JP3330918B2 - 金属酸化物の還元法およびその還元法に用いる回転炉床炉 - Google Patents
金属酸化物の還元法およびその還元法に用いる回転炉床炉Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、石炭粉などの炭
素を含む固体燃料粉と金属酸化物粉とを混練して造粒化
したのち、該造粒物を回転炉床炉の炉上に装入して石炭
粉などの固体燃料粉を使用したバーナーにより発生する
燃焼ガスにより前記造粒物を加熱して金属酸化物を還元
する方法と、この還元法に使用する回転炉床炉に関する
ものである。
素を含む固体燃料粉と金属酸化物粉とを混練して造粒化
したのち、該造粒物を回転炉床炉の炉上に装入して石炭
粉などの固体燃料粉を使用したバーナーにより発生する
燃焼ガスにより前記造粒物を加熱して金属酸化物を還元
する方法と、この還元法に使用する回転炉床炉に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】上記した回転炉床炉を使用して金属酸化
物を還元する方法に関する先行技術として、例えば、
特開平１０−６０５１４号、特開平１１−２９８０８
号、特開平１１−２１７６１５号、特開平１１−２
４８３５９号の各公報に記載の発明がある。の発明
は、金属酸化物と石炭等の混合物を含む被加熱物から発
生する可燃性ガスを燃焼させるために二次燃焼用ガスを
投入するもの、の発明は、粉状鉄原料を回転炉床炉を
用いて予備還元し、この還元鉄を炭剤の充填層を有する
竪型炉に装入し、還元・溶解して溶銑と溶滓を得るも
の、の発明は、酸化鉄の再酸化を抑制するために燃焼
ガスを不完全燃焼させ、ＦｅＯ平衡又はＦｅ平衡にする
もの、の発明は、金属酸化物と還元剤とを混合し造粒
してなるペレットを、回転炉床炉の加熱帯と還元帯とに
設けられたバーナーで加熱して金属を還元して回収する
もの、である。これらの公報に記載の回転炉床炉では、
天然ガス又は石油を燃料とするバーナーが使用されてい
る。なお、図１４は従来の一般的な回転炉床炉における
バーナー（石油バーナーあるいは天然ガスバーナー）の
配置等を含む全体概要平面図である。各バーナー４１
が、造粒物装入装置４２から還元鉄取出装置４３にかけ
て、炉床２の円周方向に一定間隔をあけて配設され、各
バーナー４１には燃焼用空気と石油又は天然ガスが供給
されるようになっている。造粒物装入装置４２のほぼ反
対側に、排ガス出口４４が設けられている。
物を還元する方法に関する先行技術として、例えば、
特開平１０−６０５１４号、特開平１１−２９８０８
号、特開平１１−２１７６１５号、特開平１１−２
４８３５９号の各公報に記載の発明がある。の発明
は、金属酸化物と石炭等の混合物を含む被加熱物から発
生する可燃性ガスを燃焼させるために二次燃焼用ガスを
投入するもの、の発明は、粉状鉄原料を回転炉床炉を
用いて予備還元し、この還元鉄を炭剤の充填層を有する
竪型炉に装入し、還元・溶解して溶銑と溶滓を得るも
の、の発明は、酸化鉄の再酸化を抑制するために燃焼
ガスを不完全燃焼させ、ＦｅＯ平衡又はＦｅ平衡にする
もの、の発明は、金属酸化物と還元剤とを混合し造粒
してなるペレットを、回転炉床炉の加熱帯と還元帯とに
設けられたバーナーで加熱して金属を還元して回収する
もの、である。これらの公報に記載の回転炉床炉では、
天然ガス又は石油を燃料とするバーナーが使用されてい
る。なお、図１４は従来の一般的な回転炉床炉における
バーナー（石油バーナーあるいは天然ガスバーナー）の
配置等を含む全体概要平面図である。各バーナー４１
が、造粒物装入装置４２から還元鉄取出装置４３にかけ
て、炉床２の円周方向に一定間隔をあけて配設され、各
バーナー４１には燃焼用空気と石油又は天然ガスが供給
されるようになっている。造粒物装入装置４２のほぼ反
対側に、排ガス出口４４が設けられている。
【０００３】そのほかの先行技術として、特開平１０
−２０４５１６号の公報に記載の発明があるが、同公報
には回転炉床炉の加熱用燃料として石炭を使用する旨、
記載されている。
−２０４５１６号の公報に記載の発明があるが、同公報
には回転炉床炉の加熱用燃料として石炭を使用する旨、
記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た公報に記載の各発明には、次のような点で改良すべき
余地がある。
た公報に記載の各発明には、次のような点で改良すべき
余地がある。
【０００５】Ａ．上記〜の公報に記載の発明では、
石炭バーナーを使用していない。そこで、 1) 石炭は天然ガスや石油に比べて安価であり、経済性
が悪い。また、石油の代わりにコークス炉ガスなどの既
存の製鉄所で副生するガスを使用できる場合でも、石炭
に比べると高くつく。
石炭バーナーを使用していない。そこで、 1) 石炭は天然ガスや石油に比べて安価であり、経済性
が悪い。また、石油の代わりにコークス炉ガスなどの既
存の製鉄所で副生するガスを使用できる場合でも、石炭
に比べると高くつく。
【０００６】2) 回転炉床炉のみを用いて金属酸化物を
還元する設備では、副生ガスが得られないので、天然ガ
スあるいは石油を使用する必要がある。
還元する設備では、副生ガスが得られないので、天然ガ
スあるいは石油を使用する必要がある。
【０００７】3) 回転炉床炉を用いて金属酸化物を還元
する場合、還元剤として多量の石炭（石炭粉）を使用す
る必要がある。したがって、燃料用にも石炭（石炭粉）
を使用できれば非常に便利であり、また上記したとおり
石炭は安価で経済的なメリットが大きいことから、加熱
用燃料として石炭を使用したいとの要求が強い。
する場合、還元剤として多量の石炭（石炭粉）を使用す
る必要がある。したがって、燃料用にも石炭（石炭粉）
を使用できれば非常に便利であり、また上記したとおり
石炭は安価で経済的なメリットが大きいことから、加熱
用燃料として石炭を使用したいとの要求が強い。
【０００８】Ｂ．上記の公報には、加熱用燃料として
石炭（石炭バーナー）を使用することが記載されている
が、燃料用に石炭を使用すると次のような問題がある。
しかし、下記の問題を解決する手段等については、上記
の公報には記載されていない。
石炭（石炭バーナー）を使用することが記載されている
が、燃料用に石炭を使用すると次のような問題がある。
しかし、下記の問題を解決する手段等については、上記
の公報には記載されていない。
【０００９】1) 回転炉床炉内の加熱温度は１３５０℃
〜１４５０℃前後の高温度であるため、石炭バーナーか
ら発生する燃焼ガス中から生じる石炭灰が全て溶融状態
になり、その溶融灰が炉の内壁や煙道に付着する。とく
に、回転炉の床カバーの内壁面では付着した溶融灰が両
端へ流れ落ち、炉床やその近辺に滴下して固化し、操業
を阻害する。
〜１４５０℃前後の高温度であるため、石炭バーナーか
ら発生する燃焼ガス中から生じる石炭灰が全て溶融状態
になり、その溶融灰が炉の内壁や煙道に付着する。とく
に、回転炉の床カバーの内壁面では付着した溶融灰が両
端へ流れ落ち、炉床やその近辺に滴下して固化し、操業
を阻害する。
【００１０】2) 先行技術では、単に石炭バーナーを使
用することしか開示されておらず、したがって石炭バー
ナーを使用した場合には、バーナーから発生する全ての
石炭（粉）や石炭灰が炉内に吹き込まれるから、上記1)
に記載の状況が顕著に生じることになる。
用することしか開示されておらず、したがって石炭バー
ナーを使用した場合には、バーナーから発生する全ての
石炭（粉）や石炭灰が炉内に吹き込まれるから、上記1)
に記載の状況が顕著に生じることになる。
【００１１】3) ガスバーナーを使用する場合には、燃
料ガスを部分燃焼させて炉内に吹き込んだ直後に、空気
を吹き込んで燃焼させるので、炉内の温度コントロール
が容易に行えるが、従来の石炭バーナーではバーナー部
で石炭を全量燃焼させるので、図１０（ａ）に示すよう
に炉内の温度コントロールが困難である。
料ガスを部分燃焼させて炉内に吹き込んだ直後に、空気
を吹き込んで燃焼させるので、炉内の温度コントロール
が容易に行えるが、従来の石炭バーナーではバーナー部
で石炭を全量燃焼させるので、図１０（ａ）に示すよう
に炉内の温度コントロールが困難である。
【００１２】4) 仮に石炭灰を炉から上手く取り出すこ
とができるとしても、取り出した石炭灰はそのままで
は、例えば路盤材などに有効に利用できないから、石炭
灰の処分に困ることになる。
とができるとしても、取り出した石炭灰はそのままで
は、例えば路盤材などに有効に利用できないから、石炭
灰の処分に困ることになる。
【００１３】この発明は上述の点に鑑みなされたもの
で、還元剤として使用される石炭（粉）を炉の加熱用燃
料として使用できるとともに、石炭バーナーに起因する
上記の課題を全て解決できる金属酸化物の還元方法とこ
の還元法に使用する回転炉床炉を提供しようとするもの
である。
で、還元剤として使用される石炭（粉）を炉の加熱用燃
料として使用できるとともに、石炭バーナーに起因する
上記の課題を全て解決できる金属酸化物の還元方法とこ
の還元法に使用する回転炉床炉を提供しようとするもの
である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る金属酸化物
の還元法（請求項１）は、石炭粉などの炭素を含む固体
燃料粉と金属酸化物粉とを混練して造粒化したのち、該
造粒物を回転炉床炉の炉床上に装入し、石炭粉などの固
体燃料粉を使用したバーナーにより発生する燃焼ガスに
より前記造粒物を加熱して金属酸化物を還元する方法で
あって、 前記回転炉床炉から排出される排ガスの保有熱
を用いて前記バーナーの燃焼用空気などの酸素含有ガス
を予熱するとともに、前記バーナーにより発生した固体
燃料灰を含有した燃焼ガスを旋回させることにより遠心
力にて燃焼ガス中の固体燃料灰分を溶融状態において分
離除去したのち、燃焼ガスを炉内に吹き込んで前記造粒
物を加熱するように構成し、 前記回転炉床炉の回転床上
の前記造粒物の載置面と同一高さ若しくは低い位置に、
分離した前記溶融灰分を付着させて回収する砂などの粒
状固体を敷設したことを特徴としている 。
の還元法（請求項１）は、石炭粉などの炭素を含む固体
燃料粉と金属酸化物粉とを混練して造粒化したのち、該
造粒物を回転炉床炉の炉床上に装入し、石炭粉などの固
体燃料粉を使用したバーナーにより発生する燃焼ガスに
より前記造粒物を加熱して金属酸化物を還元する方法で
あって、 前記回転炉床炉から排出される排ガスの保有熱
を用いて前記バーナーの燃焼用空気などの酸素含有ガス
を予熱するとともに、前記バーナーにより発生した固体
燃料灰を含有した燃焼ガスを旋回させることにより遠心
力にて燃焼ガス中の固体燃料灰分を溶融状態において分
離除去したのち、燃焼ガスを炉内に吹き込んで前記造粒
物を加熱するように構成し、 前記回転炉床炉の回転床上
の前記造粒物の載置面と同一高さ若しくは低い位置に、
分離した前記溶融灰分を付着させて回収する砂などの粒
状固体を敷設したことを特徴としている 。
【００１５】
【００１６】請求項２に記載のように、前記バーナーの
一つから発生する燃焼ガスを複数のラインに分配し、前
記回転炉床炉の複数箇所から送り込むことが好ましい。
一つから発生する燃焼ガスを複数のラインに分配し、前
記回転炉床炉の複数箇所から送り込むことが好ましい。
【００１７】請求項３に記載のように、分離した前記溶
融灰分を水中に落下させ急冷し、粒状化することが好ま
しい。
融灰分を水中に落下させ急冷し、粒状化することが好ま
しい。
【００１８】請求項４に記載のように、前記バーナーへ
酸素ガスを送り込み、前記酸素含有ガス中の酸素濃度を
高めることができる。
酸素ガスを送り込み、前記酸素含有ガス中の酸素濃度を
高めることができる。
【００１９】請求項５に記載のように、前記バーナーか
ら発生する燃焼ガスが不完全燃焼状態になってＣＯやＨ
2 などの可燃性成分が残存するように、前記バーナーへ
の前記酸素含有ガスの送り込み量を調整することができ
る。
ら発生する燃焼ガスが不完全燃焼状態になってＣＯやＨ
2 などの可燃性成分が残存するように、前記バーナーへ
の前記酸素含有ガスの送り込み量を調整することができ
る。
【００２０】請求項６に記載のように、前記回転炉床炉
から排出される排ガスの保有熱をボイラで回収して蒸気
を発生させ、該蒸気の一部を前記バーナーへ送り込むこ
とができる。
から排出される排ガスの保有熱をボイラで回収して蒸気
を発生させ、該蒸気の一部を前記バーナーへ送り込むこ
とができる。
【００２１】請求項７に記載のように、前記回転炉床炉
から排出される排ガスの保有熱を用いて、前記固体燃料
粉を乾燥あるいは予熱することができる。
から排出される排ガスの保有熱を用いて、前記固体燃料
粉を乾燥あるいは予熱することができる。
【００２２】請求項８に記載のように、前記回転炉床炉
から排出される排ガスの保有熱を用いて、前記造粒物を
乾燥又は予熱することもできる。
から排出される排ガスの保有熱を用いて、前記造粒物を
乾燥又は予熱することもできる。
【００２３】
【００２４】請求項９に記載のように、前記回転炉床炉
の排ガス出口を複数個設けて炉内温度を前記固体燃料灰
の溶融温度以下に保持するとともに、該領域に前記バー
ナーより送り込む燃焼ガスに空気を吹き込み、該燃焼ガ
ス温度を前記固体燃料灰の溶融温度以下にすることが好
ましい。
の排ガス出口を複数個設けて炉内温度を前記固体燃料灰
の溶融温度以下に保持するとともに、該領域に前記バー
ナーより送り込む燃焼ガスに空気を吹き込み、該燃焼ガ
ス温度を前記固体燃料灰の溶融温度以下にすることが好
ましい。
【００２５】請求項１０に記載のように、前記バーナー
より炉内へ送り込む燃焼ガスの温度を前記固体燃料灰の
溶融温度以下に調整し、炉床上の前記造粒物に向けて吹
き込むことができる。
より炉内へ送り込む燃焼ガスの温度を前記固体燃料灰の
溶融温度以下に調整し、炉床上の前記造粒物に向けて吹
き込むことができる。
【００２６】同じく、本発明に係る回転炉床炉（請求項
１１）は、石炭粉などの炭素を含む固体燃料粉と金属酸
化物粉とを混練して造粒化したのち、該造粒物を造粒物
装入装置により回転炉床炉の炉上に装入し、石炭粉など
の固体燃料粉を使用したバーナーにより発生する燃焼ガ
スにて前記造粒物を加熱して金属酸化物を還元し、還元
金属取出装置により取り出すための回転炉床炉であっ
て、前記回転炉床炉から排出される排ガスの保有熱を用
いて前記バーナーの燃焼用空気などの酸素含有ガスを予
熱するための熱交換器と、前記バーナーにより発生した
固体燃料灰を含有した燃焼ガスを旋回させることにより
遠心力にて燃焼ガス中の固体燃料灰分を溶融状態におい
て分離除去するための溶融灰旋回器および溶融灰処理装
置とを備え、固体燃料灰を除去した燃焼ガスを炉内に吹
き込んで加熱するように構成し、前記回転炉床炉の炉床
上の外周部を溶融灰の回収スペースに形成し、該溶融灰
を付着させるための砂又は砂状固形物を前記回収スペー
ス上に供給する供給装置を設けるとともに、前記溶融灰
を付着させた砂又は砂状固形物の回収室を前記炉床の半
径方向外方に設けたことを特徴としている。
１１）は、石炭粉などの炭素を含む固体燃料粉と金属酸
化物粉とを混練して造粒化したのち、該造粒物を造粒物
装入装置により回転炉床炉の炉上に装入し、石炭粉など
の固体燃料粉を使用したバーナーにより発生する燃焼ガ
スにて前記造粒物を加熱して金属酸化物を還元し、還元
金属取出装置により取り出すための回転炉床炉であっ
て、前記回転炉床炉から排出される排ガスの保有熱を用
いて前記バーナーの燃焼用空気などの酸素含有ガスを予
熱するための熱交換器と、前記バーナーにより発生した
固体燃料灰を含有した燃焼ガスを旋回させることにより
遠心力にて燃焼ガス中の固体燃料灰分を溶融状態におい
て分離除去するための溶融灰旋回器および溶融灰処理装
置とを備え、固体燃料灰を除去した燃焼ガスを炉内に吹
き込んで加熱するように構成し、前記回転炉床炉の炉床
上の外周部を溶融灰の回収スペースに形成し、該溶融灰
を付着させるための砂又は砂状固形物を前記回収スペー
ス上に供給する供給装置を設けるとともに、前記溶融灰
を付着させた砂又は砂状固形物の回収室を前記炉床の半
径方向外方に設けたことを特徴としている。
【００２７】請求項１２に記載のように、前記バーナー
から発生する燃焼ガス中の固体燃料灰分を前記溶融灰旋
回器および前記溶融灰処理装置を介して分離除去したの
ち、燃焼ガスを複数ラインに分配して前記炉内に吹き込
む複数の燃焼ガス吹込み口を設けることが好ましい。
から発生する燃焼ガス中の固体燃料灰分を前記溶融灰旋
回器および前記溶融灰処理装置を介して分離除去したの
ち、燃焼ガスを複数ラインに分配して前記炉内に吹き込
む複数の燃焼ガス吹込み口を設けることが好ましい。
【００２８】請求項１３に記載のように、前記溶融灰旋
回器における溶融灰接触壁に水冷機構を配備することが
望ましい。
回器における溶融灰接触壁に水冷機構を配備することが
望ましい。
【００２９】請求項１４に記載のように、前記バーナー
が石炭粉を使用する複数の石炭バーナーからなり、それ
らのバーナーのうちの少なくとも一部のバーナーを未燃
焼ガスが生じる石炭部分燃焼バーナーとし、該石炭部分
燃焼バーナーから炉内へ送り出される燃焼ガスの各吹込
み口に臨ませて空気吹込み装置の吹込み口を設けること
ができる。
が石炭粉を使用する複数の石炭バーナーからなり、それ
らのバーナーのうちの少なくとも一部のバーナーを未燃
焼ガスが生じる石炭部分燃焼バーナーとし、該石炭部分
燃焼バーナーから炉内へ送り出される燃焼ガスの各吹込
み口に臨ませて空気吹込み装置の吹込み口を設けること
ができる。
【００３０】請求項１５に記載のように、前記熱交換器
が蒸気発生用ボイラであって、該ボイラにより発生させ
た蒸気の一部を前記バーナーに送り込むようにすること
ができる。
が蒸気発生用ボイラであって、該ボイラにより発生させ
た蒸気の一部を前記バーナーに送り込むようにすること
ができる。
【００３１】請求項１６に記載のように、前記回転炉床
炉の炉床上の外周部を溶融灰の回収スペースに形成し、
該溶融灰を付着させるための砂又は砂状固形物を前記回
収スペース上に供給する供給装置を設けるとともに、前
記溶融灰を付着させた砂又は砂状固形物の回収室を前記
炉床の半径方向外方に設けることができる。
炉の炉床上の外周部を溶融灰の回収スペースに形成し、
該溶融灰を付着させるための砂又は砂状固形物を前記回
収スペース上に供給する供給装置を設けるとともに、前
記溶融灰を付着させた砂又は砂状固形物の回収室を前記
炉床の半径方向外方に設けることができる。
【００３２】請求項１７に記載のように、前記回転炉床
炉が円板状炉床と炉床カバーとを備えるとともに、該炉
床の周囲と前記炉床カバーとの間に水封機構を介設し、
前記回転炉床炉の炉床上の外周部を溶融灰の回収スペー
スに形成し、該回収スペース上の溶融灰が前記水封機構
の貯水部に落下するように構成し、該貯水部に水中で固
化した溶融灰の掻き揚げ装置を配備するのが望ましい。
炉が円板状炉床と炉床カバーとを備えるとともに、該炉
床の周囲と前記炉床カバーとの間に水封機構を介設し、
前記回転炉床炉の炉床上の外周部を溶融灰の回収スペー
スに形成し、該回収スペース上の溶融灰が前記水封機構
の貯水部に落下するように構成し、該貯水部に水中で固
化した溶融灰の掻き揚げ装置を配備するのが望ましい。
【００３３】請求項１８に記載のように、前記溶融灰の
回収スペース上に溶融灰の掻き取り装置を配設すること
ができる。
回収スペース上に溶融灰の掻き取り装置を配設すること
ができる。
【００３４】請求項１９に記載のように、燃焼ガスを複
数ラインに分配して前記炉内に吹き込む複数の前記燃焼
ガス吹込み口より下流側に、燃焼ガスの温度調節用空気
の導入装置を設けることが望ましい。
数ラインに分配して前記炉内に吹き込む複数の前記燃焼
ガス吹込み口より下流側に、燃焼ガスの温度調節用空気
の導入装置を設けることが望ましい。
【００３５】請求項２０に記載のように、前記造粒物装
入装置の近傍でかつ炉床の回転方向寄りに位置する燃焼
ガス吹込み口を、炉床上に装入される造粒物の方向に向
けるのがよい。
入装置の近傍でかつ炉床の回転方向寄りに位置する燃焼
ガス吹込み口を、炉床上に装入される造粒物の方向に向
けるのがよい。
【００３６】
【００３７】上記の構成を有する請求項１記載の金属酸
化物の還元法あるいは請求項１１記載の回転炉床炉によ
れば、石炭バーナーから発生する燃焼ガスを旋回器の円
筒状内壁の接線方向に吹き込み、旋回させることにより
遠心力によって溶融した石炭灰を分離し、自重により落
下させて除去する。これにより、石炭バーナーから発生
する石炭灰の大部分（実績では８０％程度）が除去され
た状態の燃焼ガスによって、回転炉床炉内が加熱される
から、石炭灰によるトラブルが大幅に減少する。これに
より、石炭バーナーから発生する燃焼ガス中の石炭灰の
大部分が除去される。また、石炭バーナーへは回転炉床
炉から排出される排ガスの保有熱で予熱した空気などの
酸素含有ガスが導入されるから、石炭を用いても効率よ
くガス化され、所定の温度（一般に、１３５０℃〜１４
５０℃）に達する。このようにして、炉内へ送り込まれ
る石炭灰の量が激減されるので、従来、石炭灰により生
じていた種々のトラブルが軽減される。そして、炉床上
に装入された造粒物は加熱され、造粒物の酸化金属中の
酸素が除去され、つまり還元されて還元金属となる。造
粒物内で生じる反応は、図１３に示すように下記の式の
ようになる。
化物の還元法あるいは請求項１１記載の回転炉床炉によ
れば、石炭バーナーから発生する燃焼ガスを旋回器の円
筒状内壁の接線方向に吹き込み、旋回させることにより
遠心力によって溶融した石炭灰を分離し、自重により落
下させて除去する。これにより、石炭バーナーから発生
する石炭灰の大部分（実績では８０％程度）が除去され
た状態の燃焼ガスによって、回転炉床炉内が加熱される
から、石炭灰によるトラブルが大幅に減少する。これに
より、石炭バーナーから発生する燃焼ガス中の石炭灰の
大部分が除去される。また、石炭バーナーへは回転炉床
炉から排出される排ガスの保有熱で予熱した空気などの
酸素含有ガスが導入されるから、石炭を用いても効率よ
くガス化され、所定の温度（一般に、１３５０℃〜１４
５０℃）に達する。このようにして、炉内へ送り込まれ
る石炭灰の量が激減されるので、従来、石炭灰により生
じていた種々のトラブルが軽減される。そして、炉床上
に装入された造粒物は加熱され、造粒物の酸化金属中の
酸素が除去され、つまり還元されて還元金属となる。造
粒物内で生じる反応は、図１３に示すように下記の式の
ようになる。
【００３８】 また、炉内に吹き込まれ、炉床上に滴下する溶融灰は、
敷設された砂によって受け取られるので、炉床上の外周
部の回収室には固着しない。このため、砂上で固化した
溶融灰を砂と共に回収でき、メンテナンスが容易にな
る。 請求項２記載の金属酸化物の還元法あるいは請求項
１２記載の回転炉床炉によれば、炉全体で使用する石炭
バーナー、旋回器および溶融灰分離処理装置の数を最小
限に削減でき、コストダウンを図れる。
敷設された砂によって受け取られるので、炉床上の外周
部の回収室には固着しない。このため、砂上で固化した
溶融灰を砂と共に回収でき、メンテナンスが容易にな
る。 請求項２記載の金属酸化物の還元法あるいは請求項
１２記載の回転炉床炉によれば、炉全体で使用する石炭
バーナー、旋回器および溶融灰分離処理装置の数を最小
限に削減でき、コストダウンを図れる。
【００３９】請求項３記載の金属酸化物の還元法あるい
は請求項１７記載の回転炉床炉によれば、除去されたの
ちの燃焼ガス中に含まれ、炉内に吹き込まれた溶融状態
の石炭灰は水中に落下して急激に冷却されることによっ
て、数ｍｍの砂状粒子になるので、路盤材として有効に
利用できる。一方、溶融灰をゆっくりと冷却すると、大
きな塊になるために、有効に利用するには粉砕装置が必
要になる。また、石炭灰が溶融状態でなく、飛散状態の
灰の場合には、微粉ダストになるために取り扱いが難し
い。
は請求項１７記載の回転炉床炉によれば、除去されたの
ちの燃焼ガス中に含まれ、炉内に吹き込まれた溶融状態
の石炭灰は水中に落下して急激に冷却されることによっ
て、数ｍｍの砂状粒子になるので、路盤材として有効に
利用できる。一方、溶融灰をゆっくりと冷却すると、大
きな塊になるために、有効に利用するには粉砕装置が必
要になる。また、石炭灰が溶融状態でなく、飛散状態の
灰の場合には、微粉ダストになるために取り扱いが難し
い。
【００４０】請求項４記載の金属酸化物の還元法によれ
ば、石炭バーナーに送り込まれる燃焼用空気に純酸素な
どの酸素ガスを混合して用いることにより、ガス中の酸
素含有量が増え、熱効率が向上する。空気中には約７８
％の窒素ガスが含まれているため、空気だけを送り込む
と、発生する排ガスの量が多くなり、かつ排ガスが持ち
去る熱量も多くなって熱効率が低下するが、このような
不都合が解消される。
ば、石炭バーナーに送り込まれる燃焼用空気に純酸素な
どの酸素ガスを混合して用いることにより、ガス中の酸
素含有量が増え、熱効率が向上する。空気中には約７８
％の窒素ガスが含まれているため、空気だけを送り込む
と、発生する排ガスの量が多くなり、かつ排ガスが持ち
去る熱量も多くなって熱効率が低下するが、このような
不都合が解消される。
【００４１】請求項５記載の金属酸化物の還元法あるい
は請求項１４記載の回転炉床炉によれば、炉内に吹き込
まれた未燃焼成分を含む燃焼ガスが炉内を通過する際
に、空気が吹き込まれることによって順次燃焼させられ
るので、図１０（ｂ）に示すように、きめ細かい炉内温
度のコントロールが可能になる。
は請求項１４記載の回転炉床炉によれば、炉内に吹き込
まれた未燃焼成分を含む燃焼ガスが炉内を通過する際
に、空気が吹き込まれることによって順次燃焼させられ
るので、図１０（ｂ）に示すように、きめ細かい炉内温
度のコントロールが可能になる。
【００４２】請求項６記載の金属酸化物の還元法あるい
は請求項１５記載の回転炉床炉によれば、蒸気の一部が
石炭バーナーに送り込まれることにより、燃焼排出ガス
（排ガス）中のＮＯｘが減少する。
は請求項１５記載の回転炉床炉によれば、蒸気の一部が
石炭バーナーに送り込まれることにより、燃焼排出ガス
（排ガス）中のＮＯｘが減少する。
【００４３】
【００４４】請求項９記載の金属酸化物の還元法あるい
は請求項１９記載の回転炉床炉によれば、炉内に造粒物
を装入した状態で例えば灰の溶融温度以下の低温ガスを
吹き込むことができるから、造粒物の温度が急上昇して
造粒物中の水分や揮発分が短時間で揮発して破裂するこ
とがない。また、ガス温度を下げているので、炉内に吹
き込まれるガス中に浮遊する溶融灰が固化し、ダストと
して取り扱える。
は請求項１９記載の回転炉床炉によれば、炉内に造粒物
を装入した状態で例えば灰の溶融温度以下の低温ガスを
吹き込むことができるから、造粒物の温度が急上昇して
造粒物中の水分や揮発分が短時間で揮発して破裂するこ
とがない。また、ガス温度を下げているので、炉内に吹
き込まれるガス中に浮遊する溶融灰が固化し、ダストと
して取り扱える。
【００４５】請求項１０記載の金属酸化物の還元法ある
いは請求項２０記載の回転炉床炉によれば、例えば造粒
物の装入場所近傍の石炭バーナーから炉内に吹き込むガ
スを、炉床上の造粒物に向けることにより、ガス中に浮
遊する溶融灰の大部分が造粒物に接触して捉えられる。
これにより、排ガス出口から煙道に至る溶融灰の量を大
幅に削減できるとともに、造粒物にガスを直接接触させ
るので、ガス温度を下げても従来の熱放射法による熱伝
達に比べて、伝熱効率が飛躍的に向上する。
いは請求項２０記載の回転炉床炉によれば、例えば造粒
物の装入場所近傍の石炭バーナーから炉内に吹き込むガ
スを、炉床上の造粒物に向けることにより、ガス中に浮
遊する溶融灰の大部分が造粒物に接触して捉えられる。
これにより、排ガス出口から煙道に至る溶融灰の量を大
幅に削減できるとともに、造粒物にガスを直接接触させ
るので、ガス温度を下げても従来の熱放射法による熱伝
達に比べて、伝熱効率が飛躍的に向上する。
【００４６】請求項１３記載の回転炉床炉によれば、溶
融灰が接触する旋回器内の壁面が水冷され、溶融灰が壁
面に接触して該壁面をセルフコーティングする。このた
め、旋回器の内壁を耐火物でライニングする必要性がな
いうえに、逆に耐火物でライニングすると、耐火物が溶
融灰により損耗し、定期的に耐火物を補修しなければな
らなくなるので、金属還元プラントの稼働率（生産性）
が悪化する。これに対し、本請求項に係る回転炉床炉で
は、多少の熱的ロスがあるものの、メンテナンスフリー
である。
融灰が接触する旋回器内の壁面が水冷され、溶融灰が壁
面に接触して該壁面をセルフコーティングする。このた
め、旋回器の内壁を耐火物でライニングする必要性がな
いうえに、逆に耐火物でライニングすると、耐火物が溶
融灰により損耗し、定期的に耐火物を補修しなければな
らなくなるので、金属還元プラントの稼働率（生産性）
が悪化する。これに対し、本請求項に係る回転炉床炉で
は、多少の熱的ロスがあるものの、メンテナンスフリー
である。
【００４７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る酸化金属の
還元方法および回転炉床炉の実施の形態を図面に基づい
て説明する。
還元方法および回転炉床炉の実施の形態を図面に基づい
て説明する。
【００４８】図１は回転炉床炉を使用して金属酸化物を
還元する工程を示すフロー、図２は回転炉床炉の実施例
を示す図３のＡ−Ａ線断面図、図３は図２の回転炉床炉
を概略的に示す平面図である。
還元する工程を示すフロー、図２は回転炉床炉の実施例
を示す図３のＡ−Ａ線断面図、図３は図２の回転炉床炉
を概略的に示す平面図である。
【００４９】図１に示すように、鉄鉱石粉および酸化鉄
ダスト等の酸化鉄Ａに、石炭およびコークス等の炭素を
含む還元剤Ｂ、石灰石およびドロマイト等の脱硫剤Ｃを
粉砕機３１で粉砕して粉状にしたものを、ミキサー３２
で撹拌混合したのち、ブリケッター又はぺレタイザー３
３により造粒してブリケット又はペレットの造粒物Ｄが
形成される。これらの造粒物Ｄは、造粒物装入装置とし
てのフィーダー３４により、回転炉床炉１内の炉床２上
に装入される。
ダスト等の酸化鉄Ａに、石炭およびコークス等の炭素を
含む還元剤Ｂ、石灰石およびドロマイト等の脱硫剤Ｃを
粉砕機３１で粉砕して粉状にしたものを、ミキサー３２
で撹拌混合したのち、ブリケッター又はぺレタイザー３
３により造粒してブリケット又はペレットの造粒物Ｄが
形成される。これらの造粒物Ｄは、造粒物装入装置とし
てのフィーダー３４により、回転炉床炉１内の炉床２上
に装入される。
【００５０】回転炉床炉１は、図２および図３に示すよ
うに、円形環状の炉床２がベース３上の円周方向に間隔
をあけて配設された複数の車輪４により水平回転可能に
支持されており、ベース３の中心部に配設された駆動装
置５により一定速度で回転する。また炉床２の上方に
は、略円筒状の炉床カバー６がベース３上に立設された
複数本の支柱７により支承されている。炉床カバー６と
炉床２との間には水封装置８が円環状に介設され、炉１
内は気密状態に保持されている。水封装置８は、円環状
の貯水部８ａを環状壁８ｂを介して炉床カバー６の周縁
部より吊設し、炉床２の外周から貯水部８ａの水中に垂
下される環状壁８ｃにより構成されている。
うに、円形環状の炉床２がベース３上の円周方向に間隔
をあけて配設された複数の車輪４により水平回転可能に
支持されており、ベース３の中心部に配設された駆動装
置５により一定速度で回転する。また炉床２の上方に
は、略円筒状の炉床カバー６がベース３上に立設された
複数本の支柱７により支承されている。炉床カバー６と
炉床２との間には水封装置８が円環状に介設され、炉１
内は気密状態に保持されている。水封装置８は、円環状
の貯水部８ａを環状壁８ｂを介して炉床カバー６の周縁
部より吊設し、炉床２の外周から貯水部８ａの水中に垂
下される環状壁８ｃにより構成されている。
【００５１】本例では、図４に示すように炉床２の周縁
部２ａを一段低くして溶融灰Ｅの回収部に形成してあ
る。また、図示は省略するが、炉床２の周縁部２ａ上に
溜った溶融灰Ｅを掻き落とすために、掻き取り板（灰掻
き取り装置）９（図８参照）が半径方向から先端側を炉
床２の回転方向へ傾斜させて炉床カバー６から垂設さ
れ、周縁部２上の溶融灰Ｅを掻き取り板９（図８）で貯
水部８ａに掻き落とすようになっている。さらに、図５
に示すように、貯水部８ａの特定箇所には、水中で粉状
に固化された溶融灰Ｅを掻き揚げて搬出するためのフラ
イトコンベヤ１０が配備されている。なお、本例におけ
るフライトコンベヤ１０は、後述する溶融灰処理装置１
３（図３参照）を構成する。
部２ａを一段低くして溶融灰Ｅの回収部に形成してあ
る。また、図示は省略するが、炉床２の周縁部２ａ上に
溜った溶融灰Ｅを掻き落とすために、掻き取り板（灰掻
き取り装置）９（図８参照）が半径方向から先端側を炉
床２の回転方向へ傾斜させて炉床カバー６から垂設さ
れ、周縁部２上の溶融灰Ｅを掻き取り板９（図８）で貯
水部８ａに掻き落とすようになっている。さらに、図５
に示すように、貯水部８ａの特定箇所には、水中で粉状
に固化された溶融灰Ｅを掻き揚げて搬出するためのフラ
イトコンベヤ１０が配備されている。なお、本例におけ
るフライトコンベヤ１０は、後述する溶融灰処理装置１
３（図３参照）を構成する。
【００５２】図３に示すように、回転炉床炉１の炉床２
には、本例では３組の石炭バーナー１１が円周方向に間
隔をあけて配備されている。各石炭バーナー１１には、
溶融灰旋回器１２および溶融灰処理装置１３が備えられ
ている。本例では図１１に示すように、横形円筒形状の
旋回器１２が使用され、石炭バーナー１１から発生する
燃焼ガスＦが旋回器１２の円筒状内壁の接線方向に吹き
込まれ、燃焼ガスＦ中の溶融灰Ｅが遠心力によって内壁
面に沿って分離除去されたのち、旋回器１２の先端部近
くの下面に下向きに突設された筒状落下孔１２ａから溶
融灰Ｅが落下して取り出され、溶融灰処理装置１３によ
り処理される。また、図示は省略するが、旋回器１２の
円筒状内壁１２ｂは、周囲にウォータジャケットを配備
して冷却水を循環させることにより、内壁１２ｂを常時
冷却し内壁１２ｂに接触する溶融灰の一部によってセル
フコーティングするようにしている。こうして、溶融灰
が５０％〜８０％ほど除去されたのち、燃焼ガスはヘッ
ダー１４に供給され、複数ライン（３ライン又は４ライ
ン）の燃焼ガス吹込み装置１５に分配され、回転炉床炉
１内に吹き込まれる。
には、本例では３組の石炭バーナー１１が円周方向に間
隔をあけて配備されている。各石炭バーナー１１には、
溶融灰旋回器１２および溶融灰処理装置１３が備えられ
ている。本例では図１１に示すように、横形円筒形状の
旋回器１２が使用され、石炭バーナー１１から発生する
燃焼ガスＦが旋回器１２の円筒状内壁の接線方向に吹き
込まれ、燃焼ガスＦ中の溶融灰Ｅが遠心力によって内壁
面に沿って分離除去されたのち、旋回器１２の先端部近
くの下面に下向きに突設された筒状落下孔１２ａから溶
融灰Ｅが落下して取り出され、溶融灰処理装置１３によ
り処理される。また、図示は省略するが、旋回器１２の
円筒状内壁１２ｂは、周囲にウォータジャケットを配備
して冷却水を循環させることにより、内壁１２ｂを常時
冷却し内壁１２ｂに接触する溶融灰の一部によってセル
フコーティングするようにしている。こうして、溶融灰
が５０％〜８０％ほど除去されたのち、燃焼ガスはヘッ
ダー１４に供給され、複数ライン（３ライン又は４ライ
ン）の燃焼ガス吹込み装置１５に分配され、回転炉床炉
１内に吹き込まれる。
【００５３】燃焼ガス吹込み装置１５は、フィーダー３
４から還元鉄取出装置３５にかけて反時計方向にほぼ等
間隔に配置されている。３組目の燃焼ガス吹込み装置１
５と２組目の燃焼ガス吹込み装置１５の間に、排ガス出
口３６が設けられている。また、２組目の燃焼ガス吹込
み装置１５の各吹込み口１５ａおよび３組目の燃焼ガス
吹込み装置１５の各吹込み口１５ａに空気吹き込み口１
６ａを臨ませて、空気吹込み装置１６を配設している。
これは、２組目および３組目の石炭バーナー１１に石炭
部分燃焼バーナーを用いているからである。つまり、石
炭を燃焼させるためのバーナーに送り込む空気量または
酸素富化空気量を少なくし、石炭を完全には燃焼させな
いで未燃焼成分ガスが生じるようにしている。したがっ
て、空気吹込み装置１６から空気を吹き込むことによ
り、それらの未燃焼成分ガスと還元反応により発生した
ＣＯガスを燃焼させられるので、図１０（ｂ）の炉内温
度グラフに示すように炉内の温度をきめ細かくコントロ
ールすることができる。一方、図１０（ａ）は従来の一
般的な石炭バーナーを用いた場合に炉内温度が変化する
状態を示すグラフであり、横軸は石炭バーナーのガス吹
き込み口からの距離を表しており、離れるに従って温度
が徐々に低下する。
４から還元鉄取出装置３５にかけて反時計方向にほぼ等
間隔に配置されている。３組目の燃焼ガス吹込み装置１
５と２組目の燃焼ガス吹込み装置１５の間に、排ガス出
口３６が設けられている。また、２組目の燃焼ガス吹込
み装置１５の各吹込み口１５ａおよび３組目の燃焼ガス
吹込み装置１５の各吹込み口１５ａに空気吹き込み口１
６ａを臨ませて、空気吹込み装置１６を配設している。
これは、２組目および３組目の石炭バーナー１１に石炭
部分燃焼バーナーを用いているからである。つまり、石
炭を燃焼させるためのバーナーに送り込む空気量または
酸素富化空気量を少なくし、石炭を完全には燃焼させな
いで未燃焼成分ガスが生じるようにしている。したがっ
て、空気吹込み装置１６から空気を吹き込むことによ
り、それらの未燃焼成分ガスと還元反応により発生した
ＣＯガスを燃焼させられるので、図１０（ｂ）の炉内温
度グラフに示すように炉内の温度をきめ細かくコントロ
ールすることができる。一方、図１０（ａ）は従来の一
般的な石炭バーナーを用いた場合に炉内温度が変化する
状態を示すグラフであり、横軸は石炭バーナーのガス吹
き込み口からの距離を表しており、離れるに従って温度
が徐々に低下する。
【００５４】排ガス出口３６から排出される排ガスは、
図１に示すように排ガスボイラー３７へ送られ、蒸気を
発生させたのち、熱交換器３８では燃焼用空気が加熱さ
れる。発生させた蒸気の一部は石炭バーナー１１に送り
込まれ、排ガス中のＮＯｘを減少するために使用され
る。また石炭バーナー１１で使用する燃焼用空気も加熱
したものを用いるため、熱効率が向上する。ところで、
空気中には約７８％の窒素ガスが含まれており、これに
より発生する排ガスの量が多くなり、かつ排ガスが持ち
去る熱量も多くなって熱効率が低下する。そこで、燃焼
用空気に純酸素ガスを混合して用いることにより、熱効
率が向上する。なお、熱交換器３８から排出された排ガ
スは、冷却除塵機３９等を経て煙突４０から大気中へ放
散される。
図１に示すように排ガスボイラー３７へ送られ、蒸気を
発生させたのち、熱交換器３８では燃焼用空気が加熱さ
れる。発生させた蒸気の一部は石炭バーナー１１に送り
込まれ、排ガス中のＮＯｘを減少するために使用され
る。また石炭バーナー１１で使用する燃焼用空気も加熱
したものを用いるため、熱効率が向上する。ところで、
空気中には約７８％の窒素ガスが含まれており、これに
より発生する排ガスの量が多くなり、かつ排ガスが持ち
去る熱量も多くなって熱効率が低下する。そこで、燃焼
用空気に純酸素ガスを混合して用いることにより、熱効
率が向上する。なお、熱交換器３８から排出された排ガ
スは、冷却除塵機３９等を経て煙突４０から大気中へ放
散される。
【００５５】また、石炭バーナー１１で燃料として使用
する石炭（粉）は、排ガスが保有する熱によりあらかじ
め乾燥および予熱して使用すると、熱効率が改善され
る。具体的には、石炭を粉状に粉砕するための粉砕機に
排ガスを導入する。さらに、フィーダー３４により造粒
物Ｄを炉１内に装入する前に、排ガスの保有熱により造
粒物Ｄを乾燥・予熱することにより、生産性が向上し、
熱効率も向上する。
する石炭（粉）は、排ガスが保有する熱によりあらかじ
め乾燥および予熱して使用すると、熱効率が改善され
る。具体的には、石炭を粉状に粉砕するための粉砕機に
排ガスを導入する。さらに、フィーダー３４により造粒
物Ｄを炉１内に装入する前に、排ガスの保有熱により造
粒物Ｄを乾燥・予熱することにより、生産性が向上し、
熱効率も向上する。
【００５６】次に、図６〜図８は溶融灰回収装置の別の
実施例を示す部分断面図である。図６のように、本例で
は炉床２の周縁部２ａの上方に、溶融灰Ｅを付着させる
ための砂Ｓを自動供給するシュート１７が垂設され、周
縁部２ａ上に自動的に供給される。周縁部２ａ上に供給
された砂Ｓは、図示を省略した均し板により平らに均さ
れる。なお、砂Ｓに代えて、例えば固化させた塊状の溶
融灰を粉砕機で粉砕したものを使用してもよい。周縁部
２ａ上の砂Ｓに付着した溶融灰Ｅは、図７のように水封
装置８の外側（半径方向の外側）に溶融灰回収室１８が
設けられており、図８に示すように掻き取り装置として
のスクレーパ９によって回収室１８へ取り出される。
実施例を示す部分断面図である。図６のように、本例で
は炉床２の周縁部２ａの上方に、溶融灰Ｅを付着させる
ための砂Ｓを自動供給するシュート１７が垂設され、周
縁部２ａ上に自動的に供給される。周縁部２ａ上に供給
された砂Ｓは、図示を省略した均し板により平らに均さ
れる。なお、砂Ｓに代えて、例えば固化させた塊状の溶
融灰を粉砕機で粉砕したものを使用してもよい。周縁部
２ａ上の砂Ｓに付着した溶融灰Ｅは、図７のように水封
装置８の外側（半径方向の外側）に溶融灰回収室１８が
設けられており、図８に示すように掻き取り装置として
のスクレーパ９によって回収室１８へ取り出される。
【００５７】図９は回転炉床炉の他の実施例を示すもの
で、本例では、フィーダー３４の近傍に位置する石炭バ
ーナー１１から炉１’内に吹き込む燃焼ガスの温度を溶
融灰Ｅの溶融温度以下に下げている。旋回器１２（図１
１参照）で溶融灰Ｅを取り出す（分離除去する）ために
は、石炭バーナー１１の出口の燃焼ガスＦ（図１１）の
温度は石炭灰Ｅの溶融温度以上にする必要がある。そこ
で、石炭バーナー１１に接続される旋回器１２から送り
出された燃焼ガスＦに、常温の空気を混入して炉１’内
に吹き込んでいる。しかし、その他の２組の石炭バーナ
ー１１から吹き込む燃焼ガスの温度は、高温（石炭灰の
溶融温度以上）に保持して熱効率を高くするため、炉床
カバー６に分割壁１９を下向けに突設するとともに、分
割壁１９の手前（上流側）に低温ガス専用の排出口２０
を設けて低温の排ガスを抜き出すようにしている。その
他の構成については上記実施例に共通するので、説明を
省略している。
で、本例では、フィーダー３４の近傍に位置する石炭バ
ーナー１１から炉１’内に吹き込む燃焼ガスの温度を溶
融灰Ｅの溶融温度以下に下げている。旋回器１２（図１
１参照）で溶融灰Ｅを取り出す（分離除去する）ために
は、石炭バーナー１１の出口の燃焼ガスＦ（図１１）の
温度は石炭灰Ｅの溶融温度以上にする必要がある。そこ
で、石炭バーナー１１に接続される旋回器１２から送り
出された燃焼ガスＦに、常温の空気を混入して炉１’内
に吹き込んでいる。しかし、その他の２組の石炭バーナ
ー１１から吹き込む燃焼ガスの温度は、高温（石炭灰の
溶融温度以上）に保持して熱効率を高くするため、炉床
カバー６に分割壁１９を下向けに突設するとともに、分
割壁１９の手前（上流側）に低温ガス専用の排出口２０
を設けて低温の排ガスを抜き出すようにしている。その
他の構成については上記実施例に共通するので、説明を
省略している。
【００５８】本例の回転炉床炉１’では、炉内に造粒物
Ｄが装入された直後は低温（灰の溶融温度以下）のガス
が吹き込まれるために、造粒物Ｄの温度が急上昇して造
粒物Ｄ中の水分や揮発分が短時間で揮発して破裂するこ
とがない。また、ガス温度を下げているので、炉１’内
に吹き込まれるガス中の溶融灰Ｅは固化しており、ダス
トとして取り扱えるが、飛散するので取り扱いにくい。
一方、ガスの温度が灰の溶融温度より高い場合には、装
入直後の造粒物Ｄに熱が吸収されて急激に炉内（造粒物
Ｅの装入位置付近）の温度が低下し、溶融灰Ｅが炉１’
内の各所に付着するおそれがある。
Ｄが装入された直後は低温（灰の溶融温度以下）のガス
が吹き込まれるために、造粒物Ｄの温度が急上昇して造
粒物Ｄ中の水分や揮発分が短時間で揮発して破裂するこ
とがない。また、ガス温度を下げているので、炉１’内
に吹き込まれるガス中の溶融灰Ｅは固化しており、ダス
トとして取り扱えるが、飛散するので取り扱いにくい。
一方、ガスの温度が灰の溶融温度より高い場合には、装
入直後の造粒物Ｄに熱が吸収されて急激に炉内（造粒物
Ｅの装入位置付近）の温度が低下し、溶融灰Ｅが炉１’
内の各所に付着するおそれがある。
【００５９】また、フィーダー３４の近傍に位置する石
炭バーナー１１から炉１’内に吹き込むガスを、炉床２
上に装入された造粒物Ｄに向けることにより、ガス中に
浮遊する溶融灰Ｅの大部分が造粒物Ｄに接触して捉えら
れる。この結果、排ガス出口３６から煙道（図示せず）
に至る溶融灰Ｅを削減できる。造粒物Ｄにガスを直接に
接触させるので、ガス温度を下げても従来の熱放射法に
よる熱伝達に比べて、伝熱効率が飛躍的に向上する。な
お、造粒物Ｄに溶融灰Ｅが付着しても全体としてその量
は少ないので、還元鉄の性状には致命的な影響がない。
炭バーナー１１から炉１’内に吹き込むガスを、炉床２
上に装入された造粒物Ｄに向けることにより、ガス中に
浮遊する溶融灰Ｅの大部分が造粒物Ｄに接触して捉えら
れる。この結果、排ガス出口３６から煙道（図示せず）
に至る溶融灰Ｅを削減できる。造粒物Ｄにガスを直接に
接触させるので、ガス温度を下げても従来の熱放射法に
よる熱伝達に比べて、伝熱効率が飛躍的に向上する。な
お、造粒物Ｄに溶融灰Ｅが付着しても全体としてその量
は少ないので、還元鉄の性状には致命的な影響がない。
【００６０】以上に本発明の回転炉床炉の実施例につい
て説明したが、本発明は下記のように実施することがで
きる。
て説明したが、本発明は下記のように実施することがで
きる。
【００６１】 横形の旋回器１２に代えて、図１２に
示すようにサイクロンセパレータのような縦形の旋回器
１２’を使用することができる。
示すようにサイクロンセパレータのような縦形の旋回器
１２’を使用することができる。
【００６２】 上記実施例は回転炉床炉１で酸化鉄を
還元する場合を示しているが、回転炉床炉１を溶融還元
炉と組み合わせ、酸化鉄の予備還元用に使用してもよ
い。
還元する場合を示しているが、回転炉床炉１を溶融還元
炉と組み合わせ、酸化鉄の予備還元用に使用してもよ
い。
【００６３】 言うまでもないが、酸化鉄以外の酸化
金属物を還元するのに使用できる。
金属物を還元するのに使用できる。
【００６４】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明に係る金属酸化物の還元方法とこの還元法に使用
する回転炉床炉には、次のような優れた効果がある。
本発明に係る金属酸化物の還元方法とこの還元法に使用
する回転炉床炉には、次のような優れた効果がある。
【００６５】(1) 請求項１・１１の発明は、天然ガスや
石油などの燃料に代わって安価な石炭を燃料に使用でき
るため、操業費が安い。
石油などの燃料に代わって安価な石炭を燃料に使用でき
るため、操業費が安い。
【００６６】(2) 炉内に燃焼ガスを送り込む前に、石炭
中から発生した灰の半分以上（実績では８０％程度ま
で）を分離除去できるから、炉内における石炭灰に起因
するトラブルを最小限に削減できる。
中から発生した灰の半分以上（実績では８０％程度ま
で）を分離除去できるから、炉内における石炭灰に起因
するトラブルを最小限に削減できる。
【００６７】(3) また、石炭バーナーから発生する燃焼
ガス中の石炭灰の大部分が除去され、石炭バーナーへは
回転炉床炉から排出される排ガスの保有熱で予熱した空
気などの酸素含有ガスが導入されるから、石炭を用いて
も効率よくガス化され、炉床上に装入された造粒物を加
熱でき、造粒物中の酸化金属を還元して還元金属を製造
できる。さらに、炉内に吹き込まれて炉床上に滴下する
溶融灰を、炉床上に敷設した砂によって受け取れるの
で、炉床上で固着するのを防止でき、メンテナンスが容
易になる。
ガス中の石炭灰の大部分が除去され、石炭バーナーへは
回転炉床炉から排出される排ガスの保有熱で予熱した空
気などの酸素含有ガスが導入されるから、石炭を用いて
も効率よくガス化され、炉床上に装入された造粒物を加
熱でき、造粒物中の酸化金属を還元して還元金属を製造
できる。さらに、炉内に吹き込まれて炉床上に滴下する
溶融灰を、炉床上に敷設した砂によって受け取れるの
で、炉床上で固着するのを防止でき、メンテナンスが容
易になる。
【００６８】(4) 請求項２記載の金属酸化物還元法ある
いは請求項１２記載の回転炉床炉では、炉全体で使用す
る石炭バーナー、旋回器および溶融灰分離処理装置の数
を最小限に削減でき、コストダウンを図れる。
いは請求項１２記載の回転炉床炉では、炉全体で使用す
る石炭バーナー、旋回器および溶融灰分離処理装置の数
を最小限に削減でき、コストダウンを図れる。
【００６９】(5) 請求項３記載の金属酸化物還元法ある
いは請求項１７記載の回転炉床炉では、燃焼ガス中の炉
内に吹き込まれる石炭灰は溶融状態であるので、飛散状
態の灰に比べて取り扱い易く、また溶融状の石炭灰は水
中に落下して急激に冷却されることによって数ｍｍの砂
状粒子になるので、路盤材として有効に利用できる。
いは請求項１７記載の回転炉床炉では、燃焼ガス中の炉
内に吹き込まれる石炭灰は溶融状態であるので、飛散状
態の灰に比べて取り扱い易く、また溶融状の石炭灰は水
中に落下して急激に冷却されることによって数ｍｍの砂
状粒子になるので、路盤材として有効に利用できる。
【００７０】(6) 請求項４記載の金属酸化物還元法で
は、石炭バーナーに送り込まれる燃焼用空気に酸素ガス
を混合して用いることにより、ガス中の酸素含有量が増
え、熱効率が向上する。
は、石炭バーナーに送り込まれる燃焼用空気に酸素ガス
を混合して用いることにより、ガス中の酸素含有量が増
え、熱効率が向上する。
【００７１】(7) 請求項５記載の金属酸化物還元法ある
いは請求項１４記載の回転炉床炉では、炉内に吹き込ま
れた未燃焼成分を含む燃焼ガスが炉内を通過する際に、
空気を吹き込むことによって順次燃焼させられるので、
炉内温度のきめ細かいコントロールが可能になる。
いは請求項１４記載の回転炉床炉では、炉内に吹き込ま
れた未燃焼成分を含む燃焼ガスが炉内を通過する際に、
空気を吹き込むことによって順次燃焼させられるので、
炉内温度のきめ細かいコントロールが可能になる。
【００７２】(8) 請求項６記載の金属酸化物還元法ある
いは請求項１５記載の回転炉床炉では、蒸気の一部を石
炭バーナーに送り込むことによって、排ガス中のＮＯｘ
を減少させられる。
いは請求項１５記載の回転炉床炉では、蒸気の一部を石
炭バーナーに送り込むことによって、排ガス中のＮＯｘ
を減少させられる。
【００７３】
【００７４】(10) 請求項９記載の金属酸化物還元法あ
るいは請求項１９記載の回転炉床炉では、炉内に造粒物
を装入した状態で例えば灰の溶融温度以下の低温ガスを
吹き込むことができるから、造粒物の温度が急上昇して
造粒物中の水分や揮発分が短時間で揮発して破裂するこ
とがない。またガス温度を下げているので、炉内に吹き
込まれるガス中に浮遊する溶融灰が固化し、ダストとし
て取り扱えるため、灰の取り扱いが容易になる。
るいは請求項１９記載の回転炉床炉では、炉内に造粒物
を装入した状態で例えば灰の溶融温度以下の低温ガスを
吹き込むことができるから、造粒物の温度が急上昇して
造粒物中の水分や揮発分が短時間で揮発して破裂するこ
とがない。またガス温度を下げているので、炉内に吹き
込まれるガス中に浮遊する溶融灰が固化し、ダストとし
て取り扱えるため、灰の取り扱いが容易になる。
【００７５】(11) 請求項１０記載の金属酸化物還元法
あるいは請求項２０記載の回転炉床炉では、例えば造粒
物の装入場所近傍の石炭バーナーから炉内に吹き込むガ
スを、炉床上の造粒物に向けることにより、ガス中に浮
遊する溶融灰の大部分が造粒物に接触して捉えられる。
これにより、排ガス出口から煙道に至る溶融灰の量を大
幅に削減できるとともに、造粒物にガスを直接接触させ
るので、ガス温度を下げても従来の熱放射法による熱伝
達に比べて、伝熱効率が飛躍的に向上する。
あるいは請求項２０記載の回転炉床炉では、例えば造粒
物の装入場所近傍の石炭バーナーから炉内に吹き込むガ
スを、炉床上の造粒物に向けることにより、ガス中に浮
遊する溶融灰の大部分が造粒物に接触して捉えられる。
これにより、排ガス出口から煙道に至る溶融灰の量を大
幅に削減できるとともに、造粒物にガスを直接接触させ
るので、ガス温度を下げても従来の熱放射法による熱伝
達に比べて、伝熱効率が飛躍的に向上する。
【００７６】(12) 請求項１３記載の回転炉床炉は、溶
融灰が接触する旋回器内の壁面が水冷され、溶融灰が壁
面に接触して壁面をセルフコーティングするので、旋回
器の内壁を耐火物でライニングする必要性がなく、メン
テナンスフリーになる。
融灰が接触する旋回器内の壁面が水冷され、溶融灰が壁
面に接触して壁面をセルフコーティングするので、旋回
器の内壁を耐火物でライニングする必要性がなく、メン
テナンスフリーになる。
【図１】本発明の実施例に係る回転炉床炉を使用して金
属酸化物を還元する工程を示すフローである。
属酸化物を還元する工程を示すフローである。
【図２】本発明の回転炉床炉の実施例を示す図３のＡ−
Ａ線断面図である。
Ａ線断面図である。
【図３】図２の回転炉床炉を概略的に示す平面図であ
る。
る。
【図４】炉床２の周縁部２ａを一段低くして溶融灰Ｅの
回収部に形成した実施例の回転炉床炉の一部を示す断面
図である。
回収部に形成した実施例の回転炉床炉の一部を示す断面
図である。
【図５】貯水部８ａの水中で粉状に固化された溶融灰Ｅ
を掻き揚げて搬出するためのフライトコンベヤ１０を備
えた実施例の回転炉床炉の一部を示す断面図である。
を掻き揚げて搬出するためのフライトコンベヤ１０を備
えた実施例の回転炉床炉の一部を示す断面図である。
【図６】本発明の溶融灰回収装置の別の実施例を示す部
分断面図である。
分断面図である。
【図７】本発明の溶融灰回収装置の別の実施例を示す部
分断面図である。
分断面図である。
【図８】炉床２の周縁部２ａ上の砂Ｓに付着した溶融灰
Ｅを掻き落とす灰掻き取り装置９を設けた実施例の回転
炉床炉の一部を示す断面図である。
Ｅを掻き落とす灰掻き取り装置９を設けた実施例の回転
炉床炉の一部を示す断面図である。
【図９】本発明の回転炉床炉の他の実施例を概略的に示
す平面図である。
す平面図である。
【図１０】図１０（ａ）は従来の一般的な石炭バーナー
を用いた場合の炉内温度の状態を示すグラフ、図１０
（ｂ）は本発明の実施例に係る石炭バーナーを用いた場
合の炉内温度を示すグラフである。
を用いた場合の炉内温度の状態を示すグラフ、図１０
（ｂ）は本発明の実施例に係る石炭バーナーを用いた場
合の炉内温度を示すグラフである。
【図１１】本発明の石炭バーナーに使用する横形旋回器
を示す、一部を切り欠いて表す正面図である。
を示す、一部を切り欠いて表す正面図である。
【図１２】本発明の石炭バーナーに使用する縦形旋回器
を示す、一部を切り欠いて表す正面図である。
を示す、一部を切り欠いて表す正面図である。
【図１３】造粒物Ｄ中の酸化鉄が加熱されて還元される
状態を説明するための説明図である。
状態を説明するための説明図である。
【図１４】従来の一般的な回転炉床炉におけるバーナー
（石油バーナーあるいは天然ガスバーナー）の配置等を
含む全体概要平面図である。
（石油バーナーあるいは天然ガスバーナー）の配置等を
含む全体概要平面図である。
１・１’ 回転炉床炉 ２ 炉床 ３ ベース ４ 車輪 ５ 駆動装置 ６ 炉床カバー ７ 支柱 ８ 水封装置 １１ 石炭バーナー １２ 溶融灰旋回器 １５ 燃焼ガス吹込み装置 ３４ フィーダー ３５ 還元鉄取出装置 Ａ 酸化鉄 Ｂ 還元剤 Ｃ 脱硫剤 Ｄ 造粒物（ブリケット又はペレット） Ｅ 石炭灰（溶融灰） Ｆ 燃焼ガス Ｓ 砂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｌ 7/00 Ｆ２３Ｌ 7/00 Ａ Ｃ 15/00 15/00 Ｂ Ｆ２７Ｄ 15/00 Ｆ２７Ｄ 15/00 Ｚ 17/00 １０１ 17/00 １０１Ａ １０１Ｄ １０１Ｇ (72)発明者 矢島 健一 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 (72)発明者 野本 博樹 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 審査官 山本 一正 (56)参考文献 特開 平10−330767（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−29808（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−60514（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−39143（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−54610（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−136747（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21B 11/08 C21B 13/10 F27D 15/00 F27D 17/00 101
Claims (20)
- 【請求項１】 石炭粉などの炭素を含む固体燃料粉と金
属酸化物粉とを混練して造粒化したのち、該造粒物を回
転炉床炉の炉床上に装入し、石炭粉などの固体燃料粉を
使用したバーナーにより発生する燃焼ガスにより前記造
粒物を加熱して金属酸化物を還元する方法であって、 前記回転炉床炉から排出される排ガスの保有熱を用いて
前記バーナーの燃焼用空気などの酸素含有ガスを予熱す
るとともに、前記バーナーにより発生した固体燃料灰を
含有した燃焼ガスを旋回させることにより遠心力にて燃
焼ガス中の固体燃料灰分を溶融状態において分離除去し
たのち、燃焼ガスを炉内に吹き込んで前記造粒物を加熱
するように構成し、 前記回転炉床炉の回転床上の前記造粒物の載置面と同一
高さ若しくは低い位置に、分離した前記溶融灰分を付着
させて回収する砂などの粒状固体を敷設したことを特徴
とする金属酸化物の還元法。 - 【請求項２】 前記バーナーの一つから発生する燃焼ガ
スを複数のラインに分配し、前記回転炉床炉の複数箇所
から送り込む請求項１記載の金属酸化物の還元法。 - 【請求項３】 分離した前記溶融灰分を水中に落下させ
急冷し、粒状化する請求項１又は２記載の金属酸化物の
還元法。 - 【請求項４】 前記バーナーへ酸素ガスを送り込み、前
記酸素含有ガス中の酸素濃度を高める請求項１〜３のい
ずれかに記載の金属酸化物の還元法。 - 【請求項５】 前記バーナーから発生する燃焼ガスが不
完全燃焼状態になってＣＯやＨ 2 などの可燃性成分が残
存するように、前記バーナーへの前記酸素含有ガスの送
り込み量を調整する請求項１〜４のいずれかに記載の金
属酸化物の還元法。 - 【請求項６】 前記回転炉床炉から排出される排ガスの
保有熱をボイラで回収して蒸気を発生させ、該蒸気の一
部を前記バーナーへ送り込む請求項１〜５のいずれかに
記載の金属酸化物の還元法。 - 【請求項７】 前記回転炉床炉から排出される排ガスの
保有熱を用いて、前記固体燃料粉を乾燥あるいは予熱す
る請求項１〜６のいずれかに記載の金属酸化物の還元
法。 - 【請求項８】 前記回転炉床炉から排出される排ガスの
保有熱を用いて、前記造粒物を乾燥又は予熱する請求項
１〜７のいずれかに記載の金属酸化物の還元法。 - 【請求項９】 前記回転炉床炉の排ガス出口を複数個設
けて炉内温度を前記固体燃料灰の溶融温度以下に保持す
るとともに、該領域に前記バーナーより送り込む燃焼ガ
スに空気を吹き込み、該燃焼ガス温度を前記固体燃料灰
の溶融温度以下にする請求項１又は２記載の金属酸化物
の還元法。 - 【請求項１０】 前記バーナーより炉内へ送り込む燃焼
ガスの温度を前記固体燃料灰の溶融温度以下に調整し、
炉床上の前記造粒物に向けて吹き込む請求項１又は２記
載の金属酸化物の還元法。 - 【請求項１１】 石炭粉などの炭素を含む固体燃料粉と
金属酸化物粉とを混練して造粒化したのち、該造粒物を
造粒物装入装置により回転炉床炉の炉上に装入し、石炭
粉などの固体燃料粉を使用したバーナーにより発生する
燃焼ガスにて前記造粒物を加熱して金属酸化物を還元
し、還元金属取出装置により取り出すための回転炉床炉
であって、 前記回転炉床炉から排出される排ガスの保有熱を用いて
前記バーナーの燃焼用空気などの酸素含有ガスを予熱す
るための熱交換器と、 前記バーナーにより発生した固体燃料灰を含有した燃焼
ガスを旋回させることにより遠心力にて燃焼ガス中の固
体燃料灰分を溶融状態において分離除去するための溶融
灰旋回器および溶融灰処理装置とを備え、固体燃料灰を
除去した燃焼ガスを炉内に吹き込んで加熱するように構
成し 、前記回転炉床炉の炉床上の外周部を溶融灰の回収スペー
スに形成し、該溶融灰を付着させるための砂又は砂状固
形物を前記回収スペース上に供給する供給装置を設ける
とともに、前記溶融灰を付着させた砂又は砂状固形物の
回収室を前記炉床の半径方向外方に設けたことを特徴と
する回転炉床炉。 - 【請求項１２】 前記バーナーから発生する燃焼ガス中
の固体燃料灰分を前記溶融灰旋回器および前記溶融灰処
理装置を介して分離除去したのち、燃焼ガス を複数ライ
ンに分配して前記炉内に吹き込む複数の燃焼ガス吹込み
口を設けた請求項１１記載の回転炉床炉。 - 【請求項１３】 前記溶融灰旋回器における溶融灰接触
壁に水冷機構を配備した請求項１１又は１２記載の回転
炉床炉。 - 【請求項１４】 前記バーナーが石炭粉を使用する複数
の石炭バーナーからなり、それらのバーナーのうちの少
なくとも一部のバーナーが未燃焼ガスが生じる石炭部分
燃焼バーナーであって、該石炭部分燃焼バーナーから炉
内へ送り出される燃焼ガスの各吹込み口に臨ませて空気
吹込み装置の吹込み口を設けた請求項１１〜１３のいず
れかに記載の回転炉床炉。 - 【請求項１５】 前記熱交換器が蒸気発生用ボイラであ
って、該ボイラにより発生させた蒸気の一部を前記バー
ナーに送り込むようにした請求項１１〜１４のいずれか
に記載の回転炉床炉。 - 【請求項１６】 前記回転炉床炉の炉床上の外周部を溶
融灰の回収スペースに形成し、該溶融灰を付着させるた
めの砂又は砂状固形物を前記回収スペース上に供給する
供給装置を設けるとともに、前記溶融灰を付着させた砂
又は砂状固形物の回収室を前記炉床の半径方向外方に設
けた請求項１１〜１５のいずれかに記載の回転炉床炉。 - 【請求項１７】 前記回転炉床炉が円板状炉床と炉床カ
バーとを備えるとともに、該炉床の周囲と前記炉床カバ
ーとの間に水封機構を介設し、 前記回転炉床炉の炉床上の外周部を溶融灰の回収スペー
スに形成し、該回収スペース上の溶融灰が前記水封機構
の貯水部に落下するように構成し、該貯水部の水中で固
化した溶融灰の掻き揚げ装置を配備した請求項１６ 記載
の回転炉床炉。 - 【請求項１８】 前記溶融灰の回収スペース上に溶融灰
の掻き取り装置を配設した請求項１６又は１７記載の回
転炉床炉。 - 【請求項１９】 燃焼ガスを複数ラインに分配して前記
炉内に吹き込む複数の前記燃焼ガス吹込み口の下流側
に、燃焼ガスの温度調節用空気の導入装置を設けた請求
項１１〜１８のいずれかに記載の回転炉床炉。 - 【請求項２０】 前記造粒物装入装置の近傍でかつ炉床
の回転方向寄りに位置する燃焼ガス吹込み口を、炉床上
に装入される造粒物の方向に向けた請求項１ １〜１９の
いずれかに記載の回転炉床炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000027808A JP3330918B2 (ja) | 2000-02-04 | 2000-02-04 | 金属酸化物の還元法およびその還元法に用いる回転炉床炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000027808A JP3330918B2 (ja) | 2000-02-04 | 2000-02-04 | 金属酸化物の還元法およびその還元法に用いる回転炉床炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001220613A JP2001220613A (ja) | 2001-08-14 |
| JP3330918B2 true JP3330918B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=18553330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000027808A Expired - Fee Related JP3330918B2 (ja) | 2000-02-04 | 2000-02-04 | 金属酸化物の還元法およびその還元法に用いる回転炉床炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3330918B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103667569A (zh) * | 2012-09-21 | 2014-03-26 | 三菱日立制铁机械株式会社 | 部分还原铁制造装置 |
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| CN102288038B (zh) * | 2010-06-17 | 2013-06-19 | 上海宝钢设备检修有限公司 | 一种熔融还原炼铁炉的吹氧风口 |
| JP5907431B2 (ja) * | 2013-02-05 | 2016-04-26 | 株式会社栗本鐵工所 | 溶解炉の操業方法 |
| PL3555526T3 (pl) * | 2016-12-19 | 2022-02-21 | Praxair Technology, Inc. | Palnik strumieniowy ze strumieniem kierunkowym |
| CN112941567B (zh) * | 2018-07-10 | 2024-02-23 | 东北大学 | 潮湿气氛的高温熔盐电解的电化学方法和装置 |
| CN111593209A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-08-28 | 安吉绿金金属材料有限公司 | 一种铅块精炼装置 |
| CN113865346A (zh) * | 2021-10-15 | 2021-12-31 | 天津水泥工业设计研究院有限公司 | 一种成品颜色可控的高岭土煅烧冷却系统及方法 |
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2000
- 2000-02-04 JP JP2000027808A patent/JP3330918B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN103667569B (zh) * | 2012-09-21 | 2015-09-09 | 普锐特冶金技术日本有限公司 | 部分还原铁制造装置 |
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