JP2001262211A

JP2001262211A - 炉の操業方法

Info

Publication number: JP2001262211A
Application number: JP2000080662A
Authority: JP
Inventors: Takashi Matsui; 貴松井; Yoshiaki Hara; 義明原; Takeshi Uchiyama; 武内山; Natsuo Ishiwatari; 夏生石渡
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2001-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】スラグの塩基度を安定させることにより、スラ
グの流動性を確保し、排滓性やスラグ品質を確保する。【解決手段】上下段に二段の羽口３，４を有し且つコー
クス２を充填するコークス充填層型竪型炉１を用い、電
炉ダスト等の粉粒状原料は上段の羽口３から吹込み、コ
ークス等の塊状装入物は炉頂から装入する場合に、造滓
材を粉粒状と塊状とに分け、羽口前を通過中に造滓材と
して機能するコークスのアッシュ分を見込んで、羽口か
ら吹込まれる原料から生成されるスラグの塩基度を調整
するための粉粒状の造滓材を羽口から原料と共に吹込
み、炉頂から装入される装入物から生成されるスラグの
塩基度を単独に調整するための塊状の造滓材を炉頂から
装入物と共に装入することで、何れかからの装入や吹込
みが停止しても炉内のスラグの塩基度は調整され続ける
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【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炉の羽口から、鉱
石、ダスト、スラッジ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、及び炉床部
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。

【０００２】

【従来の技術】固体還元材充填層では、例えば銑鉄を取
り出す炉の操業においては、スラグの物性，特に塩基度
を管理する必要がある。スラグの塩基度は、スラグの流
動性に大きく関与しており、充填層からのスラグの排出
に重要な要因であり、またスラグ品質にとっても重要で
ある。このようなスラグの調整方法としては、所謂造滓
材を用いる方法があり、例えば特開昭６２ー１６７８０
８号公報には、製鋼スラグを粉状にして、羽口から吹込
むことが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、実際の操業
では、例えば炉頂からコークス等の固体還元材を装入
し、この固体還元材からもスラグが生成される。また、
これ以外にも炉頂から装入される種々の装入物からもス
ラグが生成される。これに対して、前記従来の炉の操業
方法では、スラグ全体の塩基度等を調整するための造滓
材を全て羽口から原料と共に装入するようにしているの
で、例えばトラブル等で羽口から原料が装入できないと
きには造滓材も装入できなくなり、炉内のスラグの物
性，特に塩基度を管理できなくなってしまう。また、状
況によっては排滓性が低下することもある。

【０００４】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、炉頂からも羽口からも造滓材を装入し、
且つそれが夫々からの装入物から生成されるスラグの塩
基度を調整すると共に、羽口以下では、炉頂から装入さ
れる固体還元剤のうち、造滓材として機能する物質に変
化する分を考慮し、それを羽口からの造滓材吹込み量か
ら減ずるようにすることで、炉内のスラグの塩基度が調
整され続けるようにしてスラグの流動性を確保し、もっ
て排滓性やスラグ品質を確保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。

【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、本発明の炉の操業方法は、炉頂から塊状装入物を装
入し、羽口から粉粒状装入原料を吹込む固体還元剤充填
層型溶融還元炉の操業に際し、炉頂からの装入物から生
成されるスラグの塩基度を調整するための塊状造滓材を
固体還元材と共に炉頂から装入し、羽口からの装入物か
ら生成されるスラグの塩基度を調整するための粉粒状造
滓材を粉粒状装入原料と共に羽口から吹込むと共に、前
記炉頂から装入される炉頂装入物のうち、前記羽口前を
通過中に造滓材として機能する物質に変化する分を加味
して、前記羽口から吹込む粉粒状造滓材の吹込み量を制
御することを特徴とするものである。

【０００６】

【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の数は必要な還元能力及
び溶融能力から設定される。

【０００７】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。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、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。

【０００８】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、還元、蒸発しなければならない。

【０００９】これに対して、塊状装入原料は重量が大き
いので、炉内の上昇気流を受けても吹き飛ばない。ま
た、この種の塊状装入原料は、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、塊状装入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
状装入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、塊状装入原
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。なお、この塊
状装入原料は、装入されるときと、固体還元材としての
コークスのみを装入するときがあるので、総称して炉頂
装入物とする。また、塊状装入原料を粉砕して粉粒状に
したときには、上段の羽口３から装入すべきである。

【００１０】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。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。

【００１１】次に、本実施形態で行われたスラグの成分
調整に関する実施例について説明する。ここでは、炉径
が１．２ｍ、高さ８．０ｍ、上下段各３本の羽口を備え
た竪型炉を用いる。また、送風条件は下記表１のように
調整した。ここでは、酸素富化した熱風を羽口から吹込
むものとし、粉粒状装入原料も羽口から吹込むものとし
た。

【００１２】

【表１】

【００１３】この実施例では、前述のように羽口から粉
粒状の電炉ダストを装入原料として吹込むと共に、固体
還元材として塊状のコークスを炉頂から装入するが、双
方からスラグ成分，特に塩基性を調整するための造滓材
として、石灰石と珪石を装入する。各装入物及び造滓材
の組成を表２に示す。なお、スラグの塩基度は、周知の
ように、シリカに対する酸化カルシウム比（ＣａＯ／Ｓ
ｉＯ₂）と、酸化カルシウムと酸化マグネシウムの和を
シリカとアルミナの和で除した値((ＣａＯ＋ＭｇＯ）／
（ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃))との双方で評価する。また、
コークスの殆どの成分を占める炭素Ｃについては記載し
ていない。

【００１４】

【表２】

【００１５】これらの造滓材を炉頂からは塊状，羽口か
らは粉粒状のものを装入するので、各造滓材も、各装入
系に合わせた形状とする。ここで、前記炉頂から装入さ
れる造滓材には、羽口で溶融するものと、羽口前を通過
せずに、そのまま炉床部に到達するものもあると考えら
れる。一方、羽口から吹込まれる造滓材は、当該羽口前
の、所謂レースウエイで全量が消費、溶融される。従っ
て、炉床部のスラグは、羽口を通過しない造滓材から生
成される炉心のスラグと、羽口下に生成されるスラグと
が混合されたものであることから、炉床部のスラグの塩
基度が所定の塩基度であっても、炉心スラグと、羽口下
スラグとで塩基度が異なる可能性がある。

【００１６】更に、本実施例では、炉頂から装入される
コークスが、前記上下二段の羽口３，４前を通過すると
きに、例えばＳｉＯ₂等を含むアッシュ（灰）、つまり
造滓材として機能する物質に変化する分を考慮する。即
ち、前記レースウエイでアッシュとなるコークスから造
滓材が余分に得られるということである。このレースウ
エイ内を下降する、つまり羽口前を通過する造滓材と、
そうでない炉心部を通過する造滓材との単純比は、炉体
断面積とレースウエイ断面積との差の比で表され、例え
ば炉内径が１．２ｍである本実施例の炉体に、直径０．
３ｍの羽口を上下二段３セット配置し、レースウエイ断
面積を０．４８ｍ²とした。炉体断面積は１．１３ｍ²
であるから、羽口前を通過する造滓材と、そうでない造
滓材との量の比は、単純比で１：１．４になる。但し、
実際の操業では、例えば送風量、温度、炉特有の通風形
態などにより、炉固有の差が生じる。従って、この炉固
有の差を炉係数として、前記羽口前を通過する造滓材と
そうでない造滓材との量の比に乗じて、羽口前を通過す
るときに造滓材として機能する物質に変化する分を算出
する。この実施例では、実際の比が約５：１となる。

【００１７】

【表３】

【００１８】従って、本実施例では、表３に示すよう
に、羽口から吹込まれるものは、前記コークスが変じて
造滓材として機能する分と、炉頂装入した造滓材と、吹
込まれるものから生成される分との合計の前記羽口下ス
ラグの計算塩基度が単独で目標値((ＣａＯ／ＳｉＯ₂）
＝１．０９，（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／（ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂
Ｏ₃）＝０．９６）になるように、同時に炉頂から装入
されるものは、その装入物からのみ生成される前記炉心
スラグの計算塩基度が単独で目標値((ＣａＯ／Ｓｉ
Ｏ₂）＝１．０７，（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／（ＳｉＯ₂＋
Ａｌ₂Ｏ₃）＝１．０５）になるように、各造滓材の吹
込み量や装入量を予め設定しておく。これにより、勿
論、全体の計算塩基度も目標値((ＣａＯ／ＳｉＯ₂）＝
１．０９，（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／（ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ
₃）＝０．９７）になる。

【００１９】一方、従来法による比較例では、全体の計
算塩基度は前記目標値に一致するが、炉心スラグ及び羽
口前スラグの夫々の計算塩基度は目標値になっていな
い。これは、例えば塊状の転炉スラグの量が少なかった
り、粉粒状の珪石が少なかったりするためであり、同時
にコークスが羽口前、即ちレースウエイで造滓材として
機能する物質に変化する分を見込んでいないためであ
る。

【００２０】このような比較例と実施例の原料配合で、
実際に操業を行ってみた。夫々の操業期間中のスラグの
各塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）、出滓バランスを図２に
示す。出滓バランスとは、実績出滓量と計算出滓量との
差分値を実績出滓量で除した百分率で表す。同図から明
らかなように、比較例での操業では、スラグの塩基度
（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）のばらつきが大きく、不安定であ
ることから、製品の物性や品質が低下する恐れがある。
また、出滓バランスも著しく変化していることから、排
滓性も低下した。

【００２１】これに対して、実施例では、スラグの塩基
度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）が安定しており、しかもほぼ目
標値に一致している。例えば、（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）の
ばらつきは０．１８，((ＣａＯ＋ＭｇＯ）／（ＳｉＯ₂
＋Ａｌ₂Ｏ₃))のばらつきは０．１４と小さく、安定し
ていることが分かる。一方の比較例では、（ＣａＯ／Ｓ
ｉＯ₂）のばらつきは０．３３，((ＣａＯ＋ＭｇＯ）／
（ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ ₃))のばらつきは０．２６と大き
く、常時不安定であることが分かる。また、本実施例で
は、出滓バランスも安定しており、排滓性に優れる。本
実施例の出滓バランスはー５％〜＋５％、ばらつきは３
％程度であるのに対して、比較例では、ー２０％〜＋２
０％、ばらつきは１３％と大きい。

【００２２】従って、本実施例では、製品の物性や品質
を確保することが可能であると共に、排滓性を確保する
ことができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の操業方法
によれば、炉頂からの装入物から生成されるスラグの塩
基度を調整するための塊状造滓材を固体還元材と共に炉
頂から装入し、炉頂からの装入物から生成されるスラグ
の塩基度を調整するための粉粒状造滓材を粉粒状装入原
料と共に羽口から吹込むと共に、前記炉頂から装入され
る炉頂装入物のうち、前記羽口前を通過中に造滓材とし
て機能する物質に変化する分を加味して、前記羽口から
吹込む粉粒状造滓材の吹込み量を制御することとしたた
め、何れかからの装入がない状態で操業を継続しても、
炉内のスラグは塩基度が調整され続けることになり、し
かも炉頂からの装入物に対しては炉頂から装入される造
滓材のみで独立してスラグの塩基度を調整し、且つ羽口
からの吹込み物に対しては、炉頂から装入される炉頂装
入物のうち、羽口以下の領域で、羽口前通過中に造滓材
として機能する物質分と当該羽口から吹込まれる造滓材
とで独立してスラグの塩基度を調整することができるの
で、炉内のスラグの塩基度は安定し、スラグの流動性を
確保して、排滓性や品質を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】本発明の炉の操業方法によるスラグ塩基度のば
らつきの説明図である。

【符号の説明】

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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内山武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Ｆターム(参考） 4K012 CB02 CB06 CB07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉頂から塊状装入物を装入し、羽口から
粉粒状装入原料を吹込む固体還元剤充填層型溶融還元炉
の操業に際し、炉頂からの装入物から生成されるスラグ
の塩基度を調整するための塊状造滓材を固体還元材と共
に炉頂から装入し、羽口からの装入物から生成されるス
ラグの塩基度を調整するための粉粒状造滓材を粉粒状装
入原料と共に羽口から吹込むと共に、前記炉頂から装入
される炉頂装入物のうち、前記羽口前を通過中に造滓材
として機能する物質に変化する分を加味して、前記羽口
から吹込む粉粒状造滓材の吹込み量を制御することを特
徴とする炉の操業方法。