JP3083810B2 - シャフト炉 - Google Patents
シャフト炉Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシャフト炉に関し、
特に、粒径の小さい粉粒体を扱うシャフト炉の欠点であ
るガスの偏流を防止し、且つ複数の流動層炉の機能を一
つの炉で実現したシャフト炉に関する。
特に、粒径の小さい粉粒体を扱うシャフト炉の欠点であ
るガスの偏流を防止し、且つ複数の流動層炉の機能を一
つの炉で実現したシャフト炉に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】粉粒
体状の原料を、下方から吹き上げる一定圧力と一定温度
のガス流によって流動状態を保持しながら還元・炭化な
どの反応を行わせる流動層炉は、反応表面積が大きく、
熱伝達が良好であるなどの利点を有するため、還元鉄や
鉄カーバイドの製造など様々な工業分野で利用されてい
る。
体状の原料を、下方から吹き上げる一定圧力と一定温度
のガス流によって流動状態を保持しながら還元・炭化な
どの反応を行わせる流動層炉は、反応表面積が大きく、
熱伝達が良好であるなどの利点を有するため、還元鉄や
鉄カーバイドの製造など様々な工業分野で利用されてい
る。
【０００３】ところが、流動層炉において良好な反応を
確保するためには、次のようなガス供給上の制約があ
る。すなわち、流動状態を保持するために一定以上の流
速のガス流を炉内に供給する必要があるが、ガス流速が
大きすぎると、一定以下の粒径の微小粒が反応ガスと十
分に接触しないうちに未反応のまま極く短時間で炉外に
吹き飛ばされてしまうので、流動化ガスの流速をある一
定の範囲に限定する必要がある。また、反応ガスの量が
少ないと反応の進行が遅くなるので、一定以上の量の反
応ガスを炉内に供給する必要があるが、ガス量が必要以
上に多すぎても反応速度はそれほど上昇せず、過剰なガ
ス量が無駄になる。そこで、経済的に不利にならないよ
うに且つ最高の反応速度を得るようにするために反応ガ
ス量をある一定の範囲に限定する必要がある。さらに、
反応に必要な温度を得るために、一定以上に加熱した反
応ガスを炉内に導入することで所要の熱量を炉内に持ち
込む必要がある。この熱量が少なすぎると反応が進行せ
ず、一方、持ち込み熱量が多すぎると、メタルダスト
（金属炭化物から金属が剥離する現象）が発生する危険
性がある。
確保するためには、次のようなガス供給上の制約があ
る。すなわち、流動状態を保持するために一定以上の流
速のガス流を炉内に供給する必要があるが、ガス流速が
大きすぎると、一定以下の粒径の微小粒が反応ガスと十
分に接触しないうちに未反応のまま極く短時間で炉外に
吹き飛ばされてしまうので、流動化ガスの流速をある一
定の範囲に限定する必要がある。また、反応ガスの量が
少ないと反応の進行が遅くなるので、一定以上の量の反
応ガスを炉内に供給する必要があるが、ガス量が必要以
上に多すぎても反応速度はそれほど上昇せず、過剰なガ
ス量が無駄になる。そこで、経済的に不利にならないよ
うに且つ最高の反応速度を得るようにするために反応ガ
ス量をある一定の範囲に限定する必要がある。さらに、
反応に必要な温度を得るために、一定以上に加熱した反
応ガスを炉内に導入することで所要の熱量を炉内に持ち
込む必要がある。この熱量が少なすぎると反応が進行せ
ず、一方、持ち込み熱量が多すぎると、メタルダスト
（金属炭化物から金属が剥離する現象）が発生する危険
性がある。
【０００４】この流動層炉の有する欠点はシャフト炉を
採用することで解消は可能であるが、シャフト炉にも特
有の問題がある。すなわち、シャフト炉とは、炉の上方
から鉱石（塊鉱石またはペレット）を連続的に装入し、
下方から加熱した反応ガスを炉内に吹き込み、反応を終
了した製品を炉下部から連続的または間欠的に排出する
ものである。例えば、図５に示すように、頂部の投入口
３１から炉内に投入した鉄鉱石３２（一般的に粒径３mm
以上の大径のもの）を炉内上部の還元ゾーン３３におい
て還元ガスにより還元し、この還元済み鉄鉱石を炉内下
部の炭化ゾーン３４において炭化ガスにより炭化して鉄
カーバイドとして排出する構造のものが知られている。
図５のシャフト炉においては、還元ゾーン３３、炭化ゾ
ーン３４に供給されるガスは、それぞれ循環経路３６、
３７を循環しており、３８、３９、４０は、それぞれス
クラバ、圧縮機、加熱炉を示す。シャフト炉は流動層炉
とは異なり、流動状態を利用して反応を進行させるもの
ではなく、図５に示すように、炉内上部に投入された原
料鉄鉱石３２が炉内空間に充満した状態（炉内中間部の
鉄鉱石は省略）で重力により下降して炉底の排出口３５
に至るまでに所定の温度下の所定組成の反応ガスと逐次
反応しつつ、所定の反応率に達した後、炉外に排出され
る方式である。このシャフト炉において粉粒体を原料と
すると、炉内ガスが流れ易い箇所を選択的に流れる現象
である偏流が生じやすく、反応が均一に行われない恐れ
がある。そのため、一定以上の粒径（約３mm以上）の塊
鉱石やペレット状のものを原料とせざるを得ない。ま
た、流動層炉と比較して炉内に吹き込まれるガス量は比
較的少なく、反応ガスによる炉内への熱の持ち込みは少
ないので、原料鉱石の炉内への投入温度を一定以上に上
げる必要がある。この場合、ガス流速を上げると、シャ
フト炉内で、いわゆる鉱石の棚吊り現象が起こり、製品
の排出が困難になるという欠点が露呈する。
採用することで解消は可能であるが、シャフト炉にも特
有の問題がある。すなわち、シャフト炉とは、炉の上方
から鉱石（塊鉱石またはペレット）を連続的に装入し、
下方から加熱した反応ガスを炉内に吹き込み、反応を終
了した製品を炉下部から連続的または間欠的に排出する
ものである。例えば、図５に示すように、頂部の投入口
３１から炉内に投入した鉄鉱石３２（一般的に粒径３mm
以上の大径のもの）を炉内上部の還元ゾーン３３におい
て還元ガスにより還元し、この還元済み鉄鉱石を炉内下
部の炭化ゾーン３４において炭化ガスにより炭化して鉄
カーバイドとして排出する構造のものが知られている。
図５のシャフト炉においては、還元ゾーン３３、炭化ゾ
ーン３４に供給されるガスは、それぞれ循環経路３６、
３７を循環しており、３８、３９、４０は、それぞれス
クラバ、圧縮機、加熱炉を示す。シャフト炉は流動層炉
とは異なり、流動状態を利用して反応を進行させるもの
ではなく、図５に示すように、炉内上部に投入された原
料鉄鉱石３２が炉内空間に充満した状態（炉内中間部の
鉄鉱石は省略）で重力により下降して炉底の排出口３５
に至るまでに所定の温度下の所定組成の反応ガスと逐次
反応しつつ、所定の反応率に達した後、炉外に排出され
る方式である。このシャフト炉において粉粒体を原料と
すると、炉内ガスが流れ易い箇所を選択的に流れる現象
である偏流が生じやすく、反応が均一に行われない恐れ
がある。そのため、一定以上の粒径（約３mm以上）の塊
鉱石やペレット状のものを原料とせざるを得ない。ま
た、流動層炉と比較して炉内に吹き込まれるガス量は比
較的少なく、反応ガスによる炉内への熱の持ち込みは少
ないので、原料鉱石の炉内への投入温度を一定以上に上
げる必要がある。この場合、ガス流速を上げると、シャ
フト炉内で、いわゆる鉱石の棚吊り現象が起こり、製品
の排出が困難になるという欠点が露呈する。
【０００５】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、ガス
偏流が生じにくく、ガス流速を上げることなく一定以上
の良好な反応率の製品を得ることができるシャフト炉を
提供することにある。
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、ガス
偏流が生じにくく、ガス流速を上げることなく一定以上
の良好な反応率の製品を得ることができるシャフト炉を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のシャフト炉は、炉内に粉粒体の下降の障害と
なる中空管を設けたので、炉内に投入される粉粒体が重
力により下降する際、粉粒体は中空管に邪魔されて容易
に鉛直方向に下降することはできず、粉粒体相互が炉内
に導入された反応ガスを媒体として相互に入り組むよう
に混じり合いながら攪拌される。また、この中空管は、
炉内に導入された反応ガスの吹き抜けを妨げる抵抗とな
り、ガス流れの均一化を図ることができる。
に本発明のシャフト炉は、炉内に粉粒体の下降の障害と
なる中空管を設けたので、炉内に投入される粉粒体が重
力により下降する際、粉粒体は中空管に邪魔されて容易
に鉛直方向に下降することはできず、粉粒体相互が炉内
に導入された反応ガスを媒体として相互に入り組むよう
に混じり合いながら攪拌される。また、この中空管は、
炉内に導入された反応ガスの吹き抜けを妨げる抵抗とな
り、ガス流れの均一化を図ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明は、炉上部に投
入口を有し、炉下部に排出口を有し、上記投入口から炉
内に連続的または間欠的に投入した粉粒体が炉内空間に
充満した状態で重力により下降し、上記粉粒体はその下
降過程において炉体設置のガス導入口から炉内に導入さ
れて炉体設置のガス出口へ向かう所定組成のガスと熱交
換および／または反応し、処理済みの粉粒体を上記排出
口から炉外に連続的または間欠的に排出するシャフト炉
において、炉内に粉粒体の直線的な鉛直下向きの流れを
乱し、攪拌する中空管を上下方向に千鳥状態で配置し、
この中空管内を１５０℃以上の高温のガスが流通可能で
あることを特徴とするシャフト炉を第一の発明とする。
入口を有し、炉下部に排出口を有し、上記投入口から炉
内に連続的または間欠的に投入した粉粒体が炉内空間に
充満した状態で重力により下降し、上記粉粒体はその下
降過程において炉体設置のガス導入口から炉内に導入さ
れて炉体設置のガス出口へ向かう所定組成のガスと熱交
換および／または反応し、処理済みの粉粒体を上記排出
口から炉外に連続的または間欠的に排出するシャフト炉
において、炉内に粉粒体の直線的な鉛直下向きの流れを
乱し、攪拌する中空管を上下方向に千鳥状態で配置し、
この中空管内を１５０℃以上の高温のガスが流通可能で
あることを特徴とするシャフト炉を第一の発明とする。
【０００８】第一の発明によれば、炉内に粉粒体の下降
の障害となる中空管を設けたので、炉内に投入された粉
粒体が重力により下降する際、粉粒体は中空管に邪魔さ
れて容易に鉛直方向に下降することはできず、粉粒体相
互が炉内に導入された反応ガスを媒体として相互に入り
組むように混じり合いながら攪拌される。また、この中
空管は、炉内に導入された反応ガスの吹き抜けを妨げる
抵抗となり、ガス流れの均一化を図ることができる。こ
のようにして、排出口から排出される粉粒体の品質の均
一化を図ることができる。そして、中空管を上下方向に
千鳥状態で配置することで、抵抗に伴って発生する上記
した攪拌効果やガス流れの均一化効果がさらに大きくな
る。さらに、中空管内に１５０℃以上の高温のガスを流
通させれば、この高温のガスの保有熱により炉内の粉粒
体が間接的に加熱されるので、炉内に投入する粉粒体を
予熱する必要はなく、炉内に導入される加熱した反応ガ
ス流速（反応ガス流量）を従来のシャフト炉より下げる
ことが可能である。また、水分を多量に含む湿潤状態の
粉粒体の処理が可能となる。
の障害となる中空管を設けたので、炉内に投入された粉
粒体が重力により下降する際、粉粒体は中空管に邪魔さ
れて容易に鉛直方向に下降することはできず、粉粒体相
互が炉内に導入された反応ガスを媒体として相互に入り
組むように混じり合いながら攪拌される。また、この中
空管は、炉内に導入された反応ガスの吹き抜けを妨げる
抵抗となり、ガス流れの均一化を図ることができる。こ
のようにして、排出口から排出される粉粒体の品質の均
一化を図ることができる。そして、中空管を上下方向に
千鳥状態で配置することで、抵抗に伴って発生する上記
した攪拌効果やガス流れの均一化効果がさらに大きくな
る。さらに、中空管内に１５０℃以上の高温のガスを流
通させれば、この高温のガスの保有熱により炉内の粉粒
体が間接的に加熱されるので、炉内に投入する粉粒体を
予熱する必要はなく、炉内に導入される加熱した反応ガ
ス流速（反応ガス流量）を従来のシャフト炉より下げる
ことが可能である。また、水分を多量に含む湿潤状態の
粉粒体の処理が可能となる。
【０００９】また、第一の発明において、粒径が３mm以
下である粉粒体を含むことを特徴とするシャフト炉を第
二の発明とする。
下である粉粒体を含むことを特徴とするシャフト炉を第
二の発明とする。
【００１０】上記したように第一の発明によれば、炉内
ガス流れの均一化を図ることができ、ガスが偏流しにく
いので、微小粉粒体を原料とする場合でも均一に反応が
進行する。そこで、第二の発明のように、粒径が３mm以
下である粉粒体を含む、反応表面積の大きい微小粉粒体
を用いることにより、反応の進行が促進される。
ガス流れの均一化を図ることができ、ガスが偏流しにく
いので、微小粉粒体を原料とする場合でも均一に反応が
進行する。そこで、第二の発明のように、粒径が３mm以
下である粉粒体を含む、反応表面積の大きい微小粉粒体
を用いることにより、反応の進行が促進される。
【００１１】また、第一または第二の発明において、投
入口に旋回シュートを設けたことを特徴とするシャフト
炉を第三の発明とする。
入口に旋回シュートを設けたことを特徴とするシャフト
炉を第三の発明とする。
【００１２】第三の発明によれば、旋回シュートを旋回
させつつ粉粒体を炉内に投入すれば、炉内にはほぼ一様
な高さの粉粒体の山が形成されるので、各粉粒体の炉内
滞留時間はほぼ等しくなり、排出口から排出される粉粒
体の品質を一層均一化することが可能になる。
させつつ粉粒体を炉内に投入すれば、炉内にはほぼ一様
な高さの粉粒体の山が形成されるので、各粉粒体の炉内
滞留時間はほぼ等しくなり、排出口から排出される粉粒
体の品質を一層均一化することが可能になる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】また、第一、第二または第三の発明におい
て、１５０℃以上の高温のガスが、炉内に導入される反
応ガスを加熱する加熱炉の燃料ガスの燃焼排ガスである
ことを特徴とするシャフト炉を第四の発明とする。
て、１５０℃以上の高温のガスが、炉内に導入される反
応ガスを加熱する加熱炉の燃料ガスの燃焼排ガスである
ことを特徴とするシャフト炉を第四の発明とする。
【００２４】第四の発明のように、燃焼排ガスの顕熱を
粉粒体の加熱に利用することにより、省エネルギーを図
ることができる。
粉粒体の加熱に利用することにより、省エネルギーを図
ることができる。
【００２５】また、第一、第二、第三または第四の発明
において、炉体下部のガス導入口と炉体上部のガス出口
の他に少なくとも１個のガス導入口と少なくとも１個の
ガス出口を炉体上下方向に設けたことを特徴とするシャ
フト炉を第五の発明とする。また、第一、第二、第三ま
たは第四の発明において、炉体上部のガス導入口と炉体
下部のガス出口の他に少なくとも１個のガス導入口と少
なくとも１個のガス出口を炉体上下方向に設けたことを
特徴とするシャフト炉を第六の発明とする。
において、炉体下部のガス導入口と炉体上部のガス出口
の他に少なくとも１個のガス導入口と少なくとも１個の
ガス出口を炉体上下方向に設けたことを特徴とするシャ
フト炉を第五の発明とする。また、第一、第二、第三ま
たは第四の発明において、炉体上部のガス導入口と炉体
下部のガス出口の他に少なくとも１個のガス導入口と少
なくとも１個のガス出口を炉体上下方向に設けたことを
特徴とするシャフト炉を第六の発明とする。
【００２６】第五および第六の発明のように、複数のガ
ス導入口を設ければ、炉内に多くの反応ガスが供給され
て反応が促進されるので好ましい。
ス導入口を設ければ、炉内に多くの反応ガスが供給され
て反応が促進されるので好ましい。
【００２７】また、第五または第六の発明において、複
数のガス導入口に組成と温度の異なるガスを導入するこ
とを特徴とするシャフト炉を第七の発明とする。
数のガス導入口に組成と温度の異なるガスを導入するこ
とを特徴とするシャフト炉を第七の発明とする。
【００２８】第七の発明のように、炉内に組成や温度の
異なるガスを導入すれば、一つの炉内で多様な反応を行
うことができるので、様々な品質・品位の製品を得るこ
とが可能になる。
異なるガスを導入すれば、一つの炉内で多様な反応を行
うことができるので、様々な品質・品位の製品を得るこ
とが可能になる。
【００２９】また、第七の発明において、ガス導入口と
ガス出口の間にさらに少なくとも１個のガス導入口を設
けたことを特徴とするシャフト炉を第八の発明とする。
ガス出口の間にさらに少なくとも１個のガス導入口を設
けたことを特徴とするシャフト炉を第八の発明とする。
【００３０】第八の発明によれば、上方のガス導入口ま
たは下方のガス導入口から炉内に導入されるガスの熱交
換および／または反応により失われた熱および反応成分
を、ガス導入口とガス出口の間にさらに設けたガス導入
口から供給されるガスにより補うことができる。
たは下方のガス導入口から炉内に導入されるガスの熱交
換および／または反応により失われた熱および反応成分
を、ガス導入口とガス出口の間にさらに設けたガス導入
口から供給されるガスにより補うことができる。
【００３１】また、第七の発明において、上下のガス導
入口の間に少なくとも１個のガス出口を設けたことを特
徴とするシャフト炉を第九の発明とする。
入口の間に少なくとも１個のガス出口を設けたことを特
徴とするシャフト炉を第九の発明とする。
【００３２】第九の発明によれば、下方のガス導入口ま
たは上方のガス導入口から炉内に導入される反応ガス
を、反応後それら上下のガス導入口の間にあるガス出口
から排出することにより、上・下の反応ガスが炉内で混
合されるのを避けることができる。
たは上方のガス導入口から炉内に導入される反応ガス
を、反応後それら上下のガス導入口の間にあるガス出口
から排出することにより、上・下の反応ガスが炉内で混
合されるのを避けることができる。
【００３３】また、第一、第二、第三、第四、第五、第
六、第七、第八または第九の発明において、炉内上部を
乾燥予熱ゾーン、炉内中間部を予備還元ゾーン、炉内下
部を還元炭化ゾーンとし、予備還元ゾーンのガス導入口
から還元成分を４０％以上含み且つ炭化成分が２０％未
満であるガスを炉内に導入し、還元炭化ゾーンのガス導
入口から炭化成分を２０％以上含み且つ還元成分が４０
％未満であるガスを炉内に導入することを特徴とするシ
ャフト炉を第十の発明とする。
六、第七、第八または第九の発明において、炉内上部を
乾燥予熱ゾーン、炉内中間部を予備還元ゾーン、炉内下
部を還元炭化ゾーンとし、予備還元ゾーンのガス導入口
から還元成分を４０％以上含み且つ炭化成分が２０％未
満であるガスを炉内に導入し、還元炭化ゾーンのガス導
入口から炭化成分を２０％以上含み且つ還元成分が４０
％未満であるガスを炉内に導入することを特徴とするシ
ャフト炉を第十の発明とする。
【００３４】第十の発明によれば、炉内上部において原
料の乾燥予熱を行い、炉内中間部において予備還元を行
い、炉内下部において還元炭化を行うことができるの
で、複数の流動層炉の機能を一つのシャフト炉で実現す
ることが可能で、大幅な設備コストの低減が可能にな
る。
料の乾燥予熱を行い、炉内中間部において予備還元を行
い、炉内下部において還元炭化を行うことができるの
で、複数の流動層炉の機能を一つのシャフト炉で実現す
ることが可能で、大幅な設備コストの低減が可能にな
る。
【００３５】また、第十の発明において、還元炭化ゾー
ンのガス導入口と予備還元ゾーンのガス導入口との間に
ガス出口を設けたことを特徴とするシャフト炉を第十一
の発明とする。
ンのガス導入口と予備還元ゾーンのガス導入口との間に
ガス出口を設けたことを特徴とするシャフト炉を第十一
の発明とする。
【００３６】第十一の発明によれば、還元反応を行うガ
スまたは還元炭化反応を行うガスを、反応後それらのガ
スのガス導入口の間にあるガス出口から排出することに
より異種ガスの混合を避けることができる。
スまたは還元炭化反応を行うガスを、反応後それらのガ
スのガス導入口の間にあるガス出口から排出することに
より異種ガスの混合を避けることができる。
【００３７】また、第十または第十一の発明において、
炉内に導入される反応ガスを加熱する加熱炉の燃料ガス
が炭化水素ガスであり、乾燥予熱ゾーンのガス導入口か
ら炉内に導入される反応ガスが上記燃料ガスの燃焼排ガ
スであることを特徴とするシャフト炉を第十二の発明と
する。
炉内に導入される反応ガスを加熱する加熱炉の燃料ガス
が炭化水素ガスであり、乾燥予熱ゾーンのガス導入口か
ら炉内に導入される反応ガスが上記燃料ガスの燃焼排ガ
スであることを特徴とするシャフト炉を第十二の発明と
する。
【００３８】第十二の発明によれば、燃焼排ガスの顕熱
を粉粒体の乾燥予熱に利用することができるので、省エ
ネルギーを図ることができる。
を粉粒体の乾燥予熱に利用することができるので、省エ
ネルギーを図ることができる。
【００３９】また、第十、第十一または第十二の発明に
おいて、乾燥予熱ゾーンで使用する反応ガスを第一循環
経路を循環させ、予備還元ゾーンで使用する反応ガスを
第二循環経路を循環させ、還元炭化ゾーンで使用する反
応ガスを第三循環経路を循環させることを特徴とするシ
ャフト炉を第十三の発明とする。
おいて、乾燥予熱ゾーンで使用する反応ガスを第一循環
経路を循環させ、予備還元ゾーンで使用する反応ガスを
第二循環経路を循環させ、還元炭化ゾーンで使用する反
応ガスを第三循環経路を循環させることを特徴とするシ
ャフト炉を第十三の発明とする。
【００４０】第十三の発明によれば、各反応ゾーンで使
用するガスを個別の循環経路を循環させることにより、
各反応に見合ったガス組成とガス温度を維持することが
できるので、反応が効率的に進行する。
用するガスを個別の循環経路を循環させることにより、
各反応に見合ったガス組成とガス温度を維持することが
できるので、反応が効率的に進行する。
【００４１】また、第十三の発明において、第二循環経
路内の一部のガスをブリードし、このブリードガスをブ
リード経路を経て第三循環経路を循環するガスに添加す
ることを特徴とするシャフト炉を第十四の発明とする。
路内の一部のガスをブリードし、このブリードガスをブ
リード経路を経て第三循環経路を循環するガスに添加す
ることを特徴とするシャフト炉を第十四の発明とする。
【００４２】第十四の発明によれば、第二循環経路を循
環するガスの中で消費されない炭化成分を第三循環経路
を循環するガスの炭化成分として利用することができる
ので、第三循環経路への補給炭化ガス量を節減できると
いう利点がある。さらに、第二循環経路の循環ガス組成
を予備還元に適した組成に維持することができる。
環するガスの中で消費されない炭化成分を第三循環経路
を循環するガスの炭化成分として利用することができる
ので、第三循環経路への補給炭化ガス量を節減できると
いう利点がある。さらに、第二循環経路の循環ガス組成
を予備還元に適した組成に維持することができる。
【００４３】さらに、第五、第六、第七、第八、第九、
第十、第十一、第十二、第十三または第十四の発明にお
いて、上下で隣接する上位のガス導入口と下位のガス出
口との間に少なくとも１ｍ以上の距離を設けたことを特
徴とするシャフト炉を第十五の発明とする。
第十、第十一、第十二、第十三または第十四の発明にお
いて、上下で隣接する上位のガス導入口と下位のガス出
口との間に少なくとも１ｍ以上の距離を設けたことを特
徴とするシャフト炉を第十五の発明とする。
【００４４】第十五の発明によれば、上位のガス導入口
から炉内に導入されたガスが下位のガス出口から短絡す
るように排出されるということはなく、水素やメタン等
の還元ガスや炭化ガスを炉内に導入する場合、導入口か
ら炉内に導入されたそれらの反応ガスは反応後に導入口
より上位にあるガス出口から排出される。
から炉内に導入されたガスが下位のガス出口から短絡す
るように排出されるということはなく、水素やメタン等
の還元ガスや炭化ガスを炉内に導入する場合、導入口か
ら炉内に導入されたそれらの反応ガスは反応後に導入口
より上位にあるガス出口から排出される。
【００４５】そして、第五、第六、第七、第八、第九、
第十、第十一、第十二、第十三または第十四の発明にお
いて、上下で隣接する上位のガス導入口と下位のガス出
口との間から、ガス導入口から導入されるガスおよびガ
ス出口から排出されるガスよりも高圧の不活性ガスを炉
内に向けて水平に通入することを特徴とするシャフト炉
を第十六の発明とする。
第十、第十一、第十二、第十三または第十四の発明にお
いて、上下で隣接する上位のガス導入口と下位のガス出
口との間から、ガス導入口から導入されるガスおよびガ
ス出口から排出されるガスよりも高圧の不活性ガスを炉
内に向けて水平に通入することを特徴とするシャフト炉
を第十六の発明とする。
【００４６】第十六の発明によれば、高圧ガスの遮断効
果により異種ガスの混合を避けることができる。
果により異種ガスの混合を避けることができる。
【００４７】
【実施例】以下に本発明のシャフト炉を鉄カーバイドの
製造に適用した場合の実施例を図面を参照しながら説明
する。図１は本発明のシャフト炉１を含む鉄カーバイド
の製造装置の概略構成図である。２は投入口、３は排出
口である。投入口２には直管状のシュート４から粒径が
３mm以下である粉粒体を含む微小粉粒体Ｐ（炉内中間部
の粉粒体Ｐは省略）が炉内に投入される。そして、シャ
フト炉１を水平方向に貫通するステンレス鋼製の中空パ
イプ５が炉の上下方向に千鳥状態で複数個配置されてい
る。
製造に適用した場合の実施例を図面を参照しながら説明
する。図１は本発明のシャフト炉１を含む鉄カーバイド
の製造装置の概略構成図である。２は投入口、３は排出
口である。投入口２には直管状のシュート４から粒径が
３mm以下である粉粒体を含む微小粉粒体Ｐ（炉内中間部
の粉粒体Ｐは省略）が炉内に投入される。そして、シャ
フト炉１を水平方向に貫通するステンレス鋼製の中空パ
イプ５が炉の上下方向に千鳥状態で複数個配置されてい
る。
【００４８】シャフト炉１は３つの反応ゾーンに分かれ
ており、最上位のゾーン６は乾燥予熱ゾーン、中間のゾ
ーン７は予備還元ゾーン、最下位のゾーン８は還元炭化
ゾーンである。乾燥予熱ゾーン６、予備還元ゾーン７、
還元炭化ゾーン８に供給されるガスは、それぞれ第一循
環経路９、第二循環経路１０、第三循環経路１１を循環
している。第一〜第三の各循環経路は基本的に同じ構成
であり、スクラバ１２と圧縮機１３と加熱炉１４が組み
込まれている。第一循環経路９を循環するガスは加熱炉
１４の燃料である天然ガスを燃焼した後の燃焼排ガスで
あり、第二循環経路１０を循環するガスの組成は炭化成
分であるメタンが２０％未満であり、還元成分である水
素を４０％以上含む予備還元ガスであり、第三循環経路
１１を循環するガスの組成は炭化成分であるメタンを２
０％以上含み、還元成分である水素が４０％未満の還元
炭化ガスである。各循環経路９〜１１にはそれぞれ補給
路１５ａ、１５ｂ、１５ｃから所定組成のガスが補給さ
れる。例えば、補給路１５ａからは加熱炉１４の燃焼排
ガスが補給され、補給路１５ｂからは水素が補給され、
補給路１５ｃからはメタンと水素が補給される。
ており、最上位のゾーン６は乾燥予熱ゾーン、中間のゾ
ーン７は予備還元ゾーン、最下位のゾーン８は還元炭化
ゾーンである。乾燥予熱ゾーン６、予備還元ゾーン７、
還元炭化ゾーン８に供給されるガスは、それぞれ第一循
環経路９、第二循環経路１０、第三循環経路１１を循環
している。第一〜第三の各循環経路は基本的に同じ構成
であり、スクラバ１２と圧縮機１３と加熱炉１４が組み
込まれている。第一循環経路９を循環するガスは加熱炉
１４の燃料である天然ガスを燃焼した後の燃焼排ガスで
あり、第二循環経路１０を循環するガスの組成は炭化成
分であるメタンが２０％未満であり、還元成分である水
素を４０％以上含む予備還元ガスであり、第三循環経路
１１を循環するガスの組成は炭化成分であるメタンを２
０％以上含み、還元成分である水素が４０％未満の還元
炭化ガスである。各循環経路９〜１１にはそれぞれ補給
路１５ａ、１５ｂ、１５ｃから所定組成のガスが補給さ
れる。例えば、補給路１５ａからは加熱炉１４の燃焼排
ガスが補給され、補給路１５ｂからは水素が補給され、
補給路１５ｃからはメタンと水素が補給される。
【００４９】以上のように構成されるシャフト炉を用い
て実際に鉄カーバイドを製造したので、次に説明する。
て実際に鉄カーバイドを製造したので、次に説明する。
【００５０】以下の表１に示すような粒径分布（平均粒
径４．１mm）で、温度２５℃の鉄鉱石をシュート４から
シャフト炉１内に１３５Ｔon／hrの割合で連続的に投入
した。また、第一〜第三循環経路を循環する各ガスの組
成は、以下の表２に示すとおりである。
径４．１mm）で、温度２５℃の鉄鉱石をシュート４から
シャフト炉１内に１３５Ｔon／hrの割合で連続的に投入
した。また、第一〜第三循環経路を循環する各ガスの組
成は、以下の表２に示すとおりである。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】各循環経路からシャフト炉１に導入される
ガスの温度と、シャフト炉１で反応後にシャフト炉１か
ら排出されるガスの温度は図１に示すとおりであり、加
熱炉１４の燃焼排ガスが循環している第一循環経路９で
は、１５０℃と２００℃で排出されたガス（合計３００
００Ｎｍ3／hr）はスクラバ１２においてガス中の固形
異物が除去された後、圧縮機１３において約４kg／cm2
に加圧され、天然ガスを燃料とする加熱炉１４において
天然ガスの燃焼熱により約７００℃に加熱されてシャフ
ト炉１に導入される。加熱炉１４の燃焼排ガスは後記す
るパイプ５内を流通する１５０℃以上の高温ガスとして
利用されるとともに補給路１５ａから第一循環経路９内
に補給されるガスとしても利用される。
ガスの温度と、シャフト炉１で反応後にシャフト炉１か
ら排出されるガスの温度は図１に示すとおりであり、加
熱炉１４の燃焼排ガスが循環している第一循環経路９で
は、１５０℃と２００℃で排出されたガス（合計３００
００Ｎｍ3／hr）はスクラバ１２においてガス中の固形
異物が除去された後、圧縮機１３において約４kg／cm2
に加圧され、天然ガスを燃料とする加熱炉１４において
天然ガスの燃焼熱により約７００℃に加熱されてシャフ
ト炉１に導入される。加熱炉１４の燃焼排ガスは後記す
るパイプ５内を流通する１５０℃以上の高温ガスとして
利用されるとともに補給路１５ａから第一循環経路９内
に補給されるガスとしても利用される。
【００５４】以上のように乾燥予熱ゾーン６には約７０
０℃の乾燥予熱ガスが導入されている。シャフト炉１内
に投入された粉粒状鉄鉱石はパイプ５内を流通する高温
ガスにより間接的に加熱されるので、第一循環経路９か
らガス導入口１６ａ、１６ｂを経て炉内に導入される加
熱ガス量は、一般的なシャフト炉に比べて少なくするこ
とが可能であり、炉に投入前の粉粒状鉄鉱石を予熱する
必要もない。さらに、湿潤状態（水分含量が約１２重量
％以下）の粉粒状鉄鉱石を処理することも可能である。
また、パイプ５は粉粒状鉄鉱石の鉛直下方への移動の障
害となり、粉粒状鉄鉱石は容易に下降することはできな
い。すなわち、各粉粒状鉄鉱石は反応ガスを媒体として
相互に入り組むようにして混じり合いながら、十分に攪
拌されつつ次第に下降する。さらに、パイプ５は炉内に
導入された乾燥予熱ガスの自由な流通の抵抗ともなり、
局部的なガスの吹き抜け（偏流）を防止し、ガス導入口
１６ａ、１６ｂから炉内に導入された約７００℃の乾燥
予熱ガスは乾燥予熱ゾーンのすべての粉粒状鉄鉱石にほ
ぼ一様に接触した後、ガス出口１７ａ、１７ｂから第一
循環経路９に排出される。
０℃の乾燥予熱ガスが導入されている。シャフト炉１内
に投入された粉粒状鉄鉱石はパイプ５内を流通する高温
ガスにより間接的に加熱されるので、第一循環経路９か
らガス導入口１６ａ、１６ｂを経て炉内に導入される加
熱ガス量は、一般的なシャフト炉に比べて少なくするこ
とが可能であり、炉に投入前の粉粒状鉄鉱石を予熱する
必要もない。さらに、湿潤状態（水分含量が約１２重量
％以下）の粉粒状鉄鉱石を処理することも可能である。
また、パイプ５は粉粒状鉄鉱石の鉛直下方への移動の障
害となり、粉粒状鉄鉱石は容易に下降することはできな
い。すなわち、各粉粒状鉄鉱石は反応ガスを媒体として
相互に入り組むようにして混じり合いながら、十分に攪
拌されつつ次第に下降する。さらに、パイプ５は炉内に
導入された乾燥予熱ガスの自由な流通の抵抗ともなり、
局部的なガスの吹き抜け（偏流）を防止し、ガス導入口
１６ａ、１６ｂから炉内に導入された約７００℃の乾燥
予熱ガスは乾燥予熱ゾーンのすべての粉粒状鉄鉱石にほ
ぼ一様に接触した後、ガス出口１７ａ、１７ｂから第一
循環経路９に排出される。
【００５５】かくして、シャフト炉１に約２５℃で投入
された粉粒状鉄鉱石は約５００℃に予熱されて予備還元
ゾーン７に達する。予備還元ゾーン７においても、乾燥
予熱ゾーン６と同様に粉粒状鉄鉱石はパイプ５内を流通
する高温ガスにより間接的に加熱され、パイプ５の抵抗
による上記した作用により粉粒状鉄鉱石は十分に攪拌さ
れつつ、ガス導入口１８ａ、１８ｂから炉内に導入され
る約９００℃の予備還元ガス（２００００Ｎｍ3／hr）
は予備還元ゾーンのすべての粉粒状鉄鉱石とほぼ一様に
接触し、粉粒状鉄鉱石は約２５〜７０％還元される。反
応後のガス（６００℃）はガス出口１９ａ、１９ｂから
第二循環経路１０に排出される。
された粉粒状鉄鉱石は約５００℃に予熱されて予備還元
ゾーン７に達する。予備還元ゾーン７においても、乾燥
予熱ゾーン６と同様に粉粒状鉄鉱石はパイプ５内を流通
する高温ガスにより間接的に加熱され、パイプ５の抵抗
による上記した作用により粉粒状鉄鉱石は十分に攪拌さ
れつつ、ガス導入口１８ａ、１８ｂから炉内に導入され
る約９００℃の予備還元ガス（２００００Ｎｍ3／hr）
は予備還元ゾーンのすべての粉粒状鉄鉱石とほぼ一様に
接触し、粉粒状鉄鉱石は約２５〜７０％還元される。反
応後のガス（６００℃）はガス出口１９ａ、１９ｂから
第二循環経路１０に排出される。
【００５６】予備還元後、還元炭化ゾーン８に達した粉
粒状鉄鉱石は、パイプ５内を流通する高温ガスにより間
接的に加熱され、パイプ５の抵抗による上記した作用に
より粉粒状鉄鉱石は十分に攪拌されつつ、ガス導入口２
０ａ、２０ｂから炉内に導入される約７００℃の還元炭
化ガス（７００００Ｎｍ3／hr）は還元炭化ゾーンのす
べての粉粒状鉄鉱石とほぼ一様に接触し、予備還元済み
粉粒状鉄鉱石は所定の炭化率に炭化されて約６３０℃の
鉄カーバイドとなって排出口３から炉外に排出される
（８５Ｔon／hr）。排出された鉄カーバイドは、電気炉
等の原料として利用される。そして、反応後のガス（６
００℃）はガス出口２１ａ、２１ｂから第三循環経路１
１に排出される。以下の表３には、投入口２から炉内に
投入される原料鉄鉱石と排出口３から炉外に排出される
製品鉄カーバイドの組成を示す。
粒状鉄鉱石は、パイプ５内を流通する高温ガスにより間
接的に加熱され、パイプ５の抵抗による上記した作用に
より粉粒状鉄鉱石は十分に攪拌されつつ、ガス導入口２
０ａ、２０ｂから炉内に導入される約７００℃の還元炭
化ガス（７００００Ｎｍ3／hr）は還元炭化ゾーンのす
べての粉粒状鉄鉱石とほぼ一様に接触し、予備還元済み
粉粒状鉄鉱石は所定の炭化率に炭化されて約６３０℃の
鉄カーバイドとなって排出口３から炉外に排出される
（８５Ｔon／hr）。排出された鉄カーバイドは、電気炉
等の原料として利用される。そして、反応後のガス（６
００℃）はガス出口２１ａ、２１ｂから第三循環経路１
１に排出される。以下の表３には、投入口２から炉内に
投入される原料鉄鉱石と排出口３から炉外に排出される
製品鉄カーバイドの組成を示す。
【００５７】なお、ガス導入口とガス出口の間にさらに
少なくとも１個のガス導入口を設けることもできる。例
えば、ガス導入口２０ｂとガス出口２１ｂの間またはガ
ス導入口２０ａとガス出口２１ｂの間にさらに少なくと
も１個のガス導入口を付加することもできる。すなわ
ち、ガス出口２１ｂに対して上方のガス導入口２０ａま
たは下方のガス導入口２０ｂから炉内に導入されるガス
の熱交換および／または反応により失われた熱および反
応成分を、上記のように付加したガス導入口から供給さ
れるガスにより補うことができる。
少なくとも１個のガス導入口を設けることもできる。例
えば、ガス導入口２０ｂとガス出口２１ｂの間またはガ
ス導入口２０ａとガス出口２１ｂの間にさらに少なくと
も１個のガス導入口を付加することもできる。すなわ
ち、ガス出口２１ｂに対して上方のガス導入口２０ａま
たは下方のガス導入口２０ｂから炉内に導入されるガス
の熱交換および／または反応により失われた熱および反
応成分を、上記のように付加したガス導入口から供給さ
れるガスにより補うことができる。
【００５８】
【表３】
【００５９】図２は本発明のシャフト炉１を含む鉄カー
バイドの製造装置の他の実施例の概略構成図である。図
１との違いは、本実施例においては第二循環経路１０を
循環するガスの一部をブリード経路２２を経て第三循環
経路１１に供給する点にある。第二循環経路１０内の循
環ガスは炭化成分も含んでおり、循環回数が増すととも
に還元成分が消費され、炭化成分が第二循環経路１０に
蓄積されるので、この炭化成分の多いガスを第三循環経
路１１に供給するようにすれば、経路１５ｃを経て第三
循環経路１１に補給される炭化ガス量を節減できるとと
もに、第二循環経路１０の循環ガス中の還元成分を増す
ことができるので、第二循環経路のガス組成を予備還元
に適したガス組成に維持することができる。
バイドの製造装置の他の実施例の概略構成図である。図
１との違いは、本実施例においては第二循環経路１０を
循環するガスの一部をブリード経路２２を経て第三循環
経路１１に供給する点にある。第二循環経路１０内の循
環ガスは炭化成分も含んでおり、循環回数が増すととも
に還元成分が消費され、炭化成分が第二循環経路１０に
蓄積されるので、この炭化成分の多いガスを第三循環経
路１１に供給するようにすれば、経路１５ｃを経て第三
循環経路１１に補給される炭化ガス量を節減できるとと
もに、第二循環経路１０の循環ガス中の還元成分を増す
ことができるので、第二循環経路のガス組成を予備還元
に適したガス組成に維持することができる。
【００６０】図３は本発明のシャフト炉１を含む鉄カー
バイドの製造装置のさらに他の実施例の概略構成図であ
る。図１との違いは、本実施例においては、乾燥予熱ゾ
ーン６と予備還元ゾーン７との間および予備還元ゾーン
７と還元炭化ゾーン８との間に、炉体側部に設けた開口
部２３、２４から炉内圧（約４kg／cm2）より高圧（約
５〜８kg／cm2）の窒素が供給される点にある。このよ
うに、異なる反応が行われる２つのゾーンの境目に異種
ガスの混合を防止する機能を果たす高圧の不活性ガスを
供給することによって、炉内の複数の反応ゾーンの各反
応が妨げられることなくスムーズに進行する。
バイドの製造装置のさらに他の実施例の概略構成図であ
る。図１との違いは、本実施例においては、乾燥予熱ゾ
ーン６と予備還元ゾーン７との間および予備還元ゾーン
７と還元炭化ゾーン８との間に、炉体側部に設けた開口
部２３、２４から炉内圧（約４kg／cm2）より高圧（約
５〜８kg／cm2）の窒素が供給される点にある。このよ
うに、異なる反応が行われる２つのゾーンの境目に異種
ガスの混合を防止する機能を果たす高圧の不活性ガスを
供給することによって、炉内の複数の反応ゾーンの各反
応が妨げられることなくスムーズに進行する。
【００６１】図４は本発明のシャフト炉１を含む鉄カー
バイドの製造装置のさらに他の実施例の概略構成図であ
る。図１との違いは、本実施例においては、投入口２に
旋回シュート２５を付設した点にある。旋回シュート２
５を旋回させつつ粉粒体を投入すれば、炉内にはほぼ一
様な高さの粉粒体Ｐの山が形成されるので、各粉粒体の
炉内滞留時間はほぼ等しくなり、排出口３から排出され
る粉粒体の品質の均一化を図ることが可能になる。な
お、図２〜４の炉内中間部の粉粒体Ｐは省略されてい
る。
バイドの製造装置のさらに他の実施例の概略構成図であ
る。図１との違いは、本実施例においては、投入口２に
旋回シュート２５を付設した点にある。旋回シュート２
５を旋回させつつ粉粒体を投入すれば、炉内にはほぼ一
様な高さの粉粒体Ｐの山が形成されるので、各粉粒体の
炉内滞留時間はほぼ等しくなり、排出口３から排出され
る粉粒体の品質の均一化を図ることが可能になる。な
お、図２〜４の炉内中間部の粉粒体Ｐは省略されてい
る。
【００６２】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、次の効果を奏する。 （１）請求項１記載の発明によれば、炉内に投入された
粉粒体が重力により下降する際、粉粒体は中空管に邪魔
されて容易に鉛直方向に下降することはできず、粉粒体
相互は炉内に導入された反応ガスを媒体として相互に入
り組むようにして混じり合いながら十分に攪拌される。
さらに、この中空管は、炉内に導入された反応ガスの吹
き抜けを妨げる抵抗となり、ガス流れの均一化を図るこ
とができる。このように、十分に攪拌されて均一にガス
に接する粉粒体の品質はほぼ均一になる。中空管を上下
方向に千鳥状態で配置することにより、粉粒体の下降に
対する抵抗力や炉内ガスの吹き抜けに対する抵抗力が増
すことに伴って、上記した攪拌効果やガス流れの均一化
効果がさらに大きくなる。さらに、中空管内に１５０℃
以上の高温のガスを流通させることで、この高温のガス
の保有熱により炉内の粉粒体が間接的に加熱されるの
で、炉内に投入する粉粒体を予熱する必要はなく、炉内
に導入される加熱した反応ガス流速（反応ガス流量）を
従来のシャフト炉より下げることが可能である。また、
水分を多量に含む湿潤状態の粉粒体の処理が可能とな
る。 （２）請求項２記載の発明によれば、反応表面積の大き
い微小粉粒体を用いることにより、反応の進行が促進さ
れる。 （３）請求項３記載の発明によれば、旋回シュートを旋
回させつつ粉粒体を投入することにより、炉内にはほぼ
一様な高さの粉粒体の山が形成されるので、各粉粒体の
炉内滞留時間はほぼ等しくなり、排出口から排出される
粉粒体の品質を一層均一化することが可能になる。 （４）請求項４記載の発明によれば 燃焼排ガスの顕熱
を粉粒体の加熱に利用することにより、省エネルギーを
図ることができる。 （５）請求項５および６記載の発明によれば、複数のガ
ス導入口を設けることで、炉内に多くの反応ガスが供給
されるので、反応が促進される。 （６）請求項７記載の発明によれば、炉内に組成や温度
の異なるガスを導入することで、一つの炉内で多様な反
応を行うことができ、様々な品質や品位の製品を得るこ
とができる。 （７）請求項８記載の発明によれば、上方のガス導入口
または下方のガス導入口から炉内に導入されるガスの熱
交換および／または反応により失われた熱および反応成
分を、ガス導入口とガス出口の間にさらに設けたガス導
入口から供給されるガスにより補うことができる。 （８）請求項９記載の発明によれば、下方のガス導入口
または上方のガス導入口から炉内に導入される反応ガス
が、反応後にそれら上下のガス導入口の間にあるガス出
口から排出されるので、上・下の反応ガスが炉内で混合
されるのを避けることができる。 （９）請求項１０記載の発明によれば、複数の流動層炉
の機能を一つのシャフト炉で実現することができるの
で、大幅な設備コストの低減が可能になる。 （１０）請求項１１記載の発明によれば、還元反応を行
うガスと還元炭化反応を行うガスを、反応後それらのガ
スのガス導入口の間にあるガス出口から排出することに
より、異種ガスの混合を避けることができる。 （１１）請求項１２記載の発明によれば、燃焼排ガスの
顕熱を粉粒体の予熱に利用することができるので、省エ
ネルギーを図ることができる。 （１２）請求項１３記載の発明によれば、各反応に見合
ったガス組成とガス温度を維持することができるので、
反応が効率的に進行する。 （１３）請求項１４記載の発明によれば、第二循環経路
の循環ガス中の炭化成分を第三循環経路の循環ガス中の
炭化成分として利用することができるので、第三循環経
路への補給炭化ガス量を節減し、しかも、第二循環経路
のガス組成を予備還元に適した組成に維持することがで
きる。 （１４）請求項１５記載の発明によれば、上位のガス導
入口から炉内に導入されたガスが短絡するように下位の
ガス出口から排出されるということはなく、水素やメタ
ン等の還元ガスや炭化ガスを炉内に導入する場合、導入
口から炉内に導入されたそれらの反応ガスは反応後に導
入口より上位にあるガス出口から排出される。 （１５）請求項１６記載の発明によれば、高圧ガスの遮
断効果により異種ガスの混合を避けることができる。
いるので、次の効果を奏する。 （１）請求項１記載の発明によれば、炉内に投入された
粉粒体が重力により下降する際、粉粒体は中空管に邪魔
されて容易に鉛直方向に下降することはできず、粉粒体
相互は炉内に導入された反応ガスを媒体として相互に入
り組むようにして混じり合いながら十分に攪拌される。
さらに、この中空管は、炉内に導入された反応ガスの吹
き抜けを妨げる抵抗となり、ガス流れの均一化を図るこ
とができる。このように、十分に攪拌されて均一にガス
に接する粉粒体の品質はほぼ均一になる。中空管を上下
方向に千鳥状態で配置することにより、粉粒体の下降に
対する抵抗力や炉内ガスの吹き抜けに対する抵抗力が増
すことに伴って、上記した攪拌効果やガス流れの均一化
効果がさらに大きくなる。さらに、中空管内に１５０℃
以上の高温のガスを流通させることで、この高温のガス
の保有熱により炉内の粉粒体が間接的に加熱されるの
で、炉内に投入する粉粒体を予熱する必要はなく、炉内
に導入される加熱した反応ガス流速（反応ガス流量）を
従来のシャフト炉より下げることが可能である。また、
水分を多量に含む湿潤状態の粉粒体の処理が可能とな
る。 （２）請求項２記載の発明によれば、反応表面積の大き
い微小粉粒体を用いることにより、反応の進行が促進さ
れる。 （３）請求項３記載の発明によれば、旋回シュートを旋
回させつつ粉粒体を投入することにより、炉内にはほぼ
一様な高さの粉粒体の山が形成されるので、各粉粒体の
炉内滞留時間はほぼ等しくなり、排出口から排出される
粉粒体の品質を一層均一化することが可能になる。 （４）請求項４記載の発明によれば 燃焼排ガスの顕熱
を粉粒体の加熱に利用することにより、省エネルギーを
図ることができる。 （５）請求項５および６記載の発明によれば、複数のガ
ス導入口を設けることで、炉内に多くの反応ガスが供給
されるので、反応が促進される。 （６）請求項７記載の発明によれば、炉内に組成や温度
の異なるガスを導入することで、一つの炉内で多様な反
応を行うことができ、様々な品質や品位の製品を得るこ
とができる。 （７）請求項８記載の発明によれば、上方のガス導入口
または下方のガス導入口から炉内に導入されるガスの熱
交換および／または反応により失われた熱および反応成
分を、ガス導入口とガス出口の間にさらに設けたガス導
入口から供給されるガスにより補うことができる。 （８）請求項９記載の発明によれば、下方のガス導入口
または上方のガス導入口から炉内に導入される反応ガス
が、反応後にそれら上下のガス導入口の間にあるガス出
口から排出されるので、上・下の反応ガスが炉内で混合
されるのを避けることができる。 （９）請求項１０記載の発明によれば、複数の流動層炉
の機能を一つのシャフト炉で実現することができるの
で、大幅な設備コストの低減が可能になる。 （１０）請求項１１記載の発明によれば、還元反応を行
うガスと還元炭化反応を行うガスを、反応後それらのガ
スのガス導入口の間にあるガス出口から排出することに
より、異種ガスの混合を避けることができる。 （１１）請求項１２記載の発明によれば、燃焼排ガスの
顕熱を粉粒体の予熱に利用することができるので、省エ
ネルギーを図ることができる。 （１２）請求項１３記載の発明によれば、各反応に見合
ったガス組成とガス温度を維持することができるので、
反応が効率的に進行する。 （１３）請求項１４記載の発明によれば、第二循環経路
の循環ガス中の炭化成分を第三循環経路の循環ガス中の
炭化成分として利用することができるので、第三循環経
路への補給炭化ガス量を節減し、しかも、第二循環経路
のガス組成を予備還元に適した組成に維持することがで
きる。 （１４）請求項１５記載の発明によれば、上位のガス導
入口から炉内に導入されたガスが短絡するように下位の
ガス出口から排出されるということはなく、水素やメタ
ン等の還元ガスや炭化ガスを炉内に導入する場合、導入
口から炉内に導入されたそれらの反応ガスは反応後に導
入口より上位にあるガス出口から排出される。 （１５）請求項１６記載の発明によれば、高圧ガスの遮
断効果により異種ガスの混合を避けることができる。
【図１】本発明のシャフト炉を含む鉄カーバイドの製造
装置の一実施例の概略構成図である。
装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】本発明のシャフト炉を含む鉄カーバイドの製造
装置の別の実施例の概略構成図である。
装置の別の実施例の概略構成図である。
【図３】本発明のシャフト炉を含む鉄カーバイドの製造
装置のさらに別の実施例の概略構成図である。
装置のさらに別の実施例の概略構成図である。
【図４】本発明のシャフト炉を含む鉄カーバイドの製造
装置のさらに別の実施例の概略構成図である。
装置のさらに別の実施例の概略構成図である。
【図５】従来のシャフト炉を含む鉄カーバイドの製造装
置の概略構成図である。
置の概略構成図である。
１…シャフト炉 ２…投入口 ３…排出口 ４…シュート ５…中空パイプ ６…乾燥予熱ゾーン ７…予備還元ゾーン ８…還元炭化ゾーン ９…第一循環経路 １０…第二循環経路 １１…第三循環経路 １２…スクラバ １３…圧縮機 １４…加熱炉 １５ａ、１５ｂ、１５ｃ…補給路 １６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂ、２０ａ、２０ｂ…ガ
ス導入口 １７ａ、１７ｂ、１９ａ、１９ｂ、２１ａ、２１ｂ…ガ
ス出口 ２２…ブリード経路 ２５…旋回シュート
ス導入口 １７ａ、１７ｂ、１９ａ、１９ｂ、２１ａ、２１ｂ…ガ
ス出口 ２２…ブリード経路 ２５…旋回シュート
───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献 特公 昭57−34323（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭64−9376（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−44732（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−27923（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21B 13/00 - 13/14 C22B 5/12 F27B 1/00 - 1/28
Claims (16)
- 【請求項１】 炉上部に投入口を有し、炉下部に排出口
を有し、上記投入口から炉内に連続的または間欠的に投
入した粉粒体が炉内空間に充満した状態で重力により下
降し、上記粉粒体はその下降過程において炉体設置のガ
ス導入口から炉内に導入されて炉体設置のガス出口へ向
かう所定組成のガスと熱交換および／または反応し、処
理済みの粉粒体を上記排出口から炉外に連続的または間
欠的に排出するシャフト炉において、炉内に粉粒体の直
線的な鉛直下向きの流れを乱し、攪拌する中空管を上下
方向に千鳥状態で配置し、この中空管内を１５０℃以上
の高温のガスが流通可能であることを特徴とするシャフ
ト炉。 - 【請求項２】 粒径が３mm以下である粉粒体を含むこと
を特徴とする請求項１記載のシャフト炉。 - 【請求項３】 投入口に旋回シュートを設けたことを特
徴とする請求項１または２記載のシャフト炉。 - 【請求項４】 １５０℃以上の高温のガスが、炉内に導
入される反応ガスを加熱する加熱炉の燃料ガスの燃焼排
ガスであることを特徴とする請求項１、２または３記載
のシャフト炉。 - 【請求項５】 炉体下部のガス導入口と炉体上部のガス
出口の他に少なくとも１個のガス導入口と少なくとも１
個のガス出口を炉体上下方向に設けたことを特徴とする
請求項１、２、３または４記載のシャフト炉。 - 【請求項６】 炉体上部のガス導入口と炉体下部のガス
出口の他に少なくとも１個のガス導入口と少なくとも１
個のガス出口を炉体上下方向に設けたことを特徴とする
請求項１、２、３または４記載のシャフト炉。 - 【請求項７】 複数のガス導入口に組成と温度の異なる
ガスを導入することを特徴とする請求項５または６記載
のシャフト炉。 - 【請求項８】 ガス導入口とガス出口の間にさらに少な
くとも１個のガス導入口を設けたことを特徴とする請求
項７記載のシャフト炉。 - 【請求項９】 上下のガス導入口の間に少なくとも１個
のガス出口を設けたことを特徴とする請求項７記載のシ
ャフト炉。 - 【請求項１０】 炉内上部を乾燥予備ゾーン、炉内中間
部を予備還元ゾーン、炉内下部を還元炭化ゾーンとし、
予備還元ゾーンのガス導入口から還元成分を４０％以上
含み且つ炭化成分が２０％未満であるガスを炉内に導入
し、還元炭化ゾーンのガス導入口から炭化成分を２０％
以上含み且つ還元成分が４０％未満であるガスを炉内に
導入することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、
６、７、８または９記載のシャフト炉。 - 【請求項１１】 還元炭化ゾーンのガス導入口と予備還
元ゾーンのガス導入口との間にガス出口を設けたことを
特徴とする請求項１０記載のシャフト炉。 - 【請求項１２】 炉内に導入される反応ガスを加熱する
加熱炉の燃料ガスが炭化水素ガスであり、乾燥予熱ゾー
ンのガス導入口から炉内に導入される反応ガスが上記燃
料ガスの燃焼排ガスであることを特徴とする請求項１０
または１１記載のシャフト炉。 - 【請求項１３】 乾燥予熱ゾーンで使用する反応ガスを
第一循環経路を循環させ、予備還元ゾーンで使用する反
応ガスを第二循環経路を循環させ、還元炭化ゾーンで使
用する反応ガスを第三循環経路を循環させることを特徴
とする請求項１０、１１または１２記載のシャフト炉。 - 【請求項１４】 第二循環経路内の一部のガスをブリー
ドし、このブリードガスをブリード経路を経て第三循環
経路を循環するガスに添加することを特徴とする請求項
１３記載のシャフト炉。 - 【請求項１５】 上下で隣接する上位のガス導入口と下
位のガス出口との間に少なくとも１ｍ以上の距離を設け
たことを特徴とする請求項５、６、７、８、９、１０、
１１、１２、１３または１４記載のシャフト炉。 - 【請求項１６】 上下で隣接する上位のガス導入口と下
位のガス出口との間から、ガス導入口から導入されるガ
スおよびガス出口から排出されるガスよりも高圧の不活
性ガスを炉内に向けて水平に通入することを特徴とする
請求項５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３ま
たは１４記載のシャフト炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11037247A JP3083810B2 (ja) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | シャフト炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11037247A JP3083810B2 (ja) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | シャフト炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000234863A JP2000234863A (ja) | 2000-08-29 |
| JP3083810B2 true JP3083810B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=12492310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11037247A Expired - Fee Related JP3083810B2 (ja) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | シャフト炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3083810B2 (ja) |
-
1999
- 1999-02-16 JP JP11037247A patent/JP3083810B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000234863A (ja) | 2000-08-29 |
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