JP3292012B2 - 鉄の溶融還元装置 - Google Patents

鉄の溶融還元装置

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は鉄の溶融還元装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉄鉱石の溶融還元法は粒度の細かい、鉄
鉱石、石炭、副原料等の原料を直接溶融還元装置に投入
できるので、焼結工場およびコ−クス工場が不要とな
り、高炉製鉄法に比べて経済的であり、両工場で発生し
ていた環境問題も解決できる優れた製鉄法となってい
る。
【0003】鉄鉱石の溶融還元法は、溶融還元炉を用い
鉄鉱石を溶融状態で還元して、銑鉄を得る方法である。
溶融還元炉は反応が速やかで生産性を弾力的に調整でき
る一方、エネルギー利用率が低いので、これに予備還元
炉を併設して溶融還元装置が構成されることが多い。
【0004】予備還元炉には、溶融還元炉で発生するC
Oを主体とする高温ガスが、還元用ガスとして導入され
る。予備還元炉内の鉄鉱石は固体状態で予備還元、且つ
予熱され、溶融還元炉に装入される。予備還元炉として
は、粒状、粉状の鉄鉱石の還元に適した流動層式が採用
されるのが一般的であり、従来の溶融還元装置は、鉄浴
式の溶融還元炉と流動層式の予備還元炉より構成され、
操業時には溶融還元炉から高温の還元性ガスが発生し、
高温の還元性ガスは管路を通じて溶融還元炉の上部から
予備還元炉の下部に導入され、予備還元炉で鉄鉱石の予
熱と予備還元が行われる。
【0005】これらの従来の溶融還元装置の一例とし
て、特開平4−63216号公報で開示された装置を図
2に示す。この装置は予備還元炉1と溶融還元炉11が
管路21により直結されており、管路21が溶融還元炉
11から予備還元炉1への還元性ガスの通路と、予備還
元炉1から溶融還元炉11への予熱・予備還元された鉱
石の通路を兼ねていて、管路21の途中にダスト回収装
置を持たない溶融還元装置であり、溶融還元炉11から
の高温の発生ガスを温度を低下させることなく、予備還
元炉1において有効に利用できるようになっている。
【0006】この溶融還元装置においては、予備還元炉
1の流動層室4に鉄鉱石投入管を通じて投入された鉄鉱
石は、分散板2上で予熱・予備還元される。操業時には
分散板2より落鉱が発生するが、これらの落鉱は風箱3
に滞留することなく直ちに管路21を通じて溶融還元炉
11に落下する構造となっているので、落鉱は風箱3に
長時間溜まることがなく、風箱内で落鉱が固着すること
がない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
4−63216号公報で開示された溶融還元装置では、
排ガス顕熱の損失は少ないが、操業条件によって落鉱が
増加した場合には、溶融還元炉の操業に以下のような悪
影響を及ぼすことがある。
【0008】この溶融還元装置では、予備還元炉下流
側、即ち排ガス管6の後にダンパー27を設け、そのダ
ンパ27の開度を調整して、分散板2を通過する溶融還
元炉11からの発生ガスの流速を調整している。分散板
2での発生ガス流速の調整により、予熱・予備還元され
た鉄鉱石の溶融還元炉11への装入量を調整している。
このため分散板2上へ投入された鉄鉱石が一時的に増加
した場合、または溶融還元炉11の操業において送酸量
の低下や送酸停止により、溶融還元炉11からの発生ガ
ス量が急激に減少して分散板2を通過するガス流速が急
激に低下した場合には、短時間に鉱石装入量が増加する
事態、所謂、落鉱が発生する。
【0009】このような緊急時に予備還元炉1への鉱石
装入量を制御することは極めて困難であり、予熱・予備
還元の不充分な鉄鉱石の落鉱が発生した場合や、溶融還
元炉11の溶銑温度が低い場合には、落鉱によって溶銑
温度がさらに低下して炉況は悪化する。最悪の場合は熱
不足により溶融還元炉11の操業が不可能になる場合が
あった。
【0010】また、この溶融還元装置では、溶融還元炉
から発生するダストの分離装置を持たないために、溶融
還元炉11に投入した原料量(特に炭材)に対しダスト
としてロスする量が把握できないので、操業時の重要な
指針の一つである投入成分の炉内残存量を知ることがで
きず、従って、溶融還元炉内は高反応性条件下であるた
め常に迅速な操業アクションを必要とするにもかかわら
ず、溶融還元炉内の製錬反応状態が全く把握できない。
【0011】さらに、溶融還元炉へ投入される鉄鉱石が
予備還元炉の分散板上で流動化している間に鉄鉱石と発
生ダストが接触するために、投入される鉄鉱石の表面に
発生ダストが付着し鉄鉱石と還元用ガスとの接触が妨げ
られ、鉄鉱石の予熱・予備還元が遅れて不充分となるこ
とがあった。
【0012】本発明は、このような課題を解決するする
ためになされたものであって、溶融還元炉からの発生ガ
ス顕熱を予備還元炉において有効に利用でき、かつ操業
中の落鉱の悪影響を解消し、落鉱およびダストの発生量
および性状を充分に把握することができる溶融還元装置
を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の鉄の溶融還元装
置は、溶融還元炉と、その発生ガスを還元用ガスとして
下部の風箱から導入して分散板上の鉄鉱石に接触させた
後に上方の排ガス管より排出する流動層式予備還元炉
と、溶融還元炉と予備還元炉の風箱側壁部を繋ぎ発生ガ
スを導入する管路と、流動層下部より予備還元された鉄
鉱石を溶融還元炉の炉口に排出する予備還元鉱石の排出
管と、風箱底部の排出孔を介して発生ガスのダストと分
散板からの落鉱とを集めて分別回収する回収装置とから
なることを特徴とする鉄鉱石の溶融還元装置である。
【0014】溶融還元炉と予備還元炉の風箱とを管路で
直接繋ぐので、溶融還元炉からの発生ガス顕熱を予備還
元炉において有効に利用できる。更に、風箱にて発生ガ
スが保持しているダストと予備還元炉の分散板からの落
鉱とを集めて、このダストと落鉱とを排出する排出孔
と、排出孔より排出されたダストと落鉱とを回収する回
収装置とを設けているので、分散板上へ投入された鉄鉱
石が一時的に増加したり、または溶融還元炉の操業にお
いて送酸ダウンや送酸停止により溶融還元炉からの発生
ガス量が急激に減少して、分散板ノズルでのガス流速が
急激に低下しても、発生ガスを導入する管路が風箱側壁
部に開口しているので、鉄鉱石は直接溶融還元炉に落下
せず、回収装置で回収できる。
【0015】したがって溶融還元炉の操業を乱すことな
く、また落鉱およびダストの発生量が正確に把握できる
ので、安定した操業ができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面に基い
て説明する。図1に本発明による溶融還元装置の概要断
面図を示す。
【0017】予備還元炉1は、分散板2と風箱3と流動
層室4と排ガス管6とより構成され、流動層室4には鉄
鉱石の投入管5が配置されている。流動層室4で予熱・
予備還元された鉄鉱石は予備還元鉱石の排出管7より排
出される。この予備還元炉1の予備還元鉱石の排出管7
は、溶融還元炉11の予熱・予備還元された鉄鉱石の投
入管16と配管で接続されている。風箱3の下部には、
落鉱およびダストを排出する排出孔8が配置されてい
る。排出孔8には排出用配管9が接続され、排出用配管
9は更に回収装置10に接続されている。回収装置10
は、主に落鉱を回収する落鉱回収タンク10aと、主に
発生ガス中のダストを回収するダスト回収タンク10b
から構成されている。排出用配管9には、付着防止用の
パ−ジ配管22と付着検知器23を少なくとも一箇以上
設置する。
【0018】溶融還元炉11は炉体12とフ−ド13か
ら構成され、炉体12の底には鉄浴14が溜められ、炉
体12は炉体支持装置15によって支持され、鉄浴14
を攪拌するガス吹込み管19などが接続されている。フ
−ド13には還元された鉄鉱石の投入管16、石炭およ
び副原料の投入管17、酸素吹込み用ランス18、ダス
ト吹込み管20、および管路21などが接続されてい
る。
【0019】そして炉体12は、フ−ド13、管路21
を介して、予備還元炉1の風箱3の側壁に繋がってい
る。
【0020】管路21は発生ガス中のダストが通過する
ため、管路21内の水平部下面や曲り部などのダストが
堆積しやすい箇所には、付着防止用のパ−ジ配管22と
付着検知器23を少なくとも1箇所以上に設置する。な
お付着検知器23としては圧力計あるいは温度計を使用
する。
【0021】管路21に付着せずに通過する発生ガス中
のダストは、予備還元炉1の風箱3に入った途端に発生
ガスの流速が大きく低下するため、ダストの大半が風箱
3内の下部の排出用配管9の方向へ自然落下して回収さ
れる。なお管路21と予備還元炉1の風箱3の接合部で
は、例えば堰24を設けたり、あるいは接合部の管路2
1の内径をその他の部分より縮小あるいは拡大するなど
して、発生ガスの流れを強制的に変更してダストをより
回収し易くしても良い。
【0022】予備還元炉1の風箱3下部に回収されたダ
ストは排出用配管9を通じて風箱3の外部へ排出され
る。図1では風箱3からの排出用配管9を1本とし、落
鉱とダストを同じ排出用配管9より排出できるようにす
ることで装置のコンパクト化を図っている。
【0023】通常の操業中においては、分散板2での発
生ガスの流速が充分に確保されているために分散板2か
らの落鉱がほとんど無いので、落鉱回収タンク10a上
のバルブ25を閉じ、ダスト回収タンク10b上のバル
ブ26を開にして、風箱3で回収されたダストを排出用
配管9を通じてダスト回収タンク10bの方へ流れるよ
うにして回収する。ダスト回収タンク10bに回収した
ダストは発生量や成分値を測定した後、ダスト吹込み管
20により溶融還元炉11へ投入する。
【0024】溶融還元炉11で異常が発生した場合、あ
るいは溶融還元炉11の操業立上げや操業停止する場合
には、落鉱が多量に発生するので、バルブ25を開にし
て、バルブ26を閉にすることにより、落鉱とダストの
混合したものを落鉱回収タンク10aに回収する。そし
て溶融還元炉11の操業状況が回復あるいは安定するま
では、溶融還元炉11へはダストを投入せずに系外へ排
出するようにして溶融還元炉11の操業を維持する。溶
融還元炉11の操業が回復あるいは安定したら、ダスト
回収タンク10bにてダストの回収を再開する。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、溶融還元炉からの発生
ガスの顕熱を予備還元炉で有効に利用でき、ダスト及び
落鉱の発生量と炉内残存量を正確に把握できるので、操
業条件の変動による操業の立上り、操業停止のような場
合でも、回収装置を使用することにより溶融還元炉への
悪影響を完全に解消でき、安定した操業が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の溶融還元装置の概略断面図である。
【図2】従来の溶融還元装置の概略断面図である。
【符号の説明】
1 予備還元炉 2 分散板 3 風箱 4 流動層室 5 鉄鉱石の投入管 6 排ガス管 7 予備還元鉱石の排出管 8 排出孔 9 排出用配管 10 回収装置 11 溶融還元炉 12 炉体 13 フ−ド 14 鉄浴(溶鉄) 21 管路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−129916(JP,A) 特開 平1−149912(JP,A) 特開 平3−229812(JP,A) 特開 平4−110407(JP,A) 特開 平7−188721(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21B 11/00 C21B 13/00 101 C22B 5/02 F27D 13/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融還元炉と、その発生ガスを還元用ガ
    スとして下部の風箱から導入して分散板上の鉄鉱石に接
    触させた後に上方の排ガス管より排出する流動層式予備
    還元炉と、溶融還元炉と予備還元炉の風箱側壁部を繋ぎ
    発生ガスを導入する管路と、流動層下部より予備還元さ
    れた鉄鉱石を溶融還元炉の炉口に排出する予備還元鉱石
    の排出管と、風箱底部の排出孔を介して発生ガスのダス
    トと分散板からの落鉱とを集めて分別回収する回収装置
    とからなることを特徴とする鉄鉱石の溶融還元装置。
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