WO2016009797A1 - 回転炉床炉 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a rotary hearth furnace. More specifically, the present invention heats agglomerates containing iron oxide-containing substances such as iron ore and iron-making dust, and carbonaceous reducing agents such as carbonaceous materials, and reduces iron oxide to produce reduced iron.
- the present invention relates to a rotary hearth furnace used for the above.
- the rotary hearth furnace is provided with an exhaust port and the like for discharging the exhaust gas in the furnace to the outside of the furnace.
- the means for supplying the agglomerate onto the hearth of the rotary hearth furnace and the means for discharging the heated object heated inside the rotary hearth furnace are directly connected to the outside of the furnace.
- outside air may flow into the furnace from the outside.
- the inflowing outside air contains an oxidizing gas such as oxygen, which causes a reduction rate of reduced iron.
- Patent Document 1 proposes a method for producing reduced iron that prevents reduction inhibition by an oxidizing gas by appropriately controlling the gas flow in the furnace.
- a heating / reduction process for reducing iron to produce reduced iron a melting process for melting the reduced iron, a cooling process for cooling the molten reduced iron, and a discharge process for discharging the cooled reduced iron outside the furnace
- a flow rate adjusting partition wall for controlling the gas flow in the furnace is provided in the furnace, and the gas flow in the furnace in the cooling process is formed in the hearth moving direction.
- the gas pressure in the furnace in the melting process may be made higher than the gas pressure in the furnace
- the gas flow in the furnace is controlled by providing a flow rate adjusting partition wall.
- a flow rate adjusting partition wall in order to control the direction of gas flow in the furnace by reducing the amount of gas flowing into the furnace, it is necessary to make the gap between the flow control partition wall and the hearth as small as possible and increase the flow rate of gas passing through the gap.
- the object to be heated that has not been discharged to the outside of the furnace accumulates on the hearth or a part of the refractory that protects the furnace falls on the hearth, a bulky load is formed on the hearth. There is a possibility that the load on the hearth does not pass through the gap between the flow rate adjusting partition wall and the hearth and closes the gap.
- the present invention has been made paying attention to the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a rotary hearth furnace that can effectively use the sensible heat of exhaust gas in the furnace and improve the productivity of reduced iron. There is.
- the rotary hearth furnace according to the present invention which has been able to solve the above problems, is to produce a reduced iron by heating an agglomerate containing an iron oxide-containing substance and a carbonaceous reducing agent and reducing the iron oxide.
- the gist of the present invention resides in that means for taking outside air into the furnace is provided in the section and upstream of the means for discharging the exhaust gas to the outside of the furnace in the non-heating section and in the exhaust gas flow direction.
- the means for taking in the outside air into the furnace includes an adjusting valve for adjusting the amount of the taken-in gas.
- the means for taking the outside air into the furnace may include a blower.
- the rotary hearth furnace may have a partition wall that divides the heating section and the non-heating section.
- the means for discharging the exhaust gas in the furnace to the outside of the furnace is provided in the non-heating section in the rotary hearth, and the means for discharging the exhaust gas in the non-heating section and out of the furnace.
- a means for taking outside air into the furnace is provided on the upstream side.
- the present inventor In producing a reduced iron by heating an agglomerate containing an iron oxide-containing substance and a carbonaceous reducing agent, the present inventor effectively uses the sensible heat of exhaust gas in the furnace to reduce the reduced iron. In order to improve the productivity, we have been intensively studying. As a result, the present inventor provided means for discharging the exhaust gas in the furnace to the outside of the furnace in the non-heating section in the rotary hearth furnace, and the exhaust gas in the non-heating section and in the furnace was discharged outside the furnace.
- FIG. 1 is a simplified view of the rotary hearth furnace disclosed in Patent Document 1 described above.
- FIG. 1 is a schematic diagram when viewed from above the rotary hearth furnace 1.
- means 2 for supplying agglomerates onto the hearth of the rotary hearth furnace 1 means 3 for discharging the heated object heated in the rotary hearth furnace 1, and the inside of the rotary hearth furnace 1
- the means 2 to 4 are projected on the hearth.
- the means 2 for supplying the agglomerate onto the hearth of the rotary hearth furnace 1 and the means 4 for discharging the exhaust gas in the rotary hearth furnace 1 to the outside of the furnace are provided on the ceiling of the rotary hearth furnace 1.
- the means 3 for discharging the heated object heated in the rotary hearth furnace 1 to the outside of the furnace is provided in the vicinity of the hearth of the rotary hearth furnace 1.
- a feeder can be used as the means 2 for supplying the agglomerate onto the hearth of the rotary hearth furnace 1.
- a discharger can be used as the means 3 for discharging the object heated in the rotary hearth furnace 1 to the outside of the furnace.
- an exhaust port may be provided.
- An arrow 11 a indicated by a rough dotted line and an arrow 11 b indicated by a fine dotted line indicate the exhaust gas flow direction in the rotary hearth furnace 1.
- the agglomerates are preferably reduced by heating at 1300 ° C. or more and 1500 ° C. or less.
- the heating temperature is lower than 1300 ° C., metallic iron and slag are difficult to melt, and high productivity cannot be obtained.
- the heating temperature exceeds 1500 ° C., the exhaust gas temperature becomes high, so the exhaust gas treatment facility becomes large and the equipment cost increases.
- the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the elements of the above-described embodiment can be appropriately combined or various changes can be made without departing from the gist thereof.
- matters that are not explicitly disclosed, such as operating conditions and measurement conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that is normally implemented by those skilled in the art. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.
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Abstract
回転炉床炉は、塊成物を前記回転炉床炉の炉床上に供給する手段、前記回転炉床炉内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段、および、前記回転炉床炉内の排ガスを炉外へ排出する手段を備える。この回転炉床炉は、加熱区間および非加熱区間を有する。前記排ガスを炉外へ排出する手段は、前記非加熱区間に設けられる。前記非加熱区間内、且つ排ガス流れ方向において前記排ガスを炉外へ排出する手段よりも上流側に、外気を炉内へ取り込む手段が設けられる。
Description
本発明は回転炉床炉に関する。より詳しくは、本発明は、鉄鉱石や製鉄ダスト等の酸化鉄含有物質、および炭材等の炭素質還元剤を含む塊成物を加熱し、酸化鉄を還元して還元鉄を製造する際に用いる回転炉床炉に関する。
鉄鉱石等の酸化鉄含有物質に含まれる酸化鉄を還元して還元鉄を製造する方法としては、入手が比較的容易な石炭等の炭材を、酸化鉄を還元するための炭素質還元剤として用いる還元鉄製造プロセスが注目されている。この還元鉄製造プロセスでは、酸化鉄含有物質および炭素質還元剤を含む塊成物を回転炉床炉の炉床上に供給し、回転炉床内の加熱区間に設けられた加熱バーナーによるガス伝熱および輻射熱で該塊成物を加熱することによって酸化鉄を還元して還元鉄を製造する。その後、回転炉床炉内の非加熱区間を通る間に、被加熱物を冷却してから、炉外へ排出する。炉外へ排出された被加熱物は、例えば、磁選機を用いて磁着物と非磁着物に選別され、磁着物は鉄源として回収される。
上記還元鉄製造プロセスにおいて、加熱バーナーを燃焼させると排ガスが発生する。排ガス中の炭酸ガスや水分などの酸化性ガスの濃度が高まると、酸化鉄の還元率が充分に上がらなくなる。そこで、回転炉床炉には、炉内の排ガスを炉外へ排出するための排気口などが適所に設けられる。しかし、塊成物を回転炉床炉の炉床上に供給する手段や、回転炉床炉内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段などは、炉外と直接繋がっているため、炉内の排ガスを炉外へ吸引、排出すると、その分だけ炉外から外気が炉内へ流入することがある。流入した外気は、酸素などの酸化性ガスを含むため、還元鉄の還元率が低下する原因となる。
炉内ガス流を適切に制御することにより、酸化性ガスによる還元阻害を防止した還元鉄の製造方法が、特許文献１に提案されている。この還元鉄の製造方法では、炭素質還元剤と酸化鉄含有物質を含む原料物質を、回転炉床炉内に装入する原料供給工程、該原料物質を加熱し、該原料物質中の酸化鉄を還元して還元鉄を生成する加熱・還元工程、該還元鉄を溶融させる溶融工程、溶融した該還元鉄を冷却する冷却工程、該冷却された還元鉄を炉外に排出する排出工程を炉床移動方向に従って順次行なう還元鉄の製造方法において、前記炉内に炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁を設けて、前記冷却工程の炉内ガス流れを炉床移動方向に形成する。また、上記文献には、前記炉内に炉内ガス流れを制御する流量調整仕切壁を設けることによって、前記溶融工程の炉内ガス圧を他の工程の炉内ガス圧よりも高くすることも開示されている。
上記特許文献１では、流量調整仕切壁を設けることによって、炉内ガス流れを制御している。しかし、炉内に流れるガス量を少なくして炉内ガス流れの方向を制御するには、流量調整仕切壁と炉床との隙間をできるだけ小さくして、隙間を通過するガスの流速を高める必要がある。ところが炉外へ排出されなかった被加熱物が炉床上に蓄積したり、炉を保護している耐火物の一部が炉床上に落下すると、炉床上に嵩高く積載物が形成される。この炉床上の積載物が流量調整仕切壁と炉床との隙間を通過せず、隙間を閉塞する虞があった。
ところで、上記塊成物を回転炉床炉内の加熱区間で加熱する際は、塊成物の移動方向と、炉内における排ガスの流れ方向を対向させることが推奨される。炉内の排ガスは顕熱を有しているため、塊成物の移動方向に対して排ガスの流れ方向を対向させることによって、塊成物と排ガスの接触効率が高くなり、排ガスの顕熱で塊成物が加熱され、還元鉄の生産性を向上できる。しかし上記特許文献１では、加熱区間における塊成物の移動方向と、炉内ガスの流れ方向については着目されておらず、改良の余地があった。
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、炉内における排ガスの顕熱を有効利用し、還元鉄の生産性を向上できる回転炉床炉を提供することにある。
上記課題を解決することのできた本発明に係る回転炉床炉とは、酸化鉄含有物質および炭素質還元剤を含む塊成物を加熱し、酸化鉄を還元して還元鉄を製造する際に用いる回転炉床炉であって、前記回転炉床炉は、前記塊成物を前記回転炉床炉の炉床上に供給する手段、前記回転炉床炉内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段、および、前記回転炉床炉内の排ガスを炉外へ排出する手段を備え、加熱区間および非加熱区間を有し、且つ、前記排ガスを炉外へ排出する手段は、前記非加熱区間内に設けられ、前記非加熱区間内、且つ排ガス流れ方向において前記排ガスを炉外へ排出する手段よりも上流側に、外気を炉内へ取り込む手段を設けたところに要旨を有する。
前記外気を炉内へ取り込む手段は、取り込みガス量を調整する調整弁を備えることが好ましい。また、前記外気を炉内へ取り込む手段は、送風機を備えてもよい。前記回転炉床炉は、前記加熱区間と前記非加熱区間を区切る仕切壁を有してもよい。
本発明の回転炉床炉では、炉内の排ガスを炉外へ排出する手段を、回転炉床内における非加熱区間に設けたうえで、該非加熱区間内且つ上記排ガスを炉外へ排出する手段よりも上流側に、外気を炉内へ取り込む手段を設けている。その結果、加熱区間における塊成物の移動方向と、炉内における排ガスの流れ方向を対向させることができるため、排ガスの顕熱で塊成物を加熱でき、還元鉄の生産性を向上できる。
酸化鉄含有物質および炭素質還元剤を含む塊成物を加熱し、酸化鉄を還元して還元鉄を製造するにあたり、本発明者は、炉内における排ガスの顕熱を有効活用して還元鉄の生産性を向上するために、鋭意検討を重ねてきた。その結果、本発明者は、炉内の排ガスを炉外へ排出する手段を、回転炉床炉内における非加熱区間内に設けたうえで、該非加熱区間内且つ上記炉内の排ガスを炉外へ排出する手段よりも上流側に、炉外から外気を炉内へ取り込む手段を設ければ、回転炉床炉内の加熱区間における塊成物の移動方向と、炉内の排ガスの流れ方向を対向させることができ、還元鉄の生産性を高められることを見出し、本発明を完成した。
以下、図面を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明は図面によって制限を受けるものではなく、前記および後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
まず、従来から知られている回転炉床炉の構造を、図１を用いて説明する。図１は、上記特許文献１に開示されている回転炉床炉を簡略化して示した図である。
図１は、回転炉床炉１の上方から見たときの模式図である。図１では、塊成物を回転炉床炉１の炉床上に供給する手段２、回転炉床炉１内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段３、回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段４の位置関係を説明するために、手段２～４を炉床上に投影して描いている。実機においては、塊成物を回転炉床炉１の炉床上に供給する手段２と回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段４は、回転炉床炉１の天井に設けられており、回転炉床炉１内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段３は、回転炉床炉１の炉床近傍に設けられている。塊成物を回転炉床炉１の炉床上に供給する手段２としては、例えば、供給機を用いることができる。回転炉床炉１内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段３としては、例えば、排出機を用いることができる。回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段４としては、例えば、排気口を設ければよい。
図１に実線で示した矢印１０は、塊成物を回転炉床炉１の炉床上に供給する手段２から供給した塊成物の炉床上における移動方向を示している。粗い点線で示した矢印１１ａ、および細かい点線で示した矢印１１ｂは、回転炉床炉１内における排ガス流れ方向を示している。
図１においては、塊成物を回転炉床炉１の炉床上に供給する手段２より下流側で、且つ回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段４よりも上流側に仕切壁５ａを設けている。また、回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段４よりも下流側で、且つ回転炉床炉１内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段３との間に、仕切壁５ｂおよび仕切壁５ｃを設けている。
図１に示したＺ１は加熱区間であり、Ｚ２は非加熱区間である。加熱区間Ｚ１には、図示しないが、加熱バーナーが設けられている。
図１に示した構成例においては、回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段４は、加熱区間Ｚ１に設けられている。塊成物を回転炉床炉１の炉床上に供給する手段２および回転炉床炉１内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段３は、非加熱区間Ｚ２に設けられている。
図１に示すように、塊成物を回転炉床炉１の炉床上に供給する手段２から供給した塊成物は、矢印１０に沿って、反時計回りに炉内を移動し、加熱区間Ｚ１で加熱される。これにより、酸化鉄が還元して還元鉄が得られる。酸化鉄の還元は、仕切壁５ｂに到達するまでに完了する。還元終了後、被加熱物は、非加熱区間Ｚ２で冷却され、回転炉床炉１内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段３を用いて炉外へ排出される。なお、仕切壁５ｂおよび仕切壁５ｃの間には、例えば、冷却器を設けてもよい。
加熱区間Ｚ１では、塊成物を加熱するために、加熱バーナーを燃焼させる。このとき排ガスが発生する。炉内で発生した排ガスは、回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段４に向かって移動する。即ち、回転炉床炉１内で生成した排ガスは、回転炉床炉１内で発生する排ガス量と、回転炉床炉１内における圧力とのバランスにより、炉の途中の分岐位置６で分岐し、時計回りの矢印１１ａの方向と、反時計回りの矢印１１ｂの方向に分かれて移動する。
このとき、図１に示すように、排ガスを炉外へ排出する手段４を加熱区間Ｚ１に設けると、仕切壁５ａから排ガスを炉外へ排出する手段４までの区間Ｚ１ａでは、炉床上に装入された常温の塊成物を加熱するために、加熱バーナーを燃焼させる必要がある。また、塊成物の移動方向１０と、炉内の排ガスの流れ方向１１ｂが一致するため、ガス伝熱による加熱効率は低くなる。更に、図１に示すように、排ガスの分岐位置６が加熱区間Ｚ１の末期に存在すると、排ガスの分岐位置６から仕切壁５ｂまでの区間Ｚ１ｂにおいては、塊成物の移動方向１０と、炉内の排ガスの流れ方向１１ｂが一致するため、ガス伝熱による加熱効率は低くなる。
そこで、本発明者は、図１に示す加熱区間Ｚ１のうち、区間Ｚ１ａおよび区間Ｚ１ｂにおいても塊成物の移動方向１０と炉内の排ガスの流れ方向１１ａを対向させるために、検討を重ねた。その結果、回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段４を非加熱区間Ｚ２に設け、且つ非加熱区間Ｚ２内且つ排ガスを炉外へ排出する手段４よりも上流側に、炉外の外気を炉内へ取り込む手段を設ければ良いことが明らかとなった。本発明の一実施形態に係る回転炉床炉１の構成例を、図２を用いて説明する。なお、図１と同じ箇所には同一の符号を付すことによって、重複説明を避ける。
図２では、回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段４を、非加熱区間Ｚ２に設けている。さらに、非加熱区間Ｚ２内であって排ガスを炉外へ排出する手段４よりも上流側に、外気を炉内へ取り込む手段７を設けている。
図２に示すように、回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段４を非加熱区間Ｚ２内に設けることによって、図１に示した区間Ｚ１ａが形成されるのを防止できる。即ち、図１では、加熱区間Ｚ１内に、排ガスを炉外へ排出する手段４を設けていたため、加熱区間Ｚ１のうち、区間Ｚ１ａにおいては、塊成物の移動方向１０と炉内の排ガスの流れ方向１１ａが一致していた。これに対し、本実施形態では、図２に示すように、非加熱区間Ｚ２内に、排ガスを炉外へ排出する手段４を設けているため、加熱区間Ｚ１のうち、図１に記載した区間Ｚ１ａに相当する部分においても、塊成物の移動方向１０と炉内の排ガスの流れ方向１１ａを対向させることができる。その結果、排ガスの顕熱で塊成物を加熱でき、顕熱を奪われた排ガスは、排ガスを炉外へ排出する手段４から炉外へ排出される。このように、本発明によれば、塊成物と接触しておらずに温度の高い排ガスが、そのまま炉外へ排出されることを防止できるため、排ガスの顕熱を有効活用できる。また、排ガスの顕熱を有効活用することによって、加熱区間Ｚ１のうち特に上流側に配置される加熱バーナーの燃焼量を従来よりも低減できる。また、塊成物の移動方向１０と、炉内の排ガスの流れ方向１１ｂを対向させることによって、ガス伝熱による加熱効率が高くなる。このように、図２に示した構成例によれば、還元鉄の生産性を向上できる。
また、図２に示すように、非加熱区間Ｚ２内、且つ、排ガス流れ方向において、排ガスを炉外へ排出する手段４よりも上流側に、外気を炉内へ取り込む手段７を設けることによって、図１に示した区間Ｚ１ｂが形成されるのを防止できる。即ち、図１では、回転炉床炉１内で発生する排ガス量と、回転炉床炉１内における圧力とのバランスにより、排ガスの流れ方向が分岐し、塊成物の移動方向１０と排ガスの流れ方向１１ｂが一致する区間Ｚ１ｂが形成されていた。これに対し、本発明では、図２に示すように、非加熱区間Ｚ２内、且つ、排ガス流れ方向において排ガスを炉外へ排出する手段４よりも上流側に、外気を炉内へ取り込む手段７を設けている。外気を炉内へ取り込む手段７を設けることにより、塊成物を回転炉床炉１の炉床上に供給する手段２および回転炉床炉１内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段３から取り込まれる外気量および炉内の圧力を考慮したうえで、炉外から外気を取り込むことができる。この外気を、矢印１１ｂの方向へ流すことによって、炉内の加熱区間Ｚ１で発生した排ガスが、矢印１１ｂの方向に流入するのを防止でき、矢印１１ａの方向へ流すことができる。その結果、加熱区間Ｚ１においては、塊成物の移動方向１０と炉内の排ガスの流れ方向１１ａを対向させることができる。また、炉外の外気を炉内へ取り込み、この外気を非加熱区間Ｚ２に流すことによって、加熱区間Ｚ１から非加熱区間Ｚ２へ移動してきた被加熱物を冷却することができる。このとき、非加熱区間Ｚ２に必要に応じて設けられる冷却器の負荷を下げることができる。
なお、炉外の外気を炉内へ取り込むことによって、回転炉床炉１から排出される排ガスの量が増大することが懸念される。しかし、従来においても回転炉床炉１から排出された排ガスの温度を下げるために空気を用いて希釈していたため、本発明のように、炉外の外気を炉内へ取り込んでも、回転炉床炉１から排出される排ガスの量は、増加し過ぎることはない。
炉外から取り込む外気としては、炉外に存在する外気の他、回転炉床炉や冷却工程で用いられるクーラー、その他の機器からの排出ガスを用いても良い。即ち、回転炉床炉等から排出された燃焼ガスや不活性ガスを含む排ガスを、外気として回転炉床炉内へ取り込んでもよい。
図２では、塊成物を回転炉床炉１の炉床上に供給する手段２と仕切壁５ａとの間に、回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段４を設けた構成例を示したが、本発明の回転炉床炉１は、この構成例に限定されるものではない。例えば、回転炉床炉１内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段３と塊成物を回転炉床炉１の炉床上に供給する手段２との間に、回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段４を設けてもよい。または、仕切壁５ｃと回転炉床炉１内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段３との間に、回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段４を設けてもよい。または、外気を炉内へ取り込む手段７と仕切壁５ｃとの間に、回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段４を設けてもよい。
また、図２では、仕切壁５ｂと仕切壁５ｃとの間に、外気を炉内へ取り込む手段７を設けた構成例を示したが、本発明の回転炉床炉１は、この構成例に限定されるものではない。例えば、仕切壁５ｃと回転炉床炉１内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段３との間に、外気を炉内へ取り込む手段７を設けてもよい。または、回転炉床炉１内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段３と塊成物を回転炉床炉１の炉床上に供給する手段２との間に、外気を炉内へ取り込む手段７を設けてもよい。または、塊成物を回転炉床炉１の炉床上に供給する手段２と回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段４との間に、外気を炉内へ取り込む手段７を設けてもよい。外気を炉内へ取り込む手段７は、図２に示すように、非加熱区間Ｚ２の最上流位置に設けることが好ましく、取り込まれた外気は、加熱区間Ｚ１から非加熱区間Ｚ２へ供給された被加熱物の冷媒としても作用することになる。
外気を炉内へ取り込む手段７は、取り込みガス量を調整できる調整弁８を備えることが好ましい。回転炉床炉１内は、通常、減圧状態で操業されるため、外気を炉内へ取り込む手段７として、炉壁や天井に開口を設けることのみによっても、外気を炉内へ取り込むことができる。しかしながら、更に調整弁８を設けることによって、回転炉床炉１内で発生したガス量や炉内の圧力に応じて、外気の取り込み量を調整できる。
また、外気を炉内へ取り込む手段７は、送風機９を備えてもよい。送風機を設けることによって、必要に応じて、炉外の外気を炉内へ積極的に取り込むことができる。
図２では、仕切壁５ａ～５ｃを設けた構成例を示したが、本発明の回転炉床炉１は、この構成例に限定されるものではなく、仕切壁を設けなくてもよい。
回転炉床炉１は、酸化鉄含有物質および炭素質還元剤を含む塊成物を加熱し、酸化鉄を還元して還元鉄を製造する際に用いるものである。酸化鉄含有物質としては、具体的には、鉄鉱石、砂鉄、製鉄ダスト、非鉄精錬残渣、製鉄廃棄物などの酸化鉄含有物質を用いることができる。炭素質還元剤としては、例えば、石炭やコークスなどを用いることができる。
酸化鉄含有物質および炭素質還元剤を含む混合物には、更に融点調整剤およびバインダーよりなる群から選ばれる少なくとも１種を配合してもよい。
上記融点調整剤とは、酸化鉄含有物質中の脈石や、炭素質還元剤中の灰分の融点を下げる作用を有する物質を意味する。即ち、上記混合物に融点調整剤を配合することによって、塊成物に含まれる酸化鉄以外の成分（特に、脈石）の融点に影響を与え、例えばその融点を降下させることができる。それにより脈石は、溶融が促進され、溶融スラグを形成する。このとき酸化鉄の一部は溶融スラグに溶解し、溶融スラグ中で還元されて金属鉄となる。溶融スラグ中で生成した金属鉄は、固体のまま還元された金属鉄と接触することにより、固体の還元鉄として凝集する。
融点調整剤としては、例えば、ＣａＯ供給物質、ＭｇＯ供給物質、Ａｌ２Ｏ３供給物質、ＳｉＯ２供給物質などを用いることができる。ＣａＯ供給物質としては、例えば、ＣａＯ（生石灰）、Ｃａ（ＯＨ）２（消石灰）、ＣａＣＯ３（石灰石）、およびＣａＭｇ（ＣＯ３）２（ドロマイト）よりなる群から選ばれる少なくとも一つを用いることができる。ＭｇＯ供給物質としては、例えば、ＭｇＯ粉末、天然鉱石や海水などから抽出されるＭｇ含有物質、およびＭｇＣＯ３よりなる群から選ばれる少なくとも一つを配合してもよい。Ａｌ２Ｏ３供給物質としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３粉末、ボーキサイト、ベーマイト、ギブサイト、ダイアスポアなどを配合できる。ＳｉＯ２供給物質としては、例えば、ＳｉＯ２粉末や珪砂などを用いることができる。
バインダーとしては、例えば、コーンスターチや小麦粉等の澱粉などの多糖類を用いることができる。
原料の混合には、回転容器形や固定容器形の混合機を用いることができる。回転容器形の混合機の型式としては、例えば、回転円筒形、二重円錐形、Ｖ形などが挙げられるが、特に限定されない。固定容器形の混合機の型式としては、例えば、混合槽内に鋤などの回転羽を設けたものがあるが、特に限定されない。
混合物を塊成化する塊成機としては、例えば、皿形造粒機（ディスク形造粒機）、円筒形造粒機（ドラム形造粒機）、双ロール型ブリケット成型機などを用いることができる。
塊成物の形状は特に限定されず、成型はペレット、ブリケット、押し出しのいずれで実施しても構わない。
塊成物は、１３００℃以上１５００℃以下で加熱して還元することが好ましい。加熱温度が１３００℃を下回ると、金属鉄やスラグが溶融しにくく、高い生産性が得られない。一方、加熱温度が１５００℃を超えると、排ガス温度が高くなるため、排ガス処理設備が大掛かりなものとなって設備コストが増大する。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上記実施形態の要素を適宜組み合わせ、または種々の変更を加えることが可能である。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、動作条件や測定条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
本出願は２０１４年７月１６日出願の日本特許出願（特願２０１４－１４６１４１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１ 回転炉床炉
２ 炉床上に供給する手段
３ 回転炉床炉１内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段
４ 回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段
５ａ～５ｃ 仕切壁
６ 排ガスの分岐位置
７ 外気を炉内へ取り込む手段
８ 調整弁
９ 送風機
１０ 塊成物の移動方向
１１ａ、１１ｂ 炉内の排ガスの流れ方向
Ｚ１、Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ 加熱区間
Ｚ２ 非加熱区間
２ 炉床上に供給する手段
３ 回転炉床炉１内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段
４ 回転炉床炉１内の排ガスを炉外へ排出する手段
５ａ～５ｃ 仕切壁
６ 排ガスの分岐位置
７ 外気を炉内へ取り込む手段
８ 調整弁
９ 送風機
１０ 塊成物の移動方向
１１ａ、１１ｂ 炉内の排ガスの流れ方向
Ｚ１、Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ 加熱区間
Ｚ２ 非加熱区間
Claims (5)
- 酸化鉄含有物質および炭素質還元剤を含む塊成物を加熱し、酸化鉄を還元して還元鉄を製造する際に用いる回転炉床炉であって、
前記回転炉床炉は、
前記塊成物を前記回転炉床炉の炉床上に供給する手段、
前記回転炉床炉内で加熱した被加熱物を炉外へ排出する手段、および、
前記回転炉床炉内の排ガスを炉外へ排出する手段を備え、
加熱区間および非加熱区間を有し、且つ、
前記排ガスを炉外へ排出する手段は、前記非加熱区間内に設けられ、
前記非加熱区間内、且つ排ガス流れ方向において前記排ガスを炉外へ排出する手段よりも上流側に、外気を炉内へ取り込む手段を設けたことを特徴とする回転炉床炉。 - 前記外気を炉内へ取り込む手段は、取り込みガス量を調整する調整弁を備える請求項１に記載の回転炉床炉。
- 前記外気を炉内へ取り込む手段は、送風機を備える請求項１に記載の回転炉床炉。
- 前記外気を炉内へ取り込む手段は、送風機を備える請求項２に記載の回転炉床炉。
- 前記加熱区間と前記非加熱区間を区切る仕切壁を有する請求項１～４のいずれか１項に記載の回転炉床炉。
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