JP2608736B2 - 溶融還元炉における排ガスダストの装入法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、原料としての鉱石を、石炭、石灰ととも
に装入し、酸素を吹き込んで溶融状態で還元させる溶融
還元炉において、その出口から排出されるガス中のダス
トを回収して前記溶融還元炉に装入する方法に関するも
のである。（従来の技術） 溶融還元法は、酸化鉄（鉄鉱石）などの金属酸化物
（鉱石）を溶融状態で還元して鉄やフェロアロイを製造
する方法であり、将来の原料およびエネルギー事情に適
応するとして最近注目されるようになり、実用化のため
の研究開発が進められている技術である。この方法に期
待される特長はつぎの点にある。すなわち、製鉄法とし
ては、高法炉と比べて、安価な原料の使用、粉鉱の塊成
化などの事前処理工程の省略、設備の小型化などを実現
できること、またフェロアロイの製造法としては、電力
に依存しないプロセスの実用化か可能であることなどで
ある。

溶融還元炉では、原料としての鉱石を、熱発生源でか
つ還元剤としての石炭、フラックスとしての石灰および
石炭の酸化剤としての酸素とともに炉内に装入し、溶融
状態で還元反応させる。こうした溶融還元炉には種々の
形式のものが提案されているが、鉱石を溶融金属浴中に
装入する金属浴炉式と、鉱石をコークス充填層などに装
入する竪型炉式などに大別される。また、還元工程につ
いては、溶融還元炉のみで還元するものと、予備還元炉
と溶融還元炉との組み合わせによって還元するものとが
ある。なお、予備還元炉では、鉱石は一般に固体状態で
予備還元されている。

ところで、この種の溶融還元炉出口から排出されるガ
スは多量の粉体（以下、ダストという）を含んでいる
が、このダストは金属分を主成分とし、残りは未反応の
石炭や石灰からなっている。

従来の溶融還元法においては、これら金属分含有ダスト
を回収して還元炉に戻すという考え方はなかった。ま
た、高炉法では、従来より高炉からの排ガス中のダスト
を回収して炉に戻すことが行われていたが、この場合に
は、回収したダストをライン外部に一旦取り出してアッ
シュ分などを除去し、有効成分だけを例えばペレット状
に再生した後、新たに原料を装入する際に一緒に混入し
て高炉に装入していた。

（発明が解決しようとする問題点） 上記したように多量のダストを、ライン外部へそのま
ま排出してしまうことは、製品としての還元金属の歩留
まりを低下させ、また、再使用可能な未燃焼の石炭や未
反応の石灰を無駄にし、非常に不経済である。さらに、
上記した高炉からの排ガス中のダストを分離回収する方
法のように、回収したダストをライン外部に一旦取り出
して有効成分だけを再生する方法では、ダストが保有す
る顕熱が無駄になって熱効率が悪く、また、ライン外へ
取り出して処理するので、収容工程が増えて作業負担が
重くなる、既に還元された金属が再酸化されるなどの点
で問題がある。

（発明の目的） この発明は上述の点に鑑みなされたもので、溶融還元
炉からの排ガス中のダストを分離回収して、ライン内で
そのまま溶融還元炉に戻すことにより、製品の歩留まり
および熱効率の向上を図るとともに石炭や石灰石の消費
量を削減することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記した目的を達成するためのこの発明の要旨とする
ところは、ａ）金属酸化物を含有する鉱石と、石炭など
の固体炭素含有物を装入し、酸素を吹き込んで溶融状態
で前記金属酸化物を還元させる溶融還元炉と、ｂ）前記
溶融還元炉へ装入する前に前記金属酸化物を予備還元す
る予備還元炉と、ｃ）前記溶融還元炉出口から排出され
るガスを、サイクロンセパレータなどの粉体分離装置に
導入して排ガス中のダストを分離する装置とを設け、
ｄ）前記粉体分離装置によりダストが分離除去された排
ガスを前記予備還元炉へ導入して金属酸化物の予備還元
に利用し、ｅ）前記予備還元炉からの予備還元した金属
酸化物を粒度別に二系統に分け、粗粒状の予備還元金属
酸化物はシュートから重力落下により溶融還元炉内に投
入するとともに、微粉粒状の予備還元金属酸化物はキャ
リア・ガスによって気体移送して溶融還元炉内の溶鉄中
に吹き込み、ｆ）分離した前記ダストは、前記微粉粒状
の予備還元金属酸化物を前記溶融還元炉へ移送するライ
ン中および前記粗粒状の予備還元金属酸化物を溶融還元
炉内に投入するライン中の少なくとも一方に、前記キャ
リアガスによって装入し溶融還元炉内の溶鉄中に吹き込
むものである。

（作用） この発明の方法によれば、溶融還元炉出口から排出さ
れたガス中のダストは、粉体分離装置によって分離さ
れ、この分離されたダストはその顕熱を保有した状態で
移送管内をキャリア・ガスなどによって移送され、前記
溶融還元炉に装入されて溶融還元に供されるものであ
る。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図面は予備還元炉を備えた製鉄用の溶融還元工程を示す
全体系統図で、そのプロセスは、溶融還元工程で発生す
る高温の還元力を有するガスを用いて鉄鉱石を固体状態
で予備還元し、そののち溶融還元するものである。

１が溶融還元炉、21が予備還元炉である。溶融還元炉
１は溶融金属浴炉式の溶融還元炉からなっており、耐火
材を内張りにした炉内に溶鉄２とスラグ３を溶融状態で
保持し、ここへ予備還元された鉱石（以下、予備還元鉄
という）と、石炭、石灰および酸素を供給して還元反応
を行わせる方式のものである。

予備還元炉21は、幅広い粒度分布を有する鉄鉱石を同
時に予備還元し、粗粒状の鉱石と微粉粒状の鉱石とをそ
れぞれ別の排出口より排出する構造からなる。この予備
還元炉21において、供給管22から炉内に装入された鉄鉱
石は、溶融還元炉１から後述するホットサイクロンセパ
レータ11でダストが除去されて送られてくる還元ガスと
接触・反応し、予備還元されて、中・粗粒鉱石は、底部
の分散板26より下方へ延設された排出管24から排出され
る。また、微粉粒状鉱石は、排ガスとともに上部のガス
排出管25よりサイクロンセパレータ28に導入され、その
下方に二方向払出しバルブ29を介して一部は循環管30よ
り予備還元炉21へ戻され、残りは排出管31から排出され
る。なお、排出された粗粒状および微粉粒状の鉱石はそ
れぞれ、切出しバルブ32、35を経て貯蔵タンク33、36に
それぞれいったん貯蔵される。

そして、上記のようにして予備還元し、粒度別に排出
・貯蔵された鉄鉱石は、その粒度別に二系統に分けて溶
融還元炉１へ装入される。詳述すると、粗粒状の予備還
元鉄は、タンク33の秤量装置（図示せず）によって計量
し、所定量を切出しバルブ34によって切出し、炉体上方
に開口端部4aを有する投入シュート４から、重力落下に
より炉１内の溶融鉄浴面付近に投入するとともに、微粉
粒状の予備還元鉄は、タンク36の秤量装置（図示せず）
によって計量し、所定量を切出しバルブ37によって切出
し、移送用のキャリア・ガス供給管39に接続された移送
管５内をキャリア・ガスによって気体移送されて、ノズ
ル5aより炉内の溶鉄２中に吹き込まれる。

ところで、溶融還元炉１には予備還元鉄のほかに、石
炭、石灰および酸素を供給する必要がある。酸素は供給
管８より溶鉄２中に吹き込み、石炭および石灰は、上記
予備還元鉄と同様に、粗粒状のものは炉体上方の投入シ
ュート６より重力落下させて投入し、微粉粒状のもの
は、前記のようなキャリア・ガスで気体移送し、移送管
７より溶鉄２中に吹き込むようにする。

また、溶融還元炉１で発生する還元力のある高温ガス
は、炉１出口よりフード９、ダクト10を経たのち、粉体
分離装置としてのホットサイクロンセパレータ11に導入
される。そして、このホットサイクロンセパレータ11
で、排ガス中の粉状還元鉄、石炭、石灰などのダストが
分離されて、排ガスは導入管23より予備還元炉21底部へ
導入される。

一方、ホットサイクロンセパレータ11で分離されたダ
ストは、下方の秤量タンク12へ一旦送られ、このタンク
12の秤量装置13によって計量されながら、切出しバルブ
14を経て、移送用のキャリア・ガス供給管16に接続され
た移送管15内をキャリア・ガスによって気体移送され
て、前記微粉粒状予備還元鉄と共通のタンク36および移
送管５を経てノズル5aより炉内の溶鉄２中に吹き込まれ
る。なお、キャリア・ガスとしては、窒素などの不活性
ガスやプロセス回収排ガスや一酸化炭素など非酸化性の
ガスを用いる。

このようして、溶融還元炉１からの排ガス中のダスト
は、溶融還元炉１に戻されて鉄分は製品としての還元鉄
になり、また、石炭分や石灰分は溶融還元反応に供され
るとともに、ダストが分離除去されることにより清浄化
された、還元力を有する排ガスは、導入経路23を閉塞す
ることなくスムーズに予備還元炉21に導入されて予備還
元に供され、すべてが有効に利用される。また、ダスト
中に含まれているアッシュなどの非有効成分は、溶融還
元炉１内に再装入された後、スラグ３として回収される
ことになる。

なお、前記ダストを還元鉄移送ライン中へ合流させる
位置は、タンク36の上流側、タンク36内および移送管５
のいずれでもよく、また、粗粒状予備還元鉄のタンク33
並びにシュート４の系統内でもよい。さらに、排ガスか
ら分離したダストは、既設のランス（図示せず）を用い
て、溶融還元炉１の上部から炉内に装入してもよい。さ
らにまた、予備還元炉31を具備しない（溶融還元炉１だ
けの）溶融還元法にも、同様に実施できる。

（効果） 上記のように構成したこの発明の方法によれば、下記
の効果がもたらされる。

（１） 製品としての還元金属の歩留まりが大幅に向上
するとともに、再使用可能な未反応の石炭や石灰が無駄
にならず、非常に経済的である。

（２） 従来の高炉からの排ガス中のダストを分離回収
する方法に比べて、回収したダストの処理工程が不要で
作業者の負担が軽く、しかも、ダストが保有する顕熱を
溶融還元工程に利用できるので、熱効率がよく、また、
ライン内で溶融還元炉へ再装入されるので、既に還元さ
れた金属の再酸化が防止される。

（３） ダストは予備還元炉からの予備還元鉄を投入又
は移送するライン中に合流させるから、ダストの溶融還
元炉への戻しラインを別途設ける必要がなく、経済的で
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は予備還元炉を備えた製鉄用の溶融還元工程を示す
全体系統図である。 １……溶融還元炉、５、15……移送管、11……ホットサ
イクロンセパレータ、16……キャリア・ガス供給管、21
……予備還元炉。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸本 充晴 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 矢島 健一 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (56)参考文献 特開 昭63−50406（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−89386（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属酸化物を含有する鉱石と、石炭などの
   固体炭素含有物を装入し、酸素を吹き込んで溶融状態で
   前記金属酸化物を還元させる溶融還元炉と、 前記溶融還元炉へ装入する前に前記鉄鉱石を予備還元す
   る予備還元炉と、 前記溶融還元炉出口から排出されるガスを、サイクロン
   セパレータなどの粉体分離装置に導入して排ガス中のダ
   ストを分離する装置とを設け、 前記粉体分離装置によりダストが分離除去された排ガス
   を前記予備還元炉へ導入して金属酸化物の予備還元に利
   用し、 前記予備還元炉からの予備還元した金属酸化物を粒度別
   に二系統に分け、粗粒状の予備還元金属酸化物はシュー
   トから重力落下により溶融還元炉内に投入するととも
   に、微粉粒状の予備還元金属酸化物はキャリア・ガスに
   よって気体移送して溶融還元炉内の溶鉄中に吹き込み、 分離した前記ダストは、前記微粉粒状の予備還元金属酸
   化物を前記溶融還元炉へ移送するライン中および前記粗
   粒状の予備還元金属酸化物を溶融還元炉内に投入するラ
   イン中の少なくとも一方に、前記キャリアガスによって
   装入して溶融還元炉内の溶鉄中に吹き込むことを特徴と
   する溶融還元炉における排ガスダストの装入法。