JP2019527304A - 渦流撹拌による溶融還元製鉄方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ステップ(1)において、銑鉄を誘導炉に入れ、溶融状態に加熱して溶鉄を形成し、溶鉄の温度は≧1450℃に保持し、ここで、前記銑鉄の投入量は誘導炉の炉容積の5~20%であり、
ステップ(2)において、溶鉄を撹拌して高さ/直径比が0.5~2.5の渦を形成し、撹拌を続け、
ステップ(3)において、鉄含有鉱物、還元剤及びスラグ形成剤を渦中心に吹き付けて還元反応を発生させ、溶鉄及び溶融スラグを得た後、撹拌を停止し、排気が発生し、ここで、鉄含有鉱物と還元剤とスラグ形成剤の質量比は、1:(0.1~0.15):(0.25~0.4)であり、
ステップ(4)において、溶鉄と溶融スラグ分とを分層して排出し、排気を処理してから排出する渦流撹拌による溶融還元製鉄方法。
上記ステップ(1)において、溶鉄の温度を≧1450℃に保持する方法は、誘導炉自体の加熱である。
上記ステップ(1)において、誘導炉は、スラグ排出口及び溶鉄排出口を含み、上記誘導炉の一側の下部に溶鉄排出口が設けられ、誘導炉の他側の上部にスラグ排出口が設けられている。
上記撹拌翼は、グラファイト撹拌翼である。
上記ステップ(2)における撹拌は、撹拌翼を溶鉄液面から溶鉄液面の高さの1/3~1/2の位置に挿入し、50~200r/minの速度で中心撹拌することにより行われる。
上記ステップ(3) において、鉄含有鉱物、還元剤及びスラグ形成剤を混合して研磨した後、粉末吹付装置により渦中心に吹き付ける。
上記ステップ(3)において、鉄含有鉱物は鉄鉱石である。
上記ステップ(3)において、還元剤は石炭粉である。
上記ステップ(3)において、スラグ形成剤は酸化カルシウムである。
上記ステップ(3)の還元反応において、鉄含有鉱物の還元率は≧95.5%であり、溶融スラグにおける鉄の質量百分率は≦0.35%である。
上記ステップ(3)において、溶融スラグの成分は、主にCaO、SiO2及びAl2O3である。
上記ステップ(4)において、誘導炉には、上層が溶融スラグ、下層が溶鉄であり、溶融スラグをスラグ排出口から排出し、溶鉄を溶鉄排出口から排出する。
上記ステップ(4)において、排気は風カバーを経て煙気浄化システムに入り、浄化処理された後、余熱回収システムによって余熱が回収され、最後に洗浄塔によって気体における有害ガスが吸収された後、大気に排出される。
FexOy+yC=yCO+xFe
FexOy+yCO=yCO2+xFe
FexOy+y/2C=y/2CO2+xFeである。
(2)機械撹拌翼を炭素質材料で作製することにより、撹拌翼は、撹拌により摩耗されたら、破砕されて還元剤として再利用されることができる。
(3)該方法は、プロセスが簡単で、コストが低く、省エネルギーで環境に優しく、経済的価値が高く、還元剤の利用率が大幅に向上し、効率的な非高炉製鉄技術である。
(4) 該方法では、鉄含有鉱物に対する還元率≧95.5%であり、溶融スラグにおける鉄の質量百分率は≦0.35%である。
本実施例で用いられる誘導炉システムの構造模式図を図1に示す。
ステップ(1)において、銑鉄を誘導炉に入れ、溶融状態に加熱して溶鉄を形成し、溶鉄の温度を1450℃に保持することで熱供給環境を提供し、ここで、銑鉄の投入量は誘導炉の炉容積の5%である。
ステップ(2)において、グラファイト撹拌翼3を溶鉄液面から溶鉄液面の高さの1/3の位置に挿入し、50r/minの撹拌速度で中心撹拌し、高さ/直径比が0.5の渦を形成し、撹拌を続ける。
グラファイト撹拌翼3の摩耗の度合いに応じて、撹拌翼昇降システム4により撹拌翼を交換し、摩耗されたグラファイト撹拌翼3を破砕し、還元剤として再利用する。
ステップ(3)において、鉄鉱石、石炭粉及び酸化カルシウムを、質量比1:0.1:0.25で混合して研磨した後、粉末吹付装置5により渦中心に吹き付け、還元反応を発生させ、溶鉄及び溶融スラグを得た後、撹拌を停止し、排気が発生する。
ステップ(4)において、誘導炉には、下層は溶鉄、上層は溶融スラグであり、溶融スラグの成分は主にCaO、SiO2及びAl2O3であり、下層の溶鉄を溶鉄排出口2から排出し、上層の溶融スラグをスラグ排出口1から排出し、鉄鉱石の還元率は96.5%であり、溶融スラグにおける鉄の含有量は0.3%である。反応により発生した排気は、風カバー6を経て煙気浄化システム7に入り、浄化処理された後、余熱回収システム8により余熱が回収され、最後に洗浄塔9により気体における有害ガスが吸収され、排出要求を満たした後、大気に排出される。
本実施例で用いられる誘導炉システムの構造模式図を図1に示す。
ステップ(1)において、銑鉄を誘導炉に入れ、溶融状態に加熱して溶鉄を形成し、溶鉄の温度を1550℃に保持することで熱供給環境を提供し、ここで、銑鉄の投入量は誘導炉の炉容積の15%である。
ステップ(2)において、グラファイト撹拌翼を溶鉄液面から溶鉄液面の高さの1/2の位置に挿入し、200r/minの撹拌速度で中心撹拌し、高さ/直径比が2.5の渦を形成し、撹拌を続ける。
グラファイト撹拌翼3の摩耗の度合いに応じて、撹拌翼昇降システム4により撹拌翼を交換する。
ステップ(3)において、鉄鉱石、石炭粉及び酸化カルシウムを、質量比1:0.15:0.4で混合して研磨した後、粉末吹付装置5により渦中心に吹き付け、還元反応を発生させ、溶鉄及び溶融スラグを得た後、撹拌を停止し、排気が発生する。
ステップ(4)において、誘導炉には、下層は溶鉄、上層は溶融スラグであり、溶融スラグの成分は主にCaO、SiO2及びAl2O3であり、下層の溶鉄を溶鉄排出口2から排出し、上層の溶融スラグをスラグ排出口1から排出し、鉄鉱石の還元率は95.5%であり、溶融スラグにおける鉄の含有量は0.35%である。反応により発生した排気は、風カバー6を経て煙気浄化システム7に入り、浄化処理された後、余熱回収システム8により余熱が回収され、最後に洗浄塔9により気体における有害ガスが吸収され、排出要求を満たした後、大気に排出される。
本実施例で用いられる誘導炉システムの構造模式図を図1に示す。
ステップ(1)において、銑鉄を誘導炉に入れ、溶融状態に加熱して溶鉄を形成し、溶鉄の温度を1500℃に保持することで熱供給環境を提供し、ここで、銑鉄の投入量は誘導炉の炉容積の20%である。
ステップ(2)において、グラファイト撹拌翼を溶鉄液面から溶鉄液面の高さの1/2の位置に挿入し、100r/minの撹拌速度で中心撹拌し、高さ/直径比が1.0の渦を形成し、撹拌を続ける。
グラファイト撹拌翼3の摩耗の度合いに応じて、撹拌翼昇降システム4により撹拌翼を交換する。
ステップ(3)において、鉄鉱石、石炭粉及び酸化カルシウムを、質量比1:0.12:0.3で混合して研磨した後、粉末吹付装置5により渦中心に吹き付け、還元反応を発生させ、溶鉄及び溶融スラグを得た後、撹拌を停止し、排気が発生する。
ステップ(4)において、誘導炉には、下層は溶鉄、上層は溶融スラグであり、溶融スラグの成分は主にCaO、SiO2及びAl2O3であり、下層の溶鉄を溶鉄排出口2から排出し、上層の溶融スラグをスラグ排出口1から排出し、鉄鉱石の還元率は96.2%であり、溶融スラグにおける鉄の含有量は0.32%である。反応により発生した排気は、風カバー6を経て煙気浄化システム7に入り、浄化処理された後、余熱回収システム8により余熱が回収され、最後に洗浄塔9により気体における有害ガスが吸収され、排出要求を満たした後、大気に排出される。
本実施例で用いられる誘導炉システムの構造模式図を図1に示す。
ステップ(1)において、銑鉄を誘導炉に入れ、溶融状態に加熱して溶鉄を形成し、溶鉄の温度を1480℃に保持することで熱供給環境を提供し、ここで、銑鉄の投入量は誘導炉の炉容積の10%である。
ステップ(2)において、グラファイト撹拌翼を溶鉄液面から溶鉄液面の高さの1/3の位置に挿入し、150r/minの撹拌速度で中心撹拌し、高さ/直径比が1.5の渦を形成し、撹拌を続ける。
グラファイト撹拌翼3の摩耗の度合いに応じて、撹拌翼昇降システム4により撹拌翼を交換する。
ステップ(3)において、鉄鉱石、石炭粉及び酸化カルシウムを、質量比1:0.14:0.35で混合して研磨した後、粉末吹付装置5により渦中心に吹き付け、還元反応を発生させ、溶鉄及び溶融スラグを得た後、撹拌を停止し、排気が発生する。
ステップ(4)において、誘導炉には、下層は溶鉄、上層は溶融スラグであり、溶融スラグの成分は主にCaO、SiO2及びAl2O3であり、下層の溶鉄を溶鉄排出口2から排出し、上層の溶融スラグをスラグ排出口1から排出し、鉄鉱石の還元率は95.8%であり、溶融スラグにおける鉄の含有量は0.33%である。反応により発生した排気は、風カバー6を経て煙気浄化システム7に入り、浄化処理された後、余熱回収システム8により余熱が回収され、最後に洗浄塔9により気体における有害ガスが吸収され、排出要求を満たした後、大気に排出される。
Claims (9)
- 以下のステップ(1)~(4)を含む渦流撹拌による溶融還元製鉄方法であって、
ステップ(1)において、銑鉄を誘導炉に入れ、溶融状態に加熱して溶鉄を形成し、溶鉄の温度は≧1450℃に保持し、ここで、前記銑鉄の投入量は誘導炉の炉容積の5~20%であり、
ステップ(2)において、溶鉄を撹拌して高さ/直径比が0.5~2.5の渦を形成し、撹拌を続け、
ステップ(3)において、鉄含有鉱物、還元剤及びスラグ形成剤を渦中心に吹き付けて還元反応を発生させ、溶鉄及び溶融スラグを得た後、撹拌を停止し、排気が発生し、ここで、鉄含有鉱物と還元剤とスラグ形成剤の質量比は、1:(0.1~0.15):(0.25~0.4)であり、
ステップ(4)において、溶鉄と溶融スラグ分とを分層して排出し、排気を処理してから排出することを特徴とする渦流撹拌による溶融還元製鉄方法。 - 前記ステップ(1)において、誘導炉は、包括スラグ排出口及び溶鉄排出口を含み、前記誘導炉の一側の下部に溶鉄排出口が設けられ、誘導炉の他側の上部にスラグ排出口が設けられており、
前記誘導炉に撹拌翼、撹拌翼昇降システム、粉末吹付装置、風カバー、煙気浄化システム、余熱回収システム及び洗浄塔が設けられ、前記撹拌翼は、誘導炉の内部に設けられ、前記撹拌翼昇降システムと撹拌翼とが接続され、前記粉末吹付装置は、誘導炉の一側の頂部に設けられ、前記風カバーは、誘導炉の上方に設けられ、前記煙気浄化システムの入口は、管路を介して風カバーに連通し、前記余熱回収システムの入口は、管路を介して煙気浄化システムの出口に連通し、前記洗浄塔の入口は、管路を介して余熱回収システムの出口に連通し、前記洗浄塔の出口は、大気に連通し、前記撹拌翼昇降システムは、撹拌翼を交換するために用いられることを特徴とする請求項1に記載の渦流撹拌による溶融還元製鉄方法。 - 前記撹拌翼は、グラファイト撹拌翼であることを特徴とする請求項2に記載の渦流撹拌による溶融還元製鉄方法。
- 前記ステップ(2)における撹拌は、撹拌翼を溶鉄液面から溶鉄液面の高さの1/3~1/2の位置に挿入し、50~200r/minの速度で中心撹拌することにより行われることを特徴とする請求項2に記載の渦流撹拌による溶融還元製鉄方法。
- 前記ステップ(3)において、鉄含有鉱物、還元剤及びスラグ形成剤を混合して研磨した後、粉末吹付装置により渦中心に吹き付けることを特徴とする請求項1に記載の渦流撹拌による溶融還元製鉄方法。
- 前記ステップ(3)において、鉄含有鉱物は鉄鉱石であり、還元剤は石炭粉であり、スラグ形成剤は酸化カルシウムであることを特徴とする請求項1に記載の渦流撹拌による溶融還元製鉄方法。
- 前記ステップ(3)の還元反応において、鉄含有鉱物の還元率は≧95.5%であり、溶融スラグにおける鉄の質量百分率は≦0.35%であることを特徴とする請求項1に記載の渦流撹拌による溶融還元製鉄方法。
- 前記ステップ(4)において、誘導炉には、上層が溶融スラグ、下層が溶鉄であり、溶融スラグをスラグ排出口から排出し、溶鉄を溶鉄排出口から排出することを特徴とする請求項2に記載の渦流撹拌による溶融還元製鉄方法。
- 前記ステップ(4)において、排気は風カバーを経て煙気浄化システムに入り、浄化処理された後、余熱回収システムによって余熱が回収され、最後に洗浄塔によって気体における有害ガスが吸収された後、大気に排出されることを特徴とする請求項2に記載の渦流撹拌による溶融還元製鉄方法。
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