JP3217803B2 - 反応物質を製錬炉へ供給する方法および装置 - Google Patents

反応物質を製錬炉へ供給する方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、反応物質、特に粉状の
固形材料および反応ガスを製錬炉へ供給する際、その製
錬炉における反応域の温度プロファイルが、その反応域
の構造材料ならびにその製錬結果に関して好都合である
ようにする方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】反応物質を粉粒体製錬炉へ供給している
間、反応空間本体に粉粒状態が好都合に作り出されるこ
とになり、この場合、粉状の固体材料と反応ガスとは反
応空間において混合される。かくして、反応する固体粒
子と包囲するガスとの間での質量移動は、その反応ガス
と粉状の固体材料との間での速度差ができるだけ大きく
されるために、その反応空間自体において可能な限り強
く行われる。
【０００３】反応空間自体における粉粒体の形成は、例
えば、フィンランド特許第57,786号から周知であり、そ
の特許において、粉状の物質は、傾斜面上に落ちる副流
によって、下向きに配向された環状の固体材料流へと変
えられる。特別なうず室内で強力な回転運動にされた反
応ガスは、そのうず室の端部に置かれている絞り安定化
部材を介した回転軸に平行に、その軸に対して実質的に
平行にある粉状の物質の環状流内へと吐き出されること
になる。その反応空間に対してじかに開放している開口
から、強力な乱流ジェットがその開口角が15〜 180°の
範囲内で調整できる円錐として吐き出されて、十分な速
度差において、その反応空間本体での粉状の流れと出合
うことになる。
【０００４】フィンランド特許第63,259号は、粉状の物
質および反応ガスの粉粒体噴流を反応空間内に作り出す
ための方法および装置を開示している。この特許による
と、一様な反応ガスの流れは少なくとも３つの副流へと
分割され、その副流の方向は、本質的にその反応空間の
中心軸に平行であるように、30〜90°離され、それと同
時に、その副流の速度が増大される。得られた反応ガス
の副流は、環状の流れとして最小の圧力損において、そ
の流れ内から供給される粉状物質の流れを包囲するよう
に吐き出される。粉状物質のこの流れは更に、その反応
に必要な、乱れてはいるがしかし制御された粉粒体噴流
を作り出すために、吐き出され、そして全体として回転
されない反応ガス噴流に対して効果的に混合される。
【０００５】フィンランド特許出願第882,463 号での従
来技術の説明においては、管状の精鉱シュートがバーナ
ー・ハウジングの中心軸に沿って垂直に懸垂されて保た
れる所で使用される精鉱バーナーが記載されている。バ
ーナー・ハウジングの低部はホーン状にあるが、そのシ
ュートの低端部はバーナー・ハウジングのホーン状低部
上に僅かばかり突き出すように配列されている。更に、
その精鉱バーナーには精鉱シュートの中心軸に沿って付
加的な燃料バーナーが設けられているので、その空気路
を通して供給される反応空気は、ホーン状の部分を通し
て、その精鉱シュートで落下する固体材料に対して吹き
つけられる。また、反応空気の適当な吹付け速度を維持
するために、その精鉱バーナーでのホーン状部分には円
錐状の流れガイドが設けられ、その流れガイドは付加的
な燃料バーナーの端部に取付けられている。
【０００６】更に、フィンランド特許出願第882,463 号
は上述した精鉱バーナーに対する改良を紹介している。
この新しい精鉱バーナーにおいて、付加的な燃料および
反応ガス本体は共に、精鉱供給路に関して中心的に、そ
の反応空間へとじかに供給されている。精鉱を配向し且
つ反応ガスパイプの閉塞を回避するために、その反応ガ
スパイプの外縁に円錐状の流れガイドが設けられ、その
流れガイドによって、その精鉱は、反応ガスパイプの口
から離れて、その反応空間の周囲に向って配向される。
【０００７】米国特許第4,210,315 号には、粉状の固体
材料と反応ガスの粉粒体がその固体材料を反応ガス供給
路に関して中心的にその反応空間へと供給することによ
り作られる装置が開示されている。固体材料供給パイプ
の内側には同軸的に、ガス供給パイプが設けられてい
る。そのガス供給パイプは固体材料供給パイプの低端部
で円錐状に形成されているので、ガスはその円錐の低部
に付与されている吐出し孔を通して吐き出される。その
吐出し孔を通して入るガスによって、その円錐面に沿っ
て落下する固体材料はその反応ガス域に向って、つま
り、その反応空間の周囲に向って配向される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】固体材料と反応ガスと
の粉粒状態を従来の方法に従って作り出すには、例え
ば、その反応空間の中央にはかなり過剰な固体材料があ
るが、反応ガスの量は十分でないという問題がしばしば
あった。このため、反応空間の周辺領域での反応は過剰
になるが、反応空間の中央での固体材料の反応は不完全
である。結果的に、もしも温度が上昇されなければ、反
応しない固体材料がその反応空間の低部に累積すること
になる。しかしながら、温度の上昇は反応空間のライニ
ングならびに加熱素子に対するひずみを意味する。
【０００９】本発明の目的は、従来技術の欠陥を除去し
て、反応空間の温度プロファイルがその反応空間の耐久
性およびその製錬結果にとって好都合であるように、粉
状の固体材料および反応ガスを反応空間へと供給するた
めの改良され動作的に一層確実な方法および装置を提供
することにある。本質的に新規な特徴は添付せる特許請
求の範囲から明らかである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用】本発明による
と、粉粒状態を作り出すために、反応空間の頂部に好都
合に形成された少なくとも１つの送りゲートを使用して
粉状の固体材料と反応ガスとがその反応空間へと供給さ
れる。前記送りゲートに接続されている部材により、反
応ガス供給路は２つの副流へと分割されるので、固体材
料の供給はそうした２つの副流間での領域において行わ
れる。かくして、反応ガスの一部は固体材料供給路の内
側からその反応空間の中央へ供給されるが、その反応ガ
スの他の一部は固体材料供給路の外側から供給される。
固体材料供給部材と、その固体材料供給部材の内側に位
置されている反応ガス供給部材とには、それら反応物質
を反応空間へと好都合に配向する付加的な部材が与えら
れている。かくして、固体材料供給路内から反応空間に
入る反応ガスは、高い粉粒体密度にあってしかも入る反
応ガスが不十分な領域にじかに好都合に落下する。かく
して、反応空間の中央における固体材料の反応速度は反
応空間の温度を上昇させることなく本質的に改善され
る。反応空間の周辺領域において起り得る過剰反応は、
反応ガスの一部のみを、その固体材料供給点に関して外
側から供給することにより防止され、そして固体材料お
よび反応ガスの粉粒部は密度が本質的に均一にされる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明はその好ましい実施例を示す添
付図面を参照して一層詳細に説明されよう。
【００１２】部分的に破断した側方断面図としての唯一
の図面を参照するに、粉粒体製錬炉の反応空間の頂部、
つまり、反応空間１の頂部には、反応物質に対する送り
ゲート９が配列されているので、固体材料として作用す
る細かく分割された精鉱と、反応ガスとして作用する酸
素支持ガスとは共に、その反応空間１へとその屋根２を
通して自由に流入することができる。固体材料は、送り
ゲート９に与えられている部材によって、導管３を通し
て反応空間１内へと誘導される。また、固体材料は、導
管３内で落下するときに導管３の中央に設けられている
円錐面４に接触して、反応空間の周囲に向って方向を変
えられる。
【００１３】反応ガスは、少なくともその半分、好まし
くはその50〜90％が送りゲート９に設けられている導管
５を通して粉粒体製錬炉の反応空間１へと供給されるの
で、その反応ガスは固体材料導管３の外側から反応空間
１へ誘導される。かくして、円錐面４により配向された
固体材料はそうして反応ガスに触れることになる。反応
ガスの残りの部分、つまり、少なくとも10％、好ましく
は10〜50％は固体材料導管３の内側に置かれた反応ガス
導管６を通して反応空間１へ供給される。反応ガス導管
６の低端部７の内側には、円錐面８が中心に設けられて
いる。反応ガス導管６と円錐面８とは共に、固体材料導
管３の低端部を越えて、低いレベルにまで延びている。
かくして、反応ガス導管６を通して導入される反応ガス
は落下する固体材料に向って供給されるので、まだ反応
していないかまたは部分的に反応した固体材料粒子は新
しい反応ガス波面の影響範囲へと引き込まれる。
【００１４】本発明によると、反応ガス供給路を２つの
反応ガス導管５および６を採用することで２つの部分に
分割することにより、それら２つの導管５および６間で
供給される固体材料がその反応空間の周囲およびその中
央から入る反応ガス波面と接触することになる。かくし
て、反応空間１の温度プロファイルは、その反応におい
て釈放される熱に対して好都合にされ、反応空間の中央
区間へと供給される反応ガスの急速な加熱となり、それ
により、固体粒子の反応速度を改善する。結果的に、そ
の反応において釈放される熱は、その温度を外部的に上
昇させることなく、その反応空間の頂部で利用されるこ
とになる。
【００１５】
【発明の効果】反応区間の温度プロファイルは、その反
応ガス供給路をこの発明に従って２つの流れに分割する
ことにより、従来技術と比較して一層改善され、それは
固体材料の燃焼がその粉粒体の内部においても始まるた
めである。これと同時に、反応空間の周辺領域における
温度が低下されるが、それは、その周辺領域への反応ガ
スの供給が減って、反応ガスの酸素成分が減少されるた
めである。粉粒部の内部で行われる固体材料の燃焼はそ
の反応空間の中央に高温域を作り出し、その高温域は供
給点における材料の累積を防止する。
【００１６】本発明によると、反応ガスとの固体材料の
混合は、その反応ガスが粉粒部の中央へ導入されるため
に改善される。更に、反応空間の中央における高温域は
反応ガスの強力な膨張となって、その固体材料を反応空
間の中央からその周辺に向けて押すことになる。
【００１７】固体材料の反応は、この発明によりその反
応空間の中央区間へ供給される反応ガスの影響のために
その粉粒部内で一層行われる。更に、粉粒部の内側で作
り出される反応熱は固体材料を製錬するために有効に利
用されるので、その反応温度が熱損失として失われるこ
とはない。また、粉粒部の内部へと供給される反応ガス
の効率は、その反応ガスが固体材料を通してのみその反
応空間から排気ガスに達するために、非常に高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の好ましい実施例の部分的に
破断せる側方断面図である。
【符号の説明】
１ 反応空間 ２ 屋根 ３ 固体材料導管 ４ 円錐面 ５，６ 反応ガス導管 ８ 円錐面 ９ 送りゲート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−159011（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−60215（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−28407（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F27B 15/00 - 15/20 C21B 13/00 101

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 反応物質として粉状の固体材料および反
    応ガスを製錬炉の反応空間の頂部へ供給する方法におい
    て、前記反応ガスは少なくとも１つの送りゲートから分
    岐した２つの副流として前記反応空間へ供給され、そし
    て前記固体材料は前記２つの副流間に位置した固体材料
    供給路から前記反応空間へ供給されることを特徴とする
    反応物質を製錬炉へ供給する方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、前記２
    つの副流は前記固体材料供給路の内側および外側に配さ
    れ、前記反応ガスの少なくとも半分は固体材料供給路の
    外側から供給されることを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の方法におい
    て、供給される反応ガスの50〜90％は固体材料供給路の
    外側から供給されることを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項１、２または３に記載の方法にお
    いて、供給される反応ガスの少なくとも10％は固体材料
    供給路の内側から供給されることを特徴とする方法。
  5. 【請求項５】 前記請求項のいずれかに記載の方法にお
    いて、採用される反応ガスは酸素支持ガスであることを
    特徴とする方法。
  6. 【請求項６】 前記請求項のいずれかに記載の方法にお
    いて、採用される固体材料は粉状の精鉱であることを特
    徴とする方法。
  7. 【請求項７】 反応ガスおよび固体材料を製錬炉の反応
    空間の頂部へ供給するための部材を含んで、請求項１記
    載の方法を実施するための装置において、反応物質を供
    給するために、前記製錬炉は少なくとも１つの送りゲー
    トを含み、該送りゲートには、固体材料供給導管と、前
    記反応ガスを固体材料供給路の中央および該固体材料供
    給路の外側から供給するための導管とが設けられている
    ことを特徴とする反応物質を製錬炉へ供給する装置。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の装置において、前記送
    りゲートに設けられている前記固体材料供給導管の中央
    部には反応ガス供給導管が設置され、該反応ガス供給導
    管は前記固体材料供給導管に関して低いレベルにまで延
    びていることを特徴とする装置。
  9. 【請求項９】 請求項７または８に記載の装置におい
    て、両前記固体材料供給導管および前記反応ガス供給導
    管には、供給される材料をその反応空間へと好都合な態
    様において配向するための円錐面が設けられていること
    を特徴とする装置。
  10. 【請求項１０】 請求項７、８または９に記載の装置に
    おいて、前記反応ガス供給導管の低端部には、円錐面が
    その供給導管に関して中心的に配列されていることを特
    徴とする装置。
  11. 【請求項１１】 請求項７ないし10のいずれかに記載の
    装置において、前記反応ガス供給導管の円錐面は前記反
    応ガス供給導管に関して低いレベルにまで延びているこ
    とを特徴とする装置。
JP02376391A 1990-01-25 1991-01-25 反応物質を製錬炉へ供給する方法および装置 Expired - Lifetime JP3217803B2 (ja)

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