をかえ高速化が困難な粗
粒子の鉄鉱石或いは還元工程で生成した凝粒子は炉下部
のバブリング流動層で細粒と分離して沈降させその下部
に位置する充填層で還元し下部より排出するものである
。

（問題点を解決するための手段） 本発明の鉄鉱石流動層還元装置は、溶融還元法に使用す
る還元鉱石を製造する設備に於いて、流動層還元炉に外
部粒子循環装置を付設し、かつ流動層還元炉の炉内にガ
ス吹込みノズルを炉高方向に数段に配設してなるもので
ある。

（作用） 本発明は上述のように構成し、流動層還元炉に粒度分布
の広い粉鉱石・石炭等の原料を装入し還元ガスをガス吹
込みノズルから吹き出すと、最上部のガス吹込みノズル
の上方は全てのガス吹込みノズルの吹き出し量が加わり
、細粒状の原料粒子の終末速度Ｕｔ以上となり、細粒状
の原料粒子は還元ガスと反応しながら流動層還元炉の上
方へ飛散上昇する。すなわち高速流動層を形成する。こ
の場合終末速度Ｕｔに達してない粗粒状の原料の一部に
は細粒による同伴効果により上方へ飛散するものもある
が、大半は流動層に滞留する。炉下部に位置するガス吹
き込みノズルから還元ガス１１を吹き込み、流動層を形
成する。この流動層で粒度分布の広い原料を流動化させ
るが、粗粒状の原料は細粒状の原料に比べ流動開始速度
Ｕｍｆが大で流動性が悪いため、流動しながら流動層下
部に沈降し細粒と分離される。一方線粒状の原料は前述
した上部の吹き込みノズルにより流動層還元炉６上部へ
飛散される。流動層還元炉６下部に沈降した粗粒状の原
料は充填層を形成する。即ち炉高方向に数段に配設して
なるガス吹込みノズルにより充填層、流動層、高速流動
層と原料の流動状態を形成させることにより、高速流動
層域のスラッギング発生を防止し、安定流動状態の確保
が得られ、かつ流動層還元炉内の粒子濃度を適当な濃度
にコントロールすることが出来、反応効率及びガス利用
率の向上が得られる。

一方粗粒子は充填層内に充填されながら炉底部に有する
炉底吹き込みノズルからの適正な流量の還元ガスにより
還元が確実になされる。従って細、粗粒子に整粒して還
元を行うことより還元の均一性が向上し、高還元度への
進行による鉄鉱石の凝集トラブルを回避することが可能
となる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第１図に示す基本的構成の概略
図で詳述する。

流動層還元炉に外部粒子循環装置を付設する。

この外部粒子循環装置の構成は流動層還元炉６の上部に
設けられている出口にサイクロン３１を接続し還元ガス
１１と同伴し飛散してきた細粒子を捕捉している。そし
てサイクロン３１の下部には捕捉した粒子を一時溜める
ホッパ３２が接続され、このホッパ３２で一時貯え所定
量を循環切出装置３３で流動層還元炉６に戻すものであ
る。

一方流動層還元炉６の炉内には複数のガス吹出し口３４
．３５が形成されている。このガス吹出し口３４．３５
の中間部にバブリング流動層３６を形成し、このバブリ
ング流動層３６内に前記外部粒子循環装置の循環出口が
設けられている。また流動層還元炉６の炉底部に充填層
３７が形成され、充填１１１３７内に炉底吹き込みノズ
ル３８が設けられている。

図中３９は粉鉱石、石灰石等の原料２５を流動層還元炉
６に装入する為の切出弁、４０．４１．４２は還元ガス
の吹き出し量を調整するための流量調節弁、４３は細粒
状の還元鉱の切出弁、４４は粗粒状の還元鉱の切出弁で
ある。

次に切出弁から粉鉱石、石灰石等の原料２５を流動層還
元炉６に装入し還元ガス１１を流量調節弁４０゜４１、
４２を介してガス吹出し口３４．３５．３８より吹込む
と、最上部のガス吹込みノズル３４の上方は全てのガス
吹込みノズルの吹き出し量が加わり、細粒状の原料粒子
の終末速度Ｕｔより大きい速度となり、細粒状の原料粒
子は還元ガスと反応しながら流動層還元炉の上方へ飛散
する。他方粗粒状の原料は細粒状の原料に比べ終末速度
Ｕｔが大きい為、ガス吹出し口３４で飛散せず、二ケ所
のガス吹出し口３４．３５間に位置するバブリング流動
層３６で更に風ふるいされ、粗粒子は炉下部の充填層３
７まで下降する。充填１１３７内の粗粒子は炉下部に位
置する炉底吹き込みノズル３８により適正な２ｉ！量の
還元ガスにより還元が確実になされ、切出弁４４から粗
粒状の還元鉱が排出され次工程へ送られる。第２図はノ
ズル３４．３５の炉水平断面開方向の配置を示す。

ノズルヘッダ３４′、３５°を炉を貫通して配設してい
る。

一方細粒子は流動層還元炉６内で飛散され、炉上部の出
口からサイクロン３１で捕捉され、ホッパ３２、循環切
出装置３３を介し、バブリング流動層３６に循環させ、
再び還元が行われる。そして所望の還元を得られた細粒
子の還元鉱は切出弁４３から排出され次工程へ送られる
。

なお本設備は溶融還元用還元鉱石の製造に用いられるも
のに限ったものでなく、例えば還元ガス１１を転炉ガス
やコークス炉ガス等の還元ガス或いは、改良した還元ガ
スを用いて、本設備で鉄鉱石を還元し、高炉へ供給使用
することも可能である。

（発明の効果） 上述したように、本発明においては、流動層還元炉内に
吹出される還元ガスにより高速流動層、バブリング流動
層、充填層の三層が形成されることより、安定した高速
循環流動特性が得られ、粒度分布の広い原料でも還元の
均一性が向上し効率的な還元反応の促進が図れる。また
粒度分布の広い粉鉱石を積極的に処理することが出来る
為、粉鉱石及び一般炭を原料として使用することが可能
となり、溶銑のコストダウンを図ることが出来る。

さらに、高反応率、ガス利用率向上によりコンパクトな
還元設備を提供出来る等価れた効果を有する。

また高炉法に利用した場合、高炉の生産性向上および焼
結設備・コークス炉設備等の付帯設備の小型化が図れる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を示す説明図、第２図はノ
ズルの配置を示す説明図、第３図は本発明者等が先に提
寓した溶融還元法の概略を示した説明図である。 １は鉄鉱石、２は石灰石、６は流動層還元炉、１１は還
元ガス、２５は原料、３１はサイクロン、３２はホッパ
、３３は循環切出装置、３４．３５はガス吹出し口、３
６はバブリング流動層、３７は充填層、３８は炉底吹き
込みノズル、３９は切出弁、４０．４１．４２は流量調
節弁、４３．４４は切出弁。 特許出願人　新日本製鐵株式会社 ニー−− 欠３国 忙− 手続補正書 昭和６２年１月１３日　　　出願 明細 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿　　　　　　　　「特
１１、事件の表示　　特願昭６１−２８６５９９号　　
　還、２、発明の名称　　　　　　　　　　　　　　　
　　更の：鉄鉱石流動層還元装置　　　　　配設 ３、補正をする者　　　　　　　　　　　　　　　　装
置１事件との関係　　特許出願人 （６６５）新日本製鐵株式会社 ４、代理人 東京都港区虎ノ門１−１−１８ ５、補正の対象 明細書中特許請求の範囲の欄 ６、補正の内容 別紙記載の通り 補　　正　　　の　　　内　　　客 番号　　特願昭６１−２８６５９９号 芽中特許請求の範囲を以下の通り補正する。 ！！Ｆ請求の範囲 七鉱石を製造する設備に於いて、流動層還１元５戸内に
ガス吹込みノズルを炉高方向に数段にしてなることを特
徴とする鉄鉱石流動層還元Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 還元鉱石を製造する設備に於いて、流動層還元炉に外部
   粒子循環装置を付設し、かつ流動層還元炉の炉内にガス
   吹込みノズルを炉高方向に数段に配設してなることを特
   徴とする鉄鉱石流動層還元装置。