JP2005283011A - 回転炉床炉及び回転炉床炉の操業方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 炉外に排出された炭材のリサイクルに要する設備を簡便且つコンパクト化でき、排出された炭材の顕熱を効率的に回収可能な回転炉床炉の提供。
【解決手段】 炭材層Ｌｃを炉床１４上に積み付ける炭材ホッパ２８と、炭材と原料とからなる混合物層Ｌｂを炭材層Ｌｃの上に積み付ける原料ホッパ３０と、炉床１４からスラグ・メタル粒Ｍを排出する排出装置３８と、排出装置３８の排出物から炭材を篩下炭材Ｃｕとして分離する分粒装置４４と、主路５０と分岐路５２とを有し分粒装置４４に設けられている二股シュート４８と、主路５０から炭材ホッパ２８へ篩下炭材Ｃｕを搬送する鋼製のチェーンコンベヤ５４と、新しい炭材をチェーンコンベヤ５４の新炭材投入口６７へ供給可能な新炭材ホッパ２８ｎとから回転炉床炉１０を構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、炉外に排出された炭材を再利用可能な回転炉床炉及び回転炉床炉の操業方法に関するものである。

還元金属の典型例である鋼は、転炉や電気炉にて製造されるのが一般的である。例えば、電気炉を用いる電気炉法では、スクラップや還元鉄を原料とし、原料のスクラップ等を電気エネルギーにより加熱溶融し、必要に応じて更に精錬を行って鋼を製造している。しかし、近年、スクラップの需給状態が必ずしも安定しておらず、鋼の高品質化への要求が高まっていることから、スクラップよりも不純物が少ない還元鉄を原料とする傾向が高まっている。

還元鉄から鋼を製造する他の方法のひとつに、回転炉床炉と原料ペレットを用いる回転炉床炉法がある（従来例１）（例えば、特許文献１を参照）。回転炉床炉の一例を図６に示す。回転炉床炉１０ａは環状の炉体１２を有し、炉内を環状の炉床１４が水平に循環移動している。炉体１２は、炉床１４の移動方向上流側から順番に、積付位置１６、予熱帯２０、還元帯２２、冷却帯２６、排出位置１８として区切られており、炉体１２を一周して積付位置１６と排出位置１８とが隣接している。

積付位置１６には、炉床１４上に原料ペレットＰｒを積み付ける原料ホッパ３０が設置されている。原料ペレットＰｒは、原料である粉状の鉄鉱石や鉄分を含有するダストと、炭材である石炭やコークス等とを混合し、ペレット状に成型したものである。予熱帯２０から還元帯２２にかけての炉内は、複数のバーナ３２から吹き込まれる燃料の燃焼により炉床１４上の原料ペレットＰｒを加熱可能に構成されており、予熱帯２０には排ガスダクト３４が設置されて、炉内のガスを炉外へ排気可能に構成されている。排出位置１８には、スクリューフィーダを有する排出装置３８が設置されており、炉床１４上に生成する還元ペレットＰｄを炉外へ排出可能に構成されている。

積付位置１６において、原料ペレットＰｒが原料ホッパ３０から炉床１４上に積み付けられる。炉床１４上に積み付けられた原料ペレットＰｒが予熱帯２０へ進入し、予熱帯２０でバーナ３２の燃焼熱によって予熱される。炉内のガスは、排ガスとして排ガスダクト３４から炉外へ排気される。予熱された原料ペレットＰｒが還元帯２２へ進入し、還元帯２２でバーナ３２の燃焼熱によって加熱される。原料ペレットＰｒ中の鉄鉱石等が加熱、還元され、原料ペレットＰｒが還元帯２２を出るときには還元ペレットＰｄとなっている。還元ペレットＰｄが冷却帯２６に進入して冷却され、冷却された還元ペレットＰｄが排出位置１８に進入して排出装置３８によって炉外へ排出される。

この原料ペレットを用いる回転炉床炉法において、生産性を向上させるためには、炉床面積を広げて回転炉床炉を大型化せざるを得ず、生産性向上には限度があった。そこで、回転炉床炉法の生産性向上を目的として、回転炉床炉に石炭チャーを用いる技術が提唱されている（従来例２）（例えば、特許文献２を参照）。この技術において用いられる回転炉床炉の一例を図７及び図８に示す。図７及び図８に示す回転炉床炉１０ｂの基本的構成は図６の回転炉床炉１０ａと同様であるが、以下の点が異なる。なお、図８は回転炉床炉１０ｂを炉床１４の移動方向に展開して示した構成図である。

回転炉床炉１０ｂの炉体１２の積付位置１６には、原料ホッパ３０が炭材ホッパ２８とともに設置されており、原料ホッパ３０が炭材ホッパ２８よりも下流側に位置している。炭材ホッパ２８は、炭材の一部をなす粉状石炭を炉床１４上に積み付けて炭材層Ｌｃを形成可能に構成され、原料ホッパ３０は、原料の粉状鉄鉱石及び炭材の一部をなす石炭チャーの混合物Ｂを炭材層Ｌｃの上に積み付け可能に構成されている。また、還元帯２２と冷却帯２６との間の炉体１２が溶融帯２４として区切られており、冷却帯２６には水冷式の冷却装置３６が設置されている。

炉床１４上に炭材層Ｌｃを形成し、炭材層Ｌｃの上に混合物Ｂを積み付ける。炭材層Ｌｃ上に積み付けられた混合物Ｂは、予熱帯２０から還元帯２２において１０００〜１２００℃まで加熱され、混合物Ｂ中の粉状鉄鉱石が還元され、さらに溶融帯２４において１５００〜１５５０℃まで加熱されて溶融し、スラグ・メタルとなり、溶融したスラグ・メタルにおいて銑滓が分離される。溶融帯２４を出たスラグ・メタルは、冷却帯２６において５００℃に冷却されて凝固し、スラグ・メタル粒Ｍとなる。生成したスラグ・メタル粒Ｍは排出位置１８へ進入し、排出装置３８により石炭チャーとともに炉外へ排出される。

この技術においては、混合物Ｂ中でスラグ・メタルが溶融状態となっても、溶融しているスラグ・メタルと炉床１４との間には炭材層Ｌｃが介在しており、溶融したスラグ・メタルが炉床１４に固着することは防止されている。そして、炉外において、排出された石炭チャーをスラグ・メタル粒Ｍから分離して回収し、炭材ホッパ２８に戻し再利用する。
炉床１４から排出された石炭チャーはスラグ・メタル粒Ｍから篩い分けられて落下し低位置に溜まるので、低位置に溜まった石炭チャーを高位置にある炭材ホッパ２８の入口まで搬送しなければならない。一般に、炉外で回収された石炭チャーを炭材ホッパ２８まで搬送するためには、ゴム製のベルトコンベヤが用いられる。石炭チャーはベルトコンベヤに積載されて堆積をなすが、この堆積がベルトコンベヤから崩れ落ちることを防止する必要があり、堆積の斜面の傾斜角度を安息角以下に維持しなければならない。このため、ベルトコンベヤ上における石炭チャーの堆積の斜面の傾斜の許容角度は最大１５°程度となっている。

さらに、操業中の回転炉床炉における熱的損失を極力低減するために、炉外に排出された還元ペレットやスラグ・メタル粒を炭材から篩い分ける排出装置に関する技術が提唱されている（従来例３）（例えば、特許文献３を参照）。この技術において用いられる排出装置の一例を図９に示す。
図９に示す排出装置３８は、スクリューフィーダ４０と篩筒４２とを備え、スクリューフィーダ４０がスラグ・メタル粒Ｍを炭材Ｃとともに炉床１４から炉外へ排出し、篩筒４２が排出されたスラグ・メタル粒Ｍと炭材Ｃとを篩い分け、篩い分けられた炭材Ｃを篩下として回収し、回収した炭材Ｃを回転炉床炉の炭材ホッパへ戻す。回収された炭材Ｃを炭材ホッパへ搬送する際は、従来例２の場合と同様に、ゴム製のベルトコンベヤが用いられる。したがって、炭材Ｃの堆積がベルトコンベヤから崩れ落ちることを防止する必要があり、ベルトコンベヤ上における炭材Ｃの堆積の斜面の傾斜の許容角度は最大１５°程度までとなっている。
特開昭６３―１０８１８８号公報 特開平１１―１０６８１４号公報 特開２００２―２２１３９３号公報

しかしながら、従来例２や従来例３において、ゴム製のベルトを有するベルトコンベヤを用いて炉外に排出された炭材等を炭材ホッパに戻しているが、以下に述べる問題を有する。
すなわち、環状の回転炉床炉では、炉内を回転循環する炉床を有効に利用するために、積付位置と排出位置とが互いに隣接しているが、炉外に排出され溜まった炭材等を上方の炭材ホッパの入口まで持ち上げなくてはならない。しかし、ベルトコンベヤ上で炭材等が崩れ落ちることを防止しなければならず、炭材等を炭材ホッパの入口まで急勾配で搬送できない。ベルトコンベヤ上における炭材等の堆積の斜面の傾斜の許容角度は最大１５°程度であるので、緩やかな勾配の大きなループをベルトコンベヤによって形成せざるを得ない。したがって、積付位置と排出位置とが互いに隣接しているにもかかわらず、ベルトコンベヤの設置面積が大きくなり、回転炉床炉全体が非常に大型化してしまう。

パイプコンベヤを利用し、搬送中の炭材等をベルトでくるみ、炭材等の堆積の斜面の傾斜の許容角度を大きくすることが考えられる。しかし、パイプコンベヤを利用しても、この許容角度はせいぜい３０°止まりであり、やはり大きなループをパイプコンベヤによって形成せざるを得ない。
さらに、炉内から排出された直後の炭材等は５００℃程度となっている。これに対して、ベルトコンベヤ等のゴム製のベルトが耐熱仕様のものであっても、ベルトを損傷することなく搬送可能な炭材等の温度は１００℃程度までである。したがって、炉内から排出された炭材等を炭材ホッパへ搬送するためには、搬送される炭材等を１００℃程度まで冷却する必要があり、炉外に排出された炭材等の顕熱が無駄に消費されている。
本発明は、上記した従来の技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、炉外に排出された炭材のリサイクルに要する設備を簡便且つコンパクト化でき、排出された炭材の顕熱を効率的に回収し利用可能な回転炉床炉及び回転炉床炉の操業方法を提供することである。

本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。
請求項１の発明に係る回転炉床炉は、炉床上に粉状の炭材を積み付けて炭材層を形成し、当該炭材層上に、金属含有物を含有する粉状の原料と粉状の炭材との混合物を積み付けて混合物層を形成し、当該混合物層中の金属含有物を加熱、還元、溶融、冷却して、スラグ・メタル粒を生成する回転炉床炉であって、前記炭材層を炉床上に形成する炭材積付部と、前記混合物層を炉床上に形成する混合物積付部と、炉床上からスラグ・メタル粒を炭材とともに炉外へ排出する排出装置と、当該排出装置の排出物からスラグ・メタル粒と炭材とを篩い分ける分粒装置と、当該分粒装置により篩い分けられた炭材を篩下炭材として前記炭材積付部へ搬送する耐熱性部材からなる搬送装置と、を備える。

請求項１の発明によると、耐熱性部材からなる搬送装置が篩下炭材を炭材積付部まで搬送するので、搬送装置が熱的損傷を負うことは防止されており、高温の篩下炭材をそのまま搬送可能である。また、高温の篩下炭材を炭材積付部へ搬送するので、篩下炭材の顕熱によって炭材積付部内の炭材を昇温させることができ、篩下炭材の顕熱を有効利用できる。

請求項２の発明に係る回転炉床炉は、請求項１に記載の回転炉床炉であって、前記搬送装置が、循環する鋼製のチェーンと、当該チェーンとともに循環する鋼板とを有するチェーンコンベヤである。
請求項２の発明によると、チェーンコンベヤは、その鋼板上に篩下炭材を載せたまま鋼板を上昇させて、篩下炭材を垂直方向に搬送可能であるとともに、鋼板によって篩下炭材を押して、篩下炭材を水平方向に搬送可能である。したがって、チェーンコンベヤによって篩下炭材を垂直又は急勾配で搬送でき、チェーンコンベヤによって大きなループを形成する必要がなく、チェーンコンベヤの設置面積を小さく抑制でき、回転炉床炉全体をコンパクト化できる。

請求項３の発明に係る回転炉床炉は、請求項１又は請求項２に記載の回転炉床炉であって、前記篩下炭材を前記搬送装置よりも上流側から炉外の集積場所へ搬送可能とする分岐路を有する。
請求項３の発明によると、トラブル等によって搬送装置を停止しなければならない場合が発生しても、分岐路を介して分粒装置から篩下炭材を炉外の集積場所に送ることができ、分粒装置に篩下炭材が大量に滞留することが防止されている。したがって、篩下炭材の滞留が原因となって排出装置や分粒装置を停止させる事態が生じることが防止され、回転炉床炉を連続して操業できる。

請求項４の発明に係る回転炉床炉は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転炉床炉であって、前記搬送装置が、新しい炭材を前記炭材積付部へ搬送可能な新炭材投入口を有する。
請求項４の発明によると、炭材積付部まで戻される篩下炭材の量が、炉外へ排出される炭材の量よりも減少していても、新しい炭材を炭材積付部へ搬送してその減少分を補うことができ、炭材積付部における炭材のレベルを一定に維持でき、炭材積付部によって炉床上に形成される炭材層の層厚が変動することを防止できる。

また、炭材投入口から供給される新しい炭材は、搬送装置によって篩下炭材とともに搬送されているので、搬送中に篩下炭材の顕熱によって昇温する。したがって、新しい炭材が低温のまま炭材積付部に入ってしまうことはなく、炭材積付部内の炭材に大きな温度ムラができることが防止され、炭材積付部により形成される炭材層中に大きな温度ムラができることも防止され、回転炉床炉の温度制御が容易なものとなる。

請求項５の発明に係る回転炉床炉の操業方法は、炉床上に粉状の炭材を積み付けて炭材層を形成し、当該炭材層上に、金属含有物を含有する粉状の原料と粉状の炭材との混合物を積み付けて混合物層を形成し、当該混合物層中の金属含有物を加熱、還元、溶融、冷却して、スラグ・メタル粒を生成する回転炉床炉の操業方法であって、排出装置によりスラグ・メタル粒を炭材とともに炉外へ排出し、２００〜５００℃の温度条件下で、分粒装置により前記排出装置の排出物からスラグ・メタル粒と炭材とを篩い分け、前記分粒装置により篩い分けられた２００〜５００℃の炭材を篩下炭材とし、炭材層を炉床上に形成する炭材積付部へこの篩下炭材を耐熱性部材からなる搬送装置により搬送する。
請求項５の発明により、請求項１の発明に係る回転炉床炉を使用してスラグ・メタル粒を製造でき、搬送装置が熱的損傷を負うことなく、２００〜５００℃の篩下炭材を直ちに炭材積付部へ搬送でき、篩下炭材の顕熱が無駄に消費されることが防止されている。

請求項６の発明に係る回転炉床炉の操業方法は、請求項５に記載の回転炉床炉の操業方法であって、前記篩下炭材を前記搬送装置よりも上流側に設けられた分岐路から炉外の集積場所へ搬送する。
請求項６の発明により、請求項３の発明に係る回転炉床炉を使用してスラグ・メタル粒を製造でき、搬送装置を停止せざるを得ない場合であっても、搬送装置のみを停止すれば足り、回転炉床炉の操業を継続できる。

請求項７の発明に係る回転炉床炉の操業方法は、請求項５又は請求項６に記載の回転炉床炉の操業方法であって、前記搬送装置が有する炭材投入口から新しい炭材を前記炭材積付部へ搬送する。
請求項７の発明により、請求項４の発明に係る回転炉床炉を使用してスラグ・メタル粒を製造でき、炭材積付部まで戻される篩下炭材の量の減少分を新しい炭材によって補うことができ、炭材積付部における炭材のレベルを一定に維持できる。また、新しい炭材を篩下炭材の顕熱によって昇温させることができ、新しい炭材が低温のまま炭材積付部に入ることは防止され、炭材積付部内の炭材に温度ムラが生じることが防止され、炉床上の炭材層中に温度ムラができることも防止され、回転炉床炉の温度制御が容易なものとなる。

本発明は、上記のような回転炉床炉及び回転炉床炉の運転方法であるので、炉外に排出された炭材のリサイクルに要する設備を簡便且つコンパクト化でき、排出された炭材の顕熱を効率的に回収して利用可能な回転炉床炉及び回転炉床炉の操業方法を提供できるという効果がある。

本発明を実施するために最良の第１の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る回転炉床炉の斜視図、図２は本実施の形態に係る回転炉床炉を炉床進行方向に展開して示す構成図、図３は本実施の形態に係るチェーンコンベヤの内部構成図であり、図３（ｉ）は鋼製パイプの水平部分におけるチェーンコンベヤの内部構成図、図３（ｉｉ）は鋼製パイプの垂直部分におけるチェーンコンベヤの内部構成図、図４は本実施の形態における篩下炭材搬送の説明図である。

図１及び図２に示すように、回転炉床炉１０は環状の炉体１２を有し、炉内を環状の炉床１４が水平に循環移動している。炉体１２は、炉床１４の移動方向上流側から順番に、積付位置１６、予熱帯２０、還元帯２２、溶融帯２４、冷却帯２６、排出位置１８として区切られており、炉体１２を一周して積付位置１６と排出位置１８とが隣接している。
積付位置１６には、炭材Ｃを炉床１４上に積み付ける炭材ホッパ２８と、原料Ｒ及び炭材Ｃの混合物Ｂを炉床１４上に積み付ける原料ホッパ３０が設置されている。炭材ホッパ２８が炭材積付部をなし、原料ホッパ３０が混合物積付部をなす。炭材ホッパ２８は、原料ホッパ３０よりも炉床１４の移動方向上流側に位置している。

予熱帯２０、還元帯２２、溶融帯２４には複数のバーナ３２がそれぞれ設置されており、予熱帯２０には排ガスダクト３４が設置されている。
冷却帯２６には冷却装置３６が配置されており、冷却装置３６内を冷却水が循環している。
排出位置１８には排出装置３８が設置されている。排出装置３８はスクリューフィーダを有し、スラグ・メタル粒Ｍを炭材Ｃの一部とともに炉床１４上から後述する分粒装置４４のスクリーン４６まで排出可能に構成されている。

排出装置３８の排出口には分粒装置４４が設置されている。分粒装置４４はスクリーン４６とスクリーン４６の下にある二股シュート４８とを有しており、二股シュート４８の一方のシュートが主路５０をなし、他方のシュートが分岐路５２をなす。主路５０と分岐路５２とは図示しない切り替えダンパにより任意に切り替え可能に構成されている。分岐路５２の出口は炉外の集積場所６８に連なっている。なお、主路５０の出口は炭材ホッパ２８の入口よりも低位置にある。

二股シュート４８の主路５０の出口から炭材ホッパ２８の入口までは、チェーンコンベヤ５４によってつながれている。チェーンコンベヤ５４は、図３に示すように、鋼製パイプ５６内の複数の鋼製チェーン６２に連結された鋼製搬送板６４が、一定の間隔で鋼製パイプ５６内を区切る構成となっており、図示しない駆動装置により鋼製チェーン６２を手繰ることで、鋼製搬送板６４の間に投入された搬送物が鋼製パイプ５６内を移動可能とされているものである。

図１及び図２には、簡単のため、主路５０から炭材ホッパ２８の入口に至る経路のみを示し、帰路は省略しているが、鋼製パイプ５６は駆動装置の部分が開放されたループを形成していて、炭材ホッパ２８の入口で搬送物を排出した後も鋼製搬送板６４は鋼製パイプ５６中を移動して主路５０の位置まで戻りエンドレスに回転する。
鋼製パイプ５６は、水平部分５８ｓと水平部分５８ｈを有する。水平部分５８ｓには篩下炭材入口６５及び新炭材投入口６７が開口しており、篩下炭材入口６５が主路５０の出口の下方に位置し、新炭材投入口６７が後述の新炭材フィーダ７０の出口の下方に位置している。水平部分５８ｈには炭材出口６６が開口しており、炭材出口６６が炭材ホッパ２８の上方に位置している。

図３（ｉ）及び（ｉｉ）に示すように、チェーンコンベヤ５４では搬送物を水平方向へも垂直方向へも自在に搬送することができるので、主路５０の位置から炭材ホッパ２８の入口へ至る経路は可能な限り最短に設置することができる。
チェーンコンベヤ５４脇には、新炭材ホッパ２８ｎが設置されており、新炭材ホッパ２８ｎには新しい炭材Ｃｎが貯蔵されている。新炭材ホッパ２８ｎと新炭材投入口６７との間は新炭材フィーダ７０によってつながれている。新炭材フィーダ７０はスクリューフィーダであり、炭材Ｃｎを新炭材ホッパ２８ｎから新炭材投入口６７へ搬送可能に構成されている。

本実施の形態は上記のように構成されており、次に、その作用について説明する。
積付位置１６において、炭材Ｃが炭材ホッパ２８から循環移動する炉床１４上へ積み付けられ、炭材Ｃの炭材層Ｌｃが炉床１４上に形成される。そして、炭材ホッパ２８の下流側で、混合物Ｂが原料ホッパ３０から炭材層Ｌｃの上に積み付けられ、混合物Ｂの混合物層Ｌｂが炭材層Ｌｃの上に形成される。

炉床１４が循環移動して、炭材層Ｌｃ及び混合物層Ｌｂが予熱帯２０に進入する。予熱帯２０において、バーナ３２を介して、ＬＰＧや石炭ガス等のガス燃料あるいは重油、石油等の液体燃料と、空気、酸素等の助燃ガスを吹き込み、燃焼させて、炭材層Ｌｃ及び混合物層Ｌｂを予熱する。予熱された炭材層Ｌｃ及び混合物層Ｌｂから放出されるガスは排ガスダクト３４から炉外へ排気される。

炉床１４が循環移動して、５００℃まで予熱された炭材層Ｌｃ及び混合物層Ｌｂが還元帯２２に進入する。還元帯２２において、バーナ３２を介して吹き込んだ燃料の燃焼熱で炭材層Ｌｃ及び混合物層Ｌｂを１０００〜１２００℃程度まで加熱する。混合物層Ｌｂ中の原料Ｒは加熱、還元される。
炉床１４が循環移動して、１０００〜１２００℃程度まで加熱された炭材層Ｌｃ及び混合物層Ｌｂが溶融帯２４に進入する。溶融帯２４において、バーナ３２を介して吹き込んだ燃料の燃焼熱で炭材層Ｌｃ及び混合物層Ｌｂを更に１５００〜１５５０℃まで加熱する。混合物層Ｌｂ中の原料Ｒは、スラグ・メタルとなって溶融し、溶融したスラグ・メタルが銑滓として分離される。銑滓として分離されたスラグ・メタルは炭材層Ｌｃ上に保持されている。

炉床１４が循環移動して、炭材層Ｌｃ及び溶融したスラグ・メタルが冷却帯２６に進入する。冷却帯２６において、冷却装置３６がスラグ・メタルを２００〜５００℃程度まで冷却し、溶融したスラグ・メタルが冷却固化し、スラグ・メタル粒Ｍとなる。スラグ・メタル粒Ｍは炭材層Ｌｃ上に保持されている。
スラグ・メタル粒Ｍを２００〜５００℃まで冷却するのは、５００℃を超える温度で炉外へ排出すると、大気雰囲気中で発火する可能性が高いからである。また、２００℃を下回る温度まで冷却してしまうと、炉外へ排出後に篩い分け、搬送等の操作を受ける間にさらに冷却されてしまうために顕熱回収の面で好ましくないからである。このスラグ・メタル粒Ｍの温度は、スラグ・メタル粒Ｍの生産量や炉床１４の速度、冷却装置３６の冷却水の流量を調整等することで調整可能である。

炉床１４が循環移動して、炭材層Ｌｃ及びスラグ・メタル粒Ｍが排出位置１８に進入する。排出位置１８において、排出装置３８がスラグ・メタル粒Ｍを炭材Ｃの一部とともに掻き取る。図２及び図４に示すように、掻き取られたスラグ・メタル粒Ｍ及び炭材Ｃは排出装置３８の排出口から分粒装置４４のスクリーン４６の上に排出される。
スクリーン４６の上に排出されたスラグ・メタル粒Ｍ及び炭材Ｃは、スクリーン４６によって篩い分けられ、スラグ・メタル粒Ｍがスクリーン４６の上に残り、炭材Ｃがスクリーン４６の下に落下して篩下炭材Ｃｕとなる。スラグ・メタル粒Ｍがスクリーン４６の上から製品として回収され、篩下炭材Ｃｕがスクリーン４６の下の二股シュート４８に落下して入る。

回転炉床炉１０の通常の操業条件下では、二股シュート４８の分岐路５２が切り替えダンパ等により閉じており、主路５０が開いている。二股シュート４８に入った篩下炭材Ｃｕは主路５０を通り、篩下炭材入口６５からチェーンコンベヤ５４の鋼製パイプ５６の水平部分５８ｓに入る。
チェーンコンベヤ５４の鋼製パイプ５６内を鋼製チェーン６２及び鋼製搬送板６４が循環移動しており、水平部分５８ｓにおいて鋼製搬送板６４が垂直部分６０に向かって横方向に移動している。横方向に移動する鋼製搬送板６４が、水平部分５８ｓに入った篩下炭材Ｃｕを垂直部分６０まで押して搬送する（図３（ｉ）を参照）。鋼製搬送板６４が垂直部分６０に入ると、その移動方向が垂直方向となる。垂直部分６０まで搬送された篩下炭材Ｃｕは、鋼製搬送板６４の上に載り、鋼製搬送板６４とともに垂直部分６０を上昇し、水平部分５８ｈまで搬送される（図３（ｉｉ）を参照）。鋼製搬送板６４が水平部分５８ｈに入ると、その移動方向が再び横方向となる。鋼製搬送板６４が水平部分５８ｈまで搬送された篩下炭材Ｃｕを横方向に押し炭材出口６６まで搬送する（図３（ｉ）を参照）。炭材出口６６まで搬送された篩下炭材Ｃｕは、炭材出口６６から炭材ホッパ２８に落下して入る。

チェーンコンベヤ５４を構成する鋼製パイプ５６、鋼製チェーン６２及び鋼製搬送板６４は鋼製であるので、２００〜５００℃の篩下炭材Ｃｕを搬送しても、篩下炭材Ｃｕの熱によって損傷することはない。
炭材ホッパ２８に入った篩下炭材Ｃｕは、炭材ホッパ２８中の他の炭材Ｃと混ざり、再び、排出位置１８から積付位置１６へ循環移動してくる炉床１４上に積み付けられて炭材層Ｌｃを形成する。

スラグ・メタル粒Ｍとともに炉外に排出された炭材Ｃの全量を篩下炭材Ｃｕとして回収することは困難であり、チェーンコンベヤ５４によって炭材ホッパ２８へ戻される篩下炭材Ｃｕの量は、炉外に排出された炭材Ｃの量よりも減少している。この減少分は新炭材ホッパ２８ｎから供給される新しい炭材Ｃｎによって補充される。新炭材ホッパ２８ｎから必要量の炭材Ｃｎを払い出し、新炭材フィーダ７０が炭材Ｃｎをチェーンコンベヤ５４の鋼製パイプ５６の水平部分５８ｓの新炭材投入口６７まで搬送する。炭材Ｃｎは新炭材投入口６７から水平部分５８ｓに入り、チェーンコンベヤ５４によって篩下炭材Ｃｕとともに炭材ホッパ２８へ搬送される。炭材Ｃｎが新炭材ホッパ２８ｎから補充されるので、炭材ホッパ２８のストックレベルは常に一定レベルに保たれており、炭材ホッパ２８から炉床１４上に積み付けられて形成される炭材層Ｌｃの層厚が変動等することは防止されている。

炭材Ｃｎはチェーンコンベヤ５４によって搬送されている間に篩下炭材Ｃｕと混ざり合い、篩下炭材Ｃｕの顕熱によって昇温され、炭材ホッパ２８へ入るときには、炭材Ｃｎと篩下炭材Ｃｕとはほぼ同じ温度となっており、炭材ホッパ２８内に低温の炭材Ｃｎが入ることは防止されている。したがって、炭材ホッパ２８内の炭材Ｃに大きな温度ムラが生じることが防止され、炭材ホッパ２８から炉床１４上に積み付けられて形成される炭材層Ｌｃ中に温度ムラが生じることも防止され、回転炉床炉１０の温度制御が不安定化することも防止されている。
また、篩下炭材Ｃｕが劣化している場合は、二股シュート４８の主路５０を閉じて分岐路５２を開き、篩下炭材Ｃｕを分岐路５２から集積場所６８へ搬送する。そして、新炭材ホッパ２８ｎから必要量の炭材Ｃｎを払い出し、払い出された炭材Ｃｎをチェーンコンベヤ５４によって炭材ホッパ２８へ搬送する。

次に、本発明を実施するために最良の第２の実施の形態を図５に基づいて説明する。本実施の形態に係る回転炉床炉は、図１〜図４に示した第１の実施の形態のものと基本的に構成を同じくするが、１基のチェーンコンベヤ５４の代わりに、並設された２基のチェーンコンベヤ５４ａ、５４ｂを備える。なお、第１の実施の形態と同様の構成については、同じ番号を付し、重複する説明を省略する。

第１の実施の形態におけるチェーンコンベヤ５４と同様に、チェーンコンベヤ５４ａ、５４ｂは、それぞれ、水平部分５８ｓ、５８ｈ及び垂直部分６０からなる鋼製パイプ５６を有し、鋼製チェーン６２及び鋼製搬送板６４が鋼製パイプ５６内を循環している。
一方のチェーンコンベヤ５４ａにおいて、鋼製パイプ５６の水平部分５８ｓは篩下炭材入口６５のみを有し、水平部分５８ｈは炭材出口６６を有しており、二股シュート４８の主路５０の出口から炭材ホッパ２８の入口まで篩下炭材Ｃｕのみを搬送可能に構成されている。
他方のチェーンコンベヤ５４ｂにおいて、鋼製パイプ５６の水平部分５８ｓは新炭材入口６７のみを有し、水平部分５８ｈは炭材出口６６ｎを有しており、新炭材フィーダ７０の出口から炭材ホッパ２８の入口まで新しい炭材Ｃｎのみを搬送可能に構成されている。
他の構成は、第１の実施の形態の構成と同じである。

次に、その作用について説明する。なお、第１の実施の形態の作用と同様のものについては、重複する説明を省略する。
チェーンコンベヤ５４ａに故障等の不具合が生じた場合、チェーンコンベヤ５４ａを停止するとともに、二股シュート４８の主路５０を閉じて分岐路５２を開き、篩下炭材Ｃｕを分岐路５２から集積場所６８へ送る。そして、新炭材フィーダ７０により炭材Ｃｎを新炭材ホッパ２８ｎからチェーンコンベヤ５４ｂの新炭材入口６７まで搬送し、チェーンコンベヤ５４ｂにより炭材Ｃｎを新炭材入口６７から炭材出口６６ｎまで搬送し、炭材Ｃｎを炭材出口６６ｎから炭材ホッパ２８に入れる。

チェーンコンベヤ５４ａが停止しても、篩下炭材Ｃｕがスクリーン４６の下に堆積して滞留することはなく、炭材Ｃｎによって炭材ホッパ２８内の炭材Ｃのストックレベルを一定レベルに維持でき、炭材ホッパ２８から炉床１４上へ必要量の炭材Ｃを積み付けて炭材層Ｌｃを形成でき、排出装置３８と分粒装置４４とによってスラグ・メタル粒Ｍを炉外に製品として排出できる。したがって、チェーンコンベヤ５４ａが停止する事態が生じても、スラグ・メタル粒Ｍの製造が停止することは防止されている。

他の作用は、第１の実施の形態の作用と同様である。
なお、第１の実施の形態において、チェーンコンベヤ５４により篩下炭材Ｃｕ及び炭材Ｃｎを搬送しているが、代わりに、鋼製バケットを有するバケットコンベヤにより篩下炭材Ｃｕ及び炭材Ｃｎを搬送可能であることは勿論である。また、第２の実施の形態においても、チェーンコンベヤ５４ａ、５４ｂを鋼製バケットを有するバケットコンベヤとすることが可能である。

次に、第１の実施の形態で説明した回転炉床炉１０を用いてスラグ・メタル粒Ｍを製造し、炉外に排出された篩下炭材Ｃｕの温度変化を調べた。分粒装置４４のスクリーン４６によって篩い分けられた直後の時点で、篩下炭材Ｃｕの温度は５００℃程度であった。篩下炭材Ｃｕを直ちにチェーンコンベヤ５４によって炭材ホッパ２８へ搬送した。同時に、新しい炭材Ｃｎをチェーンコンベヤ５４によって新炭材ホッパ２８ｎから炭材ホッパ２８へ搬送した。
篩下炭材Ｃｕと炭材Ｃｎは、チェーンコンベヤ５４によって搬送されている間に混合され、炭材ホッパ２８へ入る直前の時点で、篩下炭材Ｃｕと炭材Ｃｎとの混合物は３００℃となっており、炭材ホッパ２８中の炭材Ｃに温度ムラが発生することはなく、また、粒度が偏析することもなかった。

第１の実施の形態に係る回転炉床炉の斜視図である。 第１の実施の形態に係る回転炉床炉を炉床進行方向に展開して示す構成図である。 第１の実施の形態に係るチェーンコンベヤの内部構成図であり、図３（ｉ）は鋼製パイプの水平部分におけるチェーンコンベヤの内部構成図、図３（ｉｉ）は鋼製パイプの垂直部分におけるチェーンコンベヤの内部構成図である。 第１の実施の形態における篩下炭材搬送の説明図である。 第２の実施の形態における篩下炭材搬送の説明図である。 従来例１の回転炉床炉を部分的に破断して示す斜視図である。 従来例２の回転炉床炉を部分的に破断して示す斜視図である。 従来例２の回転炉床炉を炉床進行方向に展開して示す構成図である。 従来例３の排出装置の断面図である。

符号の説明

１０、１０ａ、１０ｂ 回転炉床炉
１２ 炉体
１４ 炉床
１６ 積付位置
１８ 排出位置
２０ 予熱帯
２２ 還元帯
２４ 溶融帯
２６ 冷却帯
２８ 炭材ホッパ
２８ｎ 新炭材ホッパ
３０ 原料ホッパ
３２ バーナ
３４ 排ガスダクト
３６ 冷却装置
３８ 排出装置
４０ スクリューフィーダ
４２ 篩筒
４４ 分粒装置
４６ スクリーン
４８ 二股シュート
５０ 主路
５２ 分岐路
５４、５４ａ，５４ｂ チェーンコンベヤ
５６ 鋼製パイプ
５８ｓ、５８ｈ 鋼製パイプの水平部分
６０ 鋼製パイプの垂直部分
６２ 鋼製チェーン
６４ 鋼製搬送板
６６ 篩下炭材入口
６６ 炭材出口
６７ 新炭材投入口
６８ 集積場所
７０ 新炭材フィーダ
Ｒ 原料
Ｃ 炭材
Ｃｎ 新しい炭材
Ｃｕ 篩下炭材
Ｂ 原料と炭材の混合物
Ｍ スラグ・メタル粒
Ｌｃ 炭材層
Ｌｂ 混合物層
Ｐｒ 原料ペレット
Ｐｄ 還元ペレット

Claims (7)

1. 炉床上に粉状の炭材を積み付けて炭材層を形成し、当該炭材層上に、金属含有物を含有する粉状の原料と粉状の炭材との混合物を積み付けて混合物層を形成し、当該混合物層中の金属含有物を加熱、還元、溶融、冷却して、スラグ・メタル粒を生成する回転炉床炉であって、
   前記炭材層を炉床上に形成する炭材積付部と、前記混合物層を炉床上に形成する混合物積付部と、炉床上からスラグ・メタル粒を炭材とともに炉外へ排出する排出装置と、当該排出装置の排出物からスラグ・メタル粒と炭材とを篩い分ける分粒装置と、当該分粒装置により篩い分けられた炭材を篩下炭材として前記炭材積付部へ搬送する耐熱性部材からなる搬送装置と、を備えることを特徴とする回転炉床炉。
2. 請求項１に記載の回転炉床炉であって、前記搬送装置が、循環する鋼製のチェーンと、当該チェーンとともに循環する鋼板とを有するチェーンコンベヤであることを特徴とする回転炉床炉。
3. 請求項１又は請求項２に記載の回転炉床炉であって、前記篩下炭材を前記搬送装置よりも上流側から炉外の集積場所へ搬送可能とする分岐路を有することを特徴とする回転炉床炉。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転炉床炉であって、前記搬送装置が、新しい炭材を前記炭材積付部へ搬送可能な新炭材投入口を有することを特徴とする回転炉床炉。
5. 炉床上に粉状の炭材を積み付けて炭材層を形成し、当該炭材層上に、金属含有物を含有する粉状の原料と粉状の炭材との混合物を積み付けて混合物層を形成し、当該混合物層中の金属含有物を加熱、還元、溶融、冷却して、スラグ・メタル粒を生成する回転炉床炉の操業方法であって、
   排出装置によりスラグ・メタル粒を炭材とともに炉外へ排出し、２００〜５００℃の温度条件下で、分粒装置により前記排出装置の排出物からスラグ・メタル粒と炭材とを篩い分け、前記分粒装置により篩い分けられた２００〜５００℃の炭材を篩下炭材とし、炭材層を炉床上に形成する炭材積付部へこの篩下炭材を耐熱性部材からなる搬送装置により搬送することを特徴とする回転炉床炉の操業方法。
6. 請求項５に記載の回転炉床炉の操業方法であって、前記篩下炭材を前記搬送装置よりも上流側に設けられた分岐路から炉外の集積場所へ搬送することを特徴とする回転炉床炉の操業方法。
7. 請求項５又は請求項６に記載の回転炉床炉の操業方法であって、前記搬送装置が有する炭材投入口から新しい炭材を前記炭材積付部へ搬送することを特徴とする回転炉床炉の操業方法。

Images