JP2000199007A - Operation of furnace - Google Patents

Operation of furnace

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JP2000199007A
JP2000199007A JP10374759A JP37475998A JP2000199007A JP 2000199007 A JP2000199007 A JP 2000199007A JP 10374759 A JP10374759 A JP 10374759A JP 37475998 A JP37475998 A JP 37475998A JP 2000199007 A JP2000199007 A JP 2000199007A
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JP
Japan
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furnace
slag
tuyere
gas
coke
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Application number
JP10374759A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Uchiyama
武 内山
Yoshiaki Hara
義明 原
Natsuo Ishiwatari
夏生 石渡
Takashi Matsui
貴 松井
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To raise the molten iron tapping temp., to secure the fluidity of slag and to improve the reducibility and the fusibility by raising the temp. of coke. SOLUTION: A gas blowing hole 13 is arranged at a portion, in which the slag 11 is stayed and the filling layer of coke 2 continues to the furnace hearth, i.e., at the position which does not vertically overlap with at least a tuyere 4 at the lower part, in the furnace hearth part in a coke filling layer type vertical furnace 1 having two steps of the tuyeres 4 at the upper part and the lower part and for filling the coke 2, and the coke 2 in the slag 11 is burnt to generate the heat by blowing assistant gas, such as oxygen, hot blast from the gas blowing hole, and the pig iron 10 and the coke 2 are heated with the conduction of the heat by heating the slag 11. The filling layer of the coke 2 in the lower part of the tuyere 4 at lower step is cut into pieces with a raceway 12, and the coke 2 is floated up on the slag 11 and therefore, the effect is small.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、コークス等の固体
還元材を充填する固体還元材充填層型溶融還元炉に少な
くとも上下二段の羽口を設け、例えば上段の羽口から、
電炉ダスト等の粉粒状の装入原料を吹込み、炉頂部のガ
スから亜鉛等の高揮発性金属を、炉床部には鉄を溶融滴
下させることでそれらを分離回収する炉の操業方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a solid reducing agent packed bed type smelting reduction furnace for filling a solid reducing agent such as coke with at least two upper and lower tuyeres.
It relates to a method of operating a furnace that injects powdered granular material such as electric furnace dust and melts and drops highly volatile metals such as zinc from the gas at the top of the furnace and iron on the hearth. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】このような炉の操業方法としては、例え
ば本出願人が先に提案した特公平4−1043号公報や
特公平4−27406号公報に記載されるものがある。
このうち前者は、前記上段羽口に粉粒状鉱石等の粉粒状
装入原料を搬送する吹込みガス中の酸素濃度を、当該粉
粒状装入原料の吹込み量に応じて調整することにより、
羽口前のレースウエイの大きさや温度を安定させ、これ
により生産性を向上、安定化させるというものである。
また、後者は、上下各段の羽口への吹込みガス中の酸素
濃度を、金属酸化物の溶融還元特性及び溶融金属の生成
量に応じて、独立して調整することにより、上下段羽口
間の送風バランスをとり、原料特性に応じたレースウエ
イ温度を達成し、同等の生産量に対する燃料原単位を低
減することができるというものである。
2. Description of the Related Art Such a furnace operation method is described in, for example, Japanese Patent Publication No. Hei 4-1043 and Japanese Patent Publication No. Hei 4-27406 proposed by the present applicant.
Of the former, the former adjusts the oxygen concentration in the blown gas for conveying the particulate ore such as particulate ore to the upper tuyere according to the amount of the particulate orifice to be blown,
It stabilizes the size and temperature of the raceway in front of the tuyere, thereby improving and stabilizing productivity.
In the latter case, the oxygen concentration in the gas blown into the tuyere of each of the upper and lower stages is independently adjusted according to the smelting reduction characteristics of the metal oxide and the amount of molten metal generated. It is possible to balance the air flow between the mouths, achieve the raceway temperature according to the characteristics of the raw materials, and reduce the fuel consumption per equivalent production amount.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、操業の対象
となる炉が小型で、融体生成量が少ない場合や、ガス発
生量に比べて相対的に融体生成量が少ない原料を製錬す
る場合には、炉床部での融体温度の低下量が大きくな
り、出銑温度の低下、出銑滓不良、炉床冷込み等を引き
起こす恐れがある。
By the way, when the furnace to be operated is small and the amount of melt generated is small, or the raw material whose amount of melt generated is relatively small compared to the amount of gas generated is smelted. In such a case, the amount of decrease in the melt temperature in the hearth becomes large, which may cause a drop in tapping temperature, defective tapping slag, and cooling of the hearth.

【0004】このような問題に対して、前記従来の炉の
操業方法は、単に上段羽口での溶融性や上下段羽口間で
の還元性の観点から吹込みガスの酸素濃度を調整するも
のであって、問題の解決にはならない。本発明は前記諸
問題を解決すべく開発されたものであり、炉床部のスラ
グ温度を速やかに大きくして出銑温度を確保したり、当
該スラグの流動性を高めたり、固体還元材充填層の温度
を高めて還元性や溶融性を向上安定したりすることがで
きる炉の操業方法を提供することを目的とするものであ
る。
[0004] In order to cope with such a problem, the above-mentioned conventional furnace operation method adjusts the oxygen concentration of the blown gas simply from the viewpoint of the melting property at the upper tuyere or the reducibility between the upper and lower tuyeres. It is not a solution to the problem. The present invention has been developed in order to solve the above-mentioned problems. The slag temperature in the hearth is quickly increased to secure the tapping temperature, the fluidity of the slag is increased, and the solid reducing agent is charged. It is an object of the present invention to provide a furnace operating method capable of increasing the temperature of a bed to improve and reduce and improve the melting property and stabilization.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記諸問題を解決するた
め、本発明のうち請求項1に係る炉の操業方法は、少な
くとも上下段に二段の羽口を設け且つ固体還元材を充填
した固体還元材充填層型溶融還元炉の操業方法であっ
て、固体還元材の充填層が存在する炉床部で且つスラグ
が滞留している部分にガス吹込み口を設け、そこから支
燃性ガスを吹込むことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, a method of operating a furnace according to claim 1 of the present invention comprises providing at least two upper and lower tuyeres and filling with a solid reducing material. A method for operating a solid reduction material packed bed type smelting reduction furnace, wherein a gas injection port is provided in a hearth where a packed bed of solid reduction material is present and in a portion where slag is stagnated, from which a flammability is improved. It is characterized by injecting gas.

【0006】また、本発明のうち請求項2に係る炉の操
業方法は、前記請求項1の発明において、前記ガス吹込
み口は、少なくとも下段の羽口と上下に重ならないよう
に設けることを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the method of operating a furnace according to the first aspect, the gas inlet is provided so as not to vertically overlap at least a lower tuyere. It is a feature.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図1は、本発明の炉の操業方法を適用した
竪型溶融還元炉(以下、単に竪型炉と記す)である。こ
の竪型炉1内には、コークス等の固体還元材2が充填さ
れており、全体として固体還元材充填層型溶融還元炉を
構成する。この竪型炉1には、少なくとも上下二段の羽
口3,4が設けられている。このように上下二段に羽口
3,4を設ける竪型炉1としては、例えばクロム鉱石を
効率よく溶融するために開発された炉等を適用すること
ができる。つまり、上段の羽口3だけでは溶融還元に十
分な熱量が得られないときに、下段の羽口4から熱量を
補い、その間に十分に溶融還元させるように構成された
ものである。なお、羽口3,4の数は、例えば必要な製
錬能力を達成する還元能力及び溶融能力から設定すれば
よく、それは各羽口前のレースウエイの深さ,或いは横
断面積に応じて決定される。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 shows a vertical smelting reduction furnace (hereinafter simply referred to as a vertical furnace) to which the furnace operating method of the present invention is applied. This vertical furnace 1 is filled with a solid reducing material 2 such as coke, and constitutes a solid reducing material packed bed type smelting reduction furnace as a whole. The vertical furnace 1 is provided with at least two upper and lower tuyeres. As the vertical furnace 1 provided with the tuyeres 3 and 4 in the upper and lower stages in this manner, for example, a furnace developed for efficiently melting chromium ore can be applied. That is, when sufficient heat amount for smelting reduction cannot be obtained with only the tuyere 3 in the upper stage, the heat amount is supplemented from the tuyere 4 in the lower stage and the smelting reduction is sufficiently performed during that time. The number of tuyeres 3 and 4 may be set, for example, from the reducing capacity and the melting capacity to achieve the required smelting capacity, which is determined according to the depth of the raceway in front of each tuyere or the cross-sectional area. Is done.

【0008】これらの羽口3,4には、送風機5から熱
風発生炉6を通して、熱風や、それに酸素を富化したも
のや、或いは必要に応じて純酸素が吹込みガスとして用
いられる。これは、炉内の固体還元材2を燃焼し、その
燃焼熱を原料の溶融、燃焼、蒸発、還元等に利用するた
めに、酸素が必要であるためであり、また吹込みガスを
加熱する場合には、炉内への入熱の形態として吹込みガ
スの持つ顕熱を利用できるためでもある。また、これら
のうち、特に下段の羽口4に供給する熱風中の酸素の割
合が増加するにつれて、前述のように上段の羽口3まで
の間の熱量が増加し、それが純酸素になると炉内温度を
著しく高くすることができる。本実施形態では、後述の
ように羽口前温度や炉頂部温度を高く設定しなければな
らないので、それらに鑑みて供給熱風中の酸素の割合を
調整するとよい。
[0008] Hot air or a gas enriched with oxygen, or pure oxygen as required, is used as blow gas from the blower 5 through the hot air generating furnace 6 to these tuyeres 3 and 4. This is because oxygen is required to burn the solid reducing material 2 in the furnace and use the combustion heat for melting, burning, evaporating, reducing, etc. the raw material, and also heats the blown gas. In this case, the sensible heat of the blown gas can be used as a form of heat input into the furnace. Also, among these, as the proportion of oxygen in the hot air supplied to the lower tuyere 4 increases, the amount of heat up to the upper tuyere 3 increases as described above, and when it becomes pure oxygen, The furnace temperature can be significantly increased. In the present embodiment, the tuyere front temperature and the furnace top temperature must be set high as described later, and in view of these, the ratio of oxygen in the supplied hot air may be adjusted.

【0009】一方、上段の羽口3には、原料吹込み装置
7から原料が吹込まれる。この上段の羽口3から吹込ま
れる原料は、原則的に粉粒状のものに限定され、吹込み
直後に溶融、燃焼、還元、蒸発する。この原料のうち、
溶融した鉄等の低揮発性金属の酸化物や水酸化物は、固
体還元材の充填層を滴下する過程で還元され、炉床部に
溜まる。また、蒸発する亜鉛等の高揮発性金属の蒸気
は、固体還元材2の隙間を通って炉頂部に上昇し、後述
のように炉内ガスと共に排出される。
On the other hand, a raw material is blown into the upper tuyere 3 from a raw material blowing device 7. The raw material blown from the tuyere 3 at the upper stage is basically limited to a granular material, and melts, burns, reduces and evaporates immediately after blowing. Of this raw material,
Oxides and hydroxides of low-volatile metals such as molten iron are reduced in the process of dropping the packed bed of the solid reducing material, and accumulate in the hearth. The vapor of the highly volatile metal such as zinc that evaporates rises to the furnace top through the gap of the solid reducing material 2 and is discharged together with the furnace gas as described later.

【0010】亜鉛含有ダストである電炉ダスト等の粉粒
状原料は、原則的に上段の羽口3から吹込まれる。粉粒
状の原料は軽いので、それを炉頂部から装入すると、炉
内の上昇気流によって、例えば前述のように低揮発性金
属が十分に溶融して固体還元材2の充填層内を滴下する
以前に吹き飛ばされ、そのまま炉頂部から排出されてし
まうため、それを抑制防止するために上段の羽口3から
粉粒状原料を吹込むのである。つまり、粉粒状原料は、
吹込まれる上段の羽口3前のレースウエイ内で即座に溶
融、燃焼、蒸発しなければならない。
Powdery and granular raw materials such as electric furnace dust, which is zinc-containing dust, is in principle blown from the upper tuyere 3. Since the powdery and granular material is light, when it is charged from the furnace top, the low volatile metal is sufficiently melted and dropped into the packed bed of the solid reducing material 2 by the ascending airflow in the furnace, for example, as described above. Since the material is blown off before and is discharged from the furnace top as it is, the granular material is blown from the tuyere 3 in the upper stage in order to prevent the discharge. In other words, the powdery and granular material is
It must melt, burn and evaporate immediately in the raceway in front of the upper tuyere 3 to be blown.

【0011】これに対して、塊状原料は重量が大きいの
で、炉内の上昇気流を受けても吹き飛ばない。また、こ
の種の塊状原料は、前述のように羽口前で瞬時に溶融す
る必要がないので、炉頂装入装置8により原則として炉
頂から装入する。また、後述のように、本実施形態で
は、炉頂部の温度を高温に維持する必要があるのに対し
て、塊状原料を一度に多量に装入すると、炉頂部の温度
が下がり過ぎてしまう恐れがあるため、塊状原料は原則
として連続的に装入し、炉頂部の温度が下がらないよう
にする。具体的には、炉頂からの装入管方式で連続的に
装入するのがよい。勿論、塊状原料を一度に多量に装入
しても、十分な熱量が得られ、炉頂部温度を高く維持で
きればよいが、そのようにすると燃料の原単位が増加す
るので回避したい。また、塊状原料を粉砕して粉粒状に
したときには、上段の羽口3から吹込むべきである。
On the other hand, since the massive raw material has a large weight, it does not blow off even if it receives a rising airflow in the furnace. In addition, since this kind of bulk raw material does not need to be instantaneously melted in front of the tuyere as described above, the raw material is charged from the furnace top by the furnace top charging device 8 in principle. In addition, as described later, in the present embodiment, it is necessary to maintain the temperature of the furnace top at a high temperature, but if a large amount of bulk material is charged at once, the temperature of the furnace top may be too low. Therefore, the bulk material is charged continuously in principle, so that the temperature at the furnace top does not decrease. More specifically, it is preferable to charge continuously by a charging pipe system from the furnace top. Of course, even if a large amount of bulk raw material is charged at a time, it is sufficient that a sufficient amount of heat is obtained and the furnace top temperature can be maintained high. Also, when the bulk material is pulverized into powder and granules, it should be blown from the tuyere 3 in the upper stage.

【0012】また、本実施形態では、炉頂部の温度を高
く維持するために、当該炉頂部の空間に二次燃焼ガスを
供給し、意図的に炉頂部内で燃焼させている。また、こ
の炉頂部から排ガスを排出するダクト内にも二次燃焼ガ
スを供給してダクト内でも燃焼させている。但し、二次
燃焼ガスを燃焼させると二酸化炭素が発生する。本実施
形態では、炉頂部を含み、当該炉頂部から排ガス冷却・
清浄装置までの間のダクト内における酸素ポテンシャル
を温度に応じて小さくする必要があり、そのためにはガ
ス温度と組成を測定して、二次燃焼ガスの供給量を厳し
く管理する必要がある。
In this embodiment, in order to keep the temperature of the furnace top high, the secondary combustion gas is supplied to the space of the furnace top and intentionally burned in the furnace top. The secondary combustion gas is also supplied to the inside of the duct for discharging the exhaust gas from the furnace top and burned in the duct. However, when the secondary combustion gas is burned, carbon dioxide is generated. In the present embodiment, the furnace top is included, and exhaust gas cooling and cooling is performed from the furnace top.
It is necessary to reduce the oxygen potential in the duct leading to the cleaning device in accordance with the temperature. For this purpose, it is necessary to measure the gas temperature and the composition and strictly control the supply amount of the secondary combustion gas.

【0013】このようにして炉頂部から排出された排ガ
スは排ガス冷却・清浄装置9内に送り込まれる。この排
ガス冷却・清浄装置9は、具体的に湿式冷却装置、つま
り排ガス中に液体を散布して、排ガス温度を低下させる
と共に、蒸気の状態にある物質を冷却固化し、液体と一
緒に滴下・沈殿させ、それをスラリーとして分離回収で
きるようにすると共に、液化或いは固化しない気体は気
体のまま採取するためのものである。本実施形態では、
後述のように排ガス中から亜鉛等の高揮発性金属を固化
して分離回収すると共に、排出される排ガスを、一酸化
炭素ガスを含む高カロリーの燃料ガスとして得る。ま
た、このように高温の排ガスを急速に冷却することによ
り、原料中に含まれる有害物質であるダイオキシンの再
合成を防止することもできるのである。
The exhaust gas discharged from the furnace top in this way is sent into the exhaust gas cooling / cleaning device 9. The exhaust gas cooling / cleaning device 9 is specifically a wet cooling device, that is, a liquid is sprayed in the exhaust gas to lower the temperature of the exhaust gas, to cool and solidify a substance in a vapor state, and to drip together with the liquid. Precipitation is performed so that it can be separated and recovered as a slurry, and gas that does not liquefy or solidify is collected as a gas. In this embodiment,
As described later, a highly volatile metal such as zinc is solidified and separated and recovered from the exhaust gas, and the discharged exhaust gas is obtained as a high-calorie fuel gas containing a carbon monoxide gas. In addition, by rapidly cooling such high-temperature exhaust gas, re-synthesis of dioxin which is a harmful substance contained in the raw material can be prevented.

【0014】次に、前述のような固体還元材充填層型溶
融還元炉で、主として低揮発性金属である鉄の酸化物や
水酸化物と高揮発性金属である亜鉛の酸化物や水酸化物
とを含む亜鉛含有ダストとして電炉ダスト等の粉粒物を
装入原料とし、それを鉄分と亜鉛とに分離回収し、同時
に高カロリー燃料ガスを採取するための条件について説
明する。
Next, in the solid-reduction-material packed-bed smelting reduction furnace described above, iron oxides and hydroxides, which are low-volatile metals, and zinc oxides and hydroxides, which are high-volatile metals, are mainly used. The following describes conditions for using a powdery material such as electric furnace dust as a zinc-containing dust as a charging material, separating and recovering it into iron and zinc, and simultaneously extracting a high-calorie fuel gas.

【0015】近年、自動車用表面処理鋼板等のように亜
鉛を含む鉄スクラップの発生量が増加している。この鉄
スクラップを主原料とする電炉等では、亜鉛と鉄とを主
成分とするダストが発生する。このダストは、現在、回
収コストが高いことから、集塵後、無害化処理されてか
ら埋め立て投棄されている。しかしながら、前記電炉ダ
ストに含まれる亜鉛の含有率は20〜30%であり、同
量の鉄分も含まれている。それらの形態は、酸化物であ
ったり、水酸化物であったりするが、ダストそのものの
発生量は製鋼トンあたり15キログラムと多く、低コス
トで且つ廃棄物なく、夫々を完全分離した状態で回収す
る技術が求められている。
In recent years, the amount of generation of iron scrap containing zinc, such as surface-treated steel sheets for automobiles, has increased. In an electric furnace or the like using this iron scrap as a main raw material, dust containing zinc and iron as main components is generated. At present, because of high collection costs, this dust is detoxified after dust collection, and then dumped to landfill. However, the content of zinc contained in the electric furnace dust is 20 to 30%, and the same amount of iron is also contained. These forms may be oxides or hydroxides, but the amount of dust generated is as large as 15 kilograms per ton of steel, low cost and no waste, and each is collected in a completely separated state. There is a need for technology to do this.

【0016】ここで、原料の組成の一例を表1に示す。
表から明らかなように、鉄分と亜鉛とをかなりの割合で
含み、その他に酸化カルシウム、シリカ、アルミナ等を
含んでいる。
Here, an example of the composition of the raw material is shown in Table 1.
As is clear from the table, it contains a considerable proportion of iron and zinc, and also contains calcium oxide, silica, alumina and the like.

【0017】[0017]

【表1】 [Table 1]

【0018】次に、操業条件を表2に示す。ここでは、
酸素富化した熱風を羽口から吹き込むものとし、粉粒状
装入原料も羽口から吹き込むものとする。
Next, the operating conditions are shown in Table 2. here,
The oxygen-enriched hot air shall be blown from the tuyere, and the powdery and charged raw materials shall also be blown from the tuyere.

【0019】[0019]

【表2】 [Table 2]

【0020】前述のように粉粒状装入原料は、羽口(少
なくとも二段の羽口を有する場合は上段羽口)から吹込
まれる。若し、この羽口前温度が低いと、溶融滴下して
分離回収しようとする鉄分が十分に溶融しないうちに、
炉内の上昇気流によって吹き飛ばされ、炉頂部から排出
され、前記排ガス冷却・清浄装置で取り出される。つま
り、亜鉛だけを分離回収したい排ガス冷却・清浄装置内
のスラリーに鉄分が混入してしまうことになる。これに
は、羽口前温度,特に粉粒状原料を吹込む吹込み羽口前
温度が大いに関与していることが分かった。そこで、吹
込み羽口前温度と、排ガス冷却・清浄装置内のスラリー
に含まれている鉄分濃度(図では固形分中鉄分濃度)と
の関係を図2に示す。
As described above, the powdery granular material is blown from the tuyeres (the upper tuyeres when there are at least two tuyeres). If the temperature in front of the tuyere is low, the iron component to be separated and collected by melting and dropping is not sufficiently melted,
It is blown off by the rising air current in the furnace, discharged from the furnace top, and taken out by the exhaust gas cooling / cleaning device. In other words, iron will be mixed into the slurry in the exhaust gas cooling / cleaning apparatus where only zinc is to be separated and recovered. It has been found that the temperature before the tuyere, especially the temperature before the tuyere for blowing the powdery and granular raw materials, greatly contributes to this. FIG. 2 shows the relationship between the temperature in front of the injection tuyere and the concentration of iron contained in the slurry in the exhaust gas cooling / cleaning device (in the figure, the concentration of iron in the solid content).

【0021】同図から明らかなように、スラリー中に含
まれている鉄分濃度は、吹込み羽口前温度が1500℃
以上の領域では小さくなる。つまり、羽口前温度を15
00℃以上に設定すれば、粉粒状装入物中の鉄分は、当
該羽口前で即座に溶融し、滴下するため、炉内の上昇気
流によって吹き飛ばされる割合は少ないと考えられる。
また、吹込み羽口前温度を1700℃以上とすることに
より、更に溶融を促進することができる。そして、この
ように溶融してしまえば、当該溶融鉄分は、固体還元材
層を滴下し、その間に還元されて炉床部に溜まる。従っ
て、それを取り出せば、純度の高い鉄を分離回収できる
ことになる。
As is apparent from the figure, the concentration of iron contained in the slurry is such that the temperature before the injection tuyere is 1500 ° C.
In the above region, the size becomes smaller. In other words, the tuyere temperature is 15
If the temperature is set to 00 ° C. or higher, the iron content in the powdery granular material is immediately melted and dropped in front of the tuyere, and therefore, it is considered that a small percentage of the iron is blown off by the rising airflow in the furnace.
Further, by setting the temperature before the blowing tuyere to 1700 ° C. or higher, the melting can be further promoted. Once melted in this way, the molten iron drops into the solid reducing material layer, is reduced during that time, and accumulates in the hearth. Therefore, if it is taken out, high-purity iron can be separated and recovered.

【0022】一方、気体の亜鉛と二酸化炭素とが反応す
ると固体の酸化亜鉛と一酸化炭素とが生成される。この
反応は可逆反応であり、温度が低いほど、或いは酸素ポ
テンシャルが大きいほど、固体の酸化亜鉛が生成され易
い。炉内及び炉頂部から排ガスダクトにかけての温度が
低かったり、或いは酸素ポテンシャルが大きかったりす
ると、固体の酸化亜鉛が前記排ガス冷却・製造装置まで
到達できずに炉壁やダクト壁に付着し、その付着量が著
しく多くなると、ダクトや炉内を閉塞して、操業が継続
できなくなる恐れもある。
On the other hand, when gaseous zinc reacts with carbon dioxide, solid zinc oxide and carbon monoxide are produced. This reaction is a reversible reaction. As the temperature is lower or the oxygen potential is higher, solid zinc oxide is easily generated. When the temperature in the furnace and from the furnace top to the exhaust gas duct is low, or the oxygen potential is large, solid zinc oxide cannot reach the exhaust gas cooling / manufacturing device and adheres to the furnace wall or duct wall. If the amount becomes extremely large, the duct or the furnace may be closed, and the operation may not be continued.

【0023】前記反応を司る要因は温度と酸素ポテンシ
ャルである。酸素ポテンシャルは、雰囲気の酸化性の度
合いを示す指標であり、炉頂部の雰囲気が殆ど二酸化炭
素と一酸化炭素のみであることから、具体的にCO+1
/2O2 =CO2 の反応の自由エネルギー変化 ΔG°=−67150+20.37(T+273)(ca
l) から求められる下記1式で定義した。そして、この酸素
ポテンシャルと炉頂部との温度の関係を、前記反応に必
要な反応熱に置換して調べてみると、図3に示す一本の
曲線(実質的には直線)が得られ、これより酸素ポテン
シャルが小さいか、或いは温度が高い領域では気体の亜
鉛が安定している。つまり、図中の曲線より左下方の領
域では気体の亜鉛状態が維持できるのである。この領域
は、下記2式で与えられる。
The factors governing the reaction are temperature and oxygen potential. The oxygen potential is an index indicating the degree of oxidizing property of the atmosphere. Since the atmosphere at the top of the furnace is almost exclusively carbon dioxide and carbon monoxide, specifically, CO + 1
/ 2O 2 = free energy change of reaction of CO 2 ΔG ° = -67150 + 20.37 (T + 273) (ca
l) is defined by the following equation obtained from When the relationship between the oxygen potential and the temperature of the furnace top is examined by substituting the reaction heat necessary for the reaction, a single curve (substantially a straight line) shown in FIG. 3 is obtained. In the region where the oxygen potential is lower or the temperature is higher than this, gaseous zinc is stable. That is, the zinc state of the gas can be maintained in the lower left region of the curve in the figure. This area is given by the following two equations.

【0024】 log(Po2)=2log(Pco2/Pco)− 29386/(T+273)+8.914 ……… (1) log(Po2)≦−48138/(T+273)+25.35 ……… (2) 但し、 T :炉内或いは炉頂部の雰囲気温度(℃) Po2:酸素ポテンシャル(atm) この条件に、更に亜鉛が気体で安定する温度条件とし
て、炉頂部の雰囲気温度を730℃以上とした。更に二
次燃焼を行う前の炉頂部でのガス温度T(℃)、酸素ポ
テンシャルがPo2(atm)が下記3式で囲まれた領域にあ
るのが望ましい。その理由としては、炉頂の装入面に近
い部分でも酸化亜鉛の付着が減少するとか、炉内での酸
化亜鉛の付着がなくなるとか、二次燃焼を行う必要がな
くなるためであり、二次燃焼を行う場合にあっても、過
剰に高温の燃焼ガスを生じることがなく、また酸素ポテ
ンシャルを過剰に小さくする必要がないためである。
Log (Po 2 ) = 2 log (Pco 2 / Pco) − 29386 / (T + 273) +8.914 (1) log (Po 2 ) −48138 / (T + 273) +25.35 (25) 2) However, T: Atmosphere temperature in the furnace or furnace top (° C) Po 2 : Oxygen potential (atm) In addition to these conditions, the temperature of the furnace top is set to 730 ° C or more as a temperature condition in which zinc is further stabilized as a gas. did. Further, it is desirable that the gas temperature T (° C.) and the oxygen potential Po 2 (atm) at the furnace top before the secondary combustion are in the region surrounded by the following three equations. The reason for this is that the adhesion of zinc oxide is reduced even in the part near the charging surface at the furnace top, the adhesion of zinc oxide in the furnace is eliminated, and there is no need to perform secondary combustion. This is because, even in the case of performing combustion, excessively high-temperature combustion gas is not generated, and it is not necessary to excessively reduce the oxygen potential.

【0025】 T≧730℃ log(Po2)≦−29386/(T+273)+6.51 ……… (3) これらの条件を満足しながら操業すると、炉頂部から排
ガスダクトにかけて酸化亜鉛が付着することなく、前述
のように亜鉛と鉄分との分離回収が可能であり、同時に
高カロリー燃料ガスを採取することもできる。一方、こ
の条件から外れると、凡そ1週間から2週間で炉壁に付
着する酸化亜鉛が炉内を閉塞し、操業を継続できなくな
った。なお、これらの条件を操作するには、羽口からの
送風量や富化酸素量、原料吹込み速度の調整によるコー
クス比の変更、炉頂部やダクトでの二次燃焼の実施及び
二次燃焼ガスの調整を主な手段とした。
T ≧ 730 ° C. log (Po 2 ) ≦ −29386 / (T + 273) +6.51 (3) When operating while satisfying these conditions, zinc oxide adheres from the furnace top to the exhaust gas duct. In addition, it is possible to separate and recover zinc and iron as described above, and at the same time, it is possible to collect high-calorie fuel gas. On the other hand, if the conditions were not satisfied, the zinc oxide adhering to the furnace wall clogged the furnace in about one to two weeks, and the operation could not be continued. In order to control these conditions, the amount of air blown from the tuyere, the amount of oxygen enriched, the coke ratio changed by adjusting the feed rate of the raw material, the execution of secondary combustion at the furnace top and duct, and the secondary combustion The main means was gas conditioning.

【0026】次に、本実施形態で行われた出銑温度向
上、スラグ流動性確保、固体還元材の高温化による還元
性や溶融性向上の具体例について説明する。前記図1を
用いて説明した竪型炉1の炉床部を図4に示す。前述の
ように炉頂部から装入される固体還元材2は充填層とし
て炉床部までおおよそ連続している。その間を溶融滴下
した比重の大きな銑鉄10は炉床部に溜まり、その上方
にそれより比重の小さいスラグ11が浮くようにして存
在している。この竪型炉1は、所謂オーバフロー型の出
銑構造になっており、堰の高さによって銑鉄10の溜ま
っている高さが決まる。従って、スラグ11の存在位置
も正確に決まっている。
Next, specific examples of improving the tapping temperature, securing the slag fluidity, and improving the reducibility and melting property by raising the temperature of the solid reducing material performed in the present embodiment will be described. FIG. 4 shows the hearth of the vertical furnace 1 described with reference to FIG. As described above, the solid reductant 2 charged from the furnace top is approximately continuous to the hearth as a packed bed. Pig iron 10 having a large specific gravity melted and dropped in the meantime accumulates in the hearth, and a slag 11 having a smaller specific gravity floats above it. The vertical furnace 1 has a so-called overflow type tapping structure, and the height of the pig iron 10 is determined by the height of the weir. Therefore, the location of the slag 11 is also accurately determined.

【0027】一方、前記上段の羽口3でも同様である
が、下段の羽口4の羽口前にもレースウエイ12が形成
されている。このレースウエイ12は、一般的に空洞化
か或いは固体還元材2が粗の状態になっていると考えら
れており、その内部又は周囲で、各羽口3,4から吹込
まれる吹込みガスによって固体還元材2が燃焼し、発熱
している。従って、このレースウエイ12の上下では、
前記固体還元材2の充填層が連続していない。そのた
め、これより下方の固体還元材2には、それより上方の
固体還元材の重量がかからず、比重の大きい銑鉄10や
スラグ11の上方に固体還元材2が浮いているような状
態になっている。
On the other hand, the same applies to the tuyere 3 in the upper stage, but a raceway 12 is also formed in front of the tuyere of the tuyere 4 in the lower stage. It is generally considered that the raceway 12 is hollow or the solid reductant 2 is in a rough state, and the blowing gas blown from each tuyere 3, 4 inside or around the raceway 12 is considered. As a result, the solid reducing material 2 burns and generates heat. Therefore, above and below this raceway 12,
The packed bed of the solid reducing material 2 is not continuous. Therefore, the solid reductant 2 below this does not receive the weight of the solid reductant above it, and the solid reductant 2 floats above the pig iron 10 or the slag 11 having a large specific gravity. Has become.

【0028】そして、本実施形態では、前記下段の羽口
4と上下に重ならない位置,つまり固体還元材2の充填
層が炉床部まで連続して存在している位置で且つスラグ
11が存在している高さ部位に個別のガス吹込み口13
を形成し、ここから、前記各羽口3,4に供給するよう
な支燃性ガス,つまり熱風やそれに酸素を富化したもの
や純酸素を吹込む。これにより、スラグ11中の固体還
元材2は即座に燃焼して発熱し、その熱によってスラグ
11が加熱され、スラグ11からの伝熱によって銑鉄1
0も加熱される。従って、出銑温度を向上したり、スラ
グの流動性を確保したりすることができる。特に、スラ
グの粘度は温度依存性が高く、温度が少し低下しただけ
で粘度が急激に増大することもあり、そのようなるとス
ラグ内を通過しようとする銑鉄の流動性まで低下するこ
とになる。従って、スラグの流動性を高めることは製錬
能力を確保する上で重要である。また、スラグ11より
上方の固体還元材2も加熱されるので、還元性や溶融性
も向上される。
In the present embodiment, the slag 11 exists at a position not vertically overlapping the tuyere 4 at the lower stage, that is, at a position where the packed layer of the solid reducing material 2 is continuously present up to the hearth. Individual gas inlets 13
From which a combustible gas to be supplied to each of the tuyeres 3, 4 is blown, ie, hot air, oxygen-enriched gas or pure oxygen. As a result, the solid reductant 2 in the slag 11 immediately burns and generates heat, and the heat heats the slag 11, and heat transfer from the slag 11 causes the pig iron 1 to generate heat.
0 is also heated. Therefore, the tapping temperature can be improved, and the fluidity of the slag can be ensured. In particular, the viscosity of slag is highly temperature-dependent, and a slight decrease in temperature may cause a sharp increase in viscosity. In such a case, the fluidity of pig iron passing through the slag decreases. Therefore, increasing the fluidity of slag is important for securing smelting capacity. Further, since the solid reductant 2 above the slag 11 is also heated, the reducibility and the melting property are also improved.

【0029】次に、一日の銑鉄生成量が30t/d,炉
の容積が27m3 の竪型炉の炉床部に前記ガス吹込み口
を設け、そこから支燃性ガスを吹込んだときの実施例に
ついて説明する。この炉の銑鉄の生成量は820kg/
h,スラグの生成量は330kg/hである。ここでは、
炉の中央部を中心として、下段の羽口から位相180°
の位置で且つ炉床から300mmの高さにガス吹込み口
を設け、種々の酸素量の支燃性ガスを吹込んでみた。図
5に、前記ガス吹込み口からの酸素量(図では補助羽口
酸素量)と銑鉄の温度上昇量(図では昇温)との関係を
示す。同図から明らかなように、スラグ部分に吹込むガ
スの酸素濃度が高いほど、固体還元材がよく燃焼し、そ
の結果、銑鉄の温度上昇量が増大していることが分か
る。
Next, the gas injection port was provided in the hearth of a vertical furnace having a daily pig iron production of 30 t / d and a furnace volume of 27 m 3 , from which a combustion supporting gas was blown. An example will be described. The production of pig iron in this furnace is 820 kg /
h, the amount of slag produced is 330 kg / h. here,
180 ° phase from the lower tuyere centering on the center of the furnace
At a height of 300 mm from the hearth and provided a gas-supplying port to inject a combustible gas having various oxygen contents. FIG. 5 shows the relationship between the amount of oxygen from the gas inlet (the amount of oxygen in the auxiliary tuyere in the figure) and the temperature rise of the pig iron (the temperature rise in the figure). As is clear from the figure, the higher the oxygen concentration of the gas injected into the slag portion, the more the solid reducing agent burns, and as a result, the amount of rise in temperature of the pig iron increases.

【0030】次に、同じ炉を用い、炉床からの高さは3
00mmで同じであるが、炉の中央部を中心とする下段
の羽口からの位相を種々に変えて、酸素10Nm3 /h
を吹込んだときの銑鉄の温度上昇を調べた。その結果を
図6に示す。同図において、補助羽口設置角度が、炉の
中央部を中心とする下段の羽口からの位相に相当する。
即ち、0°は、下段の羽口の真下にガス吹込み口を設け
たことを意味する。同図から明らかなように、ガス吹込
み口と下段の羽口とが上下に重なっていると、銑鉄の温
度上昇が小さく、炉の中央部を中心として、約5°以上
位相をずらすと銑鉄の温度上昇が安定する。これは、下
段の羽口の下方では、前記レースウエイによって固体還
元材の充填層が分断され、固体還元材がスラグの上に浮
いているため、支燃性ガスを吹込んでも固体還元材が十
分に燃焼しないとか、逆にスラグが局所的に吹込みガス
によって冷却されてしまうためであり、銑鉄の温度上昇
は勿論、前述した各種の効果も得られない。そのため、
ガス吹込み口は、少なくとも下段の羽口と上下に重なら
ないように配置する必要があり、好ましくは炉の中央部
を中心として5°以上位相をずらすことが望ましい。
Next, the same furnace was used, and the height from the hearth was 3
00 mm, the same as above, but the phase from the lower tuyere centered on the center of the furnace was changed variously, and the oxygen was 10 Nm 3 / h
The temperature rise of pig iron when boiled was investigated. FIG. 6 shows the result. In the figure, the auxiliary tuyere installation angle corresponds to the phase from the lower tuyere centering on the center of the furnace.
That is, 0 ° means that the gas inlet is provided directly below the lower tuyere. As is clear from the figure, when the gas inlet and the lower tuyere overlap vertically, the temperature rise of the pig iron is small, and if the phase is shifted by more than about 5 ° around the center of the furnace, The temperature rise becomes stable. This is because, below the tuyere of the lower stage, the packed layer of the solid reducing material is divided by the raceway, and the solid reducing material is floating on the slag. This is because the slag is not sufficiently burned or, conversely, the slag is locally cooled by the blown gas, so that not only the temperature of the pig iron rises but also the various effects described above cannot be obtained. for that reason,
The gas injection port must be arranged so as not to overlap at least with the tuyere of the lower stage, and it is preferable to shift the phase by 5 ° or more around the center of the furnace.

【0031】また、このガス吹込み口を銑鉄のある部分
に設けると、当該ガス吹込み口をランスのようなもので
構成する場合に、それが溶損するので好ましくない。
Further, it is not preferable to provide the gas injection port in a portion where pig iron is provided, since the gas injection port is formed by a lance or the like and melts.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項1に係る炉の操業方法によれば、固体還元材の充填層
が存在する炉床部で且つスラグが滞留している部分にガ
ス吹込み口を設け、そこから支燃性ガスを吹込むことと
したため、支燃性ガスが吹込まれた部分の固体還元材が
即座に燃焼して発熱し、それによりスラグが加熱される
ので、伝熱により出銑温度が大きくなったり、スラグの
流動性を確保したり、固体還元材充填層の温度を高めて
還元性や溶融性を向上安定したりすることができる。
As described above, according to the method of operating the furnace according to the first aspect of the present invention, the furnace floor where the packed bed of the solid reducing material exists and the portion where the slag is retained are provided. Since the gas blowing port is provided and the supporting gas is blown from it, the solid reducing material in the part where the supporting gas is blown immediately burns and generates heat, thereby heating the slag. In addition, the tapping temperature can be increased by heat transfer, the fluidity of the slag can be ensured, and the temperature of the solid reducing material packed bed can be increased to improve and reduce the melting property and stabilize.

【0033】また、本発明のうち請求項2に係る炉の操
業方法によれば、ガス吹込み口は、少なくとも下段の羽
口と上下に重ならないように設けることとしたため、固
体還元材充填層は、下段の羽口前のレースウエイで寸断
されることがなく、上方からの重量でスラグの内部に安
定して存在し、前記請求項1の発明の効果が得やすい。
According to the method of operating a furnace according to claim 2 of the present invention, the gas injection port is provided so as not to vertically overlap at least the lower tuyere. Is stably present inside the slag by the weight from above without being cut by the raceway in front of the lower tuyere, and the effect of the invention of claim 1 is easily obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の炉の操業方法を適用した炉の概略構成
図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a furnace to which a method for operating a furnace according to the present invention is applied.

【図2】羽口前温度と炉頂部からの排ガスに含まれて回
収された鉄分濃度との関係を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a tuyere front temperature and a concentration of iron collected and contained in exhaust gas from a furnace top.

【図3】炉頂部の温度と酸素ポテンシャルとで規制され
る領域の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a region controlled by a furnace top temperature and an oxygen potential.

【図4】炉床部の詳細説明図である。FIG. 4 is a detailed explanatory view of a hearth section.

【図5】スラグに吹込むガスの酸素量と銑鉄の温度上昇
量との関係を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between an oxygen amount of gas blown into slag and a temperature rise amount of pig iron.

【図6】スラグに吹込むガスの吹込み位置と銑鉄の温度
上昇量との関係を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the position of gas blown into slag and the amount of temperature rise of pig iron.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1は竪型炉 2は固体還元材 3は上段の羽口 4は下段の羽口 5は送風機 6は熱風発生炉 7は原料吹込み装置 8は炉頂装入装置 9は排ガス冷却・清浄装置 10は銑鉄 11はスラグ 12はレースウエイ 13はガス吹込み口 1 is a vertical furnace 2 is a solid reducing agent 3 is an upper tuyere 4 is a lower tuyere 5 is a blower 6 is a hot air generator 7 is a raw material injection device 8 is a furnace top charging device 9 is an exhaust gas cooling / cleaning device 10 is pig iron 11 is slag 12 is raceway 13 is gas inlet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石渡 夏生 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 松井 貴 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 Fターム(参考) 4K012 CB06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Natsuki Ishiwata 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba City, Chiba Prefecture Inside the Technical Research Institute of Kawasaki Steel Co., Ltd. (72) Takashi Matsui 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba City, Chiba Prefecture Kawasaki 4K012 CB06 F-term (Reference) in Technical Research Laboratory, Steel Works, Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも上下段に二段の羽口を設け且
つ固体還元材を充填した固体還元材充填層型溶融還元炉
の操業方法であって、固体還元材の充填層が存在する炉
床部で且つスラグが滞留している部分にガス吹込み口を
設け、そこから支燃性ガスを吹込むことを特徴とする炉
の操業方法。
1. A method for operating a solid reducing agent packed bed type smelting reduction furnace provided with at least two upper and lower tuyeres and filled with a solid reducing agent, wherein the hearth has a solid reducing agent packed bed. A method for operating a furnace, characterized in that a gas inlet is provided in a part where slag is retained, and a combustion supporting gas is injected from the gas inlet.
【請求項2】 前記ガス吹込み口は、少なくとも下段の
羽口と上下に重ならないように設けることを特徴とする
請求項1に記載の炉の操業方法。
2. The furnace operating method according to claim 1, wherein the gas inlet is provided so as not to vertically overlap at least a lower tuyere.
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