JP3180119B2 - 微細な鉄鉱石を還元するための三段式流動床炉タイプの装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の属する分野 本発明は、溶融炉内に充填される直接的還元鉄（dire
ctly reduced iron;DRI）を製造するために広い粒径分
布を有する微細な鉄鉱石を還元するための三段式流動床
炉タイプの装置に関し、特に、多量の一酸化炭素及び水
素からなる高温の還元ガスの使用により還元の程度とエ
ネルギー消費が最適化されているときの安定な流動状態
中で広い粒径分布を有する微細な鉄鉱石（そしてその鉄
鉱石の高温での還元特性及び粉化が充分に反映されてい
る）を還元するための三段式流動床炉タイプの装置に関
する。

従来の技術 概して、従来から行われている溶融還元方法は、溶融
炉及び溶融している間に鉄鉱石を還元して鉄にするに至
るまで、通常の還元炉内でプレ還元された鉄鉱石を充填
する段階を含む。還元炉は鉄が溶融する前に固体の鉄を
還元するものであって、還元炉内において、充填された
鉄鉱石は、還元のための高温還元ガスに晒される。

このような還元プロセスは、移動床型プロセス及び流
動床型プロセスに分類され、それらは鉄鉱石と還元ガス
の接触状態に左右される。微細な鉄鉱石を還元する最も
効果的な方法が流動床型プロセスであり、広い粒径分布
を有する微細な鉄鉱石が還元ガス（この還元ガスは、流
動状態の鉄鉱石を還元するために炉の下部に格納されて
いる分配プレートを通じて供給される）によって還元炉
内で還元されるということが知られている。

微細な鉄鉱石を還元するための流動床型炉は、日本の
実開昭58−217615号にて開示され、それが図１に示され
ている。流動床型還元炉は、シリンダー状の還元炉111
及びサイクロン115を含み、シリンダー状の還元炉111は
鉄鉱石の入口112、高温還元ガスの入口113、還元された
鉄鉱石の出口114及びガス分散器116をその下部に備えて
いる。

上記還元炉においては、微細な鉄鉱石はシリンダー状
の還元炉111に充填され、ガス分散器116を通じて還元ガ
スが、適切な速度をもって炉に供給される。その際、微
細な鉄鉱石は還元ガスと混合され、流動状態で還元さ
れ、その中で燃焼鉱石床を通して上昇しているガスは、
微細鉱石粒子と共にバブリング流動床を形成する。そし
て、還元された鉄鉱石は、鉄鉱石の出口114を通して排
出される。

図１において、破線の矢印はガスの流れを示し、実線
の矢印は鉱石の流れを示す。

一般に、流動床型還元炉のようなものにおいては、床
内の流動化は、能動的に維持されるべきである。そのた
めにガス速度が低く保たれ、飛散する鉄の量の低減とガ
ス効果の増大が図られる。そして、それは、使用される
鉄鉱石の粒径が制限されるという従来からの流動床型還
元炉の問題の原因となる。

上記従来の還元炉は、1mm未満の粒径の鉄鉱石に適応
できるできるだけである。しかし、実際には、微細な鉄
鉱石は粒径1mmよりも大きいものを50％含有する。

このような事情のために、還元プロセスの前に鉄鉱石
を篩い分けなければならず、同時に、粗鉄鉱石を高炉に
移すかあるいは粉砕するかしなければならないため、更
に設備が必要になり、プロセス数も増大することにな
る。

上記した問題を解決するツインタイプの流動床還元炉
が、韓国特許出願番号74056号に開示されている。それ
によれば、鉄鉱石を粗鉄鉱石及び中程度／微細鉄鉱石粒
子とにきちんと分離することにより、その単一の濃縮分
配及び安定流動化をすることによって、良好な品質の還
元鉄が得られる。

しかしながら、上記ツインタイプの流動床還元炉は、
管状のダクトを通じて互いに接続された二つの炉を備え
る。管状のダクトを通じて、第一の還元炉内の多量の高
温ガスが排出されるが、それゆえに、高度に酸化された
ガスを含み、それが第一の還元炉の上部から第二の還元
炉の下部に、中程度／微細鉄鉱石を飛沫同伴しながら移
動する。従って、高度に酸化されたガスは高温還元ガス
と混合され、新たに第二の還元炉の下部に供給される。

このため、第二の還元炉内の還元ガスはその還元力を
失い、ガス流量（ガス速度）の増大と共に、微細な鉄鉱
石の重大な飛散をも引き起こす。更には、第二の還元炉
内の鉄鉱石は非常に微細であるため、微細鉄鉱石粒子同
士の凝集により鉄鉱石の固化が起こるであろう。

発明の概要 このようなことから、本発明は、関連する技術の限界
や短所に基づく一もしくはそれ以上の問題を実質的に解
決する微細な鉄鉱石を還元するための三段式流動床炉タ
イプの装置を示す。

本発明の一つの目的は、分離された還元炉と共に粗鉄
鉱石及び中程度／微細鉄鉱石の最終的な還元まで別々に
実行するように構成されている、微細な鉄鉱石を還元す
るための三段式流動床炉タイプの装置を提供することで
ある。この装置は、高温流動床還元の初期段階の間に微
細な鉄鉱石の粉砕が完全に行われるということを基本と
し、粗鉄鉱石と中程度／微細鉄鉱石とが分離された流動
床還元によりガス消費率が改良できる。

本発明の他の目的は、微細な鉄鉱石を還元するための
三段式流動床炉タイプの装置を提供し、こう着や非流動
化の問題が解決されると同時に鉄鉱石の篩い分けが制御
されるようにすることである。

本発明の更なる特徴及び利点は、後に続く記述の中で
述べられ、その一部はその記述から明らかであろうし、
また、本発明の実行により認識される場合もあるであろ
う。本発明の目的及び他の利点は、添付図面と共にここ
で書かれた記述及び請求の範囲の中で特に指摘された構
成により明らかになり、かつ達成されるようになる。

これら及び他の利点を達成するために、並びに、本発
明の目的に従って、具体的に表現され広くあまねく記述
されるように、本発明に係る微細な鉄鉱石を還元するた
めの三段式流動床炉タイプの装置は、バブリング流動化
段階中に微細鉄鉱石の乾燥／プレ加熱をするためのシン
グルタイプの第一の流動床炉と、前記第一の流動床炉か
らの排気ガス中で飛沫同伴されている微細鉄鉱石粒子を
収集するための第一のサイクロンと、前記第一の流動床
炉内で乾燥／プレ加熱された微細鉄鉱石のプレ還元をす
るためのシングルタイプの第二の流動床炉と、前記第二
の流動床炉からの排気ガス中で飛沫同伴されている微細
鉄鉱石粒子を収集するための第二のサイクロンと、第一
及び第二のシリンダー状の反応炉、及び第二の流動床炉
でプレ還元されている粗鉄鉱石と中程度／微細鉄鉱石と
をそれぞれ最終的に還元する第二の反応炉を含むツイン
タイプの第三の流動床炉と、前記第三の流動床炉の第一
の反応炉からの排気ガス中で飛沫同伴されている中程度
／微細鉄鉱石粒子を収集するための第三のサイクロン
と、並びに、前記第三の流動床炉の第二の反応炉からの
排気ガス中で飛沫同伴されている超微細鉄鉱石粒子を収
集するための第四のサイクロンと、を含む。

更に、本発明は、微細な鉄鉱石を還元するための三段
式流動床炉タイプの装置であって、バブリング流動化段
階中に微細鉄鉱石の乾燥／プレ加熱をするためのシング
ルタイプの第一の流動床炉と、前記第一の流動床炉内で
乾燥／プレ加熱された広い粒径分布を有する鉄鉱石を粗
鉄鉱石と中程度／微細鉄鉱石とに篩い分けし、かつ、そ
れらをそれらが分離された領域内で（各領域内でバブリ
ング流動床を形成する間に）プレ還元するための高ガス
速度の領域及び低ガス速度の領域を含む直列ツインタイ
プの第二の流動床炉と、分離された反応炉内で粗鉄鉱石
及び中程度／微細鉄鉱石を、各反応炉内でバブリング流
動床を形成する間に最終的に還元するためのツインタイ
プの第三の流動床炉と、を含む。

図面の簡単な説明 本発明のさらなる理解を提供し、かつ本明細書に組み
込まれると共にその一部を構成する添付図面は、本発明
を具体的に解説し、この解説と共に本発明の原理を説明
するのに役立つ。

添付図面において、 図１は、微細鉄鉱石を還元するための従来の流動床型
炉の概略ダイヤグラムを示す。

図２は、本発明の好適な実施態様に係る微細な鉄鉱石
を還元するための三段式流動床炉タイプの装置の概略ダ
イヤグラムを示す。

図３は、本発明の好適な実施態様に係る微細な鉄鉱石
を還元するための三段式流動床炉タイプの装置の概略ダ
イヤグラムを示す。

図４は、本発明の好適な別の実施態様に係る微細な鉄
鉱石を還元するための三段式流動床炉タイプの装置の概
略ダイヤグラムを示す。

図５は、図２及び図３における“A"部分の拡大断面図
である。並びに、 図６は、図４における“B"部分の拡大断面図である。

好適な実施態様の詳細な記述 本発明の好適な実施態様を、添付図面と共に、詳細に
説明する。

図２に示されるように、本発明に係る微細な鉄鉱石を
還元するための三段式流動床炉タイプの装置１は、バブ
リング流動床を形成している間に、第二のサイクロン60
からの排気ガスによって、ホッパー90から充填された微
細な鉄鉱石を乾燥／プレ加熱するためのシングルタイプ
の第一の流動床炉10と、前記第一の流動床炉10からの排
気ガス中で飛沫同伴された微細な鉄鉱石粒子を収集する
ための第一のサイクロン50と、バブリング流動床を形成
している間に、前記第一の流動床炉10中で乾燥／プレ加
熱された微細な鉄鉱石をプレ還元するためのシングルタ
イプの第二の流動床炉20と、前記第二の流動床炉20から
の排気ガス中で飛沫同伴された微細な鉄鉱石粒子を収集
するための第二のサイクロン60と、前記第二の流動床炉
20中でプレ還元された粗鉄鉱石及び中程度／微細鉄鉱石
をそれぞれ最終的に還元する第一のシリンダー状反応炉
30及び第二の反応炉40を含むツインタイプの第三の流動
床炉340と、前記第三の流動床炉の前記第一の反応炉30
からの排気ガス中で飛沫同伴された中程度／微細な鉄鉱
石を収集するための第三のサイクロン70と、並びに、前
記第三の流動床炉の前記第二の反応炉からの排気ガス中
で飛沫同伴された超微細な鉄鉱石粒子を収集するための
第四のサイクロン80と、を含む。

第一の流動床炉10は、第一の拡張部分10a、第一の傾
斜部分10b及び第一の狭部分10cを含む。第一の狭部分10
cにおいては、その底部には第一の排気ガス入口11、第
一の排気ガス入口11の上部には第一のガス分散器12、側
壁には第一の鉄鉱石出口13、及び、当該側壁の他方の壁
には鉄鉱石入口16が設けられている。第一の拡張部分10
a及び第一の狭部分10cは、それぞれ十六番目のダクト53
及び一番目のダクト51を通じて第一のサイクロン50に接
続されている。鉄鉱石入口16は十七番目のダクト91の一
端に接続され、その他端はホッパー90に接続されてい
る。最後に排気ガスを放出するために、第一のサイクロ
ン50の頂部には、ガス排気ガス出口52が備えられてい
る。

第二の流動床炉20は、第二の拡張部分20a、第二の傾
斜部分20b及び第二の狭部分20cを含む。第二の狭部分20
cにおいては、その底部には第二の排気ガス入口21、及
び、第二の排気ガス入口21の上部には第二のガス分散器
22が設けられている。更に、第二の拡張部分20a及び第
二の狭部分20cは、それぞれ十八番目のダクト62及び四
番目のダクト61を通じて第二のサイクロン60に接続され
ている。

第二の狭部分20cの一側は第二の鉄鉱石出口25を備え
ると共に、二番目のダクト14を介して第一の鉄鉱石出口
13に接続されている。第二のサイクロン60の上部は、三
番目のダクト15を介して第一の排気ガス入口11に接続さ
れている。

第三の流動床炉340の第一の反応炉30は、シリンダー
状の形状をしている。第一の反応炉30は、溶融炉100の
排気ガスが供給される第三の排気ガス入口31をその底部
に有すると共に、第三の分散器32がその下部に備えられ
ている。第一の反応炉30の一側は第三の鉄鉱石出口34を
有し、それは八番目のダクト35を介して溶融炉100の上
部に接続されていると共に、当該第一の反応炉30の一側
は九番目のダクト46を介して第二の反応炉40に接続され
ている。更に、その上部は十九番目のダクト33を介して
第三のサイクロン70に接続されている。第三のサイクロ
ン70は、第二の流動床炉20に排気ガスを供給するために
第二の排気ガス入口21に接続されている七番目のダクト
29を介して、第二の流動床炉20に接続されている。

第三の流動床炉340の第二の反応炉40は、第三の拡張
部分40a、第三の傾斜部分40b及び第三の狭部分40cを含
む。第三の狭部分40cは、その底部に第五の鉄鉱石出口4
4を有すると共に、円錐形状の第四の分散器42がその内
側に設けられている。図５に示されるように、ガス速度
を増大させるために、第五の鉄鉱石出口44の内側には縮
小フィン44aを備え付けるのが好ましい。

更に、第三の狭部分40cの一側は、十二番目のダクト4
9を介して溶融炉100に接続されている第四の鉄鉱石出口
45を有する。

第三の拡張部分40a及び第三の狭部分40cは、それぞれ
二十番目のダクト83及び十四番目のダクト81を通じて第
四のサイクロン80に接続されている。サイクロン80の上
部は、七番目のダクト29と合流している十五番目のダク
ト82に接続されている。

第三の狭部分40cの他側は、六番目のダクト26（これ
は、第二の流動床炉20の第二の鉄鉱石出口25に接続され
ている）に接続され、円錐形状の第四の分散器42の下方
に位置すると共に十一番目のダクト48を介して溶融炉10
0に接続されている第四の排気ガス入口41を有してい
る。

十一番目のダクト48は十番目のダクト47に接続されて
おり、十番目のダクト47は九番目のダクト46及び十三番
目のダクト71（このダクト71は、第三のサイクロン70に
接続されている）と合流している。銑鉄出口101が、溶
融炉100内に形成されている。更に、二番目のダクト1
4、六番目のダクト26、及び九番目のダクト46は、鉄鉱
石が塊になってしまうのを防止するために、それぞれ、
パージガス入口Ｐが一緒に備えられるのが好ましい。

図２において、破線矢印はガスの流れを表し、実線は
鉱石の流れを表す。

図３は、本発明の他の好適な実施態様に係る微細な鉄
鉱石を還元するための三段式流動床炉タイプの装置を示
す。

図３に示されるような三段式流動床炉タイプの還元装
置２においては、図２の装置１に加えて、第二の流動床
炉20の第二の狭部分20cは、第六の排気ガス入口／鉱石
の中央出口23aをその底部に有し、かつ、円錐形状の第
二の分散器28が当該第六の排気ガス入口／鉱石の中央出
口23aの上側に備えられている。十二番目のダクト82
は、円錐形状の第二の分散器28の下部において、第二の
流動床炉20の第二の狭部分20cの一側に形成されている
第二の排気ガス入口21aに接続されている。第六の排気
ガス入口／鉱石の中央出口23aは五番目のダクト24を介
して第一の反応炉30に接続されており、七番目のダクト
29は五番目のダクト24に接続されている。鉄鉱石が塊と
なってしまうのを防止するために、パージガス入口Ｐを
二番目のダクト14、五番目のダクト24、六番目のダクト
26及び九番目のダクト46にそれぞれ形成するのが好まし
い。

図３において、破線矢印はガスの流れを表し、実線は
鉱石の流れを示す。

他方、第一の流動床炉10、第二の流動床炉20及び第三
の流動床炉340の第二の反応炉40に関しては、それぞれ
の炉の下部においてガス流動化を活発に行うのが望まし
く、炉内のガス速度が減少するように上部が広げられ下
部が狭められた形状（上部分の内径が下部分の内径より
も大きいという形状）に炉を設計するのが望ましい。こ
れにより、ガス消費率が改良できると共に、超微細鉄鉱
石粒子の飛散が防止できる。

図３の本発明に係る三段式流動床炉タイプの装置を使
用して微細鉄鉱石を還元する方法を次に示す。

十七番目のダクト91を介してホッパー90から第一の流
動床炉10に供給された微細鉄鉱石は、第二のサイクロン
60からの排気ガス（これは、三番目のダクト15及び第一
の排気ガス入口11を通じて供給される）を使用すること
により、それがバブリング流動体化の状態にある中で乾
燥／プレ加熱され、次いで、第一の鉄鉱石出口13及び二
番目のダクト14を介して第二の流動床炉20に供給され
る。

第二の流動床炉20の下部に充填された微細鉄鉱石は、
それが鉄鉱石のバブリング流動床を形成している間に、
七番目のダクト29を介して供給される第三のサイクロン
70からの排気ガス及び十五番目のダクト82を介して供給
される第四のサイクロン80からの排気ガスにより、プレ
還元される。そして、この微細鉄鉱石は、第二の鉄鉱石
出口25及び六番目のダクト26を介して第三の流動床炉34
0の第二の反応炉40に移される。

第二の反応炉40の中では、中程度／微細鉄鉱石粒子
が、プレ還元された鉄鉱石から抜け出して流動化され、
第五の鉄鉱石出口（中央出口）44を介して粗鉄鉱石は第
一の反応炉30内に落としこまれる。従って、粗粒子の最
小流動化速度よりも小さいが中程度の粒子の最小流動化
速度よりも大きいガス速度の中では、溶融炉100の排気
ガスを（十番目のダクト47、十一番目のダクト48及び第
四の排気ガス入口41を介して）第二の反応炉40の中に供
給することにより、粗鉄鉱石粒子は中程度／微細鉄鉱石
粒子から分離される。

次に、第一の反応炉30内の粗鉄鉱石は、最終的には、
排気ガス入口31を介して供給される溶融炉100の排気ガ
スによって還元され、第三の鉄鉱石出口34及び八番目の
ダクト35を介して溶融炉100に送られる。第二の反応炉4
0内で最終的に還元される中程度／微細鉄鉱石粒子は、
第四の鉄鉱石出口45及び十二番目のダクト49を通して溶
融炉100に移される。

このようにして、粗鉄鉱石及び中程度／微細鉄鉱石
は、バブリング流動床を形成している間の溶融炉100か
らの違う速度の二つの異なった排気ガスの流れにより、
最終的に第一及び第二の反応炉30及び40でそれぞれ還元
され、第三及び第四の鉄鉱石出口34及び45を通じてそれ
ぞれ排出される。次に、それらは溶融炉100内で溶融さ
れ、更には金属相にまで還元されて、熱金属出口101を
通じて、銑鉄として排出される。

第一の流動床炉10から供給される還元ガス中に飛沫同
伴されている微細鉄鉱石粒子は、第一のサイクロン50に
よって集められ、一番目のダクト51を介して第一の流動
床炉10の下部に再循環する。第二の流動床炉20から供給
される還元ガス中に飛沫同伴されている微細鉄鉱石粒子
は、第二のサイクロン60によって集められ、四番目のダ
クト61を介して第二の流動床炉20の下部に再循環する。

第一の反応炉30から供給される還元ガス中に飛沫同伴
されている中程度／微細鉄鉱石は、第三のサイクロン70
によって集められ、十三番目のダクト71、十番目のダク
ト47、第五の鉄鉱石出口（中央出口）44及び九番目のダ
クト46を介して第三の反応炉30の下部に再循環する。第
二の反応炉40から供給される還元ガス中に飛沫同伴され
ている超微細鉄鉱石粒子は、第四のサイクロン80によっ
て集められ、第二の反応炉40の下部に再循環する。

この実施の態様において、第一の流動床炉10、第二の
流動床炉20及び第二の反応炉40のそれぞれのガス速度
は、各炉内に存する鉄鉱石の最小流動化速度の1.5−3.0
倍に保たれるのが好ましく、各炉の上部のガス速度は鉄
鉱石が飛散するに至る速度よりも小さく保たれるのが好
ましく、並びに、第一の反応炉30内のガス速度は、粗鉄
鉱石粒子の最小流動化速度の1.5−3.0倍であるのが好ま
しい。

更に、詰まらないようにするために、二番目のダクト
14、六番目のダクト26及び九番目のダクト46にはパージ
ガス入口Ｐが設けられるのが好ましい。

一方、本発明に係る微細な鉄鉱石を還元するための三
段式流動床炉タイプの装置は、むしろ、微細な鉄鉱石が
プレ還元中に流動する限界の大きさよりも大きな塊とな
ってしまう場合（これは、第二の流動床炉20内で固化が
発生することにより生じ、塊となった鉄鉱石を五番目の
ダクト24を介して第一の反応炉30に循環させることによ
り回避することができる）に適用することができる。

上述したように、本発明に係る第三の流動床炉は、二
つの分離した反応炉で粗鉄鉱石と中程度／微細鉄鉱石と
が分離して最終的な還元が行われるように設計されたツ
インタイプの流動床炉である。そしてそれは、微細鉄鉱
石の篩い分けが高温流動床還元の初期段階（それは、プ
レ加熱ステップとプレ還元ステップである）中にほぼ完
全に行われ、粗鉄鉱石と中程度／微細鉄鉱石の分離され
た流動床還元によりガス消費率が改良されるということ
に基づいている。

従来のツインタイプの流動床炉において、第一の反応
炉の上部の一側は、ダクトを介して第二の反応炉の下部
の一側に接続されている。そして、第一の反応炉内の還
元ガスの速度は、中程度の大きさの鉄鉱石粒子の臨界速
度よりも高くなるように制御され、これにより、鉄鉱石
から出て来て第一の反応炉内に供給される中程度／微細
鉄鉱石は還元ガス中に飛沫同伴されて第二の流動床炉に
移動し、粗鉄鉱石とは別に還元される。

従来のツインタイプの流動床炉とは異なり、本発明に
よればプレ加熱された鉄鉱石は、円錐形状の分散器を内
側に備える第二の反応炉に最初に充填される。第二の反
応炉内の還元ガスの見掛け上のガス速度は、ただ単に中
程度／微細鉄鉱石粒子が流動化し、粗鉄鉱石粒子が第一
の反応炉内に落ちるように制御されるだけである。

このように、反応したガスと反応していないガスの混
合により生ずる従来のツインタイプの流動床炉の問題
は、中程度／微細鉄鉱石から粗鉄鉱石粒子を分離して最
終的にはそれらを別々の反応炉のバブリング流動床で還
元することにより解決される。

更に、本発明によれば、極めて短時間ではあるが、第
一の反応炉内に落ちる前に粗鉄鉱石が第二の反応炉内に
停留する時間があるので、第二の反応炉内における詰ま
りや固化を回避することができる。そして、最初の粗鉄
鉱石は勿論のこと、中央出口が取り付けられている円錐
形状のガス分散器を介して、微細鉄鉱石粒子の塊により
形成された粗鉄鉱石をも放出することができる。

本発明によれば、ガス消費率を低減することができ
る。これは、完全に還元を行うのが中程度／微細鉄鉱石
よりも長くかかる粗鉄鉱石を、第一の反応炉に充填する
前に第二の反応炉を通過させる経路内でかなりの程度ま
で還元することができるからである。

図４に示されるように、本発明の更に別の好適な実施
態様によれば、広い粒径分布の微細な鉄鉱石を還元する
ための三段式流動床炉タイプの装置３は、バブリンダ流
動床を形成している間、ホッパー290から充填された微
細な鉄鉱石を第二のサイクロン260からの排気ガスによ
り乾燥／プレ加熱をするためのシングルタイプの第一の
流動床炉210と、第一の流動床炉210からの排気ガス中に
飛沫同伴されている微細鉄鉱石粒子を収集するための第
一のサイクロン250と、高ガス速度の領域220A及び低ガ
ス速度の領域220Bを含み、第一の流動床炉210内で乾燥
／プレ加熱された広い粒径分布の微細な鉄鉱石を、粗鉄
鉱石と中程度／微細鉄鉱石粒子とに篩い分け、それらを
バブリング流動床中でそれぞれ別々にプレ還元するため
の直列ツインタイプの第二の流動床炉220と、第二の流
動床炉220からの排気ガス中に飛沫同伴されている微細
鉄鉱石粒子を収集するための第二のサイクロン260と、
それぞれ第二の直列流動床炉220の高ガス速度の領域220
A内でプレ還元された粗鉄鉱石を最終的に還元する第一
のシリンダー状の反応炉230及び第二の直列流動床炉220
の低ガス速度の領域220B内でプレ還元された中程度／微
細鉄鉱石を最終的に還元する第二の反応炉240を含むツ
インタイプの第三の流動床炉220と、第三の流動床炉440
の第一の反応炉230からの排気ガス中に飛沫同伴されて
いる中程度／微細鉄鉱石を収集するための第三のサイク
ロン270と、第三の流動床炉440の第二の反応炉240から
の排気ガス中に飛沫同伴されている超微細鉄鉱石粒子を
収集するための第四のサイクロン280と、を含む。

第一の流動床炉210は、第一の拡張部分210a、第一の
傾斜部分210b及び第一の狭部分210cを含む。第一の狭部
分210cにおいては、その底部には第一の排気ガス入口21
1、第一の排気ガス入口211の上部には第一のガス分散器
212、側壁には第一の鉄鉱石出口213、及び、当該側壁の
他方の壁には鉄鉱石入口216が設けられている。第一の
拡張部分210a及び第一の狭部分210cは、それぞれ十六番
目のダクト253及び一番目のダクト251を通じて第一のサ
イクロン250に接続されている。鉄鉱石入口216は十七番
目のダクト291の一端に接続され、その他端はホッパー2
90に接続されている。最後に排気ガスを放出するため
に、第一のサイクロン250の頂部には、ガス排気ガス出
口252が備えられている。

第二の流動床炉220は、シリンダー状の高ガス速度領
域220Aと、第二の拡張部分220aを備える低ガス速度領域
220Bと、を含み、更に、第二の傾斜部分220b及び第二の
狭部分220cを含む。高ガス速度領域の底部には第三のサ
イクロン270からの排気ガスを供給するための第二の排
気ガス入口221が存在し、その下部には第二のガス分散
器222が設けられている。低ガス速度領域は粗鉄鉱石を
放出するための第六の鉄鉱石出口227をその底部に有
し、下部には円錐形状の分散器228が設けられている。

更に、円錐形状の分散器228の下の第二の狭部分220c
の下部には、第五の排気ガス入口224があり、それは十
二番目のダクト282を介して第四のサイクロン280に接続
されている。図６に示されるように、ガス速度を増大さ
せるために、高ガス速度領域220Aの上部には縮小フィン
227aを備え付けるのが好ましい。更に、第二の拡張部分
220aの低ガス速度領域220B及び高ガス速度領域220Aは、
それぞれ八番目のダクト262及び四番目のダクト261を介
して第二のサイクロン260に接続されている。

第二の狭部分220cの一側は第二の鉄鉱石出口225を備
えると共に、二番目のダクト214を介して第一の鉄鉱石
出口213に接続されている。第二のサイクロン260の上部
は、三番目のダクト215を介して第一の排気ガス入口211
に接続されている。

第三の流動床炉440の第一の反応炉230は、シリンダー
状の形状をしている。第一の反応炉230は、溶融炉100か
らの排気ガスが供給される第三の排気ガス入口231をそ
の底部に有すると共に、第三の分散器232がその下部に
備えられている。

第一の反応炉230の一側は第三の鉄鉱石出口234を有
し、それは八番目のダクト235を介して溶融炉100の上部
に接続されていると共に、当該第一の反応炉230の一側
は九番目のダクト246を介して第二の反応炉240に接続さ
れている。更に、その上部は十九番目のダクト233を介
して第三のサイクロン270に接続されている。第三のサ
イクロン270の上部は、第二の流動床炉220に排気ガスを
供給できるようにするために第二の排気ガス入口221に
接続されている七番目のダクトを介して、第二のガス入
口221に接続されている。第一の反応炉230は、二十一番
目のダクト226aを介して第二の流動床炉220の高ガス速
度領域220Aに接続されている。

第三の流動床炉440の第二の反応炉240は、第三の拡張
部分240a、第三の傾斜部分240b及び第三の狭部分40cを
含む。第三の狭部分240cは、その底部に第五の鉄鉱石出
口244を有すると共に、円錐形状の第四の分散器242がそ
の内側に設けられている。

更に、第三の狭部分40cの一側は、十二番目のダクト2
49を介して溶融炉100に接続されている第四の鉄鉱石出
口245を有する。第三の拡張部分240a及び第三の狭部分4
0cは、それぞれ二十番目のダクト283及び十四番目のダ
クト281を通じて第四のサイクロン280に接続されてい
る。

第三の狭部分40cの他側は、六番目のダクト226（これ
は、第二の流動床炉220の第二の鉄鉱石出口225に接続さ
れている）に接続され、円錐形状の第二の分散器の下方
に位置すると共に十一番目のダクト248を介して溶融炉1
00に接続されている第四の排気ガス入口241を有してい
る。

十一番目のダクト248は十番目のダクト247に接続され
ており、十番目のダクト247は九番目のダクト246及び十
三番目のダクト271（このダクト271は、第三のサイクロ
ン270に接続されている）と合流している。銑鉄出口101
が、溶融炉100内に形成されている。更に、二番目のダ
クト214、六番目のダクト226、九番目のダクト246及び
二十番目のダクト226aは、鉄鉱石が塊になってしまうの
を防止するために、それぞれ、パージガス入口Ｐが一緒
に備えられるのが好ましい。

図４において、破線矢印はガスの流れを表し、実線は
鉱石の流れを示す。

他方、第一の流動床炉210、第二の流動床炉220の低ガ
ス速度領域220B及び第三の流動床炉440の第二の反応炉2
40に関しては、それぞれの炉の下部においてガス流動化
を活発に行うのが望ましく、炉内のガス速度が減少する
ように上部が広げられ下部が狭められた形状（上部分の
内径が下部分の内径よりも大きいという形状）に炉を設
計するのが望ましい。これにより、ガス消費率が改良で
きると共に、超微細鉄鉱石粒子の飛散が防止できる。

図４の本発明に係る三段式流動床炉タイプの装置を使
用して微細鉄鉱石を還元する方法を次に示す。

十七番目のダクト291を介してホッパー290から第一の
流動床炉210に供給された微細鉄鉱石は、第二のサイク
ロン260からの排気ガス（これは、三番目のダクト15及
び第一の排気ガス入口211を通じて供給される）を使用
することにより、それがバブリング流動体化の状態にあ
る中で乾燥／プレ加熱され、次いで、第一の鉄鉱石出口
213及び二番目のダクト214を介して第二の流動床炉220
の低ガス速度領域220Bに供給される。

七番目のダクトを介して供給された第三のサイクロン
270の排気ガスの速度及び十五番目のダクト282を介して
供給された第四のサイクロン280の排気ガスの速度を調
節することにより、微細鉄鉱石から生じた中程度／微細
鉄鉱石粒子は第二の流動床炉220の低ガス速度領域220B
に移され、鉄鉱石のバブリング流動床を形成している間
にプレ還元され、粗鉄鉱石粒子は第六の鉄鉱石出口227
を通じて高ガス速度領域220Aに落とされ、鉄鉱石のバブ
リング流動床を形成している間にプレ還元される。

中程度／微細鉄鉱石粒子は、第二の鉄鉱石出口225及
び六番目のダクト226を介して第三の流動床炉440の第二
の反応炉240に移され、粗鉄鉱石粒子は二十一番目の鉄
鉱石出口226aを介して第三の流動床炉440の第一の反応
炉230に供給される。

第二の反応炉240に供給された中程度／微細鉄鉱石粒
子は、十番目のダクト247、十一番目のダクト248及び第
四の排気ガス入口241を介して供給される排気ガスによ
り最後の還元が行われる。第一の反応炉230に供給され
る粗鉄鉱石は、最終的に、排気ガス入口231を介して供
給される溶融炉100の排気ガスによって還元され、第三
の鉄鉱石出口及び八番目のダクト235を介して溶融炉100
に送られる。

第二の反応炉240内で最終的に還元された中程度／微
細鉄鉱石粒子は、第四の鉄鉱石出口245及び十二番目の
ダクト249を通じて溶融炉100に移される。

第二の流動床炉220の低ガス速度領域220B中でプレ還
元されて第二の反応炉240に供給される中程度／微細鉄
鉱石の中には、凝集化により生じた少量の粗鉄鉱石粒子
が含まれているかもしれない。

従って、これらの鉄鉱石を完全に篩い分けるために、
凝集化した巨大鉄鉱石粒子は、中程度／微細鉄鉱石から
再度分離され、第五の鉄鉱石出口244を通じて第一の反
応炉230に循環される。

このようにして、粗鉄鉱石及び中程度／微細鉄鉱石
は、バブリング流動床を形成している間の溶融炉100か
らの違う速度の二つの異なった排気ガスの流れにより、
最終的に第一及び第二の反応炉230及び240でそれぞれ還
元され、第三及び第四の鉄鉱石出口234及び245を通じて
それぞれ排出される。次に、それらは溶融炉100内で溶
融され、更には金属相にまで還元されて、熱金属出口10
1を通じて、銑鉄として排出される。

第一の流動床炉210から供給される還元ガス中に飛沫
同伴されている微細鉄鉱石粒子は、第一のサイクロン25
0によって集められ、一番目のダクト251を介して第一の
流動床炉210の下部に再循環する。第二の流動床炉220か
ら供給される還元ガス中に飛沫同伴されている微細鉄鉱
石粒子は、第二のサイクロン260によって集められ、四
番目のダクト261を介して第二の流動床炉220の高ガス速
度領域220Aに再循環する。

第一の反応炉230から供給される還元ガス中に飛沫同
伴されている中程度／微細鉄鉱石は、第三のサイクロン
270によって集められ、十三番目のダクト271、十番目の
ダクト247、第五の鉄鉱石出口（中央出口）244及び九番
目のダクト246を介して第三の反応炉230に再循環する。
第二の反応炉240から供給される還元ガス中に飛沫同伴
されている超微細鉄鉱石粒子は、第四のサイクロン280
によって集められ、第二の反応炉240の下部に再循環す
る。

この実施の態様において、第一の流動床炉210、第二
の流動床炉220の低ガス速度領域220B及び第二の反応炉2
40のそれぞれのガス速度は、各炉内に存する鉄鉱石の最
小流動化速度の1.5−3.0倍に保たれるのが好ましく、各
炉の上部のガス速度は鉄鉱石が飛散するに至る速度より
も小さく保たれるのが好ましく、並びに、第二の流動床
炉220の高ガス速度領域220A及び第一の反応炉230内のガ
ス速度は、粗鉄鉱石粒子の最小流動化速度の1.5−3.0倍
であるのが好ましい。

更に、詰まらないようにするために、二番目のダクト
214、六番目のダクト226、九番目のダクト246及び二十
一番目のダクト226aには、少量の還元ガスをその中に導
入するためのパージガス入口Ｐが設けられるのが好まし
い。

上述したように、図４に示された本発明に係る第三の
流動床炉は、直列ツインタイプの流動床炉（第二の流動
床炉）を採用している。この直列ツインタイプの流動床
炉は、粗鉄鉱石と中程度／微細鉄鉱石とを分離してプレ
還元を行う見掛け上のガス速度が異なる二つの異なる反
応領域を有する。この設計は、微細鉄鉱石の粉化が高温
流動床還元の初期段階（プレ加熱及びプレ還元）の間に
殆ど完了するということに基づいている。そして更に、
粗鉄鉱石と中程度／微細鉄鉱石の分離された流動床還元
によりガス消費率が改良されるということにも基づいて
いる。粗鉄鉱石と中程度／微細鉄鉱石の分離は、直列ツ
インタイプの流動床炉内の鉄鉱石入口（高ガス速度内も
しくは低ガス速度内の鉄鉱石入口）のレベル（高さ）を
調節することによりコントロールすることができる。

直列ツインタイプの第二の流動床炉の低ガス速度領域
内でプレ還元された鉄鉱石粒子の殆どは、中程度／微細
の大きさに属する。しかしながら、第一の反応炉に落ち
る前の短時間の間に少量の粗鉄鉱石粒子が流動床中に含
まれることがある。そして、流動床中の粗粒子の一部分
は、直列ツインタイプ流動床炉の低ガス速度領域内の鉄
鉱石入口のレベルを調節することにより調製することが
できる。粗粒子は、結局、第三の流動床炉の第一の反応
炉に移される。

それゆえに、このシステムにおいては、極めて短時間
ではあるが、粗鉄鉱石粒子が第一の反応炉に移る前に第
二の反応炉内に停留していることがたまにある。中程度
／微細鉄鉱石中の粗粒子にこの短い時間を存在させるこ
とにより、従来のツインタイプ流動床炉において避ける
ことができない問題とされていた微細粒子間の凝集によ
って生ずる固化を防止することができる。

従来のツインタイプの流動床炉において、第一の反応
炉の上部の一側は、ダクトを介して第二の反応炉の下部
の一側に接続されている。そして、第一の反応炉内の還
元ガスの速度は、中程度の大きさの鉄鉱石粒子の臨界速
度よりも高くなるように制御され、これにより、鉄鉱石
から出て来て第一の反応炉内に供給される中程度／微細
鉄鉱石は、還元ガス中に飛沫同伴されて第二の流動床炉
に移動し、粗鉄鉱石とは別に還元される。

従来のツインタイプの流動床炉とは異なり、本発明に
よれば、プレ加熱された鉄鉱石は、円錐形状の分散器を
内側に備える第二の反応炉に最初に充填される。第二の
反応炉内の還元ガスの見掛け上のガス速度は、ただ単に
中程度／微細鉄鉱石粒子が流動化し、粗鉄鉱石粒子が第
一の反応炉内に落ちるように制御されるだけである。こ
のように、反応したガスと反応していないガスの混合に
より生ずる従来のツインタイプの流動床炉の問題は、中
程度／微細鉄鉱石から粗鉄鉱石粒子を分離して最終的に
はそれらを別々の反応炉のバブリング流動床で還元する
ことにより解決される。

更に、本発明によれば、極めて短時間ではあるが、第
一の反応炉内に落ちる前に粗鉄鉱石が第二の反応炉内に
停留する時間があるので、第二の反応炉内における詰ま
りや固化を回避することができる。そして、最初の粗鉄
鉱石は勿論のこと、中央出口が取り付けられている円錐
形状のガス分散器を介して、微細鉄鉱石粒子の塊により
形成された粗鉄鉱石をも放出することができる。

本発明に係る微細な鉄鉱石を還元するための三段式流
動床炉タイプの装置については、本発明の思想の範囲を
離れずに幾つかの変更や変形ができるということは当業
者には明らかであろう。それゆえに本発明は、添付され
た請求の範囲及びその均等の範囲内で得られる本発明の
変更や変形もカバーすると考えられる。

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて記述する。

実施例１ 表２に掲げられているような大きさ及び化学組成の微
細鉄鉱石粒子を、図２及び表１に示されるような還元装
置を用い、表２から４に掲げられている作動条件下で還
元した。

広い粒径分布の微細鉄鉱石を用いて上記条件下で実験
を行った結果に示されるように、平均ガス利用度は約30
％であり、ガス消費率は約1250Nm³/トン−鉱石であっ
た。更に、還元鉄が60分以内で生産され、第三及び第四
の鉄鉱石出口から得られる当該還元鉄の平均還元度は約
90％であったので、鉄生産率は非常に良好であった。

プレ還元された鉄鉱石から取り出され、第二の反応炉
に供給される粗鉄鉱石は、ガス速度を調製し、かつ、円
錐形状のガス分散器（第二の反応炉の中央出口に備え付
けられている）を使用することにより、中程度／微細鉄
鉱石から分離される。次に、この粗鉄鉱石を第一の反応
炉に移し、最終的にこの炉内で還元される。従って、第
一の反応炉に移す前に第二の反応炉を通過する経路内で
粗鉄鉱石（中程度／微細鉄鉱石よりも長時間かけて還元
されている）をかなりの程度まで還元することができる
ので、ガス消費率を低減することが可能になる。

本発明は、第二の反応炉に設けられている中央出口に
備え付けられている円錐形状のガス分散器を使用して粗
鉄鉱石粒子を第二の反応炉に供給することに加え、微細
鉄鉱石粒子どうしの凝集により生じた粗鉄鉱石を放出す
ることにより、第二の反応炉内における詰まりや固化の
問題をも解決し得る。

実施例２ 表２に掲げられているような大きさ及び化学組成の微
細鉄鉱石粒子を、図４及び表５に示されるような還元装
置を用い、表２、３及び６に掲げられている作動条件下
で還元した。

広い粒径分布の微細鉄鉱石を用いて上記条件下で実験
を行った結果に示されるように、平均ガス利用度は約30
％であり、ガス消費率は約1250Nm³/トン−鉱石で、いず
れも第一実施例と同様の結果が得られた。更に、還元鉄
が60分以内で生産され、第三及び第四の鉄鉱石出口から
得られる当該還元鉄の平均還元度は約90％であったの
で、鉄生産率は非常に良好であった。

直列ツインタイプの第二の流動床炉の低ガス速度領域
内でプレ還元され、その後で第二の反応炉に供給される
鉄鉱石粒子は、殆どが中程度／微細鉄鉱石になる。しか
しながら、第二の流動床炉の低ガス速度領域内の鉄鉱石
出口のレベル（高さ）を調節することにより、床重量の
10−20％程度の微量の粗鉄鉱石が流動床炉中に含まれる
場合があり、その粗鉄鉱石は第三の流動床炉の第一の反
応炉に移される（落とし込まれる）。

それゆえに、このシステムにおいては、極めて短時間
ではあるが、粗鉄鉱石粒子が第一の反応炉に移る前に第
二の反応炉内に停留していることがたまにある。中程度
／微細鉄鉱石中の粗粒子にこの短い時間を存在させるこ
とにより、従来のツインタイプ流動床炉において避ける
ことができない問題とされていた微細粒子間の凝集によ
って生ずる固化を防止することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 ボエスト−アルピン インダストリアン ラゲンバオ ジイエムビイエッチ オーストリア、リンツＡ−4031、ターム シュトラッセ44 (72)発明者 キム、ハング グ 大韓民国キョングサングブック−ド 790−330、ポハングシテイ、ナム−ク、 ヒョジャ−ドング、サン32 リサーチ インステイチュート オブ インダスト リアル サイエンス アンド テクノロ ジー内 (72)発明者 リー、イル オック 大韓民国キョングサングブック−ド 790−330、ポハングシテイ、ナム−ク、 ヒョジャ−ドング、サン32 リサーチ インステイチュート オブ インダスト リアル サイエンス アンド テクノロ ジー内 (72)発明者 チュング、ウ チャング 大韓民国キョングサングブック−ド 790−330、ポハングシテイ、ナム−ク、 ヒョジャ−ドング、サン32 リサーチ インステイチュート オブ インダスト リアル サイエンス アンド テクノロ ジー内 (72)発明者 キム、ヨング ハ 大韓民国キョングサングブック−ド 790−330、ポハングシテイ、ナム−ク、 ヒョジャ−ドング、サン32 リサーチ インステイチュート オブ インダスト リアル サイエンス アンド テクノロ ジー内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21B 13/00 101 C21B 11/00 F27B 15/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バブリング流動化状態中に微細鉄鉱石の乾
   燥／プレ加熱をするためのシングルタイプの第一の流動
   床炉と； 前記第一の流動床炉からの排気ガス中に飛沫同伴されて
   いる微細鉄鉱石粒子を収集するための第一のサイクロン
   と； 前記第一の流動床炉内で乾燥／プレ加熱された微細鉄鉱
   石のプレ還元をするためのシングルタイプの第二の流動
   床炉と； 前記第二の流動床炉からの排気ガス中に飛沫同伴されて
   いる微細鉄鉱石粒子を収集するための第二のサイクロン
   と； 第一のシリンダー状の反応炉と、第二の流動床炉でプレ
   還元されている粗鉄鉱石及び中程度／微細鉄鉱石をそれ
   ぞれ最終的に還元する第二の反応炉と、を含むツインタ
   イプの第三の流動床炉と； 前記第三の流動床炉の第一の反応炉からの排気ガス中に
   飛沫同伴されている中程度／微細鉄鉱石粒子を収集する
   ための第三のサイクロンと；並びに、 前記第三の流動床炉の第二の反応炉からの排気ガス中に
   飛沫同伴されている超微細鉄鉱石粒子を収集するための
   第四のサイクロンと、 前記第一の流動床炉は、第一の拡張部分、第一の傾斜部
   分及び第一の狭部分を含み、 前記第一の狭部分においては、その底部には第一の排気
   ガス入口が設けられ、この第一の排気ガス入口の上部に
   は第一のガス分散器が設けられると共にその一方の側壁
   には第一の鉄鉱石出口が設けられ、 前記第一の拡張部分及び前記第一の狭部分は、それぞれ
   十六番目のダクト及び一番目のダクトを通じて前記第一
   のサイクロンに接続され、及び 前記第一の狭部分は、七番目のダクトを介してホッパー
   に接続され； 前記第二の流動床炉は、第二の拡張部分、第二の傾斜部
   分及び第二の狭部分を含み、 前記第二の狭部分においては、その底部には第二の排気
   ガス入口が設けられ、この第二の排気ガス入口の上部に
   は第二のガス分散器が設けられると共にその一方の側壁
   には第二の鉄鉱石出口が設けられ、 前記第二の拡張部分及び前記第二の狭部分は、それぞれ
   十八番目のダクト及び四番目のダクトを介して前記第二
   のサイクロンに接続され、 前記第二の狭部分は、二番目のダクト及び第一の鉄鉱石
   出口を介して前記第一の狭部分に接続され、及び 前記第二のサイクロンは、三番目のダクトを介して第一
   の排気ガス入口に接続され； 前記第三の流動床炉の第一の反応炉は、シリンダー状の
   形状で、溶融炉の排気ガスが供給される第三の排気ガス
   入口をその底部に有すると共に第三の分散器がその下部
   に備えられ、及び、八番目のダクトを介して溶融炉の上
   部に接続されていると共に十九番目のダクトを介して第
   三のサイクロンに接続されている第三の鉄鉱石出口を有
   し、前記第三のサイクロンの上部は、七番目のダクトを
   介して第二の排気ガス入口に接続されており；並びに 前記第三の流動床炉の第二の反応炉は、第三の拡張部
   分、第三の傾斜部分及び第三の狭部分を含み、 前記第三の狭部分は、その底部に第五の鉄鉱石出口を有
   し、円錐形状の第四の分散器がその内側に設けられてい
   ると共に第四の鉄鉱石出口がその側壁の一方に設けら
   れ、この第四の鉄鉱石出口は十二番目のダクトを介して
   溶融炉に接続されており、 前記第三の拡張部分及び第三の狭部分は、それぞれ二十
   番目のダクト及び十四番目のダクトを介して前記第四の
   サイクロンに接続されており、 前記第三の狭部分は、六番目のダクト及び第二の鉄鉱石
   出口を介して前記第二の流動床炉の前記第二の鉄鉱石出
   口に接続され、 前記第四のサイクロンの上部は、五番目のダクトを介し
   て七番目のダクトに接続され、前記第三の狭部分は第四
   の排気ガス入口を有し、この第四の排気ガス入口は円錐
   形状の第四の分散器の下方に位置すると共に十一番目の
   ダクトを介して溶融炉に接続され、第五の鉄鉱石出口は
   九番目のダクトを介して第三の流動床炉に接続され、九
   番目及び十一番目のダクトは十番目のダクトに接続さ
   れ、第三のサイクロンの下部は十三番目のダクトを介し
   て前記十番目のダクトに接続されている、 を含む微細な鉄鉱石を還元するための三段式流動床炉タ
   イプの装置。
2. 【請求項２】請求の範囲第１項の装置において、前記第
   五の鉄鉱石出口はその内側に縮小フィンを有している装
   置。
3. 【請求項３】バブリング流動化状態中に微細鉄鉱石の乾
   燥／プレ加熱をするためのシングルタイプの第一の流動
   床炉と； 前記第一の流動床炉からの排気ガス中に飛沫同伴されて
   いる微細鉄鉱石粒子を収集するための第一のサイクロン
   と； 前記第一の流動床炉内で乾燥／プレ加熱された微細鉄鉱
   石のプレ還元をするためのシングルタイプの第二の流動
   床炉と； 前記第二の流動床炉からの排気ガス中に飛沫同伴されて
   いる微細鉄鉱石粒子を収集するための第二のサイクロン
   と； 第一のシリンダー状の反応炉と、第二の流動床炉でプレ
   還元されている粗鉄鉱石及び中程度／微細鉄鉱石をそれ
   ぞれ最終的に還元する第二の反応炉と、を含むツインタ
   イプの第三の流動床炉と； 前記第三の流動床炉の第一の反応炉からの排気ガス中に
   飛沫同伴されている中程度／微細鉄鉱石粒子を収集する
   ための第三のサイクロンと；並びに、 前記第三の流動床炉の第二の反応炉からの排気ガス中に
   飛沫同伴されている超微細鉄鉱石粒子を収集するための
   第四のサイクロンと、 前記第一の流動床炉は、第一の拡張部分、第一の傾斜部
   分及び第一の狭部分を含み、 前記第一の狭部分においては、その底部には第一の排気
   ガス入口が設けられ、この第一の排気ガス入口の上部に
   は第一のガス分散器が設けられると共にその一方の側壁
   には第一の鉄鉱石出口が設けられ、 前記第一の拡張部分及び前記第一の狭部分は、それぞれ
   十六番目のダクト及び一番目のダクトを通じて前記第一
   のサイクロンに接続され、及び 前記第一の狭部分は、七番目のダクトを介してホッパー
   に接続され； 前記第二の流動床炉は、第二の拡張部分、第二の傾斜部
   分及び第二の狭部分を含み、 第二の狭部分においては、第六の排気ガス入口／鉄鉱石
   中央出口がその底部に設けられ、この第六の排気ガス入
   口／鉄鉱石中央出口の上部には円錐形状の第二のガス分
   散器が設けられると共にその一方の側壁には第二の鉄鉱
   石出口が設けられ、 前記第二の拡張部分及び前記第二の狭部分は、それぞれ
   十八番目のダクト及び四番目のダクトを介して前記第二
   のサイクロンに接続され、 前記第二の狭部分は、二番目のダクト及び第一の鉄鉱石
   出口を介して前記第一の狭部分に接続され、 前記第二のサイクロンは、三番目のダクトを介して第一
   の排気ガス入口に接続され、 前記第六の排気ガス入口／鉄鉱石中央出口は、五番目の
   ダクトを介して前記第三の流動床炉の第一の反応炉に接
   続され、 前記第二の狭部分は、その一方の側壁には第二の排気ガ
   ス入口を備え、 前記第三の流動床炉の第一の反応炉は、シリンダー状の
   形状で、溶融炉の排気ガスが供給される第三の排気ガス
   入口をその底部に有すると共に第三の分散器がその下部
   に備えられ、八番目のダクトを介して溶融炉の上部に接
   続されていると共に十九番目のダクトを介して第三のサ
   イクロンの上部に接続されている第三の鉄鉱石出口を有
   し、及び、前記第三のサイクロンの上部は七番目のダク
   トを介して前記第六の鉄鉱石出口に接続されており；並
   びに 前記第三の流動床炉の第二の反応炉は、第三の拡張部
   分、第三の傾斜部分及び第三の狭部分を含み、 前記第三の狭部分は、その底部に第五の鉄鉱石出口を有
   し、円錐形状の第四の分散器がその内側に設けられてい
   ると共に第四の鉄鉱石出口がその側壁の一方に設けら
   れ、この第四の鉄鉱石出口は十二番目のダクトを介して
   溶融炉に接続されており、 前記第三の拡張部分及び第三の狭部分は、それぞれ二十
   番目のダクト及び十四番目のダクトを介して前記第四の
   サイクロンに接続されており、 前記第三の狭部分は、六番目のダクト及び第二の鉄鉱石
   出口を介して前記第二の流動床炉の前記第二の狭部分に
   接続され、及び、前記第三のサイクロンの下部は十三番
   目のダクトを介して前記十番目のダクトに接続されてい
   る、 を含む微細な鉄鉱石を還元するための三段式流動床炉タ
   イプの装置。
4. 【請求項４】請求の範囲第３項の装置において、前記第
   五及び第六の鉄鉱石出口はその内側に縮小フィンを有し
   ている装置。
5. 【請求項５】バブリング流動化状態を形成している間に
   微細鉄鉱石の乾燥／プレ加熱をするためのシングルタイ
   プの第一の流動床炉と； 前記第一の流動床炉からの排気ガス中に飛沫同伴されて
   いる微細鉄鉱石粒子を収集するための第一のサイクロン
   と； 高ガス速度領域と低ガス速度領域とを含み、前記第一の
   流動床炉内で乾燥／プレ加熱された広い大きさ分布の微
   細鉄鉱石を粗鉄鉱石粒子と中程度／微細鉄鉱石粒子とに
   篩い分け、バブリング流動床中でそれらをそれぞれ別々
   にプレ還元するための直列ツインタイプの第二の流動床
   炉と； 前記第二の流動床炉からの排気ガス中に飛沫同伴されて
   いる微細鉄鉱石粒子を収集するための第二のサイクロン
   と； 前記高ガス速度領域中でプレ還元された粗鉄鉱石及び前
   記低ガス速度領域中でプレ還元された中程度／微細鉄鉱
   石粒子をそれぞれ最終的に還元する第一のシリンダー状
   の反応炉及び第二の反応炉を含むツインタイプの第三の
   流動床炉と； 前記第三の流動床炉の第一の反応炉からの排気ガス中に
   飛沫同伴されている中程度／微細鉄鉱石粒子を収集する
   ための第三のサイクロンと；並びに、 前記第三の流動床炉の第二の反応炉からの排気ガス中に
   飛沫同伴されている超微細鉄鉱石粒子を収集するための
   第四のサイクロンと、 前記第一の流動床炉は、第一の拡張部分、第一の傾斜部
   分及び第一の狭部分を含み、前記第一の狭部分において
   は、その底部には第一の排気ガス入口が設けられ、この
   第一の排気ガス入口の上部には第一のガス分散器が設け
   られると共にその一方の側壁には第一の鉄鉱石出口が設
   けられ、 前記第一の拡張部分及び前記第一の狭部分は、それぞれ
   十六番目のダクト及び一番目のダクトを通じて前記第一
   のサイクロンに接続され、及び 前記第一の狭部分は、十七番目のダクトを介してホッパ
   ーに接続され； 前記第二の流動床炉は、高ガス速度領域及び第二の拡張
   部分を含む低ガス速度領域を含むと共に、第二の傾斜部
   分及び第二の狭部分を含み、 前記高ガス速度領域においては、その底部には第二の排
   気ガス入口が設けられると共に、その下部には第二のガ
   ス分散器が備えられ、 前記低ガス速度領域においては、第六の排気ガス入口が
   底部に設けられると共に、円錐形状のガス分散器プレー
   トが下部に設けられ、 前記第二の狭部分においては、その底部に、第五の排気
   ガス入口及び第二の鉄鉱石出口が設けられ、 前記第二の拡張部分及び前記第二の狭部分は、それぞれ
   十八番目のダクト及び四番目のダクトを介して前記第二
   のサイクロンに接続され、 前記第二の狭部分は、二番目のダクトを介して前記第一
   の狭部分に接続され、及び 前記第二のサイクロンは、三番目のダクトを介して第一
   の排気ガス入口に接続され； 前記第三の流動床炉の第一の反応炉は、シリンダー状の
   形状で、溶融炉の排気ガスが供給される第三の排気ガス
   入口をその最底部に有すると共に第三の分散器がその下
   部に備えられ、八番目のダクトを介して溶融炉の上部に
   接続されていると共に十九番目のダクトを介して第三の
   サイクロンに接続されている第三の鉄鉱石出口を有し、
   前記第三のサイクロンの上部は七番目のダクトを介して
   第二の排気ガス入口に接続されており、及び、前記第一
   の反応炉は、二十一番目のダクトを介して前記第二の反
   応炉の高ガス速度領域に接続されており；並びに 前記第三の流動床炉の第二の反応炉は、第三の拡張部
   分、第三の傾斜部分及び第三の狭部分を含み、 前記第三の狭部分は、その底部に第五の鉄鉱石出口を有
   し、円錐形状の第四の分散器がその内側に設けられてい
   ると共に第四の鉄鉱石出口がその側壁の一方に設けら
   れ、この第四の鉄鉱石出口は十二番目のダクトを介して
   溶融炉に接続されており、 前記第三の拡張部分及び第三の狭部分は、それぞれ二十
   番目のダクト及び十四番目のダクトを介して前記第四の
   サイクロンに接続されており、 前記第三の狭部分は、六番目のダクトを介して前記第二
   の流動床炉の前記第二の狭部分に接続され、 前記第四のサイクロンの上部は、五番目のダクトを介し
   て前記第二の流動床炉の低ガス速度領域に接続され、前
   記第三の狭部分は第四の排気ガス入口を有し、この第四
   の排気ガス入口は円錐形状の前記第二の分散器の下方に
   位置すると共に十一番目のダクトを介して溶融炉に接続
   され、前記第五の鉄鉱石出口は九番目のダクトを介して
   前記第三の流動床炉に接続され、前記九番目及び十一番
   目のダクトは十番目のダクトに接続され、及び、第三の
   サイクロンの下部は十三番目のダクトを介して前記十番
   目のダクトに接続されている、 を含む微細な鉄鉱石を還元するための三段式流動床炉タ
   イプの装置。
6. 【請求項６】請求の範囲第５項の装置において、前記第
   二の流動床炉の高ガス速度領域は、ガス速度を増加させ
   るための縮小フィンを有している装置。