JP3185058B2 - Ｘ字循環チューブを有する３段階流動床型微粉末鉄鉱石還元装置 - Google Patents

Ｘ字循環チューブを有する３段階流動床型微粉末鉄鉱石還元装置

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JP3185058B2 JP52864098A JP52864098A JP3185058B2 JP 3185058 B2 JP3185058 B2 JP 3185058B2 JP 52864098 A JP52864098 A JP 52864098A JP 52864098 A JP52864098 A JP 52864098A JP 3185058 B2 JP3185058 B2 JP 3185058B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、熔融炉に入れる前に、段階的に３段階流動
床型炉内で広範囲の粒サイズ分布を持つ微粉末鉄鉱石を
固体還元鉄に還元する３段階流動床型微粉末鉄鉱石還元
装置に関する。詳しくは、本発明はガス利用率及び還元
率を向上させるＸ字循環チューブを有する３段階流動床
型還元装置に関する。
2.先行技術の記載 従来の高炉では、鉄鉱石は、その固体粒サイズが大き
いので、固定床型の方法で還元することができる。しか
しながら、微粉末の鉄鉱石が還元される場合、もし固定
床型の法のようにその空塔速度が低いならば、固着現象
が起き、操業は結局停止されるだろう。それゆえ、この
場合には固体粒の運動が活発となるようガス速度の相対
的に大きい流動床型の方法の採用が必要となる。
流動床型技術は石炭のガス化、ボイラ、石油精製、ば
い焼、廃棄物の燃焼その他を含む広範囲な工業分野で適
用されている。最近この技術は近い将来の潜在的製鉄技
術であり、固体鉄鉱石が還元ガスによって還元される熔
融還元法に大いに適用されている。従来の熔融還元方法
においては、鉄鉱石は円筒状の流動床型還元炉内で還元
され、それから銑鉄を生産するために溶融炉に移され
る。この還元炉では、固体の鉄鉱石は熔融される前に還
元される。還元炉内に入れられた鉄鉱石は、熔融ガス化
装置内で、微粉末石炭の燃焼から得られた高温の還元ガ
スあるいは天然ガスによって、そしてある時間高圧高温
の還元ガスと反応させられることによって還元される。
この還元プロセスは固定床、移動床そして流動床に、鉄
鉱石の粒サイズ、還元ガスと固体鉄鉱石との相互接触に
よって分類される。微粉末鉄鉱石が還元される場合は、
還元炉中に固体鉄鉱石が入れられ、ガス分散板を通して
還元ガスが供給される。かくしてガスと固体粒子の間の
接触面積が増大され得るように、そしてそれによって反
応性が改善されるよう、鉄鉱石は流動化される。この流
動床型法は微粉末鉄鉱石の還元に最も効率的として知ら
れる。これまで、この流動方法に基礎をおき、商業化さ
れているものの中には日本のDIOS及びオーストラリアの
HISMELT及びFIORがある。
流動床型還元炉は昭和58年実用新案登録出願公開第21
7615号に開示されている。この流動床型還元炉は第１図
に示される。この図を参照すると、炉は円筒状還元炉11
1及びサイクロン115を含む。この円筒状還元炉111は鉄
鉱石投入口112、高温還元ガス入口113及び還元鉄鉱石出
口114を含む。更に、ガス分散板116は同還元炉の下部に
備えられる。
この流動床型微粉末鉄鉱石還元炉の還元プロセスは次
のように行われる。
還元ガスは希望する流速で、ガス分散板116を通して
供給され、微粉末鉄鉱石は投入口112から投入される。
それから、鉄鉱石は、攪拌状態で、高温還元ガスと反応
する。それから、ある時間経って、還元された微粉末鉄
鉱石が出口114を経て排出される。
この条件下で、流動床のパターンは次の通りである。
即ち、還元炉内で還元ガスは気泡を形成し、還元炉の上
部へ気泡が粒層を通して上昇するにつれてガスの気泡は
だんだん大きくなる。
流動床型還元炉の生産性など経済的な感覚で考慮する
と、炉外への微粉末鉄鉱石の飛出しは低減されねばなら
ないし、還元ガスの消費は最小化されねばならないし、
更にガスの利用は最大化されねばならない。これらを達
成するとすると、原料鉄鉱石の粒サイズは厳しく限定さ
れねばならない。それゆえ、広大な粒サイズ分布を可能
にできないので問題がある。
上記従来式流動床還元炉においては、広範囲の粒サイ
ズ分布は許さない。それゆえ、粒サイズは１ないし0.5
m、1mm以下あるいは１ないし2mmに限定される。しかし
ながら、実際に得られる微粉末鉄鉱石の粒サイズは8mm
以下である。それゆえ、使用前にふるいをかけ、大きい
粒は使用前に粉砕される。従って、生産性は低下し、ふ
るい分けと粉砕のために付加的なプロセス及び設備が必
要とされ、それによって、低利益性となる。
ところで、上記不利な点を克服するためには、２塔式
流動床型還元炉が韓国特許第74056号に開示される。
この２塔式流動床型還元炉は第１図に示される。第１
図を参照すると、この還元炉は、粗い鉄鉱石を還元する
ための、第１予備還元炉210、中間及び微粉末鉄鉱石を
還元するための第２予備還元炉220、第１および第２サ
イクロン240および230、並びに鉄鉱石を供給するための
ホッパ250を含む。
第１予備還元炉210は、炉底部に形成された還元ガス
入口211、その炉底部に備えられたガス分散板212、炉の
下方側部に形成された第１出口213、および炉上方側部
に形成され、第２予備還元炉220に接続した第２循環チ
ューブ214を含む。更に、第１予備還元炉210の下部は第
１循環チューブ231を経て第２サイクロン230に接続され
る。
第２予備還元炉220は、その底部に形成された還元ガ
ス供給孔221、同炉下部に備えられたガス分散板222、そ
の炉下方側部に形成された第２出口223、および第１サ
イクロン240の上部に接続する炉220の上部を含む。
第１サイクロン240の上部は第２サイクロン230の上部
にチューブを通して接続される。第１サイクロン240の
底部は第３循環チューブ241を経て、第２予備還元炉220
の中間部分に接続する。
第２サイクロン230の頂部には微粉末鉄鉱石と反応
後、排出ガスが外部に放出されるよう、ガス出口が設け
られる。ところで、鉄鉱石を供給するホッパ250は、第
１予備還元炉210を第２サイクロン230に接続する第１循
環チューブ231の側部に接続する。第１循環チューブ231
および第３循環チューブ241はそれぞれ詰まりが生じな
いように複数のパージガス供給孔Ｐを備える。第３出口
242は第３循環チューブ241の中間部分に形成される。
２塔式流動床型鉄鉱石還元装置の操業プロセスは次の
ような形で実施される。
微粉末鉄鉱石がホッパ250から第１循環チューブ231へ
供給される。この微粉末鉄鉱石は第１予備還元炉210に
移送される。制御されたガス速度の下で、粗い粉末鉄鉱
石粒子は還元されながら、還元ガスとともにバブリング
あるいは乱流の流動床を形成する。還元鉄は出口213を
経て排出される。
ところで、中間および微粉末鉄鉱石は第１予備還元炉
210を経て第２予備還元炉220に供給される高速のガス流
によって第２循環チューブ214を経て第２予備還元炉220
の下部へ空気によって輸送される。この条件で、相対的
に粗い粉末の鉄鉱石は反応容器220の下部に所在し、一
方500μｍ以下の極端に微細な粉末粒子が飛び出して第
１サイクロン240へ行き、ここで捕集された微粉末鉄鉱
石は第２循環チューブ241を経て第２予備還元炉220へ戻
される。このようにして、鉄鉱石はある時間内に還元さ
れる。更に、還元鉄の中で、中間粉末の鉄鉱石は第２出
口223を経て排出され、一方微粉末粒は第３出口242を経
て排出される。
複数のパージガス供給孔Ｐが第２循環チューブ214及
び第３循環チューブ241の中間部分にそれぞれ形成さ
れ、ガス供給チューブＳがそれぞれ複数のパージガス供
給孔Ｐに接続する。かくして中間及び微粉末鉄鉱石が循
環する循環チューブ214及び241は詰まりを防ぐことがで
きる。それゆえ、粒子の流れは円滑になる。
上述の韓国特許の流動床形還元炉においては、適当な
ガス速度で、粗い粉末と中間の及び微粉末を分けて還元
が行なわれるので、広範囲の粒サイズ分布を持つ鉄鉱石
の流動が安定に形成され得る。それゆえ、鉄鉱石の濃度
は均一に維持され得、還元度は向上する。
しかしながら、この２塔式流動式において粗い粉末鉄
鉱石の還元によって第１予備還元炉210中で高度に酸化
された大量の高速ガスによって、中間及び微粉末鉄鉱石
が第２循環チューブ214を経て第２還元炉220へ輸送され
る。
大量の酸化されたガスはガス入口221から供給された
新鮮な還元ガスと混合されるので、このガスは低いが還
元力はある。
更に、第２還元炉220のガス流速は相当に増加され、
大量の微粉末鉄鉱石が循環し、従って、第３循環チュー
ブ241の負荷は過剰に大きくなる。この結果、反応容器
内の圧力は著しく変動し、大量に微粉末粒子が系外に飛
び出す。それゆえ、鉄鉱石のトン当たりのガス消費量は
増加し、生産性が低下する。更に、粗い粉末鉄鉱石の一
部は第２還元炉220の上部に留まり、その結果、鉄鉱石
の流動床は反応容器内の内圧変動故に悪影響を受ける。
更に、第１予備還元炉210内で、粗い粉末鉄鉱石と反応
した還元ガスは第２予備還元炉220及び第１サイクロン2
40を経て外部へ放出されるので、この還元ガスは再利用
することができず、それゆえにガス利用率が低下する。
発明の概要 従来式流動床系還元装置の上記不利な点を解決するた
めに、本発明者は一連の研究を行い、その研究の結果を
もとに、本発明を提案するに至った。
本発明は以下述べる事実に基礎をおいている。即ち、
粗い粉末並びに中間及び微粉末鉄鉱石の間の分離はガス
の利用率及びガスの消費率を向上する。多段階操業によ
る排出ガスの再利用がガス利用率及び消費率を向上する
ことを可能にする。粗い粉末粒子が流動している流動床
の下部への微粉末粒の再循環は粗い粉末粒子の流動を改
善し、それによって、鉄鉱石の流動状態が安定化し、活
発化し、ガス消費率を改善し、反応器の固着問題を解決
する。これに加えて、微粉末粒子循環量における減少は
循環チューブの詰まりを防ぐ解決となり、それによっ
て、還元炉内の滞留時間が増加され得、かくして還元が
より効率化する。
それゆえ、本発明の目的は、ガス消費率を低下させる
のみならず、ガスの利用率及び還元率を改善することの
できるよう、２塔式流動床型還元装置の利点を採用し、
従来式の流動床型還元装置の問題点を解決するＸ字循環
チューブを有する３段階流動床型還元装置を提供するこ
とである。
上記目的を達成するために、本発明による上記Ｘ字循
環チューブを有する３段階流動床型鉄鉱石還元装置は： バブリング流動状態で原料微粉末鉄鉱石が乾燥され、
予熱される単一シャフト型第１流動床炉； 上記第１流動床炉の排出ガスから微粉末鉄鉱石を捕集
するための第１サイクロン； 上記乾燥され、予熱された微粉末鉄鉱石がバブリング
流動状態で予備還元される単一シャフト型第２流動床
炉； 上記第２流動床型炉からの排出ガスの微粉末鉄鉱石粒
子を再循環のために分離する第２サイクロン； 粗い粉末粒子並びに中間及び微粉末粒子が最終的には
バブリング流動状態で、別個の反応器で還元されるよ
う、上記第２流動床型炉からの上記予備還元された鉄鉱
石を粗い粉末粒子と中間及び微粉末粒子に分離する第１
反応炉及び第２反応炉からなる２塔式第３流動床型炉；
及び 上記第３流動床型炉の上記第２反応炉の上記排出ガス
から、再循環するよう微粉末鉄鉱石粒子を分離するため
の第３サイクロンを含む。
図面の簡単な説明 本発明の上記目的及び他の利点は以下の添付の図面を
参照し、本発明の好ましい実施態様について詳細に説明
することにより明らかにする。
第１図は従来式流動床型微粉末鉄鉱石還元装置の構成
を示す。
第２図は従来式の２塔式流動床型微粉末鉄鉱石還元装
置の構成を示す。
第３図は本発明による、３段階流動床型微粉末鉄鉱石
還元装置の構成を示す。
第４図は微粉末粒子の混合比の最低流動速度に対する
影響を示すグラフである。
好ましい実施例の詳細な説明 第３図に示されるように、本発明に依る上記Ｘ字循環
チューブを有する３段階流動床型鉄鉱石還元装置１は： 第２サイクロン70からの排出ガスによってバブリング
流動状態でホッパ50からの原料微粉末鉄鉱石が乾燥さ
れ、予熱される単一シャフト型第１流動床型炉10; 上記第１流動床炉10の排出ガスから微粉末鉄鉱石を捕
集するための第１サイクロン60; 上記乾燥され、予された微粉末鉄鉱石が上記第３サイ
クロンからの排出ガスによるバブリング流動状態で予備
還元される単一シャフト型第２流動床型炉20; 上記第２流動床型炉20からの排出ガスから微粉末鉄鉱
石粒子を再循環のために分離する第２サイクロン70; 粗い粉末粒子並びに中間及び微粉末粒子が最終的に
は、別個の反応器で、しかしバブリング流動状態で還元
されるよう、上記第２流動床型炉20からの上記予備還元
された鉄鉱石を上記粗い粉末粒子と中間及び微粉末粒子
に分離する第１反応炉30及び第２反応炉40からなる２塔
式第３流動床型炉340;及び 上記第３流動床型炉340の上記第２反応炉40の上記排
出ガスから、それらを上記第１反応器炉30へ再循環する
よう微粉末鉄鉱石粒子を分離する第３サイクロン80を含
む。
上記第１流動床型炉10は：第１拡張部分10a;第１テー
パ部分10b及び第１縮小部分10cを含む。上記第１縮小部
分10cの底部に上記第２サイクロン70からの排出ガスを
供給するための第１ガス入口11が設けられている。第１
ガス分散板12が上記第１縮小部分10cの下部内に備えら
れている。
上記第１拡張部分10a及び上記第１縮小部分10cはそれ
ぞれ第19導管62及び第２チューブを経て、上記第１サイ
クロン60に接続される。
上記第１縮小部分10cはその側部に第１排出孔13が設
けられ、鉄鉱石供給孔15が反対側部に設けられる。
上記鉄鉱石供給孔15は上記ホッパ50に接続される第１
導管51に接続される。
排出ガス出口63は、最終的に排出ガスを放出するため
に上記第１サイクロン60の頂部に形成される。
上記第２流動床型炉20は：第２拡張部分20a;第２テー
パ部分20b;及び第２縮小部分20cを含む。第２ガス入口2
1は上記第３サイクロン80からの排出ガスを供給するた
めの上記第２縮小部分20cの底部に形成される。第２ガ
ス分散板22は上記第２流動床型炉20の下部内部に設けら
れる。
上記第２拡張部分20a及び第２縮小部分20cはそれぞれ
第18導管72及び第５導管71を経て上記第２サイクロン70
に接続される。
上記第２縮小部分20cにはその側部に第２排出孔23が
設けられ、他の側部は第４導管14を経て上記第１排出孔
13に接続される。
上記第２サイクロン70の頂部は第３導管16を経て、上
記第１排出ガス供給孔11に接続する。
上記第３流動床型炉340の第１反応炉30は噴流型であ
り、第３拡張部分30a、第３テーパ部分30b及び第３縮小
部分30cを含む。第３排出ガス供給孔31が上記熔融炉100
の排出ガスを供給するため上記第１反応炉30の底部に設
けられる。第３ガス分散板32が上記第１反応炉30の下方
内部に設けられる。上記第３ガス供給孔31は第17導管35
を経て上記熔融炉100に接続される。
上記第１反応炉30の上記第３拡張部分30aにはその側
部に第３排出孔33aが設けられ、そして上記第３排出孔3
3aが第15導管34aを経て上記溶融炉100の頂部に接続され
る。上記第１反応炉30の第３縮小部分30cにはその側部
に第４排出孔33bが設けられる。上記第４排出孔33bは第
14導管34bを経て上記熔融炉100の頂部に接続される。
上記第１反応炉30の第３拡張部分30aにはその上方側
部に中間及び微粉末鉄鉱石排出孔37がその中間及び微粉
末鉄鉱石を上記第２反応炉40へ排出するために設けられ
る。
上記第１反応炉30の第３縮小部分30cにはその下方側
部に微粉末鉱石入口38が、上記第２反応炉40からの微粉
末鉄鉱石を供給するために設けられる。
上記第２流動床型炉20の第２排出孔23と導通する第７
導管24は上記第３流動床型炉340の第１反応炉30の第３
縮小部分30cの側部に接続される。
上記第３流動床型炉340の上記第２反応炉40は第４拡
張部分40a、第４テーパ部分40b及び第４縮小部分40cを
含む。上記第４縮小部分40cには、中間及び微粉末鉄鉱
石粒子を排出するためにその下方側部に第５排出孔43が
設けられる。ガス分散板42が第４縮小部分40cの下方内
部に設けられ、そして第４排出ガス供給孔41が同底部に
形成され、一方上記第４排出ガス供給孔41は第13導管45
を経て上記熔融炉100に接続される。
上記第５排出孔43は第16導管44を経て上記熔融炉100
の頂部に接続される。
上記第２反応炉40の上記第４縮小部分40cにはその下
方側部に、中間及び微粉末鉄鉱石を供給するための中間
及び微粉末鉄鉱石入口47が設けられる。上記第４拡張部
分40aには、その上方側部に微粉末鉄鉱石排出孔48が設
けられる。
上記中間及び微粉末鉄鉱石入口47は中間及び微粉末鉄
鉱石循環チューブ39を経て上記第１反応炉30の上記中間
及び微粉末鉄鉱石排出孔37に接続される。上記微粉末鉄
鉱石排出孔48は微粉末鉄鉱石循環チューブ49を経て、上
記第１反応炉30の微粉末鉄鉱石入口38に接続される。
上記第４拡張部分40a及び上記微粉末鉄鉱石循環チュ
ーブ49は、それぞれ第10導管82及び第11導管81を経て、
上記第３サイクロン80に接続される。第９導管83は上記
第３サイクロン80の頂部に接続される。
上記溶融炉100には銑鉄排出孔101が備えられる。若干
のパージガス供給孔Ｐが好ましくは上記第14導管、上記
第７導管24及び上記微粉末鉄鉱石循環チューブ49上に形
成されるべきであり、その結果チューブ内の詰まりが防
がれ得る。
上記第３流動床型炉340の上記第２反応炉40にはその
頂部に微粉末鉄鉱石排出孔48が設けられる。このよう
に、反応炉内から飛び出す微粉末粒子は上記微粉末鉱石
循環チューブ49を経て上記第１反応炉30へ再循環され
る。この条件下で、微粉末鉄鉱石の流れを改善するため
に、パージガス供給孔Ｐを好ましくは形成されるべきで
ある。
第３図において、点線の矢はガスの流れを示し、実線
の矢は鉄鉱石の流れを示す。
第１流動床型炉10、第２流動床型炉20並びに第３流動
床型炉340の第１及び第２反応炉30及び40において、還
元ガスはガス気泡を形成し、ガス気泡は流動状態で鉄鉱
石粒子を活発に攪拌する。従って、ガス消費率が改善さ
れる。更に、炉の上部が下部に比較し広く、それゆえに
上部における空塔ガス速度は低くなり、その結果、極端
に微細な粉末粒子の飛散が防がれ得る。
上記のような構成の本発明の３段階流動床型鉄鉱石還
元装置を用いる微粉末鉄鉱石還元方法を以下に説明す
る。
第１ガス入口11を通して第２サイクロン70から供給さ
れる排出ガスに鉄鉱石を載せることによってホッパ50か
ら第１流動床型炉10へ微粉末鉄鉱石を供給する。この鉄
鉱石はそれからガスバブリング流動状態で乾燥され予熱
され、さらに、第１排出孔を通して、第２流動床型炉20
へ供給される。
第２流動床型炉20へ供給された微粉末鉄鉱石は、第３
サイクロン80（排出ガスが第２ガス入口21を経て供給さ
れる）の排出ガスによってバブリング流動床を形成しな
がら、予備還元される。それから予備還元された鉄鉱石
は、第２排出孔を経て、第３流動床型炉340の第１反応
炉へ供給される。第２流動床型炉において、鉄鉱石はFe
Oに還元される。
第３流動床型炉340の第１反応炉30へ供給された鉄鉱
石のうち、4.75mm以上の粗い粉末の鉄鉱石はほとんど第
３縮小部分30c中に留まり、一方粒子サイズ0.5ないし4.
75mmの粒子サイズを持つ中間あるいは微粉末鉄鉱石はほ
とんど第３テーパ部分30b及び同拡張部分30aに留まる。
これらの鉄鉱石は最終的には、第３ガス入口31を経て熔
融炉100から供給される排出ガスによって還元される。
それから粗い粉末鉄鉱石は第４排出口33bを経て、溶融
炉100へ供給され、一方中間及び微粉末鉄鉱石は第３排
出孔33aを経て、溶融炉100へ供給される。かかる条件下
で、中間及び微粉末鉄鉱石は、第３拡張部分の左循環チ
ューブを通過し、第12導管を経て第３流動床型炉340の
第２反応炉40の縮小部分40cへ供給される。
中間及び微粉末鉄鉱石の内、相対的に大きい粒子は第
４縮小部分40c内にほとんど留まり、一方相対的に小さ
な粒子はほとんど第４拡張部分40a及び第４テーパ部分4
0bに留まる。かくして、中間及び微粉末鉄鉱石は、第４
ガス入口41を通して溶融炉100から供給される排出ガス
によって最終的には還元される。それから最終的に還元
された中間及び微粉末鉄鉱石は第５排出孔43を経て溶融
炉100へ供給される。ところで、微粉末ダストは第10導
管82、第３サイクロン80、第11導管81、及び微粉末ダス
ト循環チューブ49を経て、第１反応炉30の下部に再循環
され、一方微粉末ダストの他の部分は排出孔48及び微粉
末ダスト循環チューブを経て第１反応炉30へ再循環され
る。
第３流動床型炉340において、還元は80％迄達成され
る。
第３サイクロン80において、50μｍ以下の極端に微細
な粒子はガスから分離される。
本発明のように、３段階流動床型還元装置を用いて、
還元が行なわれる場合は、もし効率的な流動及び適当な
飛散率を達成するとすると、第１及び第２流動床型炉10
及び20並びに第３流動床型の第２反応炉40の空塔ガス速
度は好ましくは炉内の微粉末鉄鉱石の最低の流動速度の
1.2ないし1.8倍に高くなければならない。第１反応炉30
の空塔ガス速度は好ましくは最低流動速度の1.2ないし
2.5倍に高くなければならない。
更に、パージ用のホット還元ガスの少量が好ましくは
第４及び第７導管14及び24のガス供給孔Ｐを経て注入さ
れるべきであり、その結果還元度が向上し、且つ導管の
詰まりが防がれる。パージ用のホット還元ガスの少量が
微粉末ダスト循環チューブ49のガス供給孔Ｐを通して注
入されるべきであり、その結果、第１反応炉30の微粉末
ダスト循環チューブが円滑になり、ガスの逆混合やチュ
ーブの詰まりが防がれる。
上述したように、本発明は次の諸事実を基礎において
いる。即ち、鉱石の劣化はほとんど（90％以上）予熱及
び予備還元段階で起こる。更に、ガスの利用度及びガス
の消費率を改善するために、二つの反応炉が第３流動床
型炉340に設けられる。かくして、粗い粉末鉄鉱石並び
に中間及び微粉末鉄鉱石は別個の流動床で還元され、そ
れによって還元操業の効率最適化が達成される。
更に、パージ用ホット還元ガスの少量がガス供給孔Ｐ
を経て、第３流動床型炉340の第２反応炉の第４拡張部
分40aの鉄鉱石中にそして、第３サイクロン80の鉄鉱石
循環チューブ中へ注入される。かくして、第１反応炉30
の下部の流動が効率的になる。更に、微粉末ダスト循環
チューブ49及び第11導管81の下部を通して微粉末ダスト
が再循環され、その結果微粉末ダストは第１反応炉30の
下部の粗い粉末粒子と混合され得る。それゆえ、粗い粉
末粒子の流動のための要求ガス速度は減少することがで
き、これによって、ガス消費率が減少し、更に生産性が
向上する。
第４図は、最低粒子流動速度対微粉末ダストの混合度
の関係を示すものである。第４図に示されるように、大
きい粒子に微粉末ダストを多く混ぜると、最低粒子流動
速度がより低くなる。それゆえ、本発明においては粗い
粉末粒子がＸ字循環チューブを通して微粉末ダストと混
合され、それによって粗い粉末粒子の最低流動速度が低
下される。従って、ガス消費率を低下することができ、
更に生産性の向上に至る。
さて、本発明を実施例に基づいて説明する。
＜実施例１＞ 第１表にリストアップした諸元を持つ第３図の還元装
置が構成され、実験は下記第２ないし第４表の条件下
で、実施された。
上述のように微粉末鉄鉱石が還元され、平均ガス利用
度及びガス消費率が評価された。その結果平均ガス利用
度は32％で、ガス消費率は1230Nm3/鉱石トンであった。
更に、第３排出孔、第４排出孔及び第５排出孔から排出
される鉄鉱石の平均還元度は88ないし95％であった。ホ
ッパから鉱石を供給してから60分以内に鉱石排出が行わ
れた。即ち、反応炉内の平均滞留時間は約20分であり、
それゆえ生産速度は素晴らしいと結論され得る。
更に、予備還元鉄鉱石はその粒サイズに基づいて分類
しながら還元が行なわれる第２反応炉に供給される。そ
れゆえ、粒子の飛散とか、ガス混合による還元力の低下
等の従来の問題は解決された。更に、微粉末鉄鉱石は第
３流動床型炉の第１反応炉へ再循環され、それゆえ流動
は活発化される。従って、大きい粒子が固着するのを防
ぎ反応炉に入るガス量、あるいは流動化に必要なガス速
度が減少し、これによってガスの消費率が改善される。
従って、上述の通り、本発明によれば、還元度は鉄鉱
石の粒サイズにかかわらず、相対的に一様である。更
に、異なった粒サイズのそれぞれの分類に対し還元鉄が
得られ、それゆえに溶融炉に還元鉄を投入するときは、
還元鉄は設備の種類及び投入位置によって適当な供給が
可能となる。更に、還元鉄を排出するときは、還元ガス
の流速及びガス速度を調節することによって、排出量及
び粒サイズを調節することが可能になる。更に、還元度
が炉中滞留時間を制御することにより、調節され得る。
更に、３段階流動操業がすべてバブリング流動状態で行
なわれ、それゆえ、ガス利用度及びガス消費率が改善さ
れ得る、更に、本装置は構造が簡単で、それゆえ、導管
の詰まりや非流動化現象が起こらない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 ボエスト―アルパイン インダストリー アンラゲンバウ ジーエムビーエイチ オーストリア国，エイ―4031 リンツ, タームストラッセ 44 (72)発明者 ジュング ウー 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 シティ，ナム― ク，ヒョージャ―ドング，サン 32，リ サーチ インスティトゥート 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 チョイ ナグ フゥーン 大韓民国，キョングサングブック―ド 790―330，ポハング シティ，ナム― ク，ヒョージャ―ドング，サン 32，リ サーチ インスティトゥート 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 カング ヒゥング ウォン 大韓民国，キョングサングブック―ド 790―330，ポハング シティ，ナム― ク，ヒョージャ―ドング，サン 32，リ サーチ インスティトゥート 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 ハング ゴー 大韓民国，キョングサングブック―ド 790―330，ポハング シティ，ナム― ク，ヒョージャ―ドング，サン 32，リ サーチ インスティトゥート 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 F27B 15/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】微粉末鉄鉱石の気泡流動層を形成し、同鉄
    鉱石を乾燥、予熱し、還元するためのＸ字循環チューブ
    を有する３段階流動床型鉄鉱石還元装置において： バブリング流動状態で原料微粉末鉄鉱石が乾燥され、予
    熱される単一シャフト型第１流動床炉； 上記第１流動床炉の排出ガスから微粉末鉄鉱石を捕集す
    るための第１サイクロン； 上記乾燥され、予熱された微粉末鉄鉱石がバブリング流
    動状態で予備還元される単一シャフト型第２流動床炉； 上記第２流動床型炉からの排出ガスの微粉末鉄鉱石粒子
    を再循環のために分離する第２サイクロン； 粗い粉末粒子並びに中間及び微粉末粒子が最終的にはバ
    ブリング流動状態で、別個の反応器で還元されるよう、
    上記第２流動床型炉からの上記予備還元された鉄鉱石を
    粗い粉末粒子と中間及び微粉末粒子に分離する第１反応
    炉及び第２反応炉からなる２塔式第３流動床型炉；及び 上記第３流動床型炉の上記第２反応炉の上記排出ガスか
    ら、上記第１反応炉に再循環するよう、微粉末鉄鉱石粒
    子を分離するための第３サイクロンを含む上記第３段階
    流動床型鉄鉱石還元装置。
  2. 【請求項２】上記第１流動床型炉が第１拡張部分、第１
    テーパ部分及び第１縮小部分を含み、上記第１縮小部分
    の底部に上記第２サイクロンからの排出ガスを供給する
    ための第１ガス入口が設けられ、そして第ガス分散板が
    上記第１縮小部分の下部内に備えられており； 上記第１縮小部分にはその側部に第１排出孔が設けら
    れ、鉄鉱石供給孔が反対側部に設けられ、上記鉄鉱石供
    給孔は上記ホッパに接続される第１導管に接続され、そ
    して排出ガス出口が、最終的に排出ガスを放出するため
    に上記第１サイクロンの頂部に形成され； 上記第２流動床型炉が第２拡張部分、第２テーパ部分及
    び第２縮小部分を含み、第２ガス入口が上記第３サイク
    ロンからの排出ガスを供給するための上記第２縮小部分
    の底部に形成され、第２ガス分散板が上記第２流動床型
    炉の下方内部に設けられ、そして上記第２拡張部分及び
    第２縮小部分がそれぞれ第18導管及び第５導管を経て上
    記第２サイクロンに接続され； 上記第２縮小部分にはその側部に第２排出孔が設けら
    れ、ほかの側部は第４導管を経て上記第１排出孔に接続
    され、そして上記第２サイクロンの頂部は第３導管を経
    て、上記第１排出ガス供給孔に接続され； 上記第３流動床型炉の第１反応炉が第３拡張部分、第３
    テーパ部分及び第３縮小部分を含み、第３排出ガス供給
    孔が熔融炉の排出ガスを供給するため上記第１反応炉の
    底部に設けられ、第３ガス分散板が上記第１反応炉の下
    方内部に設けられ、上記第３ガス供給孔は第17導管を経
    て上記熔融炉に接続され、そして上記第３縮小部分の側
    部に接続した第７導管が上記第２流動床型炉の第２排出
    孔に接続され； 上記第１反応炉の上記第３拡張部分にはその側部に第３
    排出孔が設けられ、そして上記第３排出孔が第15導管を
    経て上記溶融炉の頂部に接続され、上記第１反応炉の第
    ３縮小部分にはその側部に第４排出孔が設けられ、上記
    第４排出孔は第14導管を経て上記熔融炉の頂部に接続さ
    れ、そして上記第１反応炉の上方側部は、中間及び微粉
    末鉄鉱石を中間及び微粉末鉄鉱石循環チューブを経て上
    記第２反応炉へ排出するために上記第２反応炉の下方側
    部に接続され；そして 上記第３流動床型炉の上記第２反応炉が第４拡張部分、
    第４テーパ部分及び第４縮小部を含み、上記第４縮小部
    分には、中間及び微粉末鉄鉱石粒子を排出するためにそ
    の下方側部に第５排出孔が設けられ、上記第５排出孔は
    第16導管を経て上記熔融炉に接続され、第４排出ガス供
    給孔が第２反応炉の底部に形成され、ガス分散板が第４
    縮小部分の下方内部に設けられ、上記第２反応炉の上部
    が、微粉末鉄鉱石循環チューブを経て上記第１反応炉へ
    微粉末鉄鉱石を再循環させるために上記第１反応炉の下
    部と接続され、上記第４拡張部分及び上記微粉末鉄鉱石
    粒子循環チューブは、それぞれ第10導管及び第11導管を
    経て、上記第３サイクロンに接続され、そして第９導管
    は上記第３サイクロンの頂部に接続されることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項に記載の上記第３段階流動床
    型鉄鉱石還元装置。
  3. 【請求項３】上記第７導管及び上記微粉末鉄鉱石循環チ
    ューブにはそれぞれパージガス供給孔Ｐが設けられるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項の何れ
    か一項に記載の上記第３段階流動床型鉄鉱石還元装置。
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